jueves, 8 de marzo de 2012

Reporte fotográfico de estructuras metálicas

Costco


Otra vista de las columnas, trabes primarias y armaduras.


Columnas compuestas de dos vigas CE unidas con con placas.

La cubierta parece ser de algún tipo de plástico con secciones transparentes que cumplen la función de tragaluces.

Vigas primarias IE con vigas secundarias. Aquí también se ve la escalreilla por la cual se pasan algunas de las instalaciones.

Acercamiento al contraventeo en techo y al armado de las cerchas que hacen de "trabes secundarias" que parecen estar compuestas de  trabes T

Aquí se puede ver la manera en que las armaduras están unidas a las trabes primarias. Algunas están completamente rigidaz y otras son semi rigidias. Además se pueden ver unos tubos que conectan las cerchas entre si.

Contraventeos y cruz de san andrés

Son aquellos en los que las diagonales de contravientopueden resistir fuerzas de tensión y compresión importantes,mientras permiten deformaciones inelásticas moderadas ensus miembros y conexiones, bajo la acción de eventos sísmicos intensos.

Ayudan a rigidizar la estructura y distribuir los esfuerzos producidos por los diferentes tipos de carga y los trasmiten a la cimentación. Son elementos básicos que nos permiten obtener edificios de grandes claros y alturas con diseños eficientes y económicos.

 El pandeo local en contraventeos convencionales es un modo de falla en el cual el alma o el patín de la sección transversal se deforma lateralmente, ocasionando una pérdida de rigidez y una disminución de su resistencia a compresión axial. Este modo de falla se atribuye a que los contraventeos tienen relaciones ancho-espesor inadecuadas, o bien una relación de esbeltez grande, lo cual limita su capacidad a compresión axial ante cargas cíclicas alternadas. 

Cuando este modo de falla se presenta, la rigidez lateral del contraventeo disminuye y el marco que lo contiene puede perder considerable estabilidad lateral. Por otra parte, el comportamiento experimental de los contraventeos ha evidenciado una limitada capacidad de deformación inelástica ante cargas cíclicas reversibles

La altura en todos los contraventeos estándar es de 2 mts (6´−7"




El contraventeo puede ser de cuatro tipos:
    1.  Discreto:  resiste y aporta rigidez lateral solo en sectores específicos y donde esté localizado (unido) al marco y/o elemento estructural. También, se refiere a este contraventeo como contraventeo nodal.
                                            

    2. Continuo:  aquel que se le proporciona a elementos estructurales y/o marcos de manera constantes en alguno de sus planos. Es común darle tambien el nombre de arriostramiento cuando restringe de alguna manera la deformación del elemento contraventeado.

      La viga tipo “i” esta anclada a una losa y esta integración de trabe y losa, beneficia directamente a la trabe. 

       
    3. Relativo:  aquel que proporciona control de distorsiones laterales bajo el principio de compatibilidad de deformaciones de dos puntos, al unirse con algún elemento estructural. Es muy “popular” y puede estar representado por diagonales a nodos, concéntricas en la viga del marco y excéntricas en la viga del marco.

                                         

    4. Dependiente: es básicamente la aportación de contraventeo siempre y cuando la configuración deformada del elemento o estructura que es contraventeado haga depender y prescindir del elemento que contraventea


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Cruz de San Andres

Para empezar, la Cruz de San Andrés es la conceptualización de una estructura parte del procedimiento clásico del arriosamiento. Este consiste en hacer de una estructura inestable, estable. Una estructura esta correctamente arriostrada cuando cualquier cambio arbitrario de su configuración implica la deformación de elementos que generan fuerzas suficientes como para restituir la configuración original.

La "Cruz de San Andrés" consiste en 2 tirantes que pueden trabajar alternativamente en tracción aunque hay otras alternativas que precisan barras que puedan trabajar alternativamente a compresión.



Páginas de interés:

Uniones pilar - viga metalica


Las principales tipos son:
  • Los que se producen cuando tiene lugar un cambio de dirección, por ejemplo en las uniones viga-pilar, viga-viga y uniones entre barras en las cerchas.
  • Los que se requieren para asegurar tamaños manejables de la estructura de acero a efectos de transporte y montaje; los pilares, por ejemplo, se suelen empalmar cada dos o tres pisos.
  • Los que se producen cuando tiene lugar un cambio de componente, lo que incluye la unión de la estructura de acero a otras piezas del edificio, como pueden ser bases del pilar, uniones a núcleos de hormigón y uniones con paredes, forjados y cubiertas.

El número de uniones y su complejidad tienen una influencia decisiva en el tiempo necesario para el análisis estático y el trazado de planos. La fabricación de uniones, o sea, el corte, taladrado y soldadura de barras, cartelas, casquillos y rigidizadores representa gran parte del trabajo del taller.

Las uniones deben ser lo suficiente-mente resistentes como para transmitirlas cargas previstas. Para conseguirlo, deben realizarse de forma que transmitan los esfuerzos de una barra a otra a lo largo de trayectorias de carga uniformes para evitar concentraciones importantes de tensión. De igual forma deben tener el grado de rigidez previsto.

Los elementos de la unión (chapas o casquillos) deben colocarse de forma tal que, en lo posible, se posición en automáticamente, sean accesibles para la reparación (tanto en el taller como en la obra) y proporcionen un buen ajuste.


Ejemplos de uniones Simples



10.1: Unión con pletinas soldadas al pilar.La viga se une por un lado

10.2: Unión atornillada con casquillos dealma. Como alternativa, los casquillos pueden soldarse.

10.3: Unión con chapas de testa flexiblessoldadas a la viga

10.4: Unión atornillada con casquillos de asiento. El casquillo horizontal aumenta la capacidad.

10.5: En un tubo de paredes gruesas, las chapas pueden soldarse directamente a la pared sin manguito en el tubo para tener una chapa continua.

10.6: La rigidez depende en gran manera del espesor de la placa del extremo del pilar y del espesor del ala de la viga. En muchos casos puede prescindirse de las chapas de rigidización.


Ejemplos de uniones Rígidas



11.1: Unión totalmente soldada. 

11.2: Unión atornillada. 

11.3: Unión con chapa de testa. 

11.4: Uniones en T soldadas. 

11.5: Uniones en T atornilladas. 

11.6: Uniones con chapa de testa. Se supone que otra viga está unida al otro lado del alma.


Uniones Rígidas





Paginas de interés:

http://es.scribd.com/doc/56117845/ITEA-Tomo-13-Diseno-de-uniones

Uniones y columnas de acero

Toda unión es por su propia naturaleza una discontinuidad y por tanto, una zona potencialmente peligrosa: de hecho, multitud de accidentes se deben a uniones mal proyectadas o mal ejecutadas.

En el proyecto de una unión entre dos o más piezas de una estructura metálica se distinguen dos fases principales:
  1.  La primera y más importante es la concepción y diseño general de la misma, eligiendo entre uniones soldadas o atornilladas y dentro de cada tipo el modelo de unión: a tope, en ángulo, con cubrejuntas, con chapa frontal, con casquillos, etc.

  2. En la segunda fase, el proyectista ha de comprobar la capacidad portante de la unión elegida. En el caso más general esta comprobación se realiza en tres etapas:
      •  Determinación de los esfuerzos a los que se encuentra sometida la unión, que en general depende de su rigidez, por lo que nos encontraremos ante un problema isostático o hiperestático (donde no es suficiente analizar las leyes de la estática para averiguar los esfuerzos que la solicitan, sino que es preciso tener en cuenta además las deformaciones locales de la propia unión). 
      • Determinación de las tensiones que estos esfuerzos  originan en los distintos elementos de la unión (cordones de soldadura, tornillos, casquillos, cartelas, etc.) 
      • Comprobación de que estas tensiones no ocasionan el agotamiento de ninguno de dichos elementos
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Clasificaciones

