SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II TEMA ACERO ARQ. VICTOR MARQUEZ ARRISUEÑO EPARQ

Facultad: ARQUITECTURA E INGENIERIAS CIVIL Y DEL AMBIENTE Departamento Académico: ARQUITECTURA E INGENIERIAS CIVIL Y DEL AMBIENTE SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II ESTRUCTURAS DE ACERO 3.1.-INTRODUCCIÓN OBJETIVO ESTABLECER LOS FUNDAMENTOS BASICOS DE LA ESTRUCTURACION EN ACERO DEARROLLAR CONOCIMIENTOS SOBRE LAS CAPACIDADES DE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO Y SUS REACCIONES FRENTE A ESFUERZOS EXTERNOS ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II ESTRUCTURAS DE ACERO ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

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EL HIERRO Y SU IMPORTANCIA EN LA IMAGEN DE LA ARQUITECTURA MODERNA SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II ESTRUCTURAS DE ACERO EL HIERRO Y SU IMPORTANCIA EN LA IMAGEN DE LA ARQUITECTURA MODERNA LA REVOLUCION INDUSTRIAL MARCO UN CAMBIO EN LA VISION DE LA ARQUITECTURA MODERNA YA QUE UNO DE LOS FACTORES PRINCIPALES DEL CAMBIO FUE EL PERFECCIONAMIENTO DE LA FUNDICION DEL HIERRO YA QUE SE ADVIRTIERON SUS VENTAJAS EN LA CONSTRUCCION DE ESTRUCTURAS MAYORES QUE AL GENERALIZARSE ABREN LAS POSIBILIDADES DE REALIZAR NUEVAS TIPOLOGIAS EDILICIAS Y URBANAS. ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

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SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II ESTRUCTURAS DE ACERO PROMUEVE UN NUEVO LENGUAJE EN LOS MENSAJES VISUALES ARQUITECTONICOS LAS PRIMERAS OBRAS DE ACERO SE DAN AL COMENZAR A FUNDIR EL HIERRO Y ESTANDARIZAR EN PERFILES Y ELEMENTOS SERIADOS SU FABRICACION,INCORPORANDOSE A TRABAJOS DE INGENIERIA ANTES SOLO LIMITADA A TRABAJOS DE MAMPOSTERIA O MADERA EN 1770 SE USO EL ACERO EN PUENTES ( RIO SEVERN ,Inglaterra) EN INVERNADEROS Y FABRICAS CON ALMACENES ETC. PUENTE SOBRE EL RIO SEVERN ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II ESTRUCTURAS DE ACERO POSTERIORMENTE INGRESO EN LA ZONA URBANA CON EDIFICIOS PARA TIENDAS Y MERCADOS EN 1852. POR ESA MISMA EPOCA SE TRABAJA EN ESTACIONES DE FERROCARRIL O EDIFICIOS PARA EXPOSICIONES UNIVERSALES (PALACIO DE CRISTAL PARA LA EXPOSICION DE LONDRES EN 1853) LA GALERIA DE LAS MAQUINAS Y LA TORRE EIFFEL PARA LA EXPOSICION UNIVERSAL DE PARIS EN 1889. EN EL PERU SE TOMO UNA POSTA EN LA IMPORTACION DE MATERIALES DE ACERO Y COMENZARON A TRABAJARSE ESTRUCTURAS EN DIFERENTES PARTES DEL PAIS. CONSTRUCCION DE LA TORRE EIFFEL ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

ESTRUCTURAS DE ACERO SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II PALACIO DE CRISTAL ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

ESTRUCTURAS DE ACERO SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II PALACIO DE CRISTAL GALERIA DE LAS MAQUINAS ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

ESTRUCTURAS DE ACERO SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II EL ACERO SE CONSIDERA EL MAS VERSATIL DE LOS MATERIALES ESTRUCTURALES PUES PRESENTA UNA GRAN RESISTENCIA,POCO PESO, FACILIDAD DE FABRICACION,ELASTICIDAD,UNIFORMIDAD, DURABILIDAD,DUCTILIDAD ENTRE OTRAS PROPIEDADES. LA TRIANGULACION COMO ELEMENTO ESTABLE ES TOMADA POR DIFERENTES CULTURAS PARA SUS EDIFICACIONES Y DE ESTA TRIANGULACION SE DESPRENDE EL TIJERAL COMO ELEMENTO RESISTENTE PARA GRANDES LUCES O GRANDES COBERTURAS ESPACIALES ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

