ING.JORGE ADAN URIBE MEDINA MARTES 12:00 – 14:00 HRS (U-11) JUEVES 12:00 – 14:00 HRS (Y-06) VIERNES 19:00 – 20:00 HRS (Y-14) Diseñar y revisar elementos estructurales de acero, sujetos a diferentes tipos de solicitaciones, de acuerdo a la normatividad vigente Conceptos Generales Elementos en Tensión y Compresión Diseño de Vigas Diseño de Columnas Diseño de Conexiones Aplicación a Proyectos Diseño de Estructuras de Acero. John E. Salmon. Johnson Editorial: HarperCollins College Publishers . Design and Behavior 4th edition Charles G. Csernak Editorial: Alfaomega Steel Structures. 5ta Edición McGraw Hill. Manual of Steel Construction LRFD (Load and Resistance factor design) . .5% ** Regulas y Extras .80% FALTA ORTIGRÁFICA ---------------------------------------------.CONCEPTO ASISTENCIA TAREAS Y TRABAJOS EVALUACION ESCRITA 20% 30% 50% PORCENTAJE ASISTENCIA MINIMA TOTAL DEL CURSO ------------------. .EL ACERO ESTRUCTURAL: VENTAJAS ALTA RESISTENCIA: Peso relativamente bajo en la relación resistencia/unidad de peso. como el concreto reforzado.UNIFORMIDAD: Las características no cambian significativamente con el tiempo. . ELASTICIDAD: La Lay de Hooke define de manera aceptable su comportamiento hasta esfuerzos bastante altos. . .Los momentos de inercia pueden calcularse exactamente. mientras que en el concreto son relativamente imprecisos. DURABILIDAD: Si se tiene un mantenimiento adecuado durarán indefinidamente. 28 de enero de 1887 . .DUCTILIDAD: Soporta grandes deformaciones sin fallar bajo esfuerzos de tensión altos. «propiedad para absorber energía en grandes cantidades» . Un miembro cargado que presenta grandes deformaciones aun es capaz de resistir fuerzas.TENACIDAD: Poseen resistencia y ductilidad. AMPLIACIONES A ESTRUCTURAS EXISTENTES: . VARIABILIDAD EN TIPOS DE CONEXIÓN: . .DESVENTAJAS CORROSIÓN: Deben pintarse periódicamente. se unas el cobre como agente anticorrosivo. COSTO DE LA PROTECCIÓN CONTRA FUEGO: . COSTO DE LA PROTECCIÓN CONTRA FUEGO: . SUSCEPTIBILIDAD AL PANDEO: Cuanto más largos y esbeltos sean los elementos a compresión mayor es el peligro del pandeo. . FATIGA: Su resistencia se puede reducir si se somete a un gran número de inversiones en sentido del esfuerzo o un gran número de cambios en la magnitud del esfuerzo de tensión . FRACTURA FRÁGIL: Puede perder su ductilidad en lugares de concentración de esfuerzos. . así como por bajas temperaturas. ACERO ESTRUCTURAL: tipos de acero que pueden utilizarse en estructuras diseñadas de acuerdo con las Especificaciones del: *Instituto Mexicano de la Construcción en Acero (Especificaciones IMCA-2003) *RCDF(NTC-RDF-2004) *Specification for Structural Steel Buildings del American Institute of Steel Construction (Especificaciones AISC 2005) . Consiste de los siguientes elementos: Anclas Contraventeos y puntales Armaduras Bases Columnas Conectores de cortante Estructuras de soporte de tuberías Transportadores Largueros y polines Marquesinas Monorrieles Piezas de apoyo Tirantes Péndolas y colgantes Tornillos de alta resistencia Vigas Trabes. Aceros estructurales laminados en caliente, se producen en forma de placas, barras y perfiles de diversas formas VIGA IPR ( W ) . VIGA IPS ( S ) . VIGA IPM ( M ) . CANAL (American Standard) . ANGULOS (de piernas iguales y diferentes) . Tés Estructurales (cortadas de perfiles W) . Dobles Ángulos (de piernas iguales) . Secciones Combinadas (W y Canal) . Tubo Estructural (PIPE) . PTR) .Tubo Estructural (SQUARE. Barras (Cuadrados y redondos) . 3% de carbono. Acero de aleación: Acero que contiene otro metal que fue añadido intencionalmente con el fin de mejorar ciertas propiedades del metal. Acero de bajo carbono: Acero al carbono que contiene menos de 0. Acero de mediano carbono: Acero al carbono que contiene entre 0. .5% de carbono. Acero inoxidable: Tipo de acero que contiene mas del 15% de cromo y demuestra excelente resistencia a la corrosión.5% de carbono.3 y 0. Acero de alto carbono: El Acero al carbono que contiene mas de 0.CLASIFICACIÓN DE ACERO POR SU COMPOSICIÓN QUÍMICA: Acero al carbono: Se trata del tipo básico de acero que contiene menos del 3% de elementos que no son hierro ni carbono. 4 y 0.5 % Aceros duros: la presencia de carbono varia entre 0.2 y 0.6 y el 0.3 y el 0.2 % Aceros suaves: El contenido de carbono esta entre el 0.3 % Aceros semisuaves: El contenido de carbono oscila entre 0.5 y 0.6 % Aceros extraduros: El contenido de carbono que presentan esta entre el 0.7 % .CLASIFICACIÓN DEL ACERO POR SU CONTENIDO DE CARBONO: Aceros Extrasuaves: el contenido de carbono varia entre el 0.4 % Aceros semiduros: El carbono esta presente entre 0.1 y el 0. Si una pieza de acero estructural se somete a una fuerza de tensión. . ésta comenzará a alargarse. y este incremento será lineal dentro de ciertos límites. . El valor más alto donde aun se cumple la Ley de Hooke es el Límite de proporcionalidad. mas rápidamente aun sin incremento de carga. El mayor esfuerzo que puede resistir sin deformarse permanentemente se llama límite elástico.Aproximadamente a ¾ de su resistencia última el alargamiento será mas pronunciado. El esfuerzo de fluencia es de gran importancia para el proyectista ya que muchos métodos de diseño se basan en este valor.El esfuerzo en el que se presenta un incremento brusco del alargamiento sin incremento de fuerza se llama fluencia. . Después de deformarse plásticamente se entra en la zona de endurecimiento por deformación. Diagrama de - de un acero dulce o con bajo contenido de carbono . . Curvas - para varios grados de acero . azufre. manganeso. silicio. se hace mas resistente. fósforo y otros elementos. Si se aumenta demasiado la cantidad de carbono en el acero. pero menos dúctil. Curvas - para un acero frágil .*El acero es una aleación de hierro (casi 98%) y carbono. . . AISC (American Institute of Steel Conctrucción) ASSHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) *Casi todos los departamentos municipales y estatales han adoptado el AISC y casi todos los departamentos de carreteras y transportes el ASSHTO . (Tablas C3-1 y C3-2 de ASCE* 7-10) TABLA 2.CARGAS MUERTAS: De magnitud constante y permanecen fijas en un mismo lugar.1 (página 42) *American Society of Civil Engineers . Los pesos de muchos materiales se dan en la parte 17 del manual del Acero. Son el peso propio de la estructura y otras cargas permanentes unidas a ella. gente y grúas. Son causadas cuando una estructura se ocupa. se denominan cargas móviles.2 de ASCE 7-10. se usa y se mantiene. Como en caso de que no se especifique en el código local. Las cargas de piso son consideradas en la tabla 2. . Los camiones.CARGAS VIVAS: Pueden cambiar de lugar y magnitud. . .CARGAS AMBIENTALES: Son causadas por le medio ambiente cercano. viento. cambios de temperatura y los sismos. nieve. Son lluvia. Hay dos tipos de estado límite: de Resistencia y de Servicio. E.El término estado límite se usa para describir una condición en la que la estructura o parte de ella deja de cumplir su función prescrita. L. de Resistencia: Define la capacidad de soportar carga. incluyendo la fluencia excesiva. los deslizamientos. el pandeo. la fractura. de Resistencia: Definen el comportamiento. E. incluyendo la deflexión. la fatiga y el movimiento. el agrietamiento. la vibración y el deterioro.L. . .) se les llama carga de servicio o de trabajo y sea el LRFD o el ASD se obtienen de la misma manera. viento. etc.El término resistencia nominal se usa para la resistencia teórica de un miembro. viva. nieve. sin aplicarse factores de seguridad (Ωs) o de resistencia(Φs) A las cargas individuales esperadas (carga muerta. 6.8 𝑊) 𝑈 = 1.2 𝐷 + 1.9 𝐷 ± (1.0𝐿 + 0.0 𝐸) .5(Lr o S o R) 𝑈 = 1.3 𝑊 𝑜 1.4 𝐷 2.2 𝐷 + 1.0 𝐿 𝑜 0. 𝑈 = 1.2 𝐷 ± 1. 5.0 𝐿 + 0.2 𝐷 + 1.6 𝐿𝑟 𝑜 𝑆 𝑜 𝑅 + (0. 4.6 𝐿 + 0.2 𝐷 ± 1.3 𝑊 + 1. 3.8 𝑊) 𝑈 = 1. 𝑈 = 1. 8.2 𝑆 𝑈 = 1.2 𝐷 + 1.6 𝐿𝑟 𝑜 𝑆 𝑜 𝑅 + (1.0 𝐸 + 0.5 𝐿 𝑜 0. 7.5 𝐿𝑟 𝑜 𝑆 𝑜 𝑅 𝑈 = 1.5 𝐿 + 0.2 𝑆 𝑈 = 0.1.0 𝐸 + 1. 75 0.6𝑊 + 0. (a) 𝐷 + 0. 2.6 𝑊 𝑜 0.6 𝑊 8. 0. .6 𝐷 + 0.75 𝐿𝑟 𝑜 𝑆 𝑜 𝑅 𝐷 + 0.6 𝐷 + 0. 0. 5.75(𝑆) 7. 4.7𝐸 + 0.75 𝐿 + 0.75 𝐿𝑟 𝑜 𝑆 𝑜 𝑅 (b) 𝐷 + 0.𝐷 𝐷 + 𝐿 𝐷 + 𝐿𝑟 𝑜 𝑆 𝑜 𝑅 𝐷 + 0.7 𝐸 6.75 𝐿 + 0.75 𝐿 + 0. 3.75 0.7 𝐸 1. Donde: U = Carga Factorizada o de Diseño D = Carga Muerta L = Carga Viva Lr = Carga Viva del Techo S = Carga de Nieve R = Carga Nominal debida a la precipitación pluvial o hielo iniciales. independiente de encharcamiento W = Carga de Viento E = Carga de Sismo . . .5 a las combinaciones 3. 4 y 5.Observe que con una carga de 80 lb/pie² se añadió el factor de carga 0. Suponga que el viento puede ser mas o menos.Determine la carga que va a usarse para el sistema de techo mostrado con perfiles W16X40 separadas a 9 pies entre centros. Lr o S o R = 270 lb/pie y W = 300 lb/pie. . donde D = 400 lb/pie. Los elementos a tensión pueden fallar por fractura en la sección neta de los agujeros de sus conexiones. . 90 𝑃𝑛 𝐹𝑦𝐴𝑔 = Ω𝑡 Ω𝑡 Resistencia permisible para ASD donde Ω𝑡 =1.67 ∅𝑡 𝑃𝑛 = ∅𝑡 𝐹𝑦𝐴𝑔 .La resistencia nominal de un elemento sometido a tensión está definida por: 𝑃𝑛 = 𝐹𝑦𝐴𝑔 (Ecuación D2-1 del AISC) Resistencia de diseño para LRFD donde ∅𝑡 =0. 00 𝑃𝑛 𝐹𝑢𝐴𝑒 = Ω𝑡 Ω𝑡 .Para fractura por tensión en la sección neta producto de los agujeros de tornillos o remaches: 𝑃𝑛 = 𝐹𝑢𝐴𝑒 Resistencia de diseño para LRFD donde ∅𝑡 =0.75 ∅𝑡 𝑃𝑛 = ∅𝑡 𝐹𝑢𝐴𝑒 Resistencia permisible para ASD donde Ω𝑡 =2. DONDE: Fy = Esfuerzo mínimo de fluencia Fu = Esfuerzo último Ag = Área Bruta del elemento Ae = Área neta efectiva del elemento An = Área neta real del elemento . . ranuras o muescas en ella» Generalmente es necesario restar un área un poco mayor a la nominal del agujero (holgura).«Área bruta de la sección transversal menos los agujeros. Normalmente perforamos 1/16 in o 1/8 in mayor que el diámetro nominal del tornillo. .34 𝑖𝑛2 8 .Calcule el área neta de la conexión apernada de placa. 3 𝐴𝑛 = 𝑖𝑛 8 3 1 8𝑖𝑛 − 2 𝑖𝑛 + 𝑖𝑛 4 8 3 𝑖𝑛 = 2. mostrada.Ejemplo 1. eso solo ocurre en miembros simétricos. . Por ello se pide como mínimo que coincidan las líneas de gramil simétricamente.Las conexiones deben diseñarse de tal modo que no tengan excentricidad. sin embargo. La falla puede generarse de manera escalonada en agujeros que se encuentran alternados. A diferencia de lo mostrado en el ejemplo anterior. . Para tomar en cuenta la combinación de efectos cortantes de la diagonal en zigzag se considera la 𝑠 2 fórmula: 4𝑔 . A diferencia de lo mostrado en el ejemplo anterior.La falla puede generarse de manera escalonada en agujeros que se encuentran alternados. Ejemplo.Determine el área neta de la placa de ½ in de espesor mostrada utilizando AISC. Los agujeros se punzonaron para tornillos de ¾ in. .. o la ABEF.Solución: La sección crítica podría ser la ABCD. . la ABCEF. Los diámetros de agujero que deben restarse son 3/4+1/8 in = 7/8 in. 56 𝑖𝑛2 2 4 3𝑖𝑛 2 1 3𝑖𝑛 2 1 𝑖𝑛 + 𝑖𝑛 = 4.63 𝑖𝑛2 2 1 3𝑖𝑛 2 1 𝑖𝑛 + 𝑖𝑛 = 4.81 𝑖𝑛2 2 4 6𝑖𝑛 2 𝐴𝐵𝐶𝐸𝐹 = 11𝑖𝑛 𝐴𝐵𝐸𝐹 = 11𝑖𝑛 Por lo que el área crítica para este caso es la que pasa por el camino ABCEF .𝐴𝐵𝐶𝐷 = 11𝑖𝑛 1 7 𝑖𝑛 − 2 𝑖𝑛 2 8 1 7 𝑖𝑛 − 3 𝑖𝑛 2 8 1 7 𝑖𝑛 − 2 𝑖𝑛 2 8 1 𝑖𝑛 = 4. Los agujeros de los tornillos son de ¾ in.EJERCICIO: Determine el área neta de la sección transversal mostrada. .