Los Elementos Estructurales Fundamentales en Marcos

8/18/2019 Los Elementos Estructurales Fundamentales en Marcos

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Los elementos estructurales fundamentales son :

1. Las vigas de directriz recta, que trabajan fundamentalmente a flexión

2. Los pilares, que trabajan fundamentalmente a compresión.

Es importante no perder de vista la importancia que tienen otros dos elementos:

La cimentación

El terreno, a que si fallan por alg!n motivo no se consigue el objetivo final de una estructura que

es fundamentalmente: traspasar las cargas de la construcción, de la que forma parte, al terreno.

"na tipolog#a de viga mu frecuente es :

La viga continua.

$onsta de unos apoos intermedios.

Los espacios entre pilares los denominamos vanos, que pueden ser:

Extremos

%ntermedios

$entral.

Una viga simplemerte apoyada en dos columnas ro puede resistir fuerzas laterales ameros que esté apuntalada.

Si los nodos que conectan las columnas y la viga pueden resistir tanto fuerzas comomomentos, entonces el ensamblado se convierte en un marco rígido. Las cargasaplicadas producen fuerzas axiales, de exin y cortantes en todos los miembrosdel marco debido a que los nodos rígidos impiden que los extremos de los miembrosgiren libremente. !dem"s, las cargas verticales #acen que un marco rígidodesarrolle empu$es #orizontales en la base.

Un marco rigido es est"ticamente indeterminado y es rígido solamente en su plano.

% Un marco &$o es un marco rígido conectado a sus apoyos medianteempotramientos. Un marco &$o es m"s resistente a la deexin que un marcoarticulado, pero también es m"s sensible a los asentamientos de los apoyos y a laexpansin y contraccin térmicas. 1*% Un marco articulado es un marco rígido conectado a sus apoyos con pasadores.Los pasadores evitan que se desarrollen esfuerzos de exin elevados al permitir


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que el marco gire como una unidad cuando se deforma por los asentamientos de losapoyos y que se exione ligeramente cuando se le somete a esfuerzos por cambiosde temperatura. 2*% 'l marco de tres articulaciones es un ensamblado estructural de dos seccionesrígidas conectadas entre sí y con sus apoyos con pasadores. !un cuando es m"s

sensible a la deexin que el marco &$o o el marco articulado, el marco de tresarticulaciones se ve menos afectado por los asentamientos en los apoyos y losesfuerzos térmicos. Las tres articulaciones también permiten que el marco seanalice como una estructura est"ticamente determinada. 3*

Si se rellena el plano de&nido por dos columnas y una viga se convierte en un murode carga que act(a como una columna larga y delgada que transmite fuerzas decompresin al piso. Los muros de carga son muy efectivos para cargas coplanaresuniformemente distribuidas, pero son muy vulnerables a las fuerzas perpendicularesa sus planos. )ara la estabilidad lateral, los muros de carga dependen denervaduras con pilastras, muros cruzados, marcos rígidos transversales o losas#orizontales. 4*

*ualquier vano en un muro de carga debilita su integridad estructural. Un dintel oun arco debe sustentar la carga arriba del vano de una puerta o de una ventana ypermitir que los esfuerzos de compresin uyan alrededor del vano a las seccionesadyacentes del muro.


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Los edi&cacin de estructura met"lica est"n constituidos por diferentes tipos deelementos, y cada uno de estos elementos debe estar convenientemente unido alas piezas vecinas de la estructura. 'sto implica la utilizacin de distintos tipos deuniones.

Los principales tipos son+

i Los que se producen cuando tiene lugar un cambio de direccin, pore$emplo en las uniones viga-pilar, viga-viga y uniones entre barras en lascerc#as.

ii Los que se requieren para asegurar tamaos mane$ables de la estructurade acero a efectos de transporte y monta$e/ los pilares, por e$emplo, sesuelen empalmar cada dos o trespisos.

iii Los que se producen cuando tiene lugar un cambio de componente, lo queincluye la unin de la estructura de acero a otras piezas del edi&cio, comopueden ser bases del pilar, uniones a n(cleos de #ormign y uniones conparedes, for$ados y cubiertas.

Las uniones son partes importantes de cualquier estructura met"lica. Laspropiedades mec"nicas de las uniones inuyen muc#o en la resistencia, rigidez yestabilidad de la estructura en con$unto. 'l n(mero de uniones y su comple$idadtienen una inuencia decisiva en el tiempo necesario para el an"lisis est"tico y eltrazado de planos. La fabricacin de uniones, o sea, el corte, taladrado y soldadurade barras, cartelas, casquillos y rigidizadores representa gran parte del traba$o deltaller. La facilidad con que puedan efectuarse las uniones en la obra es un factorclave en el monta$e. )or ello, la seleccin, el proyecto y el detalle de las uniones de

la estructura de un edi&cio tienen una inuencia muy signi&cativa en los costes dela misma.

%Las uniones deben ser lo su&ciente-mente resistentes como para transmitirlascargas previstas. )ara conseguirlo, deben realizarse de forma que transmitan losesfuerzos de una barra a otra a lo largo de trayectorias de carga uniformes paraevitar concentraciones importantes de tensin.

%0eben tener el grado de rigidez previsto.


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%Los elementos de la unin 1c#apas o casquillos deben colocarse de forma tal que,en lo posible, se posicin en autom"ticamente, sean accesibles para la reparacin1tanto en el taller como en la obra y proporcionen un buen a$uste.

*L!23S 'S42U*4U2!L'S

La capacidad para cubrir claros de los elementos #orizontales determina elespaciamiento de los apoyos verticales.

'sta relacin fundamental entre el claro y el espaciamiento de los elementosestructurales inuye en las dimensiones y la escala de los espacios de&nidos por elsistema estructural de un edi&cio. Las dimensiones y las proporciones de las cru$íasestructurales, a su ya., deben relacionarse con los requerimientos program"ticos delos espacios.

http://www.elconstructorcivil.com/2013/09/claros-estructurales-construccion-de.htmlhttp://www.elconstructorcivil.com/2013/09/claros-estructurales-construccion-de.html


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Las uniones son partes importantes de cualquier estructura met"lica. Laspropiedades mec"nicas de las uniones inuyen muc#o en la resistencia, rigidez yestabilidad de la estructura en con$unto. 'l n(mero de uniones y su comple$idadtienen una inuencia decisiva en el tiempo necesario para el an"lisis est"tico y eltrazado de planos. La fabricacin de uniones, o sea, el corte, taladrado y soldadura

de barras, cartelas, casquillos y rigidizadores representa gran parte del traba$o deltaller. La facilidad con que puedan efectuarse las uniones en la obra es un factorclave en el monta$e. )or ello, la seleccin, el proyecto y el detalle de las uniones dela estructura de un edi&cio tienen una inuencia muy signi&cativa en los costes dela misma.

%Las uniones deben ser lo su&ciente-mente resistentes como para transmitirlascargas previstas. )ara conseguirlo, deben realizarse de forma que transmitan losesfuerzos de una barra a otra a lo largo de trayectorias de carga uniformes paraevitar concentraciones importantes de tensin.

%0eben tener el grado de rigidez previsto.

%Los elementos de la unin 1c#apas o casquillos deben colocarse de forma tal que,en lo posible, se posicin en autom"ticamente, sean accesibles para la reparacin1tanto en el taller como en la obra y proporcionen un buen a$uste.

'mpalme de )ilares


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Union de 5igas-)ilar Simples

Uniones 5iga-)ilar 2igida


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Uniones 5iga-)ilar Simples

Uniones 5iga-)ilar 2igidaz


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Uniones de !rriostramiento 6orizontal

Uniones de !rriostramiento 5ertical


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TIPOS DE UNIONES EN ACERO

La construccin en estructuras met"licas, debe entenderse como prefabricada porexcelencia, se ensamblan o unen de una manera que garanticen de la estructurapara lo que fue diseada.

4oda unin por su discontinuidad es una zona potencialmente peligrosa, muc#osaccidentes se deben a uniones mal proyectadas o solucionadas.)ara esto es importante si diseo especi&co general, su tipo de unin, ycomprobarla seg(n sus esfuerzos o rigidez y así ver que cambios sobre la estructuray como afectan las cargas en dic#a unin.'stas uniones representan el 789 del coste de la estructura, por lo tanto,es me$oruni&carlas de una forma sencilla y e&caz y determinar exactamente costos, materiala utilizar, maquinaria y mano de obra.desde el punto técnico, la unin debe responder al calculo estructural, losproblemas suceden cuando el modelo y la estructura no son concordes.

*lasi&cacin de Uniones

• Unin de 2esistencia total+ su capacidad de carga es superior a la delmomento mas débil de la unin.

• Unin de 2esistencia )arcial+ Su capacidad de carga es inferior a la del

elemento mas débil de la unin, pero superior al esfuerzo del calculo.

• Las uniones a exin+ 2ígidas, :antiene "ngulos que forman entre si las

piezas enlazadas, el giro de nudo es igual al de las barras unidas/Semirigidas, Uniones exibles en las que se produce un giro relativo, se

http://kgdp-acero.blogspot.mx/2012/02/tipos-de-uniones-en-acero.htmlhttp://kgdp-acero.blogspot.mx/2012/02/tipos-de-uniones-en-acero.html


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enlazan en nudo pero existe transmicion de momentos. Son nudos conmuelles de comportamiento lineal o no seg(n su curva de momento.

• Simples+ Son las que se comportan como uniones articuladas en la que las

barras unen nudos sin coartar sus giros.

4ipos de Uniones+


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• 2emac#e en *aliente o 2oblones+ Se reforzaban empalmes y traslapes con

planc#as, seg(n el mismo patrn, como se usaban en los puentes de amediados del S ;88 *?.

• Soldadura+ La mas com(n, se unen > piezas de acero por fusin super&cial de

las caras en presencia de calor, sus posiciones son+ plana, vertical, #orizontaly sobre cabeza. 6ay de @ tipos+ Soldadura 3xiacetilenica 1:ezcla de los gases

de 3xigeno y !cetileno, Soldadura de !rco 1!rco 'léctrico 5oltaico a @,888*?, Soldadura por 'lectrodo :anual 2evestido o SticA :etal !rc# Belding1 Un alambre de acero consumible que se funde ba$o la accin delarco eléctrico.

• *onexin !pernada+ 6ay de alta resistencia y logra excelentes resultados, y

se certi&ca mediante rayos ;, de presicion milimétrica


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• 4ornillos+ *onexiones r"pidas para estructuras livianas de acero, c#apas o

per&les de ba$o espesor, son f"ciles de transportar tiene diferentes medidas,largos, di"metros, resistencias y f"ciles de remover.

*3LU:C!S

*olumnas de acero. Las columnas de acero pueden ser sencillas, fabricadasdirectamente con per&les estructurales, empleados como elemento (nico, o deper&les compuestos, para los cuales se usan diversas combinaciones, como lasviguetas 6,


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'l !cero son aleaciones férreas con un contenido m"ximo de carbono del >9.!ceros se pueden clasi&car seg(n se obtengan en estado slido+ ensoldados,

batidos o for$ados/ o, en estado liquido, en #ierros o aceros de fusin y#omogéneos. 4ambién se clasi&can seg(n su composicin química, en aceros originarios, alcarbono y especiales

'l acero mas com(n usado en la ciudad de :éxico es + es acero !-@D

's es el m"s idneo para traba$ar por su ductilidad y economía ya que en nuestropaís es rara

la estructura que demande aceros de mayor grado.

'l !-@D es el acero que pr"cticamente satisface cualesquier estructura met"lica,aunque en los

ultimos aos se a# estado usando el acero !-E8 el cuales es muc#o mas resistentey tambien

cuesta casi lo mismo que el !-@D.

)er&les *omerciales de !cero


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6EF *?, es un metalmuy tenaz y exible, d(ctil, maleable.


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'l 6ierro )ulverizado se incendia espont"neamente en contacto con con el aire atemperatura ambiente.

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