MIEMBROS DE UNION:

REMACHE ESTRUCTURAL:

Un roblón o remache es un elemento de fijación que se emplea para unir de forma permanente dos o más piezas. Consiste en un tubo cilíndrico (el vástago) que en su fin dispone de una cabeza. Las cabezas tienen un diámetro mayor que el resto del remache, para que así al introducir éste en un agujero pueda ser encajado. El uso que se le da es para unir dos piezas distintas, sean o no del mismo material.

Elemento de fijación de alta resistencia, para acceso por una sola cara y diseñado para usar en aplicaciones estructurales con altas cargas.

PERNOS ESTRUCTURALES

Cada estructura es un ensamblaje de partes o miembros individuales que deben ser unidos de alguna manera, usualmente en sus extremos. La soldadura es una de esas maneras y fué tratada en el tema anterior. La otra es por medio de pasadores, como remaches o pernos. En este tema trataremos principalmente sobre pernos, en particular, pernos de alta resistencia.

Pernos De Alta Resistencia

Los dos tipos básicos de pernos de alta resistencia son designados por ASTM como A325 y A490. Estos pernos tienen cabeza hexagonal y se usan con tuercas hexagonales no terminadas. Pernos A325 son de acero con mediano contenido de carbono, tratados al calor, su esfuerzo a la fluencia varía aproximadamente entre 5700 a 6470 kgf/cm2, dependiendo del diámetro.

Los pernos A490 son también tratados al calor, pero son de acero aleado con un esfuerzo de fluencia de 8085 a 9140 kgf/cm2, dependiendo del diámetro. Los pernos A449 son usados ocasionalmente cuando se necesitan diámetros mayores de 1½" hasta 3".

Descripción de un Remache Estructural

El Remache Estructural está diseñado para la fijación de elementos donde se requiere una gran resistencia, tanto a tracción como a cizalladura. Este remache está diseñado para las aplicaciones más exigentes y garantiza una fijación de calidad.

Debido a sus características de remachado con una expansión adaptable, una misma medida se adapta a diferentes espesores. Consigue un remachado homogéneo, sea cual sea el espesor, y garantiza la sujeción del vástago sobre la cabeza, consiguiendo una gran estanqueidad.

Características Y Ventajas:

Alta resistencia a la tracción y cizallamiento. Gran estanquidad. Las uniones son completamente herméticas a los fluidos. Comportamiento multi-espesor. Es un remache Multi Grip y ofrece por tanto

la posibilidad de trabajar en una gran variedad de espesores. Con tan solo dos medidas se cubre un rango de espesor de 1 a 16 mm, reduciendo así el inventario de remaches.

Acceso por una sola cara.

Buen rellenado del taladro mediante una expansión radial del remache. Permite compensar taladros desiguales, desalineados, sobredimensionados y ranurados.

Unión sólida y de alta calidad, resistente a las vibraciones por bloqueo interno del vástago.

Gran resistencia del vástago. Permite un ensamblaje rápido de piezas con grandes separaciones.

Versatilidad. Un solo remache puede utilizarse para sustituir varios remaches de espesor estándar.

Excelencia y larga durabilidad. Uso de herramientas sencillas, rápidas y de poco peso.

 Materiales A Remachar:

Metal a Metal

Aluminio

Acero

Acero Inoxidable

FALLAS DE MIEMBROS DE UNIÓN

Remaches:

Fallo Del Mecanismo:

En las juntas con un solo remache, los mecanismos básicos de fallo que

presentan son:

Fallo Por Cortadura:

Es el fallo por cizalladura, en el cual se produce el corte del roblón o remache. El

criterio de dimensionado para evitar este tipo de fallo es:

siendo n el número de secciones que trabajan a cortante (ver figura inferior), d

el diámetro del remache, y Ssy la tensión de fluencia a tracción.

Fallo Por Aplastamiento:

Consiste en el aplastamiento de las caras laterales del remache debido a la

compresión realizada por las chapas. La distribución de tensiones es compleja,

por lo que se considera un modelo simplificado, según el cual, la tensión se

obtiene considerando, como área resistente a compresión, la proyección

diametral del área de contacto. La tensión de aplastamiento más desfavorable

estará en la chapa más delgada. El criterio de diseño para evitar este fallo se

calcula como:

siendo tmin el espesor de la chapa más delgada, d el diámetro del

remache, y considerando la tensión admisible de aplastamiento el doble de

la tensión de fluencia

DETALLES DE UN PERNO ESTRUCTURAL

FALLAS DE PERNOS ESTRUCTURALES

El deslizamiento entre las partes conectadas de una unión sólo se obtiene cuando el vástago del perno toma contacto con el borde de la perforación. En este estado de deslizamiento total, la carga es transferida por corte y aplastamiento sin la intervención de la pretracción del perno. Inicialmente, la tensión está concentrada en el punto de contacto, pero el incremento de la carga resultará en una distribución más uniforme. El perno mismo también soporta esta tensión, pero usualmente no se considera ya que por evidencia experimental la falla por aplastamiento solo puede ocurrir cuando las planchas sean de acero de mayor dureza que la del perno, cosa que normalmente no ocurre. Los modos de falla por aplastamiento depende de factores geométricos, del diámetro del perno y de el espesor del material a unir. A menudo la falla se produce por corte o desgarramiento de la plancha después de una gran deformación frente a la perforación.

CRITERIOS DE DISEÑOS DEL REMACHE

Espacio libre de la parte trasera: Es la distancia que sobresale la cabeza del mandril cuando el remache es introducido por un lado de la estructura. Esta distancia varía según la medida del remache y el diámetro, y se debe tener en cuenta para su colocación.

Orificio de llenado: La expansión del remache en su instalación debe permitir llenar el agujero de las piezas a unir, ya que puede quedar suelto e impedir una incorrecta unión.

Distancia al borde: Se debe tener precaución con la colocación del remache muy próximo al borde de las piezas a unir. Como regla general se puede ubicar el centro del orificio respecto del borde a una distancia igual al doble del diámetro del remache.

Cabeza avellanada: Cuando se empleen remaches con cabeza avellanada, se ha de procurar que la longitud del avellanado sea inferior al espesor de una de las piezas a unir, ya que puede producir una reducción de las propiedades de resistencia de la unión.

SOLDADURA

La soldadura es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de

dos o más piezas de un material, (generalmente metales o termoplásticos),

usualmente logrado a través de la coalescencia (fusión), en la cual las piezas son

soldadas fundiendo, se puede agregar un material de aporte (metal o plástico),

que, al fundirse, forma un charco de material fundido entre las piezas a soldar

(el baño de soldadura) y, al enfriarse, se convierte en una unión fija a la que se le

denomina cordón. A veces se utiliza conjuntamente presión y calor, o solo presión

por sí misma, para producir la soldadura. Esto está en contraste con la soldadura

blanda (en inglés soldering) y la soldadura fuerte (en inglés brazing), que implican

el derretimiento de un material de bajo punto de fusión entre piezas de trabajo

para formar un enlace entre ellos, sin fundir las piezas de trabajo.

Muchas fuentes de energía diferentes pueden ser usadas para la soldadura,

incluyendo una llama de gas, un arco eléctrico, un láser, un rayo de electrones,

procesos de fricción o ultrasonido. La energía necesaria para formar la unión entre

dos piezas de metal generalmente proviene de un arco eléctrico. La energía para

soldaduras de fusión o termoplásticos generalmente proviene del contacto directo

con una herramienta o un gas caliente.

POSICIONES DE SOLDADURAS

En soldadura existen distintas posiciones de soldeo, tanto en ángulo o de rincón

designada con la letra F y la soldadura a tope designada con la letra G según la

normativa americana (A.W.S.) según la normativa europea (U.N.E.) siempre se

denomina con la letra P.

> Posición 1F (UNE = PA). Soldadura acunada o plana y una de las chapas

inclinadas a 45º más o menos.

> Posición 2F (UNE = PB). Soldadura horizontal y una de las chapas en vertical.

> Posición 3F (UNE = PF). Soldadura vertical con ambas chapas en vertical; en

la normativa americana tanto la soldadura ascendente como descendente sigue

siendo la 3F, pero en la normativa europea la soldadura vertical ascendente se

denomina PF y en vertical descendente se le denomina PG

> Posición 4F (UNE = PD). Soldadura bajo techo.

POSICIONES DE SOLDEO DE CHAPAS A TOPE

> Posición 1G (UNE = PA). Chapas horizontales, soldadura plana o sobremesa.

> Posición 2G (UNE = PC). Chapas verticales con eje de soldaduras horizontales,

o también denominado de cornisa.

> Posición 3G (UNE = PF). Soldadura vertical ascendente, soldadura vertical

descendente (PG).

>Posición 4G (UNE = PF). Soldadura bajo techo.

NOTA Normativa americana (A.W.S.) = F (rincón), G (tuberías y cilindros).

Normativa europea (U.N.E.) = P (en general, para todo).

POSICION DE SOLDEO EN TUBERÍA

> Posición 1G (UNE = PA). Tuberías horizontales, con movimiento de rotación o

revolución; soldadura "plana", el depósito del material de aporte se realiza en la

parte superior del tubo o caño.

