Libro Final ASD Fratelli.pdf

7/21/2019 Libro Final ASD Fratelli.pdf

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P R O YE C TO S E S TR U CT UR A LE S

DE ACERO

MARIA GRACIELA FRA TEUJ

. AR QUJTEC r A

INGENIERA CIVIL

MSTER. SCIENT. EN INGENIERlA

ESlRUCTURAl.

MSTER. SCIENT. EN INGENIERlA

SISMO RESISTENTEOra. EN CIENCIAS


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~ Copyr i sht 1999 by Mar i a Gr ac1el a Fr at el l 1Re. er dos t odos l os der echos de aut or y de edi c i 6n par a t odo el aundoDep&ai t o l egal I SBN 980- 07- 0374- 8

Ni nSUDa par t e de eet a publ i caci n, 1ncl ui do el t 1t ul o y a l d i ss f t o de l acubi er t a, pueden ser r epr oduci dos o t r anemi t i dos de maner a al SUDs ni porni nsdn eedi o de i mpr eai n o f ot ocopi a, a1n el per m1ao pr e. i o eacr l t o dsl a aut or a.

Ad. er t enci a : Ni l a aut or l l ; ni , ni n~. J na per aona act uando an su noabr a Ia) Gar ant i ~a o mani f i eat a de maner a expr esl l o i : p11ci t e eobr e l a par f ac-c i 6n, pr ec i s i 6n o ut 11i dad de l a 1nf or . ac i 6n cont eni da en eat a publ l caCi 6no que el uso de cual qu1er 1nf or maci 6n o eAt odo pr eaent ado en est a publ i ca-ci 6n no i nt r 1nJ a der echoa poaei dos pr evi anont e, y b) asu. e n i nsuna r espon-s abi 11dad con r es pect o a l us o o por 106 da~os r es ul t ant es del uao de cual -qui er i nt or caci 6n. mAt ado o pr oceso r evel ado en eut a publ i caci 6n.

oNot a : Se han r ea11~ado esf uer zos par a cor r e~i r l oa nat ur a l es er r or ee dapr oceaaoi e3t o de det oG. Se n: . r nj ~ce l a col abor aci ~n del l act or a I

Apar t ado l 76?8 Cor r eo Par qua Cant r alCar acaa 1010 Vene~uel a


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El obj et i vo de est e l i br o es el de dar una or i ent aci 6n gener alpar a el pr oyect o y di seo de est r uct ur as de acer o, y pr esent ar l a necesar i ai nf or maci 6n acer Ca de su compor t ~i ent o baj o di f er ent es sol i ci t aci ones, de-bi das a car gas gr avi t aci onal es, de vi ent o o de s i smo.

Los pr obl ecas est r uct ur al es se enf ocan desde un punt a de vi st apr ! ct i co, con numer osos ej empl os i l ust r at i vos de cada t ema especi f i co, par af aci l i t ar su compr ensi 6n y r esol uci 6n. Asi ~s~o, l os cr i t er i os apl i cados ent odos l os casos, son el r esul t ado de l a per t i nent e deducci 6n t e6r i ca que sepr esent a.

El l i br o puede usar se par a consul t a de l os i ngeni er os pr oyect i s~asde est r uct ur as, y par a t odos l os cur sos de di seo en acer o, ya que const i t u-ye una sel ecci 6n. de l os cr i t er i os conoci dos y apr obados por l a mayor i a de

l os c6di gos que r egl anent an l a ej ecuci 6n de l as est r uct ur as de acer o.En especi al , se r espet an l as Nor mas Venezol anas de Est r uct ur as deAcer o, de Ref. 1, de Acc i ones de l v i ent e sobr e l Es const r ucc i ones, de Ref. 2de Especi f i caci ones ant i sl smi cas de Ref. 3, y l os Cr i t er i os y acci ones ml ni -mas par a el pr oyect o de edi f i caci ones de Ref. 5 ( Nor mas Coveni n Mi ndur ) .

El t ext o i ncl uye al gunas t abl as con el f i n de pO. der r esol ver l osej empl as pr l l ct i cos, per o se r ecomi enda al l ect or l a consui t a de l as Nor masmenci onadas, par a una mej or compr ensi 6n de l os di f er ent es t emas en el Vas-t o campo de l as const r ucci ones met Al i cas .

Se hace especi al ~nf asi s en el uso de l os pr oduct os s i der ~r gi cosdel mer c~do venezol ano , con el f i n de pr omover l a ej ecuci 6n de est r uct ur as

de acer o en el pai s , dadas l as m~l t i pl es vent aj as que pr esent an, y au

gr anpr oyecc i 6n de f ut ur o. .

Los pr ocedi ~i ent os segui dos par a r esol ver cada uno de l os pr obl e-mas pl ant eados, se esquenat i zan al f i nal ~e l a obr a en l os di f er ent es di a-gr amas de f l uj o, ~ue si mpl i f i can l a met odol oci e apl i cada, y que pueden sere~pl eados 1ueeo que el l ect or do~i na l a t eor l a que r epr esent a el co~por t a-~i ent o est r uct ur al en cada caso especi f i co pl ant eado. Est os di agr ar . as def l uj o const i t uyen s610 una gul a pr Act i ca y di r ect a de pl ant ear y r esol verl osdi ! er ent es pr obl ~as pr opuest os, y se i ncent i va al l ect or a ar - pl i er l osy ext ender l os par a su apl i caci 6n a mul t i pl i ci dad de ot r os pr obl emas est r uc-t ur al es que se pueden pr esent ar en l a pr Act i ca.

Asi mi sr . o, se r ecomi enda l a consul t a a l as publ i caci ones r ef er ent es

a est r uct ur as de acer o, que se i ndi can en l as Ref er enci as det al l adas.El l i br o est A dedi cado a mi s col egas, . ~s al umnos, mi s ex- al umnos,

l os est r uct ur al i st as del f ut ur o, a t odos aquel l os par a qUi enes el pr oyect o deest r uct ur as const i ~uye su vocaci 6n, su medi o de vi da, su r az6n de ser pr of e-si onal . A t odos el l os, con mi agr adeci mi ent o por per =~t i ~e ~~i ar l os en ela~pl i o hor i zont e del di seo, que si e~pr e evol uci ona.


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CAPI TULO 1

CONSI DERACI ONES GENERALES

I nt r oducc i 6n

Pr oducci 6n de acer oC1asi f i caci 6n de l os acer osPr opi edades Decni cas del acer oTens i 6n de cedenci a. L1Di t e de pr opor c i onal i dad.Tens i 6n de agot a~i ent o. Duc t i l i dad. M6dul o deel ast i ci dad l ongi t udi nal . M6dul o de endur eci -mi ent o. Coef i ci ent e de Poi ss on. M6du10 de el as-t i ci dad t r ansver sal . Tenaci aad. Dur eza.Sol dabi l i ~ad. For mabi l i dad. Resi st enci a a l acor r osi 6n. Resi st enci a al i mpact o. Fr esabi l i dad.

Tr abaj abi l i dd. Res i s t enci a a l a f at i ga.Fr act ur a f r ~gi l . Sensi bi l i dad a ent al l adur a.Cr eep o esc ur r i mi ent o. Rel aj aci 6n.

Ef ect o del t r abaj o en f r 10. Tensi ones r esi dual es.Concent r aci 6n de t ensi ones. Ef ect o de l a t emper at ur aCr i t er i os de di sef i oPr oduct os comer ci al es del acer ol l or mas de di seo

CAPI TULO 2

CONECTORES MECAl f ICOS

Gener al i dadesRemac hesPasador es

Per nos o t or ni l l os2. 4. 1 For ma de t r abaj o de l os per nos2. 4. 2 Ti pos de f al l a en uni ones con conect or es

mec. . n: i c os2. 4. 3 Espaci ami ent o ent r e conect o r es2. 4. 4 Ar ea t ot al y ~r ea net a2. 4. 5 Ar ea net a ef ect i va2. 4. 6 Cr i t er i o de r esi st enci a en conexi onesEj empl os

CAPI TULO 3

SOLDADURA

3. 1 Gener al i dades3. 2 Pr ocesos de sol dadur a3. 3 C1asi f i caci 6n de sol dadur as y j unt as3. 4 Def ect os en uni ones sol dadas3. 5 I nspecci 6n de sol dadur as3. 6 Tensi ones r esi dual es debi das a l as sol dadur as

Ef ect o de l e t eDper at ur a3. 7 Sol dadur a de r anur a, a t ope o en T3. 8 Sol dadur as de f i l et e3. 9 El ect r odos par a sol dar3. 10 Esf uer zos ad=i si bl es en sol dadur as

24252627

28

29303133

353538

4147

586467717378

919195

100102103

106

109115117


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3. 11 Cr i t er i os de di seo en sol dadur as de f i l et e3. 12 Si mbol ogi a de s ol dadur as3. 13 Sol dadur as combi nadas con per nos y r emac hes3. 14 Pr ocedi mi ent o de di sef i ode sol dadur as de ar co

de f i l et eEj empl os

120124127

127128

CAPI TULO 4MI EMBROS A TRACCI ON

Gener al i dadesEsf uer z os en mi embr os a t r acc i 6nFl ex ot r acc i 6nPl anchas de nodoEj empl os

135138140

142145

CAPI TULO 5

MI EMBROS EN COMPRESI ON

5. 1 I nt r oduc c i 6n 155

5. 2 Pandeo e l ~st i co. Col umnas l ar gas. Ecuaci 6n de Eul er 1575. 3 Coef i c i ent e K de l ongi t ud ef ec t i va 1585. 4 Pandeo i nel ~s t i co. Col umnas cor t as. Teor i a de Enge-

sser y Von Kar man 1665. 5 Es f uer z os admi si bl es en mi embr os axi al ment e c ar gados

en c ompr es i 6n 1715. 6 Di f er ent es t i pos de pandeo 1775. 7 Pa~deo l oc al en mi embr os c ompr i mi dos 1815. 8 Res i s t enc i a pos t - pandeo de pl ac as pl anas 1875. 9 Tensi ones admi si bl es en el ement os es bel t os compr i mi -

dos ( Pos t - pandeo) 1915. 10 Mi embr os compues t os en c ompr es i 6n 193

Col umnas empr es i l l adas 197Col umnas en c el os 1a 201Col umnas c on c ubr epl ac as per f or adas 203Ej empl os 204

CAPI TULO 6

XI EY. BROS EN FL EXI ON

6. 1 Consi der aci ones gener al es6. 2 Modos de f a l l a de l a6 v i gas6. 3 Resi st enci a de vi gas a f l exi 6n si mpl e

Vi gas cont i nuas. Fl ex16n esvi ada o bi axi alEsf uer zos de cor t e en vi gas. Def l exi onesCont r a f l ec has

6. 4 Vi gas compact as6. 5 Fal l as por pandeo en vi gas f l exadas

Pandeo l ocal en a l as. Pandeo l at er a l del a l aPandeo ver t i cal del al a. Pandeo t or si onal dela l a . Pandeo l ocal en e l a l ma

6. 6 Pandeo del ' al ma por f l exi 6n. Ri gi di zador es l ongi -t udi nal es .

