CONSTRUCCION DEESTRUCTURAS DE ACERO DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA INGENIERIA CIVIL CATEDRATICO: M.C ONESIMO LEZAMA CASTAÑEDA EXPOSITORES: LANZAGORTA CASTRO JUAN CARLOS OSCAR JESUS GARCIA DIEGO TEMA: PLACAS DIAS LUNES Y MARTES HORARIO: 12:00-13:00 PM [Escribir texto] Página 1 ¿QUE ES UNA CONEXIÓN? Una conexión es el conjunto de elementos que unen cada miembro estructural a la junta: placas o ángulos por patines o alma, soldaduras, tornillos. CLASIFICACION Las conexiones se pueden clasificar de acuerdo a varios criterios. • • • Por tipo de conectores – Remaches (en desuso) – Soldadura – Tornillos de alta resistencia ASTM A325 y ASTM 490 Por rigidez de la conexión – Flexible – Semi-rígida – Rígida Por elementos de conexión – Ángulos – Placas y ángulos – Ángulos de asiento CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE ACERO Página 2 los muros de corte están sujetos a cargas axiales. Se consideran dos análisis en las placas: uno que contempla los efectos locales debido a cargas concentradas en zonas específicas de la placa (los encuentros con vigas) y otro que toma en cuenta el comportamiento de toda la placa. los que incluyen ángulos. porque allí las fuerzas de compresión serán grandes y además. será importante confinar el concreto en los extremos de las placas. estos extremos coinciden con los encuentros con vigas y actúan como columnas. Y cuya superficie media es plana. de corte y flexión por lo tanto deben ser diseñadas para la acción combinada de estas. ¿Que son las placas? En ingeniería estructural. CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE ACERO Página 3 .– Perfiles Te Para conectar dos miembros estructurales. sometida a las cargas verticales y a los efectos producidos por el sismo. las placas son elementos estructurales que geométricamente se pueden aproximar por una superficie bidimensional y que trabajan predominantemente a flexión. Durante el sismo la placa absorbe grandes momentos sísmicos y como la fuerza horizontal de sismo puede invertirse muchas veces durante el movimiento sísmico. son las encargadas de rigidizar la estructura y de limitar las deformaciones laterales. Las placas o muros de corte son llamados así por el gran porcentaje del cortante basal que absorben. placas. a menudo es necesario utilizar elementos de conexión adicionales. y perfiles T. Además son los elementos que gobiernan el comportamiento sísmico de la edificación. PLACAS ESTRUCTURALES. • ASTM A 572: El A 572 está disponible en varios grados. dependiendo del tamaño del perfil y el espesor de la placa. placas y perfiles huecos estructurales y tuberías en el mercado.GRADOS DE ACERO PARA PLACAS La placa de acero se puede soldar. • ASTM A 529: El A 529 es muy utilizado por la industria de la construcción metálica. tratarse térmicamente y estar sujeta a otros procesos.530 y 4. también es un grado muy común para barras.570 kg/cm2 respectivamente) está disponible en todos los tamaños de perfiles y espesores de placa hasta 4 pulgadas. Casi todos los tamaños y tipos de perfiles y placas están todavía disponibles en él A 36 (excepto los perfiles IR. • ASTM A 36: El A 36 ha sido uno de los grados de acero primarios para todos los tipos de estructuras. Grado 50. Se han especificado mínimos de fy y fu de 36 y 58 ksi (2. perfiles como los ángulos.250 kg/cm2) para espesores de placa de más de 8 pulgadas (203 mm). cortar. . El A 529 básico incluye grado 50 para los perfiles de ASTM en los grupos 1 y 2. Estas propiedades hacen que sea un artículo de fabricación valioso utilizado en muchas industrias. Un gran número de grados de acero estructural están disponibles para los perfiles. fy y fu y los mínimos son de 50 y 70 ksi (3. W ó H).920 kg/cm2).515 y 4. aunque el esfuerzo de fluencia mínimo especificado baja a 32 ksi (2.080 kg/cm2). canales pequeños.515 y 4. con fy = 50 ksi y fu = 65 ksi (3. placas de hasta una pulgada de espesor y 12 pulgadas de ancho y barras hasta 2-1/2 pulgadas de diámetro. CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE ACERO Página 5 .PLACA DE ACERO INOXIDABLE El acero inoxidable es una aleación que tiene un alto control de la tolerancia del espesor del producto acabado. Tiene muchas aplicaciones en varias industrias. La adición de cromo o níquel hace que sea resistente a la corrosión y a las picaduras. El área de distribución debe ser lo suficientemente grande para impedir que el concreto se sobres fuerce y se fractura por aplastamiento. • Una placa base recibe las cargas de la columna de acero y las distribuye en un área mayor del concreto localizado bajo dicha placa. que a su vez reacciona con una presión igual pero en sentido opuesto. que constituyen la interface entre las columnas de acero y la cimentación de concreto. PLACAS DE BASE PLACA BASE PARA COLUMNA • Las placas base con elementos estructurales de conexión.PLACA DE ACERO AL CARBONO • El acero al carbono se ha designado más o menos como el acero que no es acero inoxidable. crea el acero de aleación. como la principal adición. • Las fuerzas distribuidas en toda el área de la placa base ejercen presión sobre el concreto. El hierro con carbono. . o de una zapata aislada. Una fase crítica en el montaje de un edificio de acero es el posicionamiento correcto de las placas base de la columnas.• Las placas base para columnas se encuentran sometidas a flexión en dos direcciones. es mucho menor que el correspondiente a la base de acero de una columna. El esfuerzo de diseño por compresión en el área de apoyo de un cimiento de concreto o de mampostería. Entonces las columnas se montan y se conectan con el cabezal mediante tornillos de anclaje o anclas que pasan a través de las orejas de ángulos que se han soldado a las columnas en el taller. Cuando una columna de acero se apoya en la parte superior de un cimiento. o pueden ligarse por medio de alguna oreja de ángulo remachad o soldada. Las placas base de las columnas de acero pueden soldarse directamente a las columnas. Si ella no está localizada en sus CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE ACERO Página 7 . es necesario que la carga de la columna se distribuya en una área suficiente para evitar que se sobres fuerce el concreto. Las cargas de las columnas de acero se transmiten a través de unas placas base de acero a un área razonablemente grande del cimiento que se localiza de dicha placa. . serios cambios de esfuerzo pueden ocurrir en las vigas y columnas de la estructura de acero. Para placas base de pequeños a mediano tamaño (de 20 a 22 pulg). de hasta 36 pulg. aproximadamente placas niveladoras de ¼ pulg de espesor con las misma dimensiones que las placas base (o un poco mayores9 son enviadas a la obra y cuidadosamente enlechadas en lugar a las elevaciones apropiadas. Para placas base mas grades. Luego las columnas con las placas unidas a ellas se fijan sobre las placas niveladoras.elevaciones correctas. se usan algunos tipos de tuercas niveladoras para ajustar en dirección vertical las placas de base. Para garantizar estabilidad durante el montaje esas tuercas deben usarse en por lo menos cuatro pernos de anclaje. Estos se nivelan cuidadosamente y se rellenan de concreto. pueden construirse marcos a base de ángulos para soportar las placas. Ellas pueden nivelarse con partes de rellenos o cuñas. Para las placas sumamente grades con pesos de varias toneladas. Para tales casos las placas base se envían a la obra y se colocan antes de proceder al montaje de la estructura de acero. CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE ACERO Página 9 . las columnas con las placas base unidas a ellas son tan pesadas e incomodas de manejar. que es difícil embarcarlas juntas. que es enrasado a las elevaciones correctas y las placas base se apoyan directamente sobre el concreto.Si las placas son mayores base que aproximadamente 36 pulg. . CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE ACERO Página 11 . . es necesario que el mortero posea una resistencia a la compresión de al menos el doble de la resistencia del concreto en el cimiento. la profundidad de empotramiento debe ser la suficiente para impedir que las anclas se zafen del concreto. CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE ACERO Página 13 . son barras de acero embebidas en la cimentación y sujetadas a la placa base por medio de tuercas y rondanas. figura (a). El uso de cuatro anclas como mínimo. por lo tanto. que son generados por el concreto (compresión) y las anclas (tensión). existe una plantilla de mortero que sirve como conexión para transmitir adecuadamente las fuerzas compresivas y también sirve para nivelar la placa base. EXISTEN TRES CASOS PRINCIPALMENTE. Con esto se garantiza que las cargas de las columnas se repartan uniformemente sobre toda el área de concreto. De igual modo. Cuando una columna se encuentra sometida a flexión de gran intensidad. Dicho momento puede resistirse mediante el desarrollo de un par de fuerzas. se establece por la organización ocupacional safety and administración (OSHA). Otra función que desempeña la plantilla de mortero es la de asegurar un contacto completo entre las superficies de la placa base y de la cimentación. Estas últimas. a menos que las anclas estén diseñadas para resistir cortante. El diseño de anclas es de suma importancia porque son las encargadas de resistir las fuerzas de tensión y transmitir el cortante al concreto.Entre la placa base y la cimentación de concreto. EN LOS QUE SE REQUIERE DEL DISEÑO DE PLACAS BASE PARA COLUMNAS DE ACERO. Cabe destacar que las rondanas no deben soldarse a la placa base. una parte de la placa base ya no ejerce presión contra el concreto y es de ahí donde se presenta la tensión. en las conexiones de columnas con placa base. El primero de ellos es una columna cargada axialmente. el diámetro de las barras de anclaje debe ser el adecuado para evitar que estas fallen. El tercer caso es el de placas base sometidas a carga axial y cortante. figura (c).El segundo caso momento flector y incluye carga axial. figura (b). . cortante. Esta situación se presenta principalmente en marcos resistentes a momentos y también en columnas sujetas a cargas excéntricas. PLACA DE SOPORTE PARA VIGA Tienen la función de transmitir las fuerzas cortantes de las reacciones a los soportes. cadencia local en el alma de la viga. CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE ACERO Página 15 . y flexión en la placa de asiento. Los estados límites que deben verificarse en este análisis son: compresión en el soporte de concreto. Estos soportes pueden ser vigas o columnas de concreto. aplastamiento del alma de la viga. ménsulas o muros. Igual que las placas base para columnas. las placas de soporte son elementos importantes en las estructuras. La metodología de diseño de placas de soporte es parecida a la usada para las placas base. Este a su vez reacciona contra la placa con una presión que tiende a doblar hacia arriba la placa y el patín inferior de la viga. las reacciones en sus extremos se distribuyen uniformemente a través de la placa asentada sobre el concreto. Además de distribuir y transmitir las reacciones. estas placas aseguran una superficie de apoyo plana y nivelada para las vigas. El comportamiento de las placas de soporte para vigas es similar al comportamiento de las placas base para columnas. Además. La diferencia más importante radica en que la flexión en las placas de soporte se da en una sola dirección. para el diseño de estas placas debe considerarse la fluencia y el aplastamiento del alma de la viga.Cuando los extremos de una viga de acero se apoyan directamente sobre concreto. es necesario utilizar placas de soporte para distribuir las reacciones de la viga. el diseño de placas de soporte debe realizarse de forma precisa. En el caso de las vigas. Así pues. CONEXIONES ATORNILLADAS • Ventajas . o en el material conectado de juntas y conexiones atornilladas y remachadas se detectan fácilmente debido a que son aparentes y visibles a simple vista. los modos de falla que pueden presentarse eventualmente en tornillos de alta resistencia.• • – Rapidez en el atornillado y menor tiempo de ejecución de una obra – No se requiere mano de obra especializada – Inspección visual sencilla y económica – Facilidad para sustituir piezas dañadas – Mayor calidad en la obra Desventajas – Mayor trabajo en taller – Cuidado en la elaboración de los planos de taller y de montaje – Mayor precisión en geometría (las tolerancias son al milímetro) – Mayor peso de la estructura menor amortiguamiento A diferencia de las conexiones hechas con soldaduras de penetración completa o parcial. las formas típicas de falla son por: LAS FORMAS TÍPICAS DE FALLA SON: • • • • Cortante Aplastamiento Desgarramiento Sección insuficiente CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE ACERO Página 17 . El área proyectada es igual al diámetro del tornillo por el grueso de la placa. . El esfuerzo de aplastamiento es igual a la carga transmitida por el tornillo dividida entre el área proyectada del agujero.• FALLA DE LA PLACA POR CORTANTE La falla de la placa por cortante se caracteriza por el desgarramiento del material enfrente del tornillo y se debe a una distancia insuficiente entre el agujero y el borde de la placa. la capacidad de los tornillos es mucho mayor que la de las placas. FALLA POR APLASTAMIENTO: APLASTAMIENTO EN EL TORNILLO PLACA APLASTAMIENTO EN LA En el caso de la falla por aplastamiento (compresión de la placa en el interior del agujero). por lo que normalmente el aplastamiento ocurre en la placa y no en el tornillo. lo que ocasiona que la resistencia disminuya y ocurra la ruptura de la placa en dos partes. SEI/ASCE 7-10 CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE ACERO Página 19 . ANSI/AISC • Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures. Esta falla se puede evitar proporcionando una distancia suficiente entre centros de agujeros para tornillos y una distancia mínima al borde de la placa. debido a que se reduce el área neta. El esfuerzo de tensión a través de la sección neta es igual a la carga que actúa en la conexión dividida por el área neta (área total menos la que ocupan los tornillos para los agujeros). El diámetro de los tornillos y la separación de los agujeros influyen de manera importante. NORMATIVA Especificaciones de diseño • Manual de diseño para la construcción con acero.• FALLA POR SECCIÓN INSUFICIENTE (SECCIÓN CRÍTICA) La falla por sección insuficiente (sección crítica) se presenta exclusivamente en miembros en tensión. IMCA • Specification for Structural Steel Buildings. AHMSA • Manual de construcción en acero. com/material-didactico/ http://www.• Manual of Steel Construction.gerdaucorsa. LRFD/AISC Reglamentos o códigos de construcción • Reglamento de Construcción del DF y sus NTC • • Euro código 3 :Diseño de estructuras de acero • • Euro código 4: Diseño de estructuras mixtas de hormigón y acero Bibliografia: http://www.construccionenacero.com/Paginas/Inicio.aspx .mx/articulos/Eleccion_del_Tipo_de_Acero_para_Estructuras.com.mejorconacero.pdf http://www.