> Posición 2G (UNE = PF). Tuberías verticales e inmóviles durante el soldeo, o

también denominado de cornisa.

> Posición 5G (UNE = PF). Tuberías horizontales e inmóviles; Esta posición

abarca todas las posiciones, soldadura plana, vertical y bajo techo.

> Posición 6G (UNE = H-L045). Tuberías inmóviles con sus ejes inclinados a 45º

mas o menos; Esta soldadura abarca: soldadura bajo techo, vertical y plana.

- (UNE = J-L045). Tuberías inmóviles con sus ejes inclinados a 45º mas o menos;

Esta soldadura abarca: soldadura plana, vertical descendente y bajo techo.

- (UNE = K-L045). Tuberías inmóviles con sus ejes inclinados a 45º mas o menos;

Esta soldadura abarca: soldadura plana, vertical descendente, bajo techo, vertical

ascendente y plana.

> Posición 6GR Tuberías inmóviles con sus ejes inclinados a 45º mas o menos

con anillo restrictor con una distancia de 12´7mm; Se realiza en tuberías de 6"

pulgadas su anillo es de 300mm de circunferencia.

POSICION DE SOLDEO EN TUBERÍA EN ÁNGULO CON CHAPAS

> Posición 1F (UNE = PA). Conjunto con movimiento de rotación eje del tubo

inclinado a 45º más o menos. Soldadura plana, el material de aporte se deposita

en la parte superior.

> Posición 2F (UNE = PB). Conjunto inmovil durante el soldeo, tubo vertical;

Soldadura horizontal.

> Posición 2FR. Conjunto con movimiento horizontal de rotación. Soldadura plana

o sobremesa

> Posición 4F (UNE = PD). Conjunto inmovil durante el soldeo, tubo vertical;

Soldadura bajo techo.

> Posición 5F (UNE = PF,PG). Conjunto inmovil durante el soldeo; Soldadura bajo

techo, vertical ascendente y soldadura plana.

- (UNE = PG).Vertical descendente

DEFECTOS DE LA SOLDADURA Porosidad

           Se usa para describir los huecos globulares, libre de todo material sólido, que se encuentra con frecuencia en los cordones de soldadura. En realidad, los huecos son una forma de inclusión que resulta de las reacciones químicas que tienen lugar durante la aplicación de la soldadura. Difieren de las inclusiones de escoria en que contienen gases y no materia sólida.           Los gases que forman los huecos se derivan de los gases liberados por el enfriamiento del metal de la soldadura, como consecuencia de la reducción de solubilidad al descender la temperatura y de las reacciones químicas que tienen lugar dentro de la propia soldadura. 

Inclusiones no Metálicas

           Son los óxidos no metálicos que se encuentran a veces en forma de inclusiones alargadas y globulares en los cordones de soldadura. Durante la formación del depósito y la subsecuente solidificación del metal de la soldadura, tienen lugar muchas reacciones químicas entre los materiales (fundente), o con la escoria producida. Algunos de los productos de dichas reacciones son compuestos no metálicos, solubles solo en cierto grado en el metal fundido. Debido a su menor densidad, tienden a buscar la superficie exterior del metal fundido, salvo que encuentren restricciones para ello.

 Agrietamiento

           El agrietamiento de las juntas soldadas ocurre por la presencia de esfuerzos multidireccionales localizados que en algún punto rebasan la resistencia máxima del metal. Cuando se abren grietas durante la soldadura o como resultado de ésta, generalmente solo es aparente una ligera deformación  de la pieza de trabajo.        Después que se ha enfriado una junta soldada, hay mas probabilidades de que ocurra agrietamiento cuando el material es duro o frágil. Un material dúctil soporta concentraciones de esfuerzo que pudieran ocasionar falla en un material duro o frágil.  Agrietamiento del metal de la soldadura

           El agrietamiento del metal de la soldadura tiene mas probabilidades de ocurrir en la primera capa de soldadura que en cualquier otra parte, y de no repararse continuará pasando a las demás capas al ir siendo depositadas. Esta tendencia de continuar hacia las demás capas sucesivas  se reduce considerablemente, o se elimina, con metal de soldadura autentico. Cuando se encuentra el problema de agrietamiento de la primera capa de metal de la soldadura, pueden lograrse mejoras aplicando uno o más de las siguientes modificaciones:·         Modificar la manipulación del electrodo o las condiciones eléctricas, lo que cambiará el contorno o la composición del depósito.·         Disminuir la rapidez de avance, para aumentar el espesor del depósito, aportando con ello mas metal de soldadura para resistir los esfuerzos que se están generando.·        Auxiliarse con precalentamiento, para modificar la intensidad del sistema de esfuerzos que esta imponiendo. Penetración incompleta