6. 7 Pandeo del al ma por cor t ePost - pandeo. Campo di agonal de t r acc i onesEsf uer z os aet t : i si bl esa cor t e. Ri gi di zador es

217

220

222

233234237

243246

por cor t e 248


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6. 8 Ef ect o de car gas concent r adas 257Apl ast ami ent o l ocal del al ma. - .Ri gi di zador es de s opor t e

6. 9 Pandeo l at er al t or si onal 264Tor s i 6n c l ~6i ca o de Sai nt - V~nantTor s i 6n de al abeo o t or s i 6n r es t r i ngi da

6. 10 Sopor t es l at er al es 2726. 11 Esf uer zos admi si bl es par a r esi st i r pandeo l at er al 273

t or s i onal6. 12 LonGi t ud l i br e ent r e s o! , ) or t esl at er al es 2766. 13 Vi gas no compact as 2786. 14 Vi gas h1br i das 2806. 15 Per f or aci ones en al as y al mas de vi gas 2826. 16 Sol dadur a al a- al ma de s ecc i ones ar madas 2836. 17 Empal me de vi gas 2856. 18 Vi gas r ef or zadas 287

Ej empl os 289

CAPI TULO 7

MI EMBROS EN FLEXOCOMPRESI ON

7. 1 Consi der aci ones gener al es7. 2 Modos de f al l a en vi gas- col umnas7. 3 Cr i t er i os de di seo en f l exo- compr esi 6n7. 4 Cr i t er i os de an~l i s i s de segundo or den

Ef ect o P- ~Ej empl os

CAPI TULO 8

CONSTRUCCI ONES MI XTAS DE ACERO Y CONCRETO

8. 1 Gener al i dades8. 2 Vi gas mi xt as.

8. 3 Conect or es de cor t e8. 4 Hi p6t esi s de di seo8. 5 Pr opi edades de l a secc 16n mi xt a. Secci 6n t r ansf or mada8. 6 Resi st enci a a f l ex16n de l a secc i 6n t r ansf or mada8. 7 Fuer za cor t ant e hor i zont al en vi gas mi xt as8. 8 Acc16n mi xt a par ci al8. 9 Mecani smos de f a l l a en conect or es de cor t e8. 10 Uso de concr et os l i vi anos8. 11 Moment os negat i vos8. 12 I cpor t anci a del ct odo const r uct i vo

Vi ~as mi xt as apunt al adas y no apunt al adas8. 13 Vi gas mi xt as con l osas sobr e 1! ~1nas de acer o

8. 14 Vi gas mi xt as ahogadas en concr et o8. 15 nef i exi ones8. 16 Losas de t abel ones8. 17 Col umnas ~i xt as

Ej empl os

CAPI TULO 9

CONEnONES

9. 1 Ti pos de conexi ones9. 2 Conexi ones de v i gas

321331332333

335

345345

347349350353355359

360362363364

368

369372373374375

389390


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9. 2. 1 Conexi ones de cor t e ~90Conexi ones con l ngu10s uni dos al al ma de l asngasConexi ones de asi ent o si n r i g1di zarConexi ones de asi ent o r i g1di zado

9. 2. 2 Conexi ones semi r r 1g1das 3989. 2. 3 Conexi ones de moment o o r 1gi das 399

Conexi ones de moment o con pl anchas de cabeza 403

9. 3 Empal mes de vi gas 4059. 4 Empal mes de col umnas 4069. 5 Pl anchas de apoyo de vi gas 4089. 6 Pl anchas de base de col unnas 409

Pl anchas de base que sopor t an car ga axi al o car ga axi aly moment osEj empl os 415

CAPI TULO 10

FATI GA10. 110. 210. 310. 410. 510. 610. 710. 810. 9

Gener al i dadesFact or es que f avor ecen l a f at i gaCar gas c1cl i casDi agr ama de GoodmanDi aGr ama de Goodman modi f i cadoCat egor 1a de t ens i ones .Esf uer zos admi si bl esResi st enci a a f at i ga de l as conexi ones sol dadasResi st enci a a f at i ga de l os conect or es nec~ni cosEj empl os

431432

433435436439442

443

444448

CAPITULO 11

GALPONES

11. 1 Gener al i dadesCar gas act uant es sobr e l os gal ponesCer chas o ar madur as ae t echoCor r eas de t echoLar guer o sApoyos de cer chasCol umnasAr r i ost r ami ent os

11. 2 Acci 6n del vi ent o sobr e l as const r ucci ones11. 3 An! l i si s de ar madur as de t echo

Di agr ama de Maxwel l - Cr emona" ~t odo de Cul mannM~t odo de Ri t t erEj empl os

457459

460463466467468470474483483

485

486488

CAPI TULO 12EDI FI CI OS APORTI CADOS DE VARI OS PI SOS

Mont aj e y car gas de di sef i oSi smol og1a en el campo geof 1si coEscal a de i nt ensi dad s1smi ca de Mer cal l i modi f i cadaCompor t aci ent o de edi f i ci os baj o acci 6n s1sr ~ca

513514519520


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12. 412. 512. 612. 712. 812. 912. 1012.11

12. 1212.13

12.14

12. 1512. 1612. 1712. 1812. 1912. 2012. 2112. 2212. 2312. 2412. 2512. 26

Interpretacin de la NonnaSffilca Covenin 1756-98Zonificacin ssnicafumas espectrales tipilicadas de los suelos de fundacinClasificacin de edifi(;ios segn usoClasificacin segn el nivel de diseoClasificaci(>n segn el tipo de estructuraFactor de reduc:cin de respuestaCoeficiente ssnico y peso sffilc:ode los edificiosEspectros de diseo

Criterios de anlisisOJrt>inacinde a 2

583584

585

586587

5885S9590591592593

594595


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DF#26 Di seo de mi embr os en f at i ga 596DF# 27 Acci 6n del vi ent o s obr e s i s t emas r es i s t ent es 597DF# 28 Di seo de gal pones 598DF# 29 M~t odo est ~t i co equi val ent e par a anAl i si s si smi co 599DF# 30 Edi f i ci os apor t i cados en zona si smi ca 600

Mapa de Venezuel a con zoni f i cac16n si smi ca 603

Mapa de Venez uel a con vel oc i dad b~s i c a del vi ent o 6041\p:rKlice e . - caractersticas de:perfiles estructurales 605

RE.FEHE1ClAS 613


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11 acer o const 1t uye uno de l os mat er i a1es est r uct ur a l es por excel enc1a. J unt o al concr et o ar mado, el al umi ni o, l a mader a y l a mampost er l a( l os . dem~s mat er i a1es t r adi c1ona1es ) , e l acer o avent aj a por l as s i gui en-t ee pr op1eoades :

a) au gr an r esi s t enci a

b) su duct i l 1dad

c) su dur abi l 1dad, cua ndo se 10t e cor r osi vo.

d) eu i sot r op1a y homogenei dad

e) au posi bi l i dad oe r e- ut i l i zaci 6nf ) su ver sat i l i daO par a l a combi naci 6n de secci ones con f or mas var i adas

g) su r a c i l i nspecci 6n, pa r a a segur a r ca l 1daO de e j ecuci 6n

h) l a posi bi l i daa Oe pr ef abr 1caci 6n en t a l l er

1) su di sponi b1l i dad

j)

k)

su peso r educi do,

su co ef i c i ent e demi ent o

1) su r a p1dez de e j ecuci 6n y mont aj e, si n encof r ados ni ci mbr as

a l a do pt a r secci o nes esbel t a s

segur i dad l i m1t ado, al conocer se mej or su compor t a

Las est r uct ur as met l l i cas si n embar go, deben ser cui dadosa~ent epr ot egi das cont r a l a cor r osi 6n y l a acci 6n dest r uct i va de l a humedad y ambt es a gr es i vos, a s1 co mo t a mbi ~n de l a a cc i 6n del f uego , po r 10 cua l deben r ecubi er t as de concr et o, 0 usar se pi nt ur as ep6xi cas adecuadas.

Las uni ones, por ot r a par t e, const i t uyen l os ~unt os d~b1l es deest r uct ur as' met l l i cas, y suej ecuci 6n y mant eni mi ent O. exi gen un est r i ct o ct r ol per 16di co.

Por ~l t 1mo, es conveni ent e r ecor dar que en Acer o exi st e l a di f cul t ad de mat er i al i zar est r uct ur as hi per est l t 1cament e vi ncul adas, ~a que suni ones no per mi t en, a l usar c1er t o t i po de conect or es, una per f ect a cont i c l . i l d.Su cost o, ademl s, puede r esul t ar el evado, compet i t i vo s6l o en pai ses

t ament e i ndus t r i al 1z adoe.En Venezuel a, el gr an auge que ha al canzado ~l t 1mament e l a i nd

t r i a s i de~r gi ca, I e asegur a un l ugar pr om1nent e ent r e l os pai ses de ayanzda t ecnol ogi a en el mundo.

Como mat er i a l est r uct ur a l , e l Acer o es apt o par a l s const r ucci 6

- Edi f 1c i o s de uso s m~l t i p1es, v i v i enda s, o f i c i nas, f a br i ca s, et c .- - aves i ndust r i a l es, gal pones, hangar es- Puent es car r et er os, de f er r ocar r i l es, Peat onal es y pasar el as- Tor r es de T. V. , r adar y t r ansmi si 6n de pot enci a


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- Est r uct ur as hi dr aul i cas, pr esas y de sumi ni st r o de agua- Obr as por t uar i as, est anques, ci st er nas- Uni dades de t r anspor t e, t er r ocar r i l es, cami ones, aaqui nar i as y

her r ami ent a s .- Ba r c os y av i ones .

Desde l os a l bor es de l a ci vi l i zaci 6n, el hi er r o ha acompaf i ado l ahi s t o r 1a de l a huma ni da d. i n As i a Meno r , cer ca del Ma r l egr o , han s i do ha-l l ados obj et os t abr i cados de hi er r o met eor l t i cD, con el evado t enor de nl quelde 6. 000 &f i os de ant i gt i edad

~ t es o r o en hi e r r o que gua r da ba e l r e y Sa r g6n e n I l n1v e, l o s t r aba j o s de l o s a nt i guo s egi pc i o s en e l a r t e del t o r j a do y l a s a va nz a da s t ~cn1-cas de t abr i caci 6n de ar mas ent r e l os sol dados del I aper i o Romano, t est i mo~ni a n l a t r a scendenci a de est e met a l a t r a v~sde l o s s i g l o s .

E l ca nt o de l o s . i be l ungo s ensa l z a l a i mpor t a nci a que t enl a n par al o s a nt i guos ger ma no s l a s a r ma s de hi er r o , desde e l ~o 1. 000 A. C.

Lo que se conoce como " Edad de Hi er r o" comenz6 en Eur opa Cent r a l y del . or t e500 a no s a nt es de l co mi enz o de nuest r a er a , cuando se pusi er o n en ser v i c i ol as pr i mer as i nst a l aci ones pr oduct or as de hi er r o en l a ant i gua Gal i a y Ger -mania.

La i ndust r i a de l a si der ur gi a comenz6 a desar r ol l ar se gr adual ment een e l s i gl o XI V y f ue a par t i r de 1750 cuando se const r uyer on l os pr i mer osal t os homos, donde se quemaba car b6n de mader a y co que par a l a pr o ducci 6n maqui nar i as y her r ami ent as de hi er r o. A t i nes del s i gl o XI X se adopt ar on l o. pr oc edi mi ent os y t ~cni cas que a~n se empl ean par a obt ener acer o.

En l a a ct ua l i dad, se des i gnan por a eer o s l o s pr o duct o s f ~r r eos r educi dos y cont or mados en cal i ent e, que pr esent en un cont eni do de car bono ent r e e l 0, 1 y el 1, 7 %, pUdi endo cont ener ot r oB el ement os de al eaci 6n.

El mi ner a l de hi er r o const i t uye el 5%de l o s 16 Km. ext er i o r es del a l i t osf er a 0cor t eza t er r est r e, de donde es ext af do par a su pr ocesami ent oy post er i or t r anst or maci 6n en acer o. Por ot r a par t e, l os ge610gos coi nci den at i r mar que debaj o de l a cor t eza t er r est r e, en el mant o y el n~cl eo, r ocas mt am6r t i cas de si l i cat os de hi er r o y magnesi o cont or man masas semi s61i . das q

. sopor t angr andes pr esi ones y el evadas t emper a~ur as, que s e compor t an en t or s i mi l ar . t i n t l ui do homogl meo. y v i scoso, COllO e l l l qui do a e Ma xwel l . Ver Ca

pi t ul o 12 Los pr ocesos de pr oducci 6n si der ~r g1ca act ual es han evol uci onadohaci a dos esquemas basi cos

1. - ) Al t o homo I Conver t i dor b' s i co al oxf geno / Col ada cont i nua

2. - } Reducci 6n di r ect s / Hor no el ~ct r 1co / Col ada cont i nua

1. - ) Es e l pr o ceso de pr o ducci 6n ml s a nt i guo y t r a di c i o na l , e l cual co mi enz aco n l a o bt enci 6n de l mi ner a l de hi er r o mez cl a do co n pi edr a ca l i z a , dol a i t a Y s l l i ce , y se i nt r o duce en e l a l t o ho r no, a gr ega ndo l e t i nos de cque, como el ement o ener g~t i co. El coque es un combust i bl e s61i do, l i gey po r o so que r esul t a de ca l c i na r 0dest i l ar c i er t as cl ases de car b6n mner al .E! a l t o homo es una cuba ver t i ca l , pr o f unda y de gr andes di mensi ones,


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donde por cal ent ami ent o f or zado, en mar cha cont i nua {ver ! i gur a 1. 1) , sec ombi na el c ar bono del c oque c on el ox i geno de l mi ner al de hi er r o, ! or aan-do di 6xi do de carbono, 0 mon6xi do de carbono cuando l a combust i 6n es i n-compl et a.Es t e pr oc es o c ons t i t uy e l a pr i mer a r educ c i 6n del a cer o. donde e l c oque ac t ~acomo agent e r educt or a al t as t emper at ur as, pr oduci endo ! usi 6n de l os 6xi dos

cont eni dos en el mi ner al .Las t empe r a t ur as al c anz a das en e l al t o homo s e i ndi c an en l a ! i -

gur a, pUdi endo al canzar l os 1. 650 oC. De est a pr i mera r educci 6n se obt i eneel arr abi o, t ambi 6n l l amado hi err o cr udo 0pr i mar i o.

El ar r abi o es un pr oduc t o c on al t o c ont eni do de c ar bono, que s e ext r ae del al t o hor ne c ada 3 04 hor a s , c on una pr oduc c i 6n di ar i a de unas 3. 00t onel adas apr oxi madament e, dependi endo de l a capaci dad de l a cuba.Debi do su a l t o cont eni do de carbono, el arr abi o no t i ene usual ment e apl i caci 6n est r uct ural , ya que r esu1t a muy f r ! gi l y no s e puede s ol dar ni ! or j ar .s610 a pr i nci pi os de s i g10 au uso est uvo 1i mi t ado a 18 ! abr i caci 6n de co1um-nas y f undaci ones, 1uego de ser co1ado en mo1des. Act ual ment e se 10 comer ci a1i za en 1i ngot es.

Si mul t ~eament e a l arr abi o, se ext r ae del a l t o horno escor i a y de-sechos, f or mados por el ement os a j enos a1 hi err o. La escor i a f undi da f 1ot . sobr e l a mas a de hi e r r o, y debe ser r et i r ada, enf r i andosel a separ adament e.Luego es t a es c or i a s e us a e n l a manuf ac t ur a del c onc r et o y como ba1ast r o env i as ! er r ea s .

Coque=J.Mi ner al - : e- hi - e- r - r - o- - - ~

Pi edr a ca1i za, do1omi t a,

si l i ce.

Gases

+ 2000C

Aire .-JEs cor i a Ar r ab10

~

----

.

4 a 6m

.I .

\ t

, . 1.400 0C1.650 0c


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L t s e gunda r educ c i 6n del Ac er o s e l l ev a a c abo en l a a cer 1a , c onhor nos de hogar abi er t o, s i gui endo el pr oceso Si emens- Mar t i n , Bessemer 0 ! bomas, que consi st e en e l r ef i nami ent o post er i or del ar r abi o.En est os hor nos, l l amados conver t i dor es, se f unde el ar r abi o a al t as t emper at ur as empl eando combust i bl e l 1qui do 0 gaseoso, y s e r eal i za una oxi daci 6ncont r ol ada de l as i mpur ezas que cont i ene, aj ust ando su cont eni do de car bono

adi ci oni ndol e ot r o met al es de al eaci 6n, que l e ot or gan det er mi nadas pr opi eddes r esi st ent es.

El ar r abi o c ont i e ne de 2 a 6, 7 %de c ar b ono. P ar a r e duc i r l 0 s e Boost s en e1 conver t i dor a vent 1l aci 6n f or zada a a1t as t emper at ur as, hast a1600 C E 1 pr o duc t o que s e o bt i ene es a cer o c o1a do , e1 c ua l es v er t i do enmol des. ( Ver f i gur a 1. 2)

r r abi o

frVent i l aci 6n f or z adaMet a1es de al eaci 6n

La v ent i 1ac i 6n f or zada de l a s e gunda r e duc c i 6n de l ac er o , pr o-duc e un ex c es o de o x1geno e n e 1 met a l , po r 10 c ua l s e de be p r o ceder a unat er cer a r educci 6n, que consi st e en un ul t er i or t r at ami ent o de desoxi daci 6nhast a obt ener e l acer o pr opi ament edi cho, con f i nes est r uct ur a1es.

Lu ego de l a t e r c e r a r e duc c i 6n, e 1 ac er o e n l i ngot e s e s s ome t i dopr ocesos de 1ami nac16n hast a l ogr ar 10s pr oduct os f i nal es acabados, t al escomo per f i l es, caDi l 1as, al ambr es, p l anchas, chapas y t uber 1as .

Es t os pr oc es os de l ~1nac i 6n c ons i s t e n e n hac er pas ar l os l i ngot es ent r e dos r odi l l os que gi r an a l a mi sma vel oci dad y s ent i dos opuest ospar a conf or mar l os pr oduct os semi el abor ados de l a f or ma deseada. Post er i o-r es pr ocesos de l ami naci 6n dan el acabado f i nal a l os pr oduct os, mej or andsus pr opi edades de r es1st enci a, t enaci dad Y mal eabi 11dad del acer o.

El esquema de f i gur a 1. 3 es una s1nt esi s de 10s di f er ent es pr o-cesos de e l i mi naci 6n del exceso de car bono y ox1geno del mi ner al de hi er rcor r espondi ent es a 185 sucesi vas r educci ones, hast a obt ener e1 acer o.


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I l 1ner a l de Mer r o. - - - - - , AL TO HORNO I-----T( con . xc es o de ox1geno) 1.

r educci 6n

. .~

Ar r abi 0( con exceso de carbono)

C OHVER TI DOR

2!r educe16n

Acero col ado( con exceso de ox1geno)

PROCESU

1)E DES-OXI DACI ON 1-----. Acer o

r el ' ; cci 6n

2. - } El s e gundo pr oc es o de pr oduc c i 6n s i der ~r gi c a es el de Re duc c i 6n Di r ec t aDe apl i caci 6n m! s r eci ent e, comi enza en f orma si mi l ar a l ant er i or, conl a s e l ec c i 6n de mi ner al de hi er r o f i no , me z c l ado c on c al hi dr at ada.

Se da c omi e nz o al P r o c es o de P el l et i z a ci 6n, dur ant e el c ual ,por acci 6n del cal or, se obt i enen pequef t as esf eras agl omeradas l l aaadas Pal l aEst as Pel l as son somet i das a Reducci 6n Di r ect a ut i l i zando gas nat ural r ef ormado como agent e r educt or . y ener gi a el ~ct r i ca par a el cal ent ami ent o necesar i odur ant e el pr oc es o .

Exi st en dos m~t odos di f erent es de Reducci 6n Di r ect a : e l H yL y e l Mi dr ex. Medi ant e est os pr oceso~ se obt i ene Hi err o Esponj a 0hi er r o pr iIlario.

La r educ c i 6n di r ec t a per mi t e c ont r . l ar e l ex c es o de ox 1genoacumul ado en el mat er i a l , l i berando l os 6xi dos i ndeseabl es, en un pr oceso s i -mi l ar a l a l que se r eal i za en l a pl ant a de ar r abi o del m~t odo convenci onal .El hi er r o es ponj a que s e obt i ene es un pr oduc t o de hi er r o c on al t o gr ado de

met al i zaci 6n, el cual debe ser post er i or ment e r ef i nado.Par a el l o s e 10 t r ans p or t a a l a ac er i a y s e 10 i nt r oduc e en

Hornos El ~ct r i cos de Ar co, conj unt ament e con chat arr a, pi edr a cal i za, gr af i t oy ot r os , donde s e pr oduc e el ac er o 1l qui do, el c ual es v ac i ado en 1l 01des decol ada cont i nua. Tambi ~n se r eal i za col ada de pl anchones 0pal anqui l l as.

Los l i ngot es obt eni dos de 1Bs di f er ent es col adas son post e-r i or ment e somet 1dos a pr ocesos de l ami naci 6n en f r I o 0en cal i ent e, t empl a-dos, cr omados, est af i ados, ci zal l ados y r anur ados has t a l ogr ar l os pr oduc t osacabados f i nal es.


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Ki ner al de hi er r ofino 1 1 t al hi dr at ada

PROCESODE

PELLETI ZACI OI

Gas nat ur al

r ef o r ma do . l :l r.

Ga s n a t u r . .a .1r e f or ma do

.. . . . . ../~ Gases

.' . . . . . . . . ~.

Chat ar r aP1. edr a cal i zaGr af i t o

Col ada cont 1. nua - - - - - ,de acer o .

Lami . nado en t r 1 0Lami nado en cal i ent e

l f empl eCr omado, es t anado

Li mpi ez a, r ecoc i do


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Ent r e l os pr ocesos m! s usual es de t r at ami ent o t ~r mi co post er i orque se apl i can a l os pr oduct os pr i mari os de acer o se t i enen el t empI ado ye l r ec oc i do.

El t empl ado 1mpl i ca un cal ent ami ent o ael me~l a t emper at ur a5muy el ev adas , m! s de 500 C, par a l uego en! r i ar l 0 c on gr an r api dez , al c on-t act o con l i qui dos 0 s61i dos f r i os Con el 10 se i ncr ement a mucho su r esi s-

t enci a, per o se di smi nuye su duct i l i dad.E1 r ecoci do 0 r eveni do es un t r at ami ent o t ~r mi co que consi st e

enel r ecal ent ami ent o del acer o nor mal i zado 0 endur eci do por el t empl ado,y l uego enf r i ado nuevament e a di f er ent es vel oci dades. Con el 10 se r ecupe-r an al gunas del as pr opi edades mec! ni cas a l t eradas por ~os pr ocesoc pr evi os.

P er ej empl 0, el r ec oc i do dev uel v e par t e de l a duc t i l i dad per -di da debi do a1 t empl ado, y s e obt i enen ac er os de gr an r es i s t enc i a y unaacept abl e duct i l i dad.

Luego de l os pr ocesos menci onadoB, 10s pr oduct os semi el abor a-dos son nueVament e somet i dos a et apas de conf or mado y acabado f i nal , en-t r e l as c ual e s s e pueden enumer ar : el t r ef i l ado , el f or j ado, l a l ami na-

c i 6n en f r 10 0 en c al i ent e, l a ex t r us i 6n, l a embut i c i 6n, e l pl egado 0 do-bl ado, el c i zal l ado y o t r os . ( v er f i gur a 1. 5)

' " ' 1 ~- .. .

_ . ~. . . .

. .

El t r e: ! i l ado consi st e en pr esi onar el l i ngot e para hacerl 0 pasara t r av~s de hi l eras y obt ener cabi l l asy a l ambr es. Las hi l eras son 1t uni nasde acer o t al adr adas con aguj er os que van paul at i nament e di smi nuyendo de t a-mano, para que l a barr a 0c i l i ndr o de met al que s e pr es i ona c ont r a el l os , s et r ansf or me en al ambr es.

For j ar 8S l a acci 6n de dar f or ma al met al en cal i ent e, medi an-

t e gol pes de mar t i l l 0 0 mar t 1net e.El l ami nado en f r i o c ons i s t e e n hac er pas a r l os l i ngot es s t r a-

v~s de t r enes de l ami nac16n con r odi l l os c1l 1ndr i cos que gi r an con sent i dosopuest os a i gual vel oci dad, y da n f or ma a1 pr oduc t o. Ver f i gur a 1. 6. 81 bi ense 10 des1gna tlen f r i o", est e pr oceso no se r eal i za a t e l ! ! perat ur aambi ent e,s i no a l go i nf er i or a l os 5QOC y ~a pr oduci endo en el met a l una def ormaci 6npl Ast i ca paul at 1na, segu1da de un endur eci m1ent o post er i or pr ogr esi ~o.

E1 l ami nado en t r i o i ncr ement a not abl ement e l a r esi et enc1a delmet al . Si n embar go, c omo el pr oc eeo s e s pl i c a c on f uer z a s de t r ac c i 6n en l a s


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bar r as, l as pr uebas de l abor at or i o i ndi can una di smi nuci 6n ae l a t ensi 6n decedenci a a compr esi 6n.

Medi ant e l a l ami naci 6n en f r i o, se obt i enen secci ones de par eddel gada de f or mas di ver sas, l as cual es est an eA~uest as a una pel i gr osa co-r r os i 6n. P ar a e vi t ar e s t e e f e c t o , e s c onv eni e nt e gal v ani zar e l ac er o e d o-t ar l o de al g6n ot r o t i po de pr ot ecci 6n, ant es de l ami nar l o.

Cuant o mas del gado sea el pr oduct o obt eni do del t r en de l ami na-ci On, m! s e l evada ser a su t ensi On de cedenci a. La f i gur a 1. 6 muest r a dosbar r as de i gual secci 6n t r ansver sal e i d~nt i ca composi e i 6n qui mi ca, quel uego de pasar por di f er ent es t r enes de l emi naci 6n, l ogr an r esi st enci asdi spar es .

El l emi nado en f r i o, si n embar eo, no i mpl i ca ni r ecr i st al i zaci 6nni r ecuper aci On del met al . Recr i st al i zaci 6n s i gni f i ea que l uego de f i nal i ~zado el pr oceso, l a est r uct ur a i nt er na del met al vuel ve a adopt ar au f or mac r i s t a l i na i nl c i a l . Re c upar ac i On e s c uando e l gr ana or i gi nal , que ha s i doal a r gado y def or medo por el t r en de l ami naci 6n, r ecobr a su f or ma y paul at i -nament e cr ece a un t amaf i o s i mi l ar - al ant er i or . '

El t amano del gr ano del met al af ect a l as pr opi edades mecani cas,y gener al ment e hace var i ar el compor t ami ent o, baj o el t r at ami ent o t ~r mi co.Los acer os de gr ano pequeno son ml e r es i st ent es 81 i mpac t o y a l a f r act ur af r agi l , que l os de gr ano gr ueso.

Por ot r a par t e , e l pr oceso de l ami nado en f r i o pr oduce t ensi onesr esi dual es que ser ! n t r at af as mas adel at e.

f.. ' ~....j}:. .~D

1 1/2"

11"

" ; ~ VPy

= 3.500Kg/c,,2

El ~am1nado en cal i ent e se r eal i za a al t as t emper at ur as, compr en-di das ent r e l a de r eer i st al i zaci 6n y l a f us i 6n del met al , or i g1nando un pr o-ceso de r ecuper aci 6n y r ecr i st al i zaci On del acer o, que no pr ovoca su endur e-mi ent o post er i or , como en e l caso del l ami nado en f r i o.

La ext r usi 6n se l ogr a por compr esi 6n di r ect a sobr e e l l i ngot e,c uando e n e s t ado pl ! s t i c o e s f or zado a pas ar a t r av~s de l os or i f i c i os deuna mat r i z, par a que t ome l s f or ma deseada.

La embut i ci 6n es el pr ocedi ~i ent o par a conf or mer medi ant e pr esi 6no per cusi 6n l os pr oduct os seml el abor ados de acer o, con mat r i ces 0mol des apr o-pi ados, de f or mas di ver sas , gener al ment e cur vas.

~l pl e gado e s un pr oc es o de c onf or oac i 6n de l ae pl anc has , dobl an-do l a s en a ngul o s v i v os . P or ~l t i mo , el c i z a l l a do es el c or t e en f r i o de l a epl anchas 0per f i l es de acer o, medi ant e i net r ument os semej ant es a t i j er as 0gui l l ot i nas,


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a) su composi ci 6n qu1mi ca

b) au cont eni do de ~x1dosc) sus pr opi edades mecl ni cas

d) s u c al i dad

- ~c er os s i n al ear- Acer os semi - al e ados- Ac er os al e ados

Las al eac i ones i nf l uy en en l as pr opi edades del s c er o. Ent r e 105 el ement os deal eaci 6n se pueden ci t ar el cobr e {Cu) , N1quel ( Ni ) , A1umi ni o ( AI ) , Si l i ci o( Si ) , Kanganeso( Mn) , Mol i bdeno ( Mo) y Cr omo ( Cr ) . 1Fosf or o y el Azuf r e ge-ner al ment e se segr egan, ya que const i t uyen i mpur ezas di r 1ci l es de el i mi nar .

El cr omo mej or a not abl ement e l a r esi st enci a a l a cor r osi 6n y aldes gas t e, as ! c omo el c obr e i nc r ement a l a duc t i l i dad y l a r es i s t enc i a a l acor r osi 6n. El manganeso f aci l i t a l a sol dabi l i dad y el mol i bdeno per mi t e unamej or def ormaci 6n en f r i o; e l n! quel i ncr ement a l a r esi st enci a a l a t r acci 6ny el al umi ni o , I e conf i er e al mat er i al car act er l st i cas ae no envej eci mi ent oy una est r uct ur a ae gr ana f i no, con buenas pr opi edaaes ae sol dabi l i dad.

b) Se~n el c ont en1do de 6 xi dos , el gr ado de des o xi dac i 6n del Ac er o per mi t e

c 1as i f i c ar i os en :

- Aceros ef er vescent es- Acer os semi - cal . ados- Acer os cal mados

L a pr i mer a r educ c i 6n del Ac er o en el al t o homo, pr ov oc a l a f u-s i 6n de l os 6x i dos c ont eDi dos en el mi ner al . P ar a ac t 1v ar el pr oc es o , s e a-gr egan gener al ment e el ement os ' vi dos de oxi geno, como ser el car bono y . 1manganeso, pr op1c1ando l a f or maci 6n de mon6xi do y d16xi do de car bono.

Cuando l a deaoxi daci 6n del Acero 11qui do r esul t s d6b1l , se ob-t 1enen met al es con al t o gr ado de segr egaci 6n y concent r aci 6n de el ement os.Ev i denc i a de el l o es l a f or mac i 6n en el l i ngot e, de una pi el ex t er i or r el at 1vament e pur a dur ant e au so11d1f 1caci 6n y enf r i ami ent o, m1ent r as que en el i nt er i or de l a masa su compos1ci 6n qu1m1ca ae ve al t er ada por 1mpur ezas t al escomo el azut r e y el f 6sf oro, que debi l i t an el acer o, d1smi nuyendo eu ca11dad hac1~ndol o poco apt o par a sol der .

~ c ons e cuenc i a, l os ac er os ef er v es c ent es s e us a n s 6l o par a l af abr i caci 6n de pl anchas 0el ement os pI anos de espesor r educi do, conf or madosen f r i o.


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Son 10s acer os par ci al ment e desoxi dados con pr opi edades i nt er medi asent r e 10s acer os ef er vescent es y 10s eal mados. Se usan pr ef er ent ement e en 1at abr i caci 6n de per f i l es est r uct ur al es, bar r as y p1anchas.

Son 10s acer os comp1et ar nent e desoxi dados, en 10s cua1es no exi st enr eacci ones post er i or es del car bono con e1 ox1geno, dur ant e l a sol i di f i caci 6ny cont or maci 6n de l i ngot es.

Est os acer os pr esent an una est r uct ur a cr i st a l i na ho. og~nea, de com-posi c i 6n qu1mi ca uni f or me, apt aper a 1a f abr i caci 6n de t ubos si n cost ur a,r i e 1es y pi ezas ! or j adas.

Los acer os cal mados of r ecen exce1ent es car act er 1st i cas meckni cas,buenas po si bi l i dades de ser so l da do s y gr an duct i 1i dad. Con f i nes est r uct u-r a l es, se 10s empl ea ! ener a l ment e en per f i l es de espesor consi der abl e. quedeban sopor t ar t uer t es sol i ci t aci ones.

Acer o com' 6n ( 0 dul ce)- Acer os de a1t a r esi st enci a- Acer os 8speci a l es

Las pr opi edades mecani cas de l os acer os depende"de su composi ci 6nqu1mi ca, de sus a1eaci ones , de su pr oceso de 1ami naci 6n, f or ma de enf r i ami eut o, t r at ami ent o t ' r mi co pos t er i or y e l t i po de s o l i c i t ac i o ne s a que s e an s o -

met i do s .. Las si gui ent es pr opi edades ! 1si cas, s i n embar go, son comunes a t odos106 ac er os :

Peso espec1f i co 7. 850 Kg/ m3

M6dul o de el ast i c1daa 10ngi t uai nal

( 0 M6dul o de Y oung) &= 2 , 1 x 106 K&! c.2

M6du10 de e1ast 1ci dad t r ansver sal( 0 M6du10 de cor t e)

Coef i c i ent e de Poi ss on( en r ango el 6. st 1co)

Coet 1ci ent e de d11at ac16n t 6r mi ca l i neal 0( = 1,2 % 105joc


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E1 acer o com~n, t ambi ~n conoci do por acer ~ dul ce 0 acer o a1 car bo-na . f ue por muchos af i os e1 mat er i al ' mas usado en18const r ucci 6n ae puent esy edi f i ci os.

~s un acer o con baj o cont eni do ae carbono ( ent r e e1 0, 12 y e1 0, 6 %en pes o . Ent r e es t os ac er os es t l n e1 Si dor P S25, e1 AST H 36 Y e 1 DI N S T 37.

La v ar i ac i 6n en e1 c ont eni do de c ar bono r es u1t a dec i s i v a en 1as pr opi edades mecani cas de 10s di f erent es aceros. Por ot r a part e, 1as a1eaci onest ambi ~n cont r i buyen a mej or ar 1a r esi st enci a.

Los acer os de a1t a r esi st enc1a son aque110s que han 1ncr ement ado not ab1ement e su punt o de cedenci a, por cont en1dos e1evados de car bono ( ent r e e1, 4 y e1 1, 7 %) 0por a1eaci ones adecuadas, s1 b1en su duct i 11dad se ve dr ast i cament e di smi nui da. En al gunos casos, 1as e1evadas r esi st enci as se l ogr anmedi ant e t r at ami ent os t ~r m1cos y t emp1ados, 0 t r abaj os en f r i o.

Los aceros espec1a1es se f abr 1can con sof i st 1cadas a1eac10nes, par acubr l r necesi dades espec1f i cas y no t odos son adecuado6 para su ap1i cac16n t r uct ur a1. ~or ej emp10, 10s acer os de 106 cascos de submar i nos, equ1pos es-pac1a1es 0 const r ucc16n de maqui nas de al t a pr ec1ai 6n.

TABLA 1. 2

TENSI ONES CEDENTES Y DE AGOTAY. I ENTODE LOS ACEROS

DESI GNACI ON TI PO Fy ( Kg! cm2) F ( Kg/ cm2)u

SI DOR PS25 2. 500 3~700

ALTEN 3.500 5. 500

. 136 2. 500

4 . 1 0 0

1 . 2 4 2 2. 750 4. 150

. 1440 2. 900 4. 350

. 1441 3. 150 4 . 6 0 0

. &514 7. 030 8 . 1 0 0

. 1572gr ado 42 2. 900 . 4. 150II 45 3.100 4. 150

. 1STMt1 50 3. 450 4. 500tI 60 3. 800 4. 850n 65 4. 150 5. 200

. 1588gr ado 42 2. 900 4. 350

n 46 3. 150 4. 600

" 50 3. 450 4. 850.

8T37 2. 400 3. 700DI N 8T42 2. 600 4. 200

ST52 3. 600 5 . 2 0 0


24/621

- 18 t ensi 6n' de cedenci @ F1

- el l i mi t e de pr opor ci onal i dad

- l a t ensi 6n de agot ami ent o Fu- l a duct i l 1dad

- el ' m6dul 0 de el ast i ci dad E

- el m6dul 0 de endur eci mi ent o

- el c oef i c i ent e de P oi s s o n ~

- el m6dul 0 de c or t e G

f

pr

Las menci onadas pr opi edades mecani cas r epr esent an l a r esi st enci a de un mi em-br o es t r uct ur al de a ce r o baj o Bo l i c i t aci o nes e s t ! t i cas , y s e obt i enen del

di agr ama t ensi 6n ver s us def or maci ~n.Ot r as pr opi edades mec! ni cas de 10s acer os son :

- l a t ena ci dad

- l a dur ez a

- l a sol dabi l i dad

- l a f or mabi l i dad

- l a dur abi l i dad y r es i s t enc i a a l a c or r os i 6n

- l a r es i s t enci a a l i mpa ct o

- l a f r es a bi l i da d y t r abaj abi l i dad- l a r es i s t enc i a a f at i ga

- l a r es i s t enc i a a f r ac t ur a f r ! gi l

- l a sensi bi l i dad a ent al l adur a

- el cr eep

- l a r el aj a c16n

Tambi ~n 1nt e r es a al i ngen1er o es t r uc t ur al , cono cer el compor t ami ent o de l assecci ones de acer o baj o 10s si gui ent es ef ect os

- ef ec t o del t r abaj o en f r i o- t ens10nes r esi dual es

- concent r ac16n de t ensi ones

- ef ect o de l a t emper at ur a

La r i gur a 1. 7auest r a el el i agr ama t ensi 6n- def or mac16n de dos t 1pos de acer o,como r esul t ado de ensayos nor mat 1vos de t r acc16n uni axi al .

El ens a yo a) cor r e s po nde a un s cer o com~n y el b) al de un a cer ode al t a r esi st enc1a.


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7.oC fy

6.000

5.000

4.000

}. OOOFy

2.000

1.000

t (Kg/cm2)

_..

Fu-

o ,: } / b) '" a)

- , -,~

b)

I,

I \

IF

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I ~ - - - - - . . . . . .~

a) r - - . . . . .~ 's

~

. . . . . . ~

- --_.-._.-.

~ ~rf tg EI

acer o com! l n

acer o de al t r es 1et enc1a

9.000

8.000

0. 4Def or mac 16n

Es! uer z ot

(Kg!e.2)

4.000

3.000 F

2.000 !p

1.000

[

RangO el h. st i co

Rango pl h. s t i co

t ~0,87 Fpr y

Det o r maei 6nc . ,

( I I ) Cur va par ci al est uer zo- det or mac16n par a el acer o com! l n

El di agr ama ( I I ) det a l l a el i nt er val 0 de cedenc1a del acer o com! l n,de cos por t ami ent o el aet o- pl l et 1co det i n1do.

~ c ont 1nuac16n se espec1t i can l as pr op1edades mechn1cas de l os di t e-r ent ee acer os, y eu compor t ami ent o baj o 10e et ect os y co ndi c i o nes de ser -

Ti do enumer a d0" 3.


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Tens 16n de cedenci a Fy

En l os acer os el ast o- pl l st i cos ( acer o com~n) l a t ensi 6n de ce-denci a Fy es e l v al or a e e s r u er z o par a e l cual l a s def o r maci one s s e i ncr eme n-t an not aDl ement e s i n aument o de l a car ga.

El di agr ama es! uer zos- def or maci ones exhi be un punt o super i orde cedenci a y ot r o i nf eri or , pr esent ando ~uego una por ci 6n pl ana bi en der i -ni a a que s e des i gna por r ango 0i nt er val o pl l st i co.

En l os acer os de al t a r esi st enci a ( acer os t r a~ados, t empl ados yal eaaos) no se evi denci a un esca16n de cedenci a def i ni do, si no que el di a-gr ama esf uer zos- def or maci ones muest r a una cur va ascendent e cont i nua hast al l egar al punt a de l a t ensi 6n de agot ami ent o. Por el l 0, l a t ensi 6n de ce~denci a e n es t os cas a s s e de f i ne como el punt a es peci f i co de l a cur v a que r e-s ul t a de t r az ar una par al el a a l a pa r t e i ni c i al del di a gr ama, des f as a da un0, 2% de def or maci 6n uni t ar i a. El punt a de i nt er secci 6n de est a l i nea can l acur va esf uerz os- def ormaci ones, se adopt a como el val or de l a t ensi 6n F

y

Li mi t e de pr opor ci onal i dad f pr

Es el e s f ue r z o ma xi mo par a el cual es v l l i da l a l ey de Ho ok e,de esf uer zos di r ect ament e pr opor ci onal es al as def or maci ones.

rr i ndi c a el r an go de es f uer z o par a el que s er l vl l i da l a s u-posi ci 6n de p acci 6n el l st i ca. Su det ermi naci 6n depende de l a exact i t ud ypr eci si 6n del equi po de medi ci 6n del ensayo.

Tens i 6n de agot ami ent o Fu

Es el esf uer zo cor r espondi ent e a l a car ga ml x i ma al canzada enl a pr ueba de t r acci 6n uni axi al .

L a r el a ci 6n F u/ F mi de l a r es e r v a de r es i s t enci a, baj o det e r mi -nadas condi c i one s de car ga. Y

Es el i ndi ce de l a def or mabi l i dad i nel ' st i ca, medi da se~n % deal argami ent o. ~l f act or de duct i l i dad se desi gna por l a r el aci 6n :

donde el sub1ndi ce " un es i ndi cat i va de condi ci 6n de agot ami ent o, y el " y "de cedenci a.

Baj o ci ert as condi ci ones, l a duct i l i dad del mat er i al puede ver seaf ect ada, como por ej empl o, var i aci ones de t emper at ur a 0f at i ga.

M6dul o de el ast i ci dad l ongi t udi nal E

El m6dul o de el ast i ci dad ( m6dul o de Young) es l a r el aci 6n ent r eel es f uer z o que S8 apl i c a y l a def ormaci 6n el l st i ca r esul t ant e. En el di agr a-ma t ensi ones- def or maci ones E r esul t a l a pendi ent e de l a cur va en r an&o el ' s-t i co. Par a t odos l o s acer os , E t i ene un Yal o r pr l ct i came nt e cons t ant e :

E = 2, 1 x 106 Kg/ ca2


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M6dul o de endur eci mi ent o Est

Es l a pendi ent e de l s cur va esf uerz o- def ormac16n en el r angede endur eci m1ent o por def or mac16n, y var i a dependi endo de l a magni t ud de l adef er maci 6n al canz ada.

Coet i ci ent e de Poi sson ~

Es l a r el aci 6n ent r e l a def o r maci 6n t r ans v er s a l y l s l ongi t u-di nal del el ement o sol i ci t ado per car ga axi al .

Los ensayos demuest r an que el al argami ent o de l a bar r a en l adi r ecci 6n l ongi t Udi nal Ta acompaf i ado de un est r echami ent o t r ansver sal pr oporci onal . Desi gnando por 1\

~L6 -t r ans v -C10ng ::

Ct . r ansv = tC10ngPar a el ac er o en r ange el ~s t i c o s e ac ept a ;

El m6dul o de Poi s s on es s u i nver s a : a : : l / ~

M6dul o de el ast i ci dad t r ansver sal G

~ambi 6n conoci de como m6dul o de cor t e, G r epr esent a l a r el a-c i 6n de l e s f ue r z o cor t ant e, a l a def er ma ci 6n uni t a r i a por cor t e, dent r o de lr ango el ast i co. Puede det er mi nar se medi ant e l a expr esi 6n

E2(1+ t)

Par a l o s acer os es t r uct ur al e s , pue de adopt a r s e G = 845. 000 Kg/ ca2

L a t ena ci da d es l a capaci dad de un mat e r i al de abs o r b er una gr anc ant i dad de ener gi a, ant es que s obr ev enga l s r ot ur a. El l r ea enc er r ada por lcur va del di agr ama es! uerz o- def ormaci 6n del acer o, mi de el gr ado de t enaci -dad de l ma t er i al . Por 10 t ant o, l s t ena ci da d depende de l a r es i s t enci a y del a duct i l i da d. Par a . edi r l a t enaci dad s e us a n l as pr uebas de Char py y de I z

Se def i ne como l a r esi st enc1a de un mat eri al a l a penet r aci 6n de as uper f i c i e. El n~er o de dur ez a hr i nel l es un i ndi c e de dur ez a c al c ul ado apar t i r del ' r ea de pene t r aci 6n de una gr a n mas a con una e s f er a muy dur a deacere 0car bur o de t ungst eno, baj o una carga st andar d.

L a dur ez a Ro ck we l l es ot r o de v ar i os i ndi ces comunes de dur ez a u-sados en i ngeni er 1a, que mi de l a penet r aci 6n de un pequeno y est andar i zadopenet r ador .


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Es 1a pr opi edad de per mi t i r 1a ej ecuci 6n y per f ect o f unci onami ent ode una uni 6n medi ant e sOl dadur a, baj o det er mi nadas condi ci ones, si n que seaf ect en 1as pr op1edades meci n1cas del acer o.

La sol dab1l 1dad var i a cons1der abl ement e par a di f er ent es t 1pos de a-ce r o s , y s eg6n l os pr ocesos de sol dadur a.

Una apr oxi maci 6n par a det er m1nar e1 gr ade de sol dab111daa de un acer o e s e1 cr 1t e r 10 del Car bono Egui v al ent e ( CE) en r e l ac16n al as al eaci o nesque cont i ane.

~t r e 1as r 6r mul as pr opues' t as del car bono equ1va1ent e t en emos ..

CE C + Mn Cr 140

". V

" .

N1 . a . Cu= -r- 5 15

CE C . a . Mo . a . Cr . a . Mn . a . C u

" .

Ni= 4 5 8 13 15

CEC " .

Mn

" .

S1= - -4 4

CE < 0,40, 41 < CE l 0 , 450, 46 < CE ~ 0, 52

CE> 0, 52

Excel ent e

Buena

Regul ar

Pobr e

Las nor mas y r egl ament os que r i gen l os pr ocesos de sol dadur a i ndi can l as posi bU1dades de s el ecc16n del osel ect r odos r ecomendados para cada t i po de acer o. Yer Capi t ul o 3.

Es 1a f aci l 1dad con que el mat er i al puede ser camb1ado de f or ma si f r act ur ar 10 0pr oduc1r 1e dano. Un ej empl o es l a acc16n de 10s t r enes de l amnac16n.

Bes1st enc1a a 1a corr osi 6n

La capaci dad de r esi st enci a a1 det er i or o en l a i nt emperi e 0 medi oamb1ent e agr es1vo, def i ne 1a dur abi l i dad y r es i s t enc1a a 1a cor r os 16n.

La cor r osi 6n es e1 r esu1t ado de una comp1ej a acc16n e1ect r oqu1mi capor ef ect o de 1a humedad y s e mi de por e1 e s pes o r del mat e r i al per di do, e n" ai l s " ( m11As i mas de pu1gada) .

La pr esenci a de oxi geno, vapor de agua, su1f at os y ot r o agent es


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cor r osi vos en La at m6sf er a, di sm1nuye l a r es1st enc1a a f at i ga de un el emen-t o es t r uc t ur al de ac er o. La f al l a del met al c auaada por l a ac c i 6n ai mul t i -nea de c ar gas c 1c l i c as y agent es c or r os i v os s e c onoc e c omo " f at i ga c or r oai -v a " .

La f orma mAs usual de pr ot ecci 6n son l as pi nt ur as ant i corr osi -

v as s obr e c apas pr ot ec t or as , al as c ual es s e debe dar un ef i c az y c ont i nuomant en1m1ent o.

Las al eac10nes de cr emo y cobr e mej or an not abl ement e l a r esi s-t enc 1a a l a c or r os i 6n de l os ac er os , f av or ec i endo l a f or mac 16n de una c apa~r anspar ent e aut opr ot ect ora que no dej a pasar el ox1geno. Un buen acabadosuperf i c i a l i ncr ement a l e ef i caci a del pr oceso.

Besi st enci a a1 1mpect o

I mpect o es l e epl 1ceci 6n sdbi t a de una carga vi va 0 car ga di n! m1c a. L a c apac i dad de abs or ber l e ener gi a pr ov oc ada por es t e t i po de c ar gas esl e r eai st enc1e al i mpect o, Y es s i empr e un val or comparat i vo.

Est r uct ur al ment e, est e ef ect o se t or na en consi der aci 6n como unesf uer zo edi ei onal e l as ear gas vi vas apl i cadas, i ner ement ando l a magni t udde l as f uer z as es t i t i c as de un 30 a un 100 %de s u v al or .

La r esi st enci a al 1mpact o se r educe al di sm1nui r l a t emper at ur a.Los puent es de f er r oear r i l , l os puent es c ar r et er os y l as gr 6as son est r uet u-r as en l es eual es se debe t omar en cuent e l a r esi st enci a a l 1mpact o.

La f aci l i dad con que un acero permi t e ser t a l adr ado, f r esado,l abr ado 0 t r abaj ado, s i n que se vean af ect ades sus pr opi edades meei ni eas,

def i ne su f r esabi l i dad 0 t r abaj abi l i dad.Est s pr opi edad r evi st e especi al i mpor t anci a en i ngeni er 1a meci -

Hesi st enci a a f at i ga

Cuando un mi embr o est r uct ur al 0una conexi 6n soport an car gas devar i aci 6n c1cl 1ca, con el evado n~mero de r epet i c i ones en aU vi da ~t i l , puedenf al l ar por f at i ga, c on es f uer z os muy i nf er i or es a l os c or r es pondi ent es a l af a l l a baj o cargas est i t i ces.

Le f at i ge es t i s i empr e as o ci aaa a f uer z a a de t r ac c 16n y l a f al l apor f st 1ga comi enza donde exi st e una f i sura i ni c1al en el met a l por def ect osen el s c ebado de l os bor des c 1z al l ados , 0donde exi st en muescas 0car nbi osbr uscos de s ece16n.

La r esi st enci a a f at i ga se def i ne como e1 esf uer zo mi Xl mo quepuede ser soport ado dur ent e un det ermi nado n6mero de ci e l os, s i n f r act ur a deel e. ent o eat r uc t ur al . La v i da en f s t i ga es el n~mer o de c i c l os que t ar daen r omper se.

La f i gur a 1. 6 muest r a al gunos t i pos de sol i ci t aci ones r epe~i dasque pueden pr odue1r ! at i ga. Ver Capi t ul o 10.


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Esf uer zos en t r acci 6n y

c ompr es i ~ntmax

fMax

f 0mi n

t ( 2 )mi n Ci c l os nuct uant es

Fr act ur e f r l l gi l

En gener al , e l acer o se compor t s en f or ma pl l st i ca y cede cuandoml l s al l ! de su punt o de f l uenci a, ocur r e un desl i zami ent o por r eor i ent aci 6nde c r i s t a l es , a 10 l ar go de c i e r t os pl anos de f r ac t ur a , c on el e vados e s t uer -z os cor t ant es . .

El esf uer zo pr i nci pal ml l xi mo de t r acci 6n cor r espondi ent e a1 1ns-t ant e e n que s e pr oduc e l a f r ac t ur a , s e de s i gna por r e s i s t enc i a . l a f r ac t ur at r l g i l , y e l esf uer zo cor t ant em! xi moal pr esent ar se e l des11zam1ent o, es e1es f uer z ode c edenc i a a c or t e. . .

Si n embar go, el compor t ami ent o de un mi smo mat er i al puede ser pl l t i co 0 f r l gi l dependi endo del t 1po de so11ci t ac16n y de l a t emper at ur a, as1como t amb1~n 1nf l uye l a pr esenci a de esf uer zos r es1dua1es.

Por e j empl o, una un16n sol dada a t emper at ur as baj o cer o, con es-f uer zos r esi dual es al t os, puede suf r i r f r act ur a t r l l g11 baj o car gas muy 1nf e-r i or es a l as que pr oduc1r 1an l a f al l . en e l m1embr o s i n sol dar y a t emper a-t ur a nor mal .

La sens1b111dad a ent al l adur a es l a t endenc1a a l a f r act ur a t r Agi en pr esenc1a de muescas 0ent al 1adur as .

La pr ueba de Char py de l a muesca en V es una t or ma de medi r cuan-


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t 1t at 1vament e l a capac1dad de un Acer o par a sopor t ar car gas de i mpact o, enf unci 6n de l a ca l ~da d del a cer o y l a t emp&r at ur a.

L a pr ue ba ev al da l a t enac 1da d de l ac er o, 0 r e s i s t enc i a A l af r act ur a en pr esenc1a de una muesc a, y se r eal 1z a co n una pequena ba r r a r ec-t angul ar con una muesca en V en su secc16n medi a, con di mens10nes especi f i -cades y s 1mpl ement e apoyada en BUS ext r emos, l a cual es f r act ur ada medi ant ego l pes de 1mpa ct o de un p6ndul o que se de j a ca er l i br ement e so br e l a mues-c a. Ve r f i gur a 1. 9.

La cant i dad de ener gi a r equer i da par a r omp~r l a muest r a se cal -cul a en t unci 6n de l a a l t ur a a1canzaaa por el p6ndul 0 par a r omper 10, y var i acon 1a t emper at ur a.

Se def i ne po r cr eep l a cedenc1a gr a dual , 0 l a var i ac16n en l as di mens1nes, baj o ca r ga so st a ~da co nst a nt e . En a l a cer o , e l cr eep no r eVi st e i mpo r t aci a a t emper at ur a nor mal . 8i por el cont r ar i o , l a t emper at ur a es el evada yl as t ens10nes al t as, l a Tel oci dad del escur r 1~ent o pr oduc1do se 1ncr ement a.

Rel aj ac16n

Rel a j ac16n as l a di smi nuc16n de l as car gas 0est uer zos baj o una def or -maci 6n sost eni da const ant e. Adqui er e 1mpor t anci a baj o condi c1ones si ~l ar esal as des c r i t as pa r a el c r ee p.

Ef ect o de l t r a ba j o en f r i o

El t r abaj o en t r i o af ect a l ae pr opi edades meci ni cas del acer o, endur e-c16ndol 0, e i ncr ement a au t ens16n de cedenc1a F

7 Ademl s, r educe sensi bl emen-

t e eu duct i l i dad.

La f i gur a l . 10 . uest r a el ef ect o del t r abaj o en f r i o eobr e el di agr amat ensi ones- det or mac1ones del Acer o com6n.


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Cur va A : Di agr ama t ensi 6n-def or maci 6n usual

- - - I _ ~ ~ AFu~ A

; Duct i l i de. dIII I f i nal

B,,

Cur va C

Cur va D, 'e

I ~ Duct i l i dad~dad t ot al

Descar ga en el i nt er -val o de endur eci mi ent por def or maci 6n

Reca r ga i nmedi at a

Recar ga l uego de unper 10do de t i empo

def or maci 6n por endur eci mi ent o

n : def or maci 6n por envej eci mi ent o

E1 enf r i ami ent o no uni f or me de l os per f i l es de acer o l ami nados encal i ent e, or i gi na l a pr esenci a de t ensi ones r esi dual es de t r acci 6n y compr e-si 6n, que i nf l uyen en el compor t ami ent o post er i or de l as secci ones, al t er andO su capaci dad r esi st ent e.

La f i gur a l . l l i ndi ca l a di st r i buc16n de est as t ensi ones r esi dual esl as cual es se suman al as t ensi ones debi das al as car gas i mpuest as baj o r ~gi men de ser vi ci o, en l as secci ones t r ansver sal es most r adas.

La pr esenci a de sol dadur as t ambi ~n or i gi na t ensi ones r esi dual es,

Tar i ando l a c ur va de l os di agr a mas es f uer z os - def or mac i ones y r educi endo elval or del l i mi t e de pr opor ci onal i dad.

La exact a det er mi naci 6n de l a. magni t ud de est as t ensi ones no es ! !ci l de l ogr ar . ~ l OB Cap1t ul os a cont i nu8ci on no se t omar ! en cuent a, si n ebar go, l a pr esenci a de t ensi ones r esi dual es, en el di sef i o de l ~ mi embr os.

1' r acc16n 1' r acci 6~


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Cuando se i nt er r umpe l a uni f or mi dad del ~r ea t r ansver sal deun mi embr o car gado, ocur r e una per t ur baci 6n en l a di st r i buci 6n de l os es-f uer zos r esul t ant es.

La pr esenci a de aguj er os y br uscos cambi os de secci 6n pr oduceuna a l t a c onc ent r ac i 6n de e s f uer zos , que pueden a l c anzar s u magni t ud de c e-denc i a baj o c ar gas de s e r v i c i o . Si n embar go, el f l uj o pl As t i c o l oc al no oca-s i ona l a f al l a, y con i ncr ement os post er i or es de car ga 18 di st r i buci 6n de est uer zos se hace gr adual ment e m~s uni f or me, seg6n muest r a l a t i gur a 1. 12.

I "

D1s t r i buc i 6n~el Ast i ca

(a)

Di at t : i buc i 6npl f i . st i ca

a) Baj a ~emper at ur a

El descenso de l a t emper at ur a t avor ece l a r ot ur a t r Agi l delacer o est r uct ur al , especi al ment e cuando 6st e ha si de pr eTi ament e def or madoen frio.

La " Temper at ur a de ~r ansi ci 6n" es aquel l a que mar ca una di s-mi nuci 6n de l a duct i l i dad del met al y se pr oduce r ot ur a t r Agi l s i n t l uenci a

del aeer o. El compor t aa1ent o de l as secci ones puede mej or ar se baj o con-a1ci ones sever es en e l i mas f r i os, medi ant e adecuadas al eaci ones del acer o,como por ej emp10 e1 ' S T Y - 633.

b) Al t a t emper at ur a

El ac er o no e s un mat er i a l i nnamabl e , pe r o s u r e s i s t enc 1a s eve et ect ede por 1e t emper at ur a, seg6n i l ust r a l e f i gur e 1. 13 .& 5QOOC l a r es1st e l LCi a a t r acci 6n desci ende al 75 % de su val or a t emper at ur a

ambi ent e.


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%del Fy a t emp. ambi ent e

Te mper at ur a

C

Fi f ur a 1. 13 Ef eet o pr omedi o de l a t emper at ur a sobr e l ar esi st enci a del aeer o.

A .800 C l a r es i s t e nei a e s s 6 l o de l 18% P or e s t a r az6n, l as e s t r ue t ur asmet ! l i cas deben pr ot eger se adeeuadament e del f uego, ya que un i ncendi o noeont r ol ado oeasi ona el der r umbe de un edi f i ci o, 0 una de! or maci 6n excesi vade l os mi embr os est r uct ur al es, que exi ge su post er i or r emoci 6n.

Se han est abl eci do di ver sos t i pos de pr ot ecci ones de l as est r uct u-r as par a cont r ol ar l as al t as t emper at ur as, t al es como est ucos a base de ye-so 0 concr et o l i ger o, 0 t abl er os ai s l ant es de f i br as no i n! l amabl es.

El pr ocedi mi ent o st andar d de pr ueba usa l a c l as i ! i caci 6n de 1ncen-di o de 2 hor as de dur aci 6n, cuando l a t emper at ur a del acer o al canza e l ni vel

est abl eei do.

El d i sef t o est r uct ur al consi st e en sel ecei onar l a sol uci 6n 6pt 1-ma de mi embr os y uni ones, ent r e un conj unt o de al t er nat i vas, par a cada casoen par t i cul ar .

E1 di sef t o de l as est r uct ur as de acer e se r eal i zar l par a r es1s-t 1r l as t ens10nes pr oduci das por l as car gas de ser v i c i o, en r 6gi men el l st i co, de acuer do al as t ensi ones admi s i bl es especi ! i cadas en l as Bor mas Venezo-l anas, Est r uct ur as de . cer o par a ed1! i caci ones. Pr oyect o, r abr i caei 6n y Cons-

t r ucci 6n, Co. eni n Mi ndur 1618- 82 ( Re! . 1. - ) .El compor t ami ent o de l as est r uct ur as de acer o r esponde al as

si gui ent es hi p6t esi s :

- E1 mat er i al es per ! ect ament e el l st i co. se cumpl e l a Ley de Bookede pr opor ci onal i dad ent r e t ensi ones , de! or maci ones.

- E1 mat er i al es 1s6t r opo y ho mogAneo.

- Los v al or e s de l os m6dul os de e l as t i c 1dad l ongi t udi nal E, de e l as -t i c i dad t r ans. er sal G y e l coe! 1ci ent e de Poi ss on 1(' per manec en


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const ant es dur ant e l a r espuest a del si st ema baj o l as car gas apl i -

cadas.

Las det or maci ones son peque~as en r el aci 6n al as di mensi ones de l mi embr os. ( Or i er i o de def or maci ones i n! i ni t ~si mas) . Por el l o l as cua ci one s de equi l i br i o s e pl ant e an en el cuer po s i n def or ma r . ( A

l i s i s de pr i mer or den) .

Es v l l i do e l pr i nci pi o de s upe r p os i c i 6n de caus a s y et ect os.

Se des pr eci a l a i nf l uenci a de l as t e ns i o nes r e s i dua l e s 0 l o s e t e cde r i v ado s de l as concent r a ci o ne s de es ! uer z o s e n el di s e ~o.

1. 6 Pr o duct o s come r ci al es del ace r o

L os l i ngot es de acer o de l a s col a das co nt i nua s , pa s an al os t r enes de l ami naci 6n par a obt ener l os pr oduct os acabados. La mayor ~art e del l ami nado s e ef ec t da s o br e el ac er o en c al i ent e y s e des i gna por acr o l ami nado en cal i ent e". Al gunas de l as pl acas del gadas, l uego de est e prces o , s e v ue l v en a l ami na r 0 do bl a r e n f r i o . I s t e s e gundo aca ba do s e cono-

ce como I f l ami naci 6n en t r i o"

L os pr o duct o s as 1 obt e ni dos s e pueden c l a s i f i car en cu

- Tubul ar es- Al ambr es- Pl anos- No pl anos

Tubos de ac er o s i n cos t ur aTubos de hi er r o cent r i t ugado

Li sosGal vani zadosde P'das

Los pr oduct os pl anos son l as pl anchas y l l mi nes gr uesas, medi anas y f i nass egdn s u es pes or . L os pr oduc t os no pl anos s on :

Per f i l es

Cabi l l as

L os per f i l es s e c l a s i f i can a a u v ez e n do s gr a ndes gr upo s : no r mal i z a do s no nor mal i zados. Los nor mel i zados se muest r an en l e f i gur a 1. 14- Est l n cot i t ui dos por l os per f i l es naci onal es y ext r anj er os l ami nados en cal i ent e pa r t i r de bar r a s r e ct as . L os pe r f i l e s no no r mal i z e do s s o n a que l l os s o l dadf or madOS en f r i o y t Ubul ar es ( cuadr ados y r ect an~l ar es) .

Los per f i l es nor mal i zados t i enen di mens10nes y peso 8st i pul adoss e gdn s e i ndi ca e n l as Ta bl as . L as Ta bl as Ia III cor r e s ponden a pe r f i l e sSi dor t i pos I , y L de a l as i gual es . L as s i gui ent e s t a bl a s i ndi can l a s cr act e r i s t i cas de per f i l es de s 8cci o nes Ide al a medi ana y car as par al el as

( f er . Ap~ndi ce A.)


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Ser i e l i v1ana HEA

Ser i e ' b6si eaREB

Ser l e Ref or zada REM

I II II PN I PE REA I PB 0 REB

I Si dor

W W

[ T L L1 L L

UPN Angul ar de Angul ar de al as

U Si dor al as i gual e s desi gual es

Fi gur a 1.14 Seeei ones de per f i l es nor mal i zados

En l as seeci ones I de al a medi ana 0 ancha, l a def i . ni ei 6n de l aB pr opi edadeses l a s i gui ent e :

A

d 0 D

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C.P 0 Q

l r ea de l a seeci 6n t r a nsver sa l ( cm2)

: a l t ur a t o t a l de l a secci 6n CD)

: a ncho del a l a ( a m)

; e8J ' esor de l a l a (IUD)

: espesor de l a l . . Cmm)

: moment o de i ner ci e r ef er i do el ej e cor r espondi ent e ( cm4): J I l 6dul ode aecc16n r ef er i do al ej e cor r e8J ' ondi ent e ( cm3)

: r adi o de gi r o r ef er i do al e j e eor r espondi ent e ( em)

r adi o de gi r o en t or s16n ( em)

: r i g1dez a t o r s i 6n de Sa i nt V6na nt ( cm4)

: m6dul o de al abeo ( cm6)

: peso por met r o l i neal ( Kg/ m)


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1 an~l i s i s y di s e ~o de l as es t r uc t ur as de Ac er o s e r e al i -zar ~ de acuer do al as si gui ent es Nor mas Venezol anas

- Est r uct ur as de Acer o par a Edi f 1caci ones.Pr oyect o. Fabr i caci 6n y Const r ucci 6n.Coveni n Mi ndur 1618- 82

- Acci ones del Vi ent o sobr e l as Const r ucci onesCoveni n Mi ndur ( pr ovi si onal ) 2003- 86

- Edi f 1caci ones Ant i s1s mi casCoveni n ( Pr ovi si onal ) 1756- 80 82

- C~d1go de Pr ~ct i cas Kor mal i zadas par a l a Fabr i caci 6n y Const r uc-ci 6n de Est r uct ur as de Acer o.

Coveni n 1755- 82- ~r i t er 1os y acci ones mi ni mas par a el pr oyect o de edi f i caci ones.

Coveni n. Mi ndur 2002- 88

- AI SC- Speci f i cat i on f or t he Desi gn. Fabr i cat i on and Er ect i on of St r uct ur alSt eel f or Bui l di ngs. Amer i can I nst i t ut e of St eel Const r uct i onNew l or k. 1963St eel Const r uct i on Manual . Hew Yor k 1979

St r uct ur al Wel di ng Code. Hew Yor k 1965- AASHTO- St andar d Speci f i cat i ons f or Hi ghway Br i dges. Amer i can Ass oci at i on

of St at e Hi ghway and Tr anspor t at i on Of f i ci al s. Washi ngt on 1965

- AREA- Speci f i cat i ons f or St eel Rai l ways Br i dges. Amer i can Rai l ways Engi nee-r i ng Ass oci at i on. Chi cago 1965

- AI SI . Spec i f i c at i ons f or t he Des i gn of L i ght Gage Col d For me d St e el s t r uc -t ur al Member s. ! mer i can I r on and St eel I nst i t ut e. Washi ngt on 1962

- AWS - Code f or Wel di ng i n Bui l di ng Const r uct i on. Amer i can Wel di ng Soci et y.lIew Yor k 1965

- ASTM- Fer r ous Met al Speci f i cat i ons. Amer i can Soci et y f or Test i ng of Mat e-

r i al s. Phi l adel phi a 1961- ASeE- Wi nd For ces on St r uct ur es. Amer i can Soci et y 0f Ci vi l Eng: 1. neer i ng.

1961

- CI SC- St eel St r uct ur es f or Bui l di ngs. Canadi an I nst i t ut e of St eel Cons-t r uct i on. 1962

- BSI - Br i t i s h St andar d I ns t i t ut i on. 1" be us e 0f St r uct ur al St eel i n Bui l -di ngs. London 1959

- SSRC- St eel St r uct ur es Reser ch Commi t t ee. Depar t ment of Sci ent i f i c and I n-dust r i al Commi t t ee. London 1982


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_ DI M - Deut s che I ndus t r i e Bor men. St a hl 1a Hoc hbau. Randbuch t Ur Ent wur tBer echnung uns Aust Uhr ung Ton St ahl baut en. DUss el dor t 1973

- USBPR - Uni t ed St at es Bur eau ot Publ i c Roads. 5ew Yor k 1972

- SJ I - St andar d Spec i t i c at i ons and L oad Tabl es . St eel J oi s t I ns t i t ut e.Washi ngt on 1963

- CSA - St eel St r uct ur es f o r Bui l di ngs. Ca na di a n St a nda r ds Asso ci a t i o n.Ont ar i o 1977

- CECM - Const r uct i ons M~t al l i que. Convent i on Eur op~enne de l a Const r uc-t i on MAt al l i que. Par i s 1977

- ECCS - Manual o t St eel St r uct ur es. Eur opean Convent i on t o r Cons t r uct i onalSt eel wor k. Washi ngt on 1977


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Las est r uct ur as de acer o est l n compuest as por mi embr os que debenensamb1ar se ent r e si par a mat er i al i zar l os edi f i ci os y per mi t i r que l as car -gas l l eguen a l os ci mi ent os si gui enao un f l uj o or denado y cont i nuo.

Por e l l o, l as conexi ones deben di sef i ar se en f or ma adecuada, ase-gur ando j unt as r esi st ent es y d~ct i 1es, de al t a cal i dad, f ~ci 1 mont aj e y m~-xi ma ec onomi a.

Los medi os de uni 6n que se ut i l i zan en l a act ual i dad se puedenc l as i f i c ar e n dos gr ande s gr upos :

a) Conect or es mecl ni cosb) Sol dadur a

1. - Remac hes2. - Pasador es3. - Per nos o t or ni l l os

Const i t uyen el medi o de uni 6n m~s ant i guo de l as est r uct ur as me-t l i cas , ya que se l os usa desde hace apr oxi madament e 150 anos , mat er i a1i zan-do conexi ones r i j as, no desmont abl es.

Un r emache consi st e en un v~st ago o espi ga de di met r o d, pr ovi st o de una c abe za manuf ac t ur ada, e l c ual e s c a l e nt ado a l r o j o c er e za, a unos980 o C ( l a t emper at ur a no puede exceder l os 1. 070 o C ni descencf er por debaj ode l os 550 C) e i nt r oduci do en l os aguj er os punzonados o bar r enados de 1aspi ezas a conect ar . ( Ver f i gur a 2. 1) Est os aguj er os t i enen una sobr emedi da d1/ 16" c on r es p ec t o a d.

Luego de ser col ocados, l os r emaches son est ampados en cal i ent een su ext r emo l i br e , con un pr oceso de f or j a, que t uvo su or i gen en un mar t il l ado manual y l uego evo1uci on6 al uso de pi st ol as r emachador as que empl eanener gi a neuml t i ca, el ' ct r i ca o bi dr l ul i ca.

Como el r emache al ser col ocado y est acpado se hal l a en est adop11st i co, el pr oceso de f or j a si mu1t 1neament e f or ma l a cabeza manuf act ur aday expande l a espi ga hast a l l enar compl et ament e el aguj er o.

Luego. al enf r i ar se, e l r emache se encoge or i g1nan~ t r acci 6n enel v l st ago y apl ast ami ent o ent r e l as pl anchas, con l a6 cabezas del r emacheen pl eno cont act o con l as super f i c i es a uni r .


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Es t a " Ac c i 6n de a gar r e " pue de ha ce r s a l t a r l as c abe z as de l o sr emaches en l as p i ezas de f ec t uosas .

Cu an do e l r e ma c he n o q ue da b i e n a j u s t a do a l c o l o c a r l o , s e d et e c t apor el s oni do al gol pear l o c on el mar t i l l o . Si es t o oc ur r e, no puede v ol -ver se a r emachar y e s p r e c i s o c o r t a r l e l a c a be z a y r eempl azar l o por ot r o nue-vo.

Todas l as pa r t e s de l os mi embr os a c onec t a r s e s uj et a r l n f i r memen-t e e nt r e s i c o n p as a do r e s o p er n os , mi e nt r a s s e r e al i z a l a o pe r a c i 6 n d el r e -ma c ha do , p ar a e v i t a r c u al q ui e r d es l i z a mi e nt o e nt r e l a s p l a nc h as .

Se ha desar r o l l adO t ambi n o t r a t cn i ca de co l ocac i 6n de r emachesen f r i o , l i mi t ada s6l o a r emaches de pequet l o d i l met r o ( 1/ 2" a 7/ 8" ) , q ue e x i -ge e l u s o d e u n e qu i p o e s pe c i a l d e p r e ns a s h i d r l u l i c a s y u na a l t a c a l i d ad d ema no d e o br a . P er o c o mo e n e s t e c a s o n o e xi s t e u n e f e c t o p os t e r i o r de e nf r i a -mi ent o y t r a c c i 6 n e n e l v ! s t a go , n o q ue da n b i e n a j u s t a do s .

~

c abe z a manuf a ct ur a da

L ar gol . Di l met r o d

: 4 Hol gur a

~

~ ~ d ~ 1/ 16"Aguj er o con s obr edi met r o

Cabeza manuf ac t ur ada

~IAgarre

P/2 ~P/2-::,pLJ P .

l' P12~fi .~~P!2C

L o s r e ma c he s u s ad os e n c o ne xi o ne s d e a c er o e s t r u c t ur a l s o n g e-n er a l me nt e d el t i p o d e c a be z a r e do nd a. Cu an do s e d es e a u na s u pe r f i c i e e x t e -r i o r l i s a , s e u s a e l r e ma c he d e c a be z a a ve l l a na da o a pl a na da , pe r o s u r e s i s -

t e nc i a e s me no r q ue l o s d e c a be z a r e do nd a.E l acer o usado par a r emaches es gener a l men t e e l .lSTM "502 gr ados

1 y 2 , Y l o s d i 1 me t r o s Ta r 1 an e nt r e 1 / 2 " y 1 1 / 4" . Las t ens i ones admi s i b l esp ar a e s t o s r e ma c he s de c a be z a r e do nd a c o l o c ado s e n c a l i e nt e s o n :

~ACHES A502 ESF UERZOS A~~I SI BL ESEN TRACCION't (Kg/c.2)

Gr ado 1Gr ado 2

ESF UERZOS ADHI SI BL ESA CORTE. F

T (Kg/cm2)

ConeX16n por apl ast a


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Las conexi ones a base de r emaches est i n suj et as a consi der aci o-nes de anl l i s i s y di se~o s i mi l ar es a l a s de l o s per no s, s i bi en l a capa ci da dde car ga es di f er ent e. Ademl s, l os r emaches se di se~an s6l o a t r acci 6n o alcor t e en cenexi ones por apl ast ami ent o. Las t ensi ones admi si bl es en ambos ca-sos se r ef i er en al ! r ea de l os r emaches ant es de apl ast ar se.

Cuando en una conexi 6n se col oca un gr upo de r emaches, su bar i -cent r o se si t uar ! sobr e l a r ect a de acci 6n de l as ~ar gas. Si no es a~1, se de-ben t omar en cuent a l os esf uer zos r esul t ant es por l a excent r i ci dad exi st ent e

En obr as nuevas, l os r emaches usados en conexi ones por apl ast a-mi ent o no compar t en l as t ensi ones en combi naci 6n con l as sol dadur as. Todasl as t ensi ones de l a conexi 6n deben ser sopor t adas por l a sol dadur a.En obr as exi st ent es, a l hacer al t er aci ones en l a est r uct ur a, l os r emachespr eTi ament e cel ecados y l os per nos de al t a r esi st enci a conveni ent ement e a-j us t ados , pueden r es i s t i r l as t ens i ones r es ul t ant es de l as car gas per manen-t es exi st ent e. , y l a sol dadur a se di se~ar ! par a sopor t ar t odas l as t ensi onesadi ci onal es.

Cuando en una conexi . 6n nueva o exi st ent e a l a que se har An al t e-

r aci ones, se col ocan r emaches en combi naci 6n con per nos de al t a r esi st enci at r abaj ando a f r i cci n, se per mi t e compar t i r l as t ensi ones r esul t ant es del as car gas per manent es y var i abl es.

A pesar de que l os r emaches han demost r ado a t r avs de l os ~~osun excel ent e compor t ami ent o est r uct ur al , especi al ment e en l a r esi st enci a decar gas de f at i ga, hoy en di a est l n s i endo r eempl azado~ por l os per nos de al tr esi st enci a o l a sol dadur a, y l os mot i vos de que est n en desuso se enume-r an a cont i nuaci n :

- Los al t os cost os de l a mano de obr a especi a l i zada

- El el evado n~mer o necesar i o de oper ar i os, por cuadr i l l a de r ema-

chador es .- La cui dadosa i nspecci n y r eVi s i n exi gi da par a l as conexi ones

r emac haa. as .

- La r emoci 6n de l os r emaches def ect uosos, s i " t i nt i nean" al sergol peados por el mar t i l l o, y nueva col ocaci 6n de r emaches.

- El a l t o ni vel de r ui do pr oduci do por el equi po de r emachado,i nacept abl e en heas habi t adas.

- El a l t o cost o de l os equi pos de r emachado y l as pi s t ol as neum! -t i cas .

- Est t i cament e, el acabado de l as uni ones r emachadas a l a T i st ase acept a mi s par a puent es que par a edi f i ci os con 41sef t o ar qui -t ect ni c o.

En vi r t ud de que l a r esol uci 6n de l os pr obl emas est r uct ur al es con uni onesr emachadas se pl ant ean en f or ma si mi l ar a l a de l os per nos de al t a r esi st en-ci a a t r acci n y apl ast ami ent o, no se r esol ver ! n aqu1 ej er ci ci os num~r i cosespec1f i cament e r ef er i dos a r emaches ( V' ase i t em 2.4) t s i no que s l o s e pl a~t ear ! n par a l os per nos especi f i cados en l a Tabl a 2. 4.


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2. 3. - Pasador es

Los pasador es son conect or es mec~ni cos que per mi t en mat er i al i ' zarar t i cul aci ones o r 6t ul as par a enl azar dos o mAs mi embr os de una est r uct ur ao apoyos ar t i cul ados.

Los mi embr os conect ados con pasDdo~es se cl asi f i can se~n dos t i pos

a) l os que gi r an gr andes ~ngul os

b) l os que gi r an s6l o pequef i os ~ngul os

En el pr i mer caso se l os conoce por muones y ent r e l os ej empl os que puedenci t ar se est ~n l os ai embr o8 de gr 6as o pl umas par a el mont aj e de est r uct ur as1 movi mi ent o de car gas, o l as par t es de maqui nar i as especi al es.Usual ment e est ~ suj et os a f at i ga y gr an desgast e, con vi br aci ones e i mpac-t os, y se l os debe l ubr i car cont i nuament e.

Ent r e l os mi embr os conect ados con pasador es que gi r an s6l o peque-f i os ~gul os se pueden ci t ar l os de l os ar cos t r i ar t i cul ados de edi f i c i os i n-dust r i al es, l as ar madur as de t echo o l os apoyos ar t i cul ados. Si se oxi dan,cr ean esf uer zos secundar i os por f r i cc i 6n en l os nodos.

Los pasador es deben gi r ar l i br ement e dent r o del hueco de l a conexi y c omo un sol o pasador ci l 1ndr i co sust i t uye a un gr upo de per nos o r emaches,su t amao es gener al ment e consi der abl e, pues deben sopor t ar gr andes esf uer -zos y apl ast ami ent o cont r a l es par eden i nt er nas de l a conexi 6n.

Dos t i pos de mi embr os son l os que gener al ment e se conect an medi ant epas ador es

Bar r as de oj o o ar gol l a

- Pe~f i l es y pl anchas convenci onal es

Las bar r as de oj o, t ambi ~n conoci das por " c l evi s tl, son bar r as f or j adas o

pl anchas de espesor uni f or me cor t adas a sopl et e.Las di mensi ones de sus ~ar t es co~nonent es se i ndi Can en l a f i gur a 2. 2 a) .Ver Ref. 1 s ecc i 6n 15. 6~ -

Las bar r as de oj o t r abaj an bi en a l a t r acci 6n, y se debe ver i f i carsu r esi st enci a en el ~r ea net a de l a secci 6n de l a ar gol l a, as1 como t ambi ~en el br azo. Debe r evi sar se cui dadosament e su canaci dad de r esi st i r sol i c i -t aci ones de compr esi 6n o r ~exi 6n. , donde puedanocr r i r en l a e. st r uct ur a. .

Las bar r as pl anas t ~bi ~n pueden sol dar se, r e~ach~r se o at or ni 11ar -se a l as par t es adyacent es o pueden f or j ar se con une ar gol l a en el ext r emo.Los per f i l es y pl anchas convenci ones se conect an ent r e s i medi ant e pasador escol ocados en l os huecos obt eni dos medi ant e sopl et eado. Ver f i gur a 2. 2 b) .

Se debe ~r est ar es~eci al at enci 6n a l as di mensi ones de l os mi embr oque deben ser mont ados en obr a y conect ados medi ant e pasador . s , ya que s i sl onGi t ud no es l a adec uada, deber ~ s er f or zados par a s u c ol oc ac i 6n, l o c uaor i &1ne esf uer zos secundar i os i ndeseabl es en l a est r uct ur a.

Par a el l o es conveni ent e empl ear t uer cas i nt er medi as aj ust abl es,que el i ~i nan l as di f er enci as de l ongi t ud no pr evi st an en el di seo de est et i po de conexi ones.

En

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