  1. Por su capacidad de resistencia:
    • Uniones de resistencia total: su capacidad de carga es igual o superior a la del elemento más débil de la unión.
    • Uniones de resistencia parcial: Su capacidad de carga es inferior a la del elemento más débil de la unión, pero superior a los esfuerzos de cálculo

  2. Por su resistencia a flexión:
    • Rígidas: Aquellas que mantienen los ángulos que forman entre sí las piezas enlazadas. El giro del nudo es igual al de las barras unidas.

    • Semirrígidas: Son uniones flexibles en las que se produce un giro relativo entre las barras enlazadas en el nudo, pero existiendo una transmisión de momentos. Se modelan uniendo las barras a los nudos con muelles que coartan dicho giro relativo. Los muelles pueden tener un comportamiento lineal o no lineal en función de la  curva momento rotación de la unión.

    • Simples: Son enlaces que se comportan como uniones articuladas en los que la barra se une al nudo sin coartar sus giros.
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Tipos


  • Remaches en caliente o roblones:  
    •  Para hacer este tipo de uniones, las planchas que se debían unir se perforaban en un régimen que se determinaba por cálculo, reforzando los empalmes y traslapes con planchas igualmente perforadas de acuerdo al mismo patrón. Muchas veces estas planchas adicionales llegaron a representar hasta el 20% del peso total de la estructura. Los roblones o remaches tienen una cabeza ya preformada en forma redondeada y se colocan precalentados a una temperatura de aprox. 1.200ºC, pasándolos por las perforaciones y remachando la cara opuesta hasta conformar la segunda cabeza. Al enfriarse, su caña sufrirá una contracción que ejercerá una fuerte presión sobre los elementos que se están uniendo. Este sistema de conexión funciona por la enorme dilatación térmica del acero que permite que, aún elementos relativamente cortos como los roblones, se contraigan significativamente al enfriarse desde los 1.200ºC hasta la temperatura ambiente.

  • Soldadura:

    • Es la forma más común de conexión del acero estructural y consiste en unir dos piezas de acero mediante la fusión superficial de las caras a unir en presencia de calor y con o sin aporte de material agregado. 
    • Cuando el material de aporte es el mismo o similar al material de los elementos que se deben unir conservando la continuidad del material y sus propiedades mecánicas y químicas el calor debe alcanzar a fundir las caras expuestas a la unión. De esta forma se pueden lograr soldaduras de mayor resistencia capaces de absorber los esfuerzos que con frecuencia se presentan en los nudos. Las ventajas de las conexiones soldadas son lograr una mayor rigidez en las conexiones, eventuales menores costos por reducción de perforaciones, menor cantidad de acero para materializarlas logrando una mayor limpieza y acabado en las estructuras.


Las posiciones de soldadura típicas son: plana, vertical, horizontal y sobre cabeza; y expresan parcialmente las dificultades de la soldadura en terreno


Conexiones de perfiles y planchas por soldadura


Dentro de los tipos de soldaduras están:

    • Oxiacetilénica: (mezcla de gases de oxígeno y acetileno)
    • Al Arco: (arco voltaico entre la pieza a soldar y la varilla del electrodo que maneja el operador a 3,000°C.)
    • Electrodo Manual Revestido (Stick Metal Arc Welding): (alambre de acero, consumible, que se funde bajo la acción del arco eléctrico generado entre su extremo libre y la pieza a ser soldada.)
    • Soldadura por arco sumergido (Submerged Arc Welding): ( alambre de acero desnudo, asociado a un dispositivo inyector de fundente. )
    • Por resistencia:  Se emplea en uniónes de planchas superpuestas como soldadura de punto. También se aplica entre electrodos en forma de rodillos generando una soldadura de costura.

  • Conexiones apernadas: requiere de una precisión milimétrica que debe ser estrictamente respetada en la maestranza a fin de evitar descalces o problemas en el montaje. Entre las ventajas de las uniones apernadas se cuenta con que existe una amplia gama de dimensiones y resistencia, no se necesita una especial capacitación, no exige un ambiente especial para el montaje y simplica los procesos de reciclado de los elementos.


  • Tornillos utilizadas en estructuras de acero livianas, para fijar chapas o para perfiles conformados de bajo espesor (steel framing). son fáciles de transportar, existe una gran variedad de medidas, largos, diámetros y resistencia; y finalmente, que son fáciles de remover, factor importante para el montaje y desmontaje de los componentes de la estructura.


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Columnas

Las columnas de acero pueden ser sencillas, fabricadas directamente con perfiles estructurales, empleados como elemento único, o de perfiles compuestos, para los cuales se usan diversas combinaciones, como las viguetas H, I, la placa, la solera, el canal y el tubo, y el Angulo de lados iguales o desiguales.





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Páginas de interés:


jueves, 2 de febrero de 2012

Perfiles y datos del acero

El acero son aquellos productos ferrosos cuyo tanto porciento de carbono esta comprendido entre 0.05% y 1.7%; el acero endurece por el temple y una vez templado, tiene la propiedad de que si se calienta de nuevo y se enfría lentamente, disminuye su dureza. El acero funde entre los 1400 y 1500°C, y se puede moldear con mas facilidad que el hierro.

El hierro es un metal blando, dúctil y maleable cuyo peso especifico es de 7.86 y su punto de fusión es de 1500°C; antes de fundirse se reblandece y se puede trabajar. Todos los productos obtenidos con el hierro y sus aleaciones se denominan productos siderúrgicos. Para la obtención del hierro son necesarios minerales ferrosos y otras materias como fundentes y carbón. Los minerales de hierro mas importantes son: magnetita, oligisto, limonita y siderita.

Es el elemento esencial para la producción del acero, el cual esta compuesto en un 78% como mínimo de Fe, el hierro posee una gran cantidad de propiedades favorables para la construcción, y por ello después del concreto, es llamado como el esqueleto de las estructuras.
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Existen distintos tipos de acabados para el acero, por lo tanto tiene una salida al mercado de gran variedad de formas y de tamaños, como varillas, tubos, raíles de ferrocarril o perfiles en H o en T. Estas formas se obtienen en las instalaciones siderúrgicas laminado los lingotes calientes o modelándolos de algún otro modo. El acabado del acero mejora también su calidad al refinar su estructura cristalina y aumentar su resistencia.


El método principal de trabajar el acero se conoce como laminado en caliente. En este proceso, el lingote colado se calienta al rojo vivo en un horno denominado foso de termodifusión y a continuación se hace pasar entre una serie de rodillos metálicos colocados en pares que lo aplastan hasta darle la forma y tamaño deseados. La distancia entre los rodillos va disminuyendo a medida que se reduce el espesor del acero.

El primer par de rodillos por el que pasa el lingote se conoce como tren de desbaste o de eliminación de asperezas. Después del tren de devaste, el acero pasa a trenes de laminado en bruto y a los trenes de acabado que lo reducen a láminas con la sección transversal correcta. Los rodillos para producir raíles o ríeles de ferrocarril o perfiles en H, en T o en L tienen estrías para proporcionar la forma adecuada.

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El acero A-36 es el grado de acero que es más idóneo para trabajar por su ductilidad y economía ya que en México es difícil que un edificio pida aceros de mayor grado. Es un acero suave, ductil, es decir de facil soldabilidad, economico.

El A-36 es el acero que prácticamente satisface cualesquier estructura metálica, salvo condiciones muy muy especiales, como por ejemplo la que se empleó en la Torre Mayor de la Cd de México, el cual se tuvo que importar el acero.

Actualmente ya se esta utilizando también mucho el acero A-50, el cual es mucho mas resistente y tambien cuesta lo mismo que el A-36