            Esta expresión se usa para describir la situación en que el metal depositado y el metal base no se funden en forma integral en la raíz de la soldadura. Puede ser ocasionada porque la cara de la raíz de la soldadura de ranura no alcance la temperatura de fusión a toda su altura, o porque el metal de la soldadura no llegue  a la raíz de una soldadura de filete, y deje el hueco ocasionado por el puenteo del metal de la soldadura desde un miembro al otro.            Aunque la penetración incompleta puede deberse en unos cuantos casos a la falta de disolución de los óxidos e impurezas de la superficie, las condiciones de transmisión de calor que existen en la junta son una fuente mas frecuente de este defecto.            La penetración incompleta es indeseable, particularmente si la raíz de la soldadura esta sujeta ya sea a tensión directa o a esfuerzos flexionantes. El área que no se funde permite concentraciones de esfuerzos que pueden resultar en fallas sin deformación apreciable. Socavamiento

         Se emplea este término para describir:a.- la eliminación por fusión de la pared de una ranura de soldadura en el borde de  una capa o cordón, con la formación de una depresión marcada en la pared lateral en la zona a la que debe unirse por fusión la siguiente capa o cordón.b.- la reducción de espesor en el metal base, en la línea en la que se unió por fusión el último cordón de la superficie.           El socavamiento en ambos casos se debe a la técnica empleada por el operador. Ciertos electrodos, una corriente demasiado alta, o un arco demasiado largo, pueden aumentar la tendencia al socavamiento.

CONTROL DE CALIDAD

Inspección De Soldaduras.

     Se entiende por inspección de soldaduras a las diferentes acciones que se realizan con el fin de constatar que el proceso en cuestión se efectúa con la calidad adecuada.

En estas acciones están involucrados personal y materiales, por lo tanto es necesario conocer cada uno de los factores que afectan la calidad de la soldadura, a fin de evitar la posible aparición de defectos y en el caso de que

éstos se produzcan poder detectarlos y dar pautas para la corrección de los mismos. De estos factores el personal es el más importante.

Garantía De Calidad:

    La garantía de calidad se define como las actividades de planificación y organización que se realizan para asegurar un nivel de calidad suficiente que garantice el correcto funcionamiento de los productos y al menor costo posible.

Control De Calidad:

      Se entiende por control de calidad a las diferentes acciones llevadas a cabo tanto por el usuario como por el fabricante que contribuyen a asegurar la garantía de calidad y forma parte del control de calidad.

Inspector De Soldadura:     Es el encargado de constatar que todas las operaciones del proceso se realicen correctamente y de acuerdo a los Códigos, Normas, Especificaciones y Procedimientos  que se estén aplicando con el fin de garantizar la alta calidad de la soldadura sin demora en la fabricación y la entrega de productos. Podríamos decir que su responsabilidad es la de juzgar la calidad del producto en relación a una especificación escrita.

     Funciona como un representante judicial de la organización que representa, la cual puede ser el fabricante, comprador o cliente, una compañía de seguros o una agencia gubernamental.

     Los inspectores de soldadura pueden ser clasificados en varias categorías: inspectores gubernamentales, de Ensayos No Destructivos, representantes del fabricante o del dueño, o autorizados por un código en particular como sucede por ejemplo con los inspectores ASME.

     Sin embargo para efectos prácticos AWS y ASME dividen a los inspectores de soldaduras en dos categorías generales:

 Inspectores de control de calidad del Fabricante: el cual realiza la inspección antes y durante el ensamblado; antes y después de la soldadura, con el fin de

asegurar que los materiales y el proceso de fabricación cumplen con todos los requisitos especificados en el contrato. Estos son inspectores calificados y que trabajan para el contratista.

 Inspectores de aseguramiento de calidad del cliente o Código: representan al comprador (código, actividad gubernamental, o cualquier organización externa al fabricante). Sus deberes normalmente no incluyen vigilancia obligatoria del desarrollo del proceso de soldar, sin embargo tiene el derecho de observar el proceso de producción. Su trabajo es como una función de auditoria, lo cual implica revisión de los registros para asegurar que se han respetado todos los requerimientos de las especificaciones, dibujos y otros documentos contractuales. Esto incluye, pero no limita a revisión del proceso de soldar, calificación de soldadores y operadores de máquina, pre y post-calentamiento, informes de ensayos no destructivos.

Ambos tipos de inspectores deben tener la habilidad para negociar y comunicarse efectivamente con todos los niveles de mando de la organización del fabricante y de su propia organización.

MIEMBROS SOMETIDOS A CARGAS AXIALES, TRACCIÓN AXIAL Y FLEXOTRACCION:

PANDEO

El pandeo es un fenómeno de inestabilidad elástica que puede darse en elementos comprimidos esbeltos, y que se manifiesta por la aparición de desplazamientos importantes transversales a la dirección principal de compresión.

En ingeniería estructural el fenómeno aparece principalmente en pilares y columnas, y se traduce en la aparición de una flexión adicional en el pilar cuando se halla sometido a la acción de esfuerzos axiales de cierta importancia.

Los pilares y barras comprimidas de celosías pueden presentar diversos modos de

fallo en función de su esbeltez mecánica:

Los pilares muy esbeltos suelen fallar por pandeo elástico y son sensibles

tanto al pandeo local el propio pilar como al pandeo global de la estructura

completa.

En los pilares de esbeltez media las imperfecciones constructivas como las

heterogeneidades son particularmente importantes pudiéndose presentar

pandeo anelástico.

Los pilares de muy baja esbeltez fallan por exceso de compresión, antes de

que los efectos del pandeo resulten importantes.

MIEMBROS COMPRIMIDOS CON CARGA CONCÉNTRICA

Los miembros comprimidos con carga concéntrica se deben diseñar para los siguientes estados límites dependiendo de la configuración de su sección transversal, espesor del material, longitud no arriostrada y restricción de los extremos: (1) fluencia, (2) pandeo global de la columna (pandeo flexional, pandeo torsional o pandeo torsional flexional) y (3) pandeo localizado de elementos individuales. En las Partes I y III del Manual de Diseño (AISI, 1996) se incluyen tablas de diseño y ejemplos de cálculo de columnas.

A. Fluencia

Es un hecho conocido que una columna compacta, muy corta, sometida a una

carga axial puede fallar por fluencia. La carga de fluencia se determina mediante la Ecuación C-C4-1:

donde Ag es la superficie bruta de la columna y Fy es el límite de fluencia del acero.

B. Pandeo flexional de columnas

(a) Tensión de pandeo elástico

Una columna esbelta cargada axialmente puede fallar por pandeo flexional global si la sección transversal de la columna tiene una geometría con simetría doble, es de forma cerrada (tubo de sección cuadrada o rectangular), de forma cilíndrica o presenta simetría puntual. Para las formas con simetría simple el pandeo flexional es uno de los modos de falla posibles. Los montantes que forman parte de un tabique conectados con el material de revestimiento también pueden fallar por pandeo flexional. La carga crítica de pandeo elástico para una columna larga se puede determinar mediante la siguiente ecuación de

Euler: Tensión de pandeo inelástico Cuando la tensión de pandeo elástico de la columna calculada mediante la Ecuación C-C4-3 es mayor que el límite de proporcionalidad, Fpr, la columna pandeará en el rango inelástico. Antes de 1996 en la Especificación AISI se utilizaba la siguiente ecuación para calcular la tensión de pandeo inelástico de la columna:

MIEMBROS SOMETIDOS A COMPRECION

Un miembro está sujeto a compresión axial pura si la resultante de cargas de compresión transmitidas a dicho miembro es coincidente con la ubicación y dirección de su eje centroidal. Si esta condición no se cumple se presentan excentricidades de carga que generan combinación de flexión y compresión axial. En estructuras de acero es difícil encontrar miembros sujetos a compresión axial pura, ya que aun las conexiones entre miembros diseñadas para transmitir solo cargas, sin momentos flexionantes, no se prestan normalmente a que la transmisión de carga sea a través sus centroides. Sin embargo, cuando las excentricidades son pequeñas, se puede asumir que la flexión es despreciable y diseñar el miembro asumiendo compresión axial pura. Es ya una costumbre generalizada el llamar columna a todos los miembros verticales de las estucturas, independientemente de que en muchos ocasiones dichos miembros estén en realidad sujetos a compresión axial en combinación con otros efectos de carga. Sin embargo, por razones prácticas, en este capítulo se le llamará columna a los miembros sujetos a cargas externas que generan solo compresión axial pura, independientemente de su orientación (vertical, horizontal o inclinada) en la estructura. Los perfiles laminados en frío de cualquier configuración pueden ser usados como columnas. Pueden formarse con elementos atiesados , elementos no atiesados o una combinación de elementos atiesados y no atiesados . Otras configuraciones no usuales y las secciones cilíndricas también son usadas con frecuencia. Tipos de miembros a compresión(1). (a) Miembros compuestos de solo elementos atiesados; (b) Miembros compuestos de solo elementos no atiesados; (c) Miembros compuestos de elementos atiesados y no atiesados. Cabe aclarar que aunque las cargas externas generen inicialmente solo compresión axial pura en la columna, si se presentan problemas de falla por inestabilidad debido al pandeo, se pueden generar esfuerzos adicionales de flexión debidos a la deformación de pandeo y de torsión si el centroide no coincide con el centro de cortante. Así mismo, debido a que las secciones laminadas en frío están compuestas de material delgado, también se puede presentar pandeo local. Por lo tanto, en el diseño de columnas, se deben considerar los siguientes estados límites de falla, dependiendo de la configuración de la sección, su espesor y la longitud de la columna:

1. Fluencia de la sección.

2. Pandeo global de la columna:

a. Pandeo por flexión: flexión con respecto a un eje principal.

b. Pandeo torsional: torsión con respecto al centro de cortante.

c. Pandeo flexotorsionante: flexión y torsión simultánea.

3. Pandeo local de elementos individuales.

Miembros sometidos a flexión

Los miembros en flexión son elementos estructurales de sección prismática, colocados normalmente en posición horizontal y que soportan cargas perpendiculares al eje longitudinal (en cualquiera de sus dos sentidos) y producen preponderantemente solicitaciones de flexión y cortante.

Flexión y corte

En el diseño de elementos a flexión, se debe proveer suficiente resistencia por flexión para no exceder los estados límites de falla correspondientes y al mismo tiempo se deberá cuidar que los estados límites de servicio, como la deformación máxima del elemento, no excedan de ciertos valores permisibles.

Vigas de alma llena

Las vigas de alma llena son vigas continuas y sin orificios realizadas en madera laminada. La combinación de formas de viga diferentes se determina a partir de criterios económicos.

Vigas para cubiertas a dos aguas - cordón inferior curvado/recto, viga lenticular, viga paralela, viga en arco, viga de cubiertas a un agua, componentes especiales

Ventajas

Para grandes luces y altas exigencias de resistencia al fuego:más económica que el hormigón y el acero

Alta resistencia al fuego, de R30 a R90 Vanos de hasta 50 m Contrastadas soluciones detalladas Cortos plazos de entrega, montaje rápido

Criterios de diseño

El diseño de una viga o trabe, y de cualquier otro miembro estructural de acero, consiste en determinar su resistencia disponible y compararla con las solicitaciones que actúan en ella. El diseño es básicamente un problema de revisión, se selecciona un perfil estructural laminado que tiene determinadas propiedades geométricas y mecánicas y se determina su resistencia disponible o capacidad de carga, la cual se compara con las solicitaciones que producen las acciones nominales o de diseño. Si la capacidad de carga o resistencia disponible es igual o un poco mayor que las solicitaciones, el diseño es adecuado, si es menor es inadecuado, y si es mucho mayor, el diseño es antieconómico. Simultáneamente deben cumplirse requisitos de funcionalidad, incluidos en los estados límite de servicio que estipulan las especificaciones de diseño; por ejemplo, los desplazamientos laterales ocasionados por sismo, deflexiones o flechas máximas producidas por las cargas vivas exteriores, las cuales no deben exceder de ciertos valores límite que fijan las normas de diseño. La falla estructural o colapso de una viga de acero puede corresponder a alguno de los siguientes fenómenos, los cuales pueden presentarse individualmente o combinados: 1. Exceso de flexión en el plano de cargas, con eventual formación de mecanismo de falla con articulaciones plásticas. 2. Por inestabilidad, en el intervalo elástico o aún plástico, caracterizada por pandeo lateral o pandeo lateral por flexo-torsión. 3. Pandeo local de patines o del alma. 4. Por cortante. 5. Fatiga (trabes carril que soportan grúas viajeras).

Los principios fundamentales del diseño elástico son ampliamente utilizados a nivel mundial en estructuras de acero desde hace más de un siglo. Para entender las diferencias entre el diseño elástico y plástico, se considera una viga doblemente empotrada y que soporta una carga uniformemente repartida. El diseño elástico se basa en una distribución lineal de esfuerzos y deformaciones. El criterio de diseño de la viga estipula que los esfuerzos de flexión máximos en las fibras extremas de ésta, ocasionados por la carga actuante, no deben exceder los esfuerzos permisibles de flexión estipulados en las Especificaciones del AISC-2010. Así, la viga tiene una reserva de capacidad a flexión y su comportamiento es elástico lineal, los momentos flexionantes máximos (negativos) se presentan en los apoyos empotrados y en la sección media de la viga se presenta el momento flexionante máximo positivo, cuyo valor corresponde a la mitad del momento flexionante negativo en los apoyos. Lo anterior significa que la viga todavía puede soportar carga; sin embargo, en el diseño elástico no se permite que se formen las

articulaciones plásticas en los apoyos y en la sección media de la viga, ya que esta hipótesis es la base del diseño plástico.

Secciones compuestas

Las secciones tipo 1 (secciones para diseño plástico y para diseño sísmico) pueden alcanzar el momento plástico en vigas, y el momento plástico reducido por compresión en barras flexo-comprimidas, y conservarlo durante las rotaciones inelásticas necesarias para la redistribución de momentos en la estructura, y para desarrollar las ductilidades adoptadas en el diseño de estructuras construidas en zonas sísmicas.

Las secciones tipo 2 (secciones compactas y para diseño sísmico) pueden alcanzar el momento plástico como las secciones tipo 1, pero tienen una capacidad de rotación inelástica limitada, aunque suficiente para ser utilizadas en estructuras diseñadas plásticamente, bajo cargas predominantemente estáticas, y en zonas sísmicas, con factores de comportamiento sísmico reducidos.

Las secciones tipo 3 (secciones no compactas) pueden alcanzar el momento correspondiente a la iniciación del flujo plástico en vigas, pero no tienen capacidad de rotación inelástica. La falla de estas secciones ocurre por pandeo inelástico de uno de sus elementos. Pueden ser utilizadas cuando las solicitaciones han sido determinadas por un análisis elástico y las cargas son predominantemente estáticas.

Las secciones tipo 4 (secciones esbeltas) tienen como estado límite de resistencia el pandeo local elástico de alguno de los elementos planos que las componen. Estas secciones no son capaces de desarrollar el momento plástico de la sección y no tienen capacidad de rotación inelástica post pandeo.

Las relaciones ancho/espesor de los elementos planos de los dos primeros tipos de secciones definidos arriba no deben exceder los valores de λp y λr, respectivamente, lo que asegura que las secciones de los tipos 1 y 2 podrán alcanzar sus estados límite de resistencia sin que se presenten fenómenos prematuros de pandeo local. Las secciones en las que al menos un elemento excede los límites correspondientes a las del tipo 1 y 2 son tipo 3.

Las secciones en las que al menos un elemento excede los límites correspondientes a las del tipo 3 son tipo 4.

Secciones laminadas

Las secciones estructurales, sean laminadas o armadas, se pueden considerar como un conjunto de chapas, algunas son internas y otras son externas Dado que las chapas que constituyen las secciones estructurales son relativamente delgadas comparadas con sus anchos, cuando están sometidas a compresión (consecuencia de cargas axiles aplicadas a la sección completa o como consecuencia de esfuerzos de flexión) pueden pandear localmente. La predisposición de cualquier elemento chapa que constituye la sección transversal a pandear, puede limitar la capacidad de dicha sección para soportar carga axil, o bien limitar su resistencia a flexión al impedir que se alcance el limite elástico. Evitar que aparezca un fallo prematuro debido a los efectos del pandeo local es posible limitando la relación ancho-espesor para cada chapa individual que constituye la sección transversal. En esto se basa la idea de la clasificación de secciones.

Generalidades y detalles constructivos

Los usos típicos más comunes de dichos miembros en edificios son en sistemas de piso, en sistemas de cubiertas ligeras, en sistemas de muro, entre otros. En sistemas de piso estos miembros son llamados generalmente vigas. En el caso de los sistemas de cubierta ligera y muros se les conoce por el nombre de polines. Por conveniencia, en este capítulo se usará el nombre genérico de viga para identificar a todos los miembros sujetos a flexión y/o cortante. Al diseñar vigas, se debe considerar la capacidad para resistir momento y la rigidez del miembro calculada a partir de las propiedades efectivas de la sección. Esto es, evaluando el momento de inercia y módulo de sección considerando el ancho efectivo del patín de compresión y el peralte efectivo del alma, usando los procedimientos expuestos

en el Capítulo 4. Además, las almas de vigas deben ser revisadas por cortante, combinación de flexión y cortante, aplastamiento del alma y combinación de flexión y aplastamiento del alma. Además de las consideraciones de diseño expuestas anteriormente, la capacidad para resistir momento de un perfil puede estar limitada por pandeo lateral de la viga, particularmente cuando el perfil es fabricado de lámina de pared delgada y con apoyo lateral espaciado a intervalos relativamente grandes. Por ésta razón, las vigas deberán cumplir con los criterios de apoyo lateral adecuado determinados por el AISI, de lo contrario, la capacidad a flexión de la viga se verá significativamente mermada. Contrario a los perfiles laminados en caliente, en el diseño de vigas a base perfiles laminados en frio se deben considerar problemas tales como desfasamiento por cortante y rizados de patines. Además, si se desea aprovechar el incremento en las propiedades mecánicas debido al laminado en frío, el diseño de elementos a flexión puede complicarse.

Flexo compresión

 La compresión ocurre cuando dos fuerzas actúan en la misma dirección y sentido contrario haciendo que el elemento se acorte y se deforme. Cada pieza falla bajo diferente magnitud de carga. La cantidad de carga bajo la cual falla un elemento en compresión depende del tipo de material, la forma del elemento y la longitud de la pieza. El problema es que si se presionan dos extremos de una barra delgada la misma no permanece recta, se acorta y se flexiona fuera de su eje (PANDEO). Los miembros en compresión, tales como las columnas, están sujetas principalmente a carga axiales.

Un miembro en flexión está sometido a cargas perpendiculares a su eje, las que pueden incluir momentos puntuales aplicados en el tramo o los extremos del elemento. Estas cargas generan momentos flectores y corte en el miembro.

La resistencia de una viga de acero está dada, fundamentalmente, por su momento de inercia I. También la resistencia a la flexión puede incrementarse modificando las condiciones de apoyo, como por ejemplo, haciéndola continua en lugar de isostática.

Sin embargo, esta resistencia puede verse reducida significativamente si no se toman previsiones contra el pandeo lateral de la vigaLa forma de prevenir este pandeo lateral puede ser incrementando la resistencia de la viga, o disponiendo elementos transversales aleje de la viga que actúen como arriostramiento lateral.

La capacidad de la estructura no es agotada durante la formación de la primera articulación plástica. Esta es significativamente más grande que la capacidad correspondiente a la formación de la primera rótula plástica. Al cociente entre el momento plástico MP y el elástico MY se le da el nombre de factor de forma.

Miembros compuestos

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA

NÚCLEO GUÁRICO – SEDE TUCUPIDO

MIEMBROS DE UNIÓN “CONCRETO ARMADO”

Prof: Integrantes:Ramón Amaricua Herrera Marcos C.I: 23.953.225 Delgado Luis C.I: 24.239.849 Barreto Ramón C.I: 23.567.267 Rodríguez Renzo C.I:24.240.936

Febrero, 2015

Introducción

Hasta ahora hemos estudiado el caso de columnas sometidas a carga axial o carga concéntrica, es decir columnas inicialmente rectas y sin ninguna excentricidad. Vamos a estudiar el tema de la FLEXO - COMPRESION. Corresponde entonces a continuación considerar el caso de columnas con excentricidad, sea esta causada por imperfecciones de la propia columnas o por momentos aplicados. Generalmente en estos casos el pandeo ocurre de inmediato

Al diseñar vigas, se debe considerar la capacidad para resistir momento y la rigidez del miembro calculada a partir de las propiedades efectivas de la sección. Esto es, evaluando el momento de inercia y módulo de sección considerando el ancho efectivo del patín de compresión y el peralte efectivo del alma, usando los procedimientos expuestos en el Capítulo 4. Además, las almas de vigas deben ser revisadas por cortante, combinación de flexión y cortante, aplastamiento del alma y combinación de flexión y aplastamiento del alma.

Un roblón o remache es un elemento de fijación que se emplea para unir de forma permanente dos o más piezas. Consiste en un tubo cilíndrico (el vástago) que en su fin dispone de una cabeza. Las cabezas tienen un diámetro mayor que el resto del remache, para que así al introducir éste en un agujero pueda ser encajado. El uso que se le da es para unir dos piezas distintas, sean o no del mismo material.Elemento de fijación de alta resistencia, para acceso por una sola cara y diseñado para usar en aplicaciones estructurales con altas cargas.

Conclusión

Un miembro está sujeto a compresión axial pura si la resultante de cargas de compresión transmitidas a dicho miembro es coincidente con la ubicación y dirección de su eje centroidal. Si esta condición no se cumple se presentan excentricidades de carga que generan combinación de flexión y compresión axial. En estructuras de acero es difícil encontrar miembros sujetos a compresión axial pura, ya que aun las conexiones entre miembros diseñados para transmitir solo cargas, sin momentos flexionantes, no se prestan normalmente a que la transmisión de carga sea a través sus centroides. Sin embargo, cuando las excentricidades son pequeñas, se puede asumir que la flexión es despreciable y diseñar el miembro asumiendo compresión axial pura. Es ya una costumbre generalizada el llamar columna a todos los miembros verticales de las estucturas, independientemente de que en muchas ocasiones dichos miembros estén en realidad sujetos a compresión axial en combinación con otros efectos de carga.