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ESTRUCTURAS DE ACERO SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II 3.2 .- MATERIALES PERFILES DE ACERO LOS PERFILES DE ACERO SON ELEMENTOS PRISMATICOS DE SECCION NORMALIZADA PREFABRICADOS SE DIVIDEN EN TRES GRANDES GRUPOS A) PERFILES LAMINADOS O ROLADOS B) PERFILES SOLDADOS C) PERFILES DOBLADOS EN FRIO 3.2.1.- PERFILES LAMINADOS O ROLADOS SON AQUELLOS FORMADOS MEDIANTE LAMINADORAS A PARTIR DE LINGOTES DE ACERO EN CALIENTE USANDO ROLAS O MOLDES PARA OBTENER LA FORMA DESEADA DEL PERFIL ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

ESTRUCTURAS DE ACERO SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II 3.2 .2.- PERFILES SOLDADOS SON PERFILES QUE SE FABRICAN A PARTIR DE PLANCHAS DE ACERO,CORTADORAS Y SOLDADORAS AUTOMATICAS SE PUEDEN FABRICAR EN LAS SIDERURGICAS,EN TALLERES ESPECIALIZADOS O EN OBRA. SU GRAN VENTAJA ES LA FLEXIBILIDAD EN LAS DIMENSIONES. EN NUESTRO PAIS SE USAN ESTE TIPO DE PERFILES. 3.2 .3.- PERFILES DOBLADOS EN FRIO SON PLANCHAS DELGADAS DE HASTA 3/16” DE ESPESOR QUE SON DOBLADAS EN FRIO FORMANDO EL PERFIL NECESARIO LA FORMA QUE SE DA A LA PLANCHA RIGIDIZA EL ELEMENTO. SE USAN PARA CARGAS LIVIANAS COMO ELEMENTOS DE COBERTURA ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

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SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II 3.2.4.- NOMENCLATURA PARA TODOS LOS PERFILES ROLADOS O SOLDADOS,RIGEN LAS NORMAS DEL AISC(AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION) PARA LOS PERFILES LIVIANOS EN FRIO, RIGEN LAS NORMAS DEL AISI (AMERICAN INSTITUTE OF IRON AND STEEL) SE TIENE LAS SIGUIENTES NOMENCLATURAS DE REFERENCIA PARA EL DISEÑO EN ALTINOAMERICA SE TIEN UNA NOMENCLATURA DICIONAL QUE ESTA REGIDA POR ILAFA(INSTITUTO LATINOAMERICANO DE FABRICACION DEL ACERO) ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II COLUMNAS O VIGAS PRINCIPALES DOBLE T AISC-63 AISC-69 ILAFA WF W PERFIL H VIGAS O COLUMNAS LIVIANAS I S I TIPO CANAL C C C ANGULARES PERFIL L PERFIL L PERFIL L EN NUESTRO MEDIO SE CONSIGUEN FACILMENTE ANGULOS DE LADOS IGUALES DE HASTA 3 ½” DE ALA ,ANGULOS MAYORES SE PUEDEN CONSEGUIR MEDIANTE PEDIDOS EN ACEROS AREQUIPA O SIDER PERU. ANGULOS MAYORES DEBEN FABRICARSE CON PLANCHAS Y SOLDADURAS. ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

NOTACION DE LOS PERFILES SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II NOTACION DE LOS PERFILES AISC W 12 x 24 W ES EL TIPO DE PERFIL 12 ES EL PERALTE O ALTURA DEL PERFIL 24 ES EL PESO DEL PERFIL EN lb/p ILAFA 304 H 40.5 304 ES LA ALTURA d EN mm. H ES EL TIPO DE PERFIL 40.5 ES EL PESO EN kg/m PARA ANGULOS DE LADOS IGUALES L 6” x 6” X ½” PARA ANGULOS DE LADOS DESIGUALES L 6” x 4” X ½” ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II HABILITACION DEL ACERO ESTRUCTURAL CONSISTE EN EL LAMINADO DE LOS PERFILES,LA FABRICACION DE LOS ELEMENTOS PARA UN TRABAJO ESPECIFICO Y EL PREPARADO DE LOS AGUJEROS NECESARIOS PARA LAS CONEXIONES DE CAMPO Y MONTAJE DE ESTOS ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

COMPOSICION QUIMICA DEL ACERO SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II COMPOSICION QUIMICA DEL ACERO LA COMPOSICION QUIMICA DEL ACERO ES EN BASE A UNA ALEACION DE HIERRO,CARBONO , MANGANESO Y EN PEQUEÑA CANTIDAD CROMO,MOLIBDENO Y COBRE 98% Fe+0.25% C+1% Mn+(Cr,Mo,Cu) EL % DE CARBONO EN EL ACERO ES SUMAMENTE IMPORTANTE PORQUE DEFINE LA RESISTENCIA Y LA SOLDABILIDAD DEL MISMO. SI EL % DE CARBONO ES MAYOR QUE 0.5% EL ACERO NO ES SOLDABLE. SI ESTA ENTRE 0.3 Y 0.5 EL ACERO ES DIFICIL DE SOLDAR SI EL % ES MENOR QUE 0.3 % EL ACERO ES OPTIMO PARA LA SOLDADURA LA SOLDABILIDAD DEL ACERO ES DE PRIMERA IMPORTANCIA PORQUE ACTUALMENTE TODAS LAS UNIONES O CASI TODAS SE REALIZAN CON SOLDADURA DE DIFERENTES TIPOS. ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II RESISTENCIA DEL ACERO EL CARBONO AUMENTA HASTA CIERTO LIMITE (0.25%)LA OPTIMIDAD DE RESISTENCIA,MAS ALLA DE ESTE PORCENTAJE BAJA PAULATINAMENTE SU RESISTENCIARESULTANDO EL FIERRO FUNDIDO DE BAJA RESISTENCIA (4% DE CARBONO) AL ACERO SE LE CONOCE COMO FIERRO NEGRO O FIERRO DULCE ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II 3.3.- TIPOS DE ESTRUCTURAS DE ACERO TIPOS DE MIEMBROS ESTRUCTURALES TENSORES O TIRANTES TRANSMITEN CARGAS DE TRACCION COLUMNAS TRANSMITEN CARGAS DE COMPRESION VIGAS SOPORTAN CARGAS TRANSVERSALES A SU EJE MAYOR EJES O ARBOLES TRANSMITEN CARGAS DE TORSION CUANDO LOS MIEMBROS ESTRUCTURALES ESTAN SOMETIDOS A LA ACCION DE CARGAS COMBINADAS(FLEXOTRACCION,FLEXOCOMPRESION, FLEXOTORSION) UNA DE ELLAS ES MAS IMPORTANTE Y GOBIERNA EL DISEÑO ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II FACTOR DE SEGURIDAD DE LAS ESTRUCTURAS La seguridad de las estructuras depende de un gran numero de factores como son: EL TIPO DE ESTRUCTURA LA RESISTENCIA DE LOS MATERIALES EMPLEADOS EL ANALISIS Y DISEÑO UTILIZADO LOS DETALLES CONSTRUCTIVOS LA POSIBILIDAD DE FALLA DE LOS MIEMBROS ESTRUCTURALES Y SUS CONEXIONES LA SUPERVISION DE LA OBRA ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II UNIDADES INGLES GRAVITACIONAL S I Libras kg f ó kg Newton N Kips(1000lb) Tn f ó Tn KipsNewton Pie metro metro Pulg. cm. cm. MOMENTOS Kip-pie; kg-m;KN-m PESO Kip/pie;Kg/m;KN/m. 1Kg-f = 9.81 Newtons 1Kg-f = 2.2 lb. 1 Tn-f = 9.81 KN 1 Kips = 4.45 KN 1 Kips-pie = 1.35 KN-m 1 Kips/pie = 14.59 KN/m. 1 lb/pie = 1.488 Kg/m. ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II TIJERALES ES UNA ESTRUCTURA LONGITUDINAL QUE TRANSMITE ,A TRAVES DE SUS ELEMENTOS CARGAS APLICADAS EN ELLA A SUS APOYOS,TAL COMO LO HACE UNA VIGA. LA ESTRUCTURA CONSISTE EN DIFERENTES ELEMENTOS UNIDOS ENTR SI, PERMITIENDO QUE LAS CARGAS VIAJEN A TRAVES DE LLOS,SOMETIENDOLOS A ESFUERZOS DE TRACCION O COMPRESION. EL TIJERAL PUEDE SER INTERPRETADO COMO UNA MODIFICACION DE UNA VIGA,CONSIDERANDO LOS DOS PASOS SIGUIENTES: REMOVIENDO PARTE DEL MATERIAL A LO LARGO DEL EJE NEUTRO DE LA VIGA DONDE EL ESFUERZO ES PEQUEÑO,PERO DEJANDO SUFICIENTE MATERIAL PARA RESISTIR EL CORTE HORIZONTAL Y VERTICAL. AUMENTANDO EL PERALTE DE LO QUE QUEDA DE LA VIGA PARA AUMENTAR LA RESISTENCIA A LA FLEXION. ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II DETERMINACION ESTATICA LOS TIJERALES PUEDEN SER INESTABLES,ESTATICAMENTE DETERMINADOS Y ESTATICAMENTE INDETERMINADOS. UNA ESTRUCTURA INESTABLE NO ESTA EN EQUILIBRIO POR FALTARLE ELEMENTOS Y NO PUEDE SER ANALIZADA. ESTATICAMENTE DETERMINADA ES CUANDO LA ESTRUCTURA ESTA EN EQUILIBRIO ESTATICO Y PUEDE SER ANALIZADA POR METODOS ESTATICOS. ESTATICAMENTE INDETERMINADA ES UNA ESTRUCTURA QUE TIENE MAS MIEMBROS DE LOS NECESARIOS Y SOLO PUEDE SER ANALIZADA CON LA TEORIA DE LA ELASTICIDAD. ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II UN METODO RAPIDO PARA DETERMINAR LA ESTABILIDAD INTERNA DE LOS TIJERALES FUE INTRODUCIDA POR AUGUSTO MOBIUS EN ALEMANIA A TRAVES DE LA SIGUIENTE FORMULA: k = 2 j – r DONDE : k = NUMERO MINIMO DE MIEMBROS NECESARIOS EN EL TIJERAL j = NUMERO DE NUDOS r = NUMERO DE REACCIONES EN LOS APOYOS PARA COMPROBAR k SERA NECESARIO CONOCER m QUE ES EL NUMERO ACTUAL DE MIEMBROS EN EL TIJERAL. SI m < k EL TIJERAL ES INESTABLE SI m = k EL TIJERAL ES ESTATICAMENTE DETERMINADO SI m > k EL TIJERAL ES ESTATICAMENTE INDETERMINADO EJEMPLO j = 14 r = 3 , m = 25 k = 2 x 14 – 3 = 25 m = k DETERMINADO EJEMPLO 2 j = 14 , r = 3 , m = 27 K = 2 x 14 – 3 = 25 m > k INDETERMINADO ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

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SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II TIJERALES MAS COMUNES FAN TIJERAL TRIANGULAR QUE PUEDE SER SIMPLE O APANELADO HOWE CARACTERIZADO POR TENER TODAS SUS MONTANTES TRABAJANDO A TRACCION Y LOS DIAGONALES A COMPRESION, PUEDE SER TRIANGULAR O PLANO. PRATT A LA INVERSA DE HOWE TIENE SUS MONTANTES TRABAJANDO A COMPRESION Y SUS DIAGONALES A TRACCION,PUEDE SER TRIANGULAR O PLANO BELGA ES UN TIJERAL TRIANGULAR QUE SE CARACTERIZA POR TENER DIAGONALES PERPENDICULARES A LA BRIDA SUPERIOR TRABAJANDO EN COMPRESION Y LAS OTRAS A TRACCION. WARREN ES UN TIJERAL PLANO QUE TIENE TODOS SUS MIEMBROS DE LAS BRIDAS SUPERIOR E INFERIOR DE IGUAL LONGITUD,SUS DIAGONALES EN TRACCION Y COMPRESION TIENEN TAMBIEN IGUAL LONGITUD. ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

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SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II ESTADIO OLIMPICO DE BEI JIN ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

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SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II ESTRUCTURAS DE ACERO 3.4. MÉTODOS DE DISEÑO En el Reglamento Nacional de Construcciones se tiene la norma E- 090 ESTRUCTURAS METALICAS. Es la norma que rige el tipo de Diseño y los parametros estructurales que se deben seguir en el Perú para el trabajo con estructuras metalicas. En esta norma se pueden encontrar los diferentes Metodos de Diseño para el trabajo con Acero. ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II ESTRUCTURAS DE ACERO 3.5.PREDIMENSIONAMIENTOS Se refieren al trabajo de evaluación de las dimensiones previas que se pueden obtener despues de analizar los esfuerzos a Tracción,Compresión, Flexión y Torsión en los diferentes elementos estructurales sometidos a licitaciones de cargas. 3.6. COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL En Acero depende mucho del tipo de estructura con la que se esta trabajando , desde un elemento solo hasta sistemas reticulares o sistemas Tridimensionales planteados para los diferentes Proyectos según Diseños estructurales de los Calculistas en base a los Diseños de Arquitectura y Detalles Constructivos de estos. ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

GRACIAS SISTEMAS DE ESTRUCTURAS II DOCENTE : ARQ. VICTOR MARQUEZ ARRISUEÑO ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA