conceptos de estructuras

11
Estas aquí: Allstudies.com » Arquitectura y Construcción » Acero Estructural Acero Estructural Arquitectura y Construcción acero , armaduras , estructuras , malla El Acero estructural es es uno de los materiales básicos utilizados en la construcción de estructuras, tales como edificios industriales y comerciales, puentes y muelles. Se produce en una amplia gama de formas y grados, lo que permite una gran flexibilidad en su uso. Es relativamente barato de fabricar y es el material más fuerte y más versátil disponible para la industria de la construcción. Perfiles de Acero Estructural para construcción e industria Composición del acero estructural: Propiedades y cualidades del acero estructural Se define como acero estructural al producto de la aleación de hierro, carbono y pequeñas cantidades de otros elementos tales como silicio, fósforo, azufre y oxígeno, que le aportan características específicas. El acero laminado en caliente, fabricado con fines estructurales, se denomina como acero estructural al carbono, con límite de fluencia de 250 megapascales (2?549 kg/cm 2 ). Video Construcción de Estructura – Armadura en Acero Propiedades y cualidades del acero estructural: su alta resistencia, homogeneidad en la calidad y fiabilidad de la misma, soldabilidad, ductilidad, incombustible, pero a altas temperaturas sus propiedades mecánicas fundamentales se ven gravemente afectadas, buena resistencia a la corrosión en condiciones normales. El acero es más o menos un material elástico, responde teóricamente igual a la compresión y a la tensión, sin embargo con bastante fuerza aplicada, puede comenzar a comportarse como un material plástico, pero a diferencia de los materiales plásticos a máximas solicitaciones romper?, pero su comportamiento plástico en tales situaciones como un terremoto, la fase plástica es útil, ya que da un plazo para escapar de la estructura. Clasificación del acero estructural o de refuerzo: El acero estructural, según su forma, se clasifica en: a. PERFILES ESTRUCTURALES: Los perfiles estructurales son piezas de acero laminado cuya sección transversal puede ser en forma de I, H, T, canal o ángulo. b. BARRAS: Las barras de acero estructural son piezas de acero laminado, cuya sección transversal puede ser circular, hexagonal o cuadrada en todos los tamaños. c. PLANCHAS: Las planchas de acero estructural son productos planos de acero laminado en caliente con anchos de 203 mm y 219 mm, y espesores mayores de 5,8 mm y mayores de 4,5 mm, respectivamente. Aceros para Hormigón – Acero de refuerzo para armaduras – Barras corrugadas – Alambrón – Alambres trefilados ( lisos y corrugados) – Mallas electro soldables de acero – Mallazo – Armaduras básicas en celosía. – Alambres, torzales y cordones para hormigón pretensado. – Armaduras pasivas de acero – Redondo liso para Hormigón Armado – Aceros para estructuras en zonas de alto riesgo sísmico. Para estructuras de hormigón se utilizan barras lisas y corrugadas, con diámetros que oscilan entre los 6mm y los 40mm, aunque lo común en una armadura de hormigón es que difícilmente superen los 32mm. Además el acero de refuerzo se utiliza en las mallas electro soldadas o mallazo constituidos por alambres de diámetros entre 4mm a 12mm. Estas aquí: Allstudies.com » Arquitectura y Construcción » Clasificacion de los aceros inoxidables Clasificacion de los aceros inoxidables Arquitectura y Construcción acero Tipos de Acero Inoxidable: de forma general se consideran 4 tipos o clases de acero inoxidable: Aceros inoxidables martensiticos, aceros inoxidable Ferriticos, Aceros inoxidables Austen?ticos y Los aceros inoxidables austenoferreticos (dúplex) Aceros inoxidables martensiticos: Son aleaciones de hierro, cromo y carbono, con contenidos típicos de Carbono mayor igual al

Upload: jackelinne-tello-chavez

Post on 13-Dec-2015

213 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

conceptos recopilados

TRANSCRIPT

Page 1: Conceptos de Estructuras

Estas aquí: Allstudies.com » Arquitectura y Construcción » Acero EstructuralAcero EstructuralArquitectura y Construcción acero, armaduras, estructuras, mallaEl Acero estructural es es uno de los materiales básicos utilizados en la construcción de estructuras, tales como edificios industriales y comerciales, puentes y muelles. Se produce en una amplia gama de formas y grados, lo que permite una gran flexibilidad en su uso. Es relativamente barato de fabricar y es el material más fuerte y más versátil disponible para la industria de la construcción.Perfiles de Acero Estructural para construcción e industriaComposición del acero estructural:Propiedades y cualidades del acero estructural Se define como acero estructural al producto de la aleación de hierro, carbono y pequeñas cantidades de otros elementos tales como silicio, fósforo, azufre y oxígeno, que le aportan características específicas. El acero laminado en caliente, fabricado con fines estructurales, se denomina como acero estructural al carbono, con límite de fluencia de 250 megapascales (2?549 kg/cm 2 ).Video Construcción de Estructura – Armadura en Acero

Propiedades y cualidades del acero estructural: su alta resistencia, homogeneidad en la calidad y fiabilidad de la misma, soldabilidad, ductilidad, incombustible, pero a altas temperaturas sus propiedades mecánicas fundamentales se ven gravemente afectadas, buena resistencia a la corrosión en condiciones normales.El acero es más o menos un material elástico, responde teóricamente igual a la compresión y a la tensión, sin embargo con bastante fuerza aplicada, puede comenzar a comportarse como un material plástico, pero a diferencia de los materiales plásticos a máximas solicitaciones romper?, pero su comportamiento plástico en tales situaciones como un terremoto, la fase plástica es útil, ya que da un plazo para escapar de la estructura.Clasificación del acero estructural o de refuerzo:El acero estructural, según su forma, se clasifica en:a. PERFILES ESTRUCTURALES: Los perfiles estructurales son piezas de acero laminado cuya sección transversal puede ser en forma de I, H, T, canal o ángulo.b. BARRAS: Las barras de acero estructural son piezas de acero laminado, cuya sección transversal puede ser circular, hexagonal o cuadrada en todos los tamaños.c. PLANCHAS: Las planchas de acero estructural son productos planos de acero laminado en caliente con anchos de 203 mm y 219 mm, y espesores mayores de 5,8 mm y mayores de 4,5 mm, respectivamente.Aceros para Hormigón – Acero de refuerzo para armaduras– Barras corrugadas– Alambrón– Alambres trefilados ( lisos y corrugados)– Mallas electro soldables de acero – Mallazo– Armaduras básicas en celosía.– Alambres, torzales y cordones para hormigón pretensado.– Armaduras pasivas de acero– Redondo liso para Hormigón Armado– Aceros para estructuras en zonas de alto riesgo sísmico.Para estructuras de hormigón se utilizan barras lisas y corrugadas, con diámetros que oscilan entre los 6mm y los 40mm, aunque lo común en una armadura de hormigón es que difícilmente superen los 32mm. Además el acero de refuerzo se utiliza en las mallas electro soldadas o mallazo constituidos por alambres de diámetros entre 4mm a 12mm.Estas aquí: Allstudies.com » Arquitectura y Construcción » Clasificacion de los aceros inoxidablesClasificacion de los aceros inoxidablesArquitectura y Construcción aceroTipos de Acero Inoxidable: de forma general se consideran 4 tipos o clases de acero inoxidable: Aceros inoxidables martensiticos, aceros inoxidable Ferriticos, Aceros inoxidables Austen?ticos y Los aceros inoxidables austenoferreticos (dúplex)Aceros inoxidables martensiticos: Son aleaciones de hierro, cromo y carbono, con contenidos típicos de Carbono mayor igual al 0.10%,

Cromo del 12 al 14 %Estos aceros sufren modificaciones estructurales con la temperatura, por lo que suelen someterse a tratamientos térmicos de temple y revenido.Tras estos procesos alcanzan buenas propiedades mecánicas, y tienen suficiente resistencia a la corrosión. Su uso mas conocido es en la industria de la cuchillería.Aceros Inoxidables Ferríticos: Son aleaciones de hierro, cromo y carbono, con contenidos tipicos de carbono menor al 0.10% , Cromo entre el 16 y el 18% y muy bajo contenido de Niquel. Los aceros inoxidables ferríticos son magnéticos, tienen una buena ductilidad y son resistentes a la corrosión y oxidación a temperaturas elevadas.Aceros inoxidables Austen?ticos: Son aleaciones de hierro, cromo, niquel y carbono.

Definicióncat: fusta f; eng: timber, woodf Material extraído del tronco de los árboles que se utiliza en muchos elementos constructivos y también como combustible.Descripción AmpliadaLa Madera está constituida por el conjunto de tejido que forman la masa de los troncos de los árboles, desprovistos de su corteza. Es el material de construcción más ligero, resistente y fácil de trabajar, utilizado por el hombre desde los primeros tiempos.Historia de la MaderaLa madera fue el primer material de construcción de que dispuso el hombre. Además de usarla como combustible y como arma defensiva, la cabaña con estructura de madera y cubierta de ramas le proporcionó una defensa contra la intemperie. Luego la emplearía en la construcción de puentes y barcos.La técnica de laminación relacionada con el uso decorativo de la madera es conocida por los egipcios desde el 3000 a. de C. Su carencia de maderas de calidad les llevaba a técnicas de enchapado y marquetería.Desde sus comienzos hasta el S XlX, la técnica del enchapado permaneció como de uso artesanal, ya que exigía un profundo conocimiento de la madera y un meticuloso trabajo de corte y encolado. Es en el S XlX, con la aparición de nuevos métodos de corte de chapas y, posteriormente, a comienzos del XX con la aparición de nuevas colas y adhesivos, cuando el tablero contrachapado, tal y como lo conocemos hoy hace su verdadera aparición. Este tablero se puede curvar fácilmente, adoptando casi, cualquier forma.La madera tanto maciza como laminada se empleó en la construcción de vehículos, aeronaves y en la construcción de barcos. Los agentes protectores, los nuevos adhesivos y pinturas surgidos con el desarrollo industrial de finales del S XlX y a lo largo del XX, le transformaron en un elemento duradero, fuerte y versátil.Estructura de la MaderaLa Madera está constituída por una aglomeración de células tubulares de forma y longitud muy variables. Si damos un corte transversal se aprecian diversas zonas:Médula y radios medulares:Es la parte central, la más antigua, y se forma por secado y resinificación. Forma un cilindro en el eje del árbol y está constituída por células redondeadas que dejan grandes meatos en su ángulos de unión.Duramen:Es la parte inmediata a la médula o corazón, formado por madera dura y consistente impregnada de tanino y de lignina, que le comunica la coloración rosa.Albura:La albura es la madera joven, posee más savia y se transforma con el tiempo en duramen al ser sustituído el almidón por tanino, que se fija en la membrana celular, volviéndola más densa e imputrescible.Cambium:Es la capa generatriz, que se encuentra debajo de la corteza fomada por células de paredes muy delgadas que son capaces de transformarse por divisiones sucesivas en nuevas células, formándose en las cara interna células de xilema o madera nueva, y en la externa líber o floema. Las capas de xilema están formadas por la madera de primavera, de color claro y blanda, debida a la mayor actividad vegetal durante la primavera y parte del verano. Durante el otoño sucede lo contrario y se aprecian

Page 2: Conceptos de Estructuras

los anillos de crecimiento, constituídos por un doble anillo claro y blando el de primavera, y oscuro y compacto el de otoño. En la zona tropical, como la actividad vegetal es continua, no se aprecian los anillos de crecimiento.Corteza:Su misión es la protección y aislamiento de los tejidos del árbol de los agentes atmosféricos.Propiedades Físicas de la MaderaLas propiedades de la Madera dependen del crecimiento, edad, contenido de humedad, clases de terreno y distintas partes del tronco.Anisotropía:Las propiedades físicas y mecánicas de la Madera no son las mismas en todas las direcciones que pasan por un punto determinado. Podemos definir tres direcciones principales en que se definen y miden las propiedades de la madera, que son la axial, la radial y la tangencial.La dirección axial es paralela a la dirección de crecimiento del árbol (dirección de las fibras).La radial es perpendicular a la axial y corta al eje del árbol.La dirección tangencial es normal a las dos anteriores.Humedad:Como la Madera es higroscópica, absorbe o desprende humedad, según el medio ambiente. El agua libre desaparece totalmente al cabo de cierto tiempo, quedando, además del agua de constitución, el agua de saturación correspondiente a la humedad de la atmósfera que rodee a la Madera , hasta conseguir un equilibrio, diciéndose que la Madera está secada al aire.La humedad de la Madera varía entre límites muy amplios. En la Madera recién cortada oscila entre el 50 y 60%. Las variaciones de humedad hacen que la Madera se hinche o contraiga, variando su volumen, y, por consiguiente, su densidad.Deformabilidad:La Madera cambia de volumen al variar su contenido de humedad, hinchamiento y contracción. Como lamadera es un material anisótropo, la variación en sentido de las fibras es casi inapreciable, siendo notable en sentido transversal. El fundamento de estos cambios dimensionales reside en la absorción de agua de las paredes de las fibras leñosas, el agua se aloja entre las células separándolas o acercándolas, el punto de saturación de las fibras corresponde al contenido de humedad, para el cual las paredes de las mismas han absorbido todo el agua que pueden absorber: es el momento de máxima separación de células, y por tanto laMadera ha alcanzado el mayor volumen (30% de humedad). La Madera puede seguir aumentando su contenido en agua pero no aumentará más de volumen, ya que ahora ocupará los vasos y traqueidas del tejido leñoso, se trata de agua libre. La deformación al cambiar la humedad de la Madera, dependerá de la posición que la pieza ocupaba en el árbol, así nos encontramos distinta deformación radial y tangencial.Peso:El peso de la madera depende de varios factores:-Humedad: la madera recién aserrada pesa más que la que ha tenido tiempo para secar.-Resina: la madera que contiene resina pesa más que la que no contiene este compuesto.-Edad del árbol: el duramen de los árboles maduros es más denso y pesado que el de los árboles jóvenes.-Velocidad de crecimiento: la madera del árbol que crece lentamente es más densa y pesada que la del árbol que crece rápido.-Presencia de albura: la albura es más liviana que el duramen, y por lo tanto una muestra con albura pesará menos que la misma muestra compuesta sólo de duramen.-Densidad: mientras más compacta es la madera, es decir mientras menos espacio hay dentro de y entre los vasos o fibras que forman la madera, más tejido leñoso y menos aire tendrá la muestra seca. Un pedazo de algarrobo pesa muchísimo más que uno de idénticas dimensiones de un tipo de madera que tenga conductos anchos y espacios grandes entre los conductos, los cuales se han llenado de aire en la madera seca. Lamadera de balsa es sumamente liviana porque hasta el 92 por ciento de su volumen seco es aire.Estabilidad:

La Madera recién aserrada pierde agua hasta alcanzar un equilibrio con el medio ambiente. El secado al aire puede durar semanas o meses, dependiendo de la densidad de la madera, el grosor de las piezas, la humedad relativa del aire y la velocidad del aire que circula alrededor de las tablas. Las maderas más estables, como la caoba y la teca, se contraen poco durante el secado y mantienen su forma, mientras que las menos estables, como la maría y el mamey, se contraen más y sufren desperfectos tales como arco, copa, curva, torsión y rajaduras.Para reducir los desperfectos, la madera recién aserrada debe estibarse en un lugar protegido del sol, la lluvia y las corrientes excesivas de aire. Las maderas menos estables deben secarse lentamente, para lo cual se emplean listones finos y la madera se protege más del viento.La estabilidad de la Madera dependerá también del crecimiento del árbol y de la posición de las tablas dentro del tronco. Si se sacan tablas de las ramas o de un tronco que creció inclinado, la madera a ambos lados del centro diferirá en densidad y se producirá una tensión interna que puede causar curvaturas, torceduras y fibra deshilachada en las tablas. El corte que recibió la pieza también afecta la estabilidad de la madera. Las tablas aserradas radialmente, es decir aquellas cuyos anillos de crecimiento son perpendiculares a la superficie de la tabla, son más estables que las aserradas tangencialmente, donde los anillos de crecimiento son aproximadamente paralelos a la superficie.Olor:Algunas Maderas producen un olor característico al cortarse. El olor puede ser más o menos intenso dependiendo de la localidad donde creció el árbol. Al igual que el color, el aroma de la Madera se debe a compuestos químicos almacenados principalmente en el duramen.Aislamiento Térmico y Acústico:Los huecos que posee la Madera dificultan el paso del calor y la convierten en un buen aislante térmico así como también retardan el paso del fuego en el caso de vigas de Madera gruesas.Frente al sonido, sus propiedades de aislamiento son bajas, sobre todo en comparación con otros materiales más eficientes.Propiedades Mecánicas de la MaderaDureza:Es la resistencia opuesta por la madera a la penetración o rayado. Interesa por lo que se refiere a la facilidad de trabajo con las distintas herramientas y en el empleo de la madera en pavimentos. Es mayor la dureza del duramen que la de la albura y la de la madera vieja que la de la joven.Resistencia a la Compresión:En la cual influyen varios factores: La humedad: En general, por debajo del punto de saturación de las fibras (30%), la resistencia a compresión aumenta al disminuir el grado de humedad, no obstante, a partir de ese % la resistencia es prácticamente constante.También la dirección del esfuerzo tiene una gran repercusión en la resistencia a compresión de la madera, la máxima corresponde al esfuerzo ejercido en la dirección de las fibras y va disminuyendo a medida que se aleja de esa dirección. La rotura en compresión se verifica por separación de columnillas de madera y pandeo individual de éstas.Cuanto mayor es el peso específico, mayor es su resistencia.Resistencia a la Tracción:La madera es un material muy indicado para el trabajo a tracción, su uso en elementos sometidos a este esfuerzo sólo se ve limitado por la dificultad de transmitir a dichos elementos los esfuerzos de tracción.También influye el carácter anisótropo de la madera, siendo mucho mayor la resistencia en dirección paralela que en perpendicular a las mismas. La rotura en tracción se produce de forma súbita, comportándose lamadera como un material frágil.La resistencia no estará en función del peso específico.Resistencia al Corte:Es la capacidad de resistir fuerzas que tienden a que una parte del material se deslice sobre la parte adyacente a ella. Este deslizamiento, puede tener lugar paralelamente a las fibras; perpendicularmente a ellas no puede producirse la rotura, porque la resistencia en esta dirección es alta y la madera se rompe antes por otro efecto que por éste.Resistencia a la Flexión:

Page 3: Conceptos de Estructuras

Puede decirse que la madera no resiste nada al esfuerzo de flexión en dirección radial o tangencial. No ocurre lo mismo si está aplicado en la dirección perpendicular a las fibras.Un elemento sometido a flexión se deforma, produciéndose un acortamiento de las fibras superiores y un alargamiento de las inferiores. Al proyectar un elemento de madera sometido a flexión no sólo ha de tenerse en cuenta que resista las cargas que sobre él actúan, es necesario evitar una deformación excesiva, que provoque un agrietamiento en el material de revestimiento o alguna incomodidad de cualquier otro tipo, bastaría con aumentar el canto de la pieza aumentando la rigidez.Elasticidad:El módulo de elasticidad en tracción es más elevado que en compresión. Este valor varía con la especie, humedad, naturaleza de las solicitaciones, dirección del esfuerzo y con la duración de aplicación de las cargas.Fatiga:Llamamos límite de fatiga a la tensión máxima que puede soportar una pieza sin romperse.Hendibilidad:Propiedad que presenta la madera de poderse romper a lo largo de las fibras, por separación de éstas, mediante un esfuerzo de tracción transversal. Es una cualidad interesante cuando se trata de hacer leña, en cambio es perjudicial cuando la pieza ha de unirse por clavos o tornillos a a otras adyacentes.La maderas un material duro y resistente que se produce mediante la tansformación del árbol. Es un recurso forestal disponible que se ha utilizado durante mucho tiempo como material de construcción. La madera es uno de los elementos constructivos más antiguos que el hombre ha utilizado para la construcción de sus viviendas y otras edificaciones.CARACTERISTICAS GENERALES DE LA MADERALa madera es poroso, combustible, higroscópica y deformable por los cambios de humedad ambiental, sufre alteraciones químicas por efectos del sol, y es atacable por mohos, insectos y otros seres vivos. Es un material delicado, aunque hoy en día existen tratamientos muy eficaces para paliar las desventajas nombradas anteriormente. CARACTERISTICAS EXTERNAS DE LA MADERALa característica externa de la madera constituye un factor muy importante puesto que influye en la selección de esta para su empleo en la construcción, ambientación de interiores o ebanistería, ellas son:- El Color: es originado por la presencia de sustancias colorantes y otros compuestos secundarios. Tiene importancia en la diferenciación de las maderas y, además, sirve como indicador de su durabilidad. Son en general, maderas más durables y resistentes aquellas de color oscuro.-Olor: es producido por sustancias volátiles como resinas y aceites esenciales, que en ciertas especies producen olores característicos.

- Textura: esta relacionada con el tamaño de sus elementos anatómicos de la madera, teniendo influencia notable en el acabado de las piezas.

- Veteado: son figuras formadas en la superficie de la madera debido a la disposición, tamaño, forma, color y abundancia de los distintos elementos anatómicos. Tiene importancia en la diferenciación y uso de las maderas.

- Orientación de fibra o grano: es la dirección que siguen los usos de la madera :Sistema de sostenibilidad en vaseado de techos :en este sistema se eralizan los trabajos para sotener el encofrado, para vaseado de techos donde se utilizan en tre tipos:puntales

pies derechos listones

como se puede apreciar en los videos se esta utilizando madera de los

siguiente detalles: encofrados con soleras , puntales, para estructuras superiores e inferiores llamese techo , vigas ,columnas ,verdas , muros de concreto con encofrados de paneles utilizando listones y tripley´s llamados formas .

¿Que es la ductilidad?La ductilidad es la capacidad que tienen algunos materiales de admitir grandes deformaciones sin perder su resistencia.Todo elemento de hormigón armado, por ejemplo, una esta formado por dos materiales: hormigón y armaduras de acero.Si la viga la hacemos de hormigón y sin armaduras (sin barras), ponemos apoyos en los extremos y la parte central, y la cargamos sucesivamente mediante pesos en ambos lados, puede ocurrir que:Al colocar el primer peso, la viga se deforme un poco.Al colocar el segundo peso, la viga se rompe súbitamente.

Esto se produce porque el hormigón es un material frágil, no tiene ductilidad.FRÁGIL = NO DÚCTILEn cambio, si a la viga de hormigón le incorporamos barras de acero (hormigón + barras de acero), procedemos de la misma manera que en el caso anterior el resultado sería el siguiente:Al colocar el primer peso, la viga se deforma un poco.Al colocar el segundo peso, la viga continúa deformándose.Al colocar el tercer peso, la viga se deforma un poco más y aparecen pequeñas grietas.Al colocar el cuarto peso, la viga se deforma más y surgen grietas mayores.

"En general, la viga será más dúctil cuando más ductilidad tenga el acero"."La ductilidad de un acero sometido a tracción es la capacidad para deformarse bajo carga, sin romperse, una vez superado el límite elástico"Por tanto, el HORMIGÓN necesita la ayuda de las BARRAS DE ACERO para tener DUCTILIDAD.Cálculo de estructuras, principio de superposición

4278 Veces vista 2 ComentariosEscrito por michel2001 Añadido: 09 de Abr, 2010Si en un análisis estructural el material de una estructura satisface la ley de Hooke, es decir, su comportamiento es lineal, y podemos despreciar los efectos de segundo orden (suponemos pequeñas deformaciones), entonces estaríamos ante un caso de cálculo lineal, donde todos los desplazamientos varían proporcionalmente a las fuerzas aplicadas.El principio de superposición dice que los desplazamientos debidos a varias cargas actuando simultáneamente son iguales a la suma de los desplazamientos debidos a la acción de cada carga por separado.Sólo en el caso de cálculo lineal es aplicable el principio de superposición. La linealidad permite que podamos aplicar el principio de superposición tanto a tensiones como a deformaciones, fuerzas internas y desplazamientos debidos a distintas acciones actuando por separado.El principio de superposición no es aplicable si el comportamiento del material no es lineal, o si la estructura (aunque el material obedezca la ley de Hooke) no se comporta linealmente debido a cambios de geometría causados por las cargas aplicadas.Debe recordarse que el análisis estructural consiste en verificar la resistencia de una estructura ante la acción de cargas exteriores.El principio de superposición es útil para determinar la condición más desfavorable de cada barra ya que la acción recíproca entre distintas partes de la estructura hace difícil saber la carga exacta que produce la condición crítica en el cálculo.- See more at: http://www.articulo.org/articulo/15133/calculo_de_estructuras_principio_de_superposicion.html#sthash.5SJ3if1M.dpuf¿Y para que me sirve la ductilidad?En el supuesto de que nos encontrásemos en cualquiera de las siguientes situaciones, con toda seguridad preferiríamos que el edificio

Page 4: Conceptos de Estructuras

se deformara aunque lo dejara fuera de uso, a que se viniera abajo repentinamente sin posibilidad de desalojarlo a tiempo.- Acciones sísmicas.- Actuación de cargas superiores a las previstas, como por ejemplo:- Por colocar estanterías con grandes pesos en zonas de forjados diseñadas para cargas de vivienda.Por la entrada de vehiculos pesados (camiones) en aparcamientos subterráneos calculados para coches.- Por la inundación de un forjado o de una azotea.- Por el fallo de la cimentación ocasionada por la ejecución de obras próximas, por problemas de filtración de agua, etc...Si la estructura es frágil el colapso se alcanza sin previo aviso, con pequeñas deformaciones y figuración reducida.

RESISTENCIA Vs. RIGIDEZ

RESISTENCIA Vs. RIGIDEZA menudo oyemos opiniones de Profesionales en las cuales mencionan las palabras Resistencia y Rigidez, a veces como sinónimos y en otras atribuyéndoles propiedades que no les competen.Por ejemplo, en estos días leí un artículo sobre materiales de construcción en el que se le asignaban propiedades a la Fibra de Carbono de aumentar la Rigidez de los elementos a los cuales se les coloca.En otras ocasiones oímos hablar de que tal o cual edificación tienen resistencia a sismos, etc.Para aclarar conceptos vamos a definir los dos términos.Resistencia es la capacidad de un cuerpo, elemento o estructura de soportar cargas de sin colapsar.Rigidez es la propiedad de un cuerpo, elemento o estructura de oponerse a las deformaciones. También podría definirse como la capacidad de soportar cargas o tensiones sin deformarse o desplazarse excesivamente.Ambas definiciones son del autor. Si miramos ambas definiciones veremos que están asociadas pero no significan lo mismo.En la Resistencia lo importante es soportar, aguantar, mientras que en la Rigidez lo importante es el Control de las Deformaciones y/o Desplazamientos.La Resistencia depende de las propiedades mecánicas de los materiales constitutivos (Resistencia mecánica, Modulo de Elasticidad, etc.) y del tamaño de la sección. La Rigidez depende también del Módulo de Elasticidad, la sección, pero también de la Inercia y la longitud del elemento.

Muchos también mencionan Rigidez e Inercia como sinónimos lo cual es incorrecto pues la inercia es solo uno de los parámetros asociados a la Rigidez. Para comprender mejor explicaremos por medio de un ejemplo:Cuando calculamos una viga para que soporte una determinada carga, P. Ej, una viga de madera que debe soportar una carga concentrada obtenemos una sección capaz de soportar dicha solicitación. Pero puede ocurrir que al estar operando las solicitaciones sobre la viga esta vibre demasiado y tengamos que aumentar la sección para evitar dichas vibraciones. También es posible que añadamos otro material que aumente la rigidez de la sección para lograr lo mismo. Este es el tipico caso del Diseno de Encofrados los cuales deben ser resistentes para no colapsar pero lo suficientemente rigido para no deformarse.Existen materiales que aumentan la Resistencia de los elementos a los que se les coloca. Ese es el caso de la Fibra de Carbono. Pero esta no aumenta la Rigidez.Por otro lado existen muchos tipos de Rigidez:-Rigidez axial.-Rigidez flexional.-Rigidez a cortante.-Rigidez torsional.Cuando diseñamos un entrepiso es posible que aunque este correctamente diseñado pueda vibrar cuando se le de uso. Por eso es importante que además del diseño estructural por resistencia se chequeen los desplazamientos a fin del control de las vibraciones.

Cuando disenamos una edificacion en una zona no sismica bastara con disenar las columnas por resistencia, pero en zonas sismicas habra que tomar en cuenta los desplazamientos laterales.En el caso de la Ingeniería Sismorresistente ese es uno de los tópicos más importantes a tomar en cuenta. En el Diseño automotriz, aeronáutico y espacial es aún más importante.La rigidez podemos incrementarla aumentando la sección, añadiendo materiales con mayor módulo de elasticidad, pero también disminuyendo la longitud del elemento. Cuando aplicamos una carga lateral a un entrepiso con una sola columna esta se deformara de acuerdo a su rigidez. Si colocamos dos columnas de igual sección la deformación será menor e ira disminuyendo según aumente la cantidad de columna o si aumentamos las secciones. Por lo contrario si a ese entrepiso le aumentamos la altura su rigidez disminuirá.Esperamos que este sencillo artículo ayude a tener conceptos más claros.Coeficiente de Poisson

Ensanchamiento por efecto Poisson del plano longitudinal medio de un prisma comprimido a lo largo de su eje, el grado de ensanchamiento depende del coeficiente de Poisson, en este caso se ha

usado El coeficiente de Poisson (denotado mediante la letra griega ) es una constante elástica que proporciona una medida del estrechamiento de sección de un prisma de material elástico lineal e isótropo cuando se estira longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones perpendiculares a la de estiramiento. El nombre de dicho coeficiente se le dio en honor al físico francés Simeon Poisson.Índice [ocultar] 1 Materiales isótropos 1.1 Ley de Hooke generalizada 2 Materiales ortótropos 3 Valores para varios materiales 4 Véase también 5 Referencias 5.1 Bibliografía 5.2 Enlaces externos Materiales isótropos[editar]Si se toma un prisma mecánico fabricado en el material cuyo coeficiente de Poisson pretendemos medir y se somete este prisma a una fuerza de tracción aplicada sobre sus bases superior e inferior, el coeficiente de Poisson se puede medir como: la razón entre el alargamiento longitudinal producido dividido por el acortamiento de una longitud situada en un plano perpendicular a la dirección de la carga aplicada. Este valor coincide igualmente con el cociente de deformaciones, de hecho la fórmula usual para el Coeficiente de Poisson es:

Donde ε es la deformación.Para un material isótropo elástico perfectamente incompresible, este es igual a 0,5. La mayor parte de los materiales prácticos en la ingeniería rondan entre 0,0 y 0,5, aunque existen algunos materiales compuestos llamados materiales augéticos que tienen coeficiente de Poisson negativo. Termodinámicamente puede probarse que todo material tiene coeficientes de Poisson en el intervalo (-1, 0,5), dado que la energía elástica de deformación (por unidad de volumen) para cualquier material isótropo alrededor del punto de equilibrio (estado natural) puede escribirse aproximadamente como:

La existencia de un mínimo relativo de la energía para ese estado de equilibrio requiere:

Page 5: Conceptos de Estructuras

Esta última condición sólo se puede cumplir si el coeficente de Poisson cumple Ley de Hooke generalizada[editar]Conociendo lo anterior se puede concluir que al deformarse un material en una dirección producirá deformaciones sobre los demás ejes, lo que a su vez producirá esfuerzos en todos lo ejes. Por lo que es posible generalizar la ley de Hooke como:

Materiales ortótropos[editar]Para materiales ortotrópicos (como la madera), el cociente entre la deformación unitaria longitudinal y la deformación unitaria transversal depende de la dirección de estiramiento, puede comprobarse que para un material ortotrópico el coeficiente de Poisson aparente puede expresarse en función de los coeficientes de Poisson asociados a tres direcciones mutuamente perpendiculares. De hecho entre las 12 constantes elásticas habituales que definen el comportamiento de un material elástico ortotrópico, sólo 9 de ellas son independientes ya que deben cumplirse las restricciones entre los coeficientes de Poisson principales y los módulos de Young principales:

Valores para varios materiales[editar]El coeficiente de Poisson es adimensional. Para ver el valor del coeficiente de Poisson para varios materiales consultar los valores del coeficiente de Poisson delAnexo:Constantes elásticas de diferentes materiales.Módulo de RupturaEl Módulo de Ruptura (MOR) es una variable importante en la caracterización de los materiales refractarios. La determinación de la carga máxima bajo altas temperaturas es una propiedad, que junto con las propiedades termofísicas, proporciona un parámetro importante para el control de calidad y el desarrollo de revestimientos de horno.El módulo de ruptura se define como la tensión máxima que un espécimen de prueba rectangular puede soportar en una prueba de flexión de 3 puntos hasta que se rompe, expresado en N/mm2 o MPa.El Método de Prueba Estándar Internacional se describe en la norma ISO 5013; dimensiones del espécimen de prueba: 150 mm x 25 mm x 25 mm.Para la determinación del módulo de ruptura de los refractarios hasta una temperatura de 1500°C y una carga máxima de 5000 N (60 N/mm2), NETZSCH ofrece el modelo 422 D/3. Este modelo está diseñado para una prueba continua con un dispositivo de flexión de 3 puntos.Con dispositivos opcionales para la medición de la carga, la deformación y la tasa de deformación constante, se puede obtener información adicional sobre los límites de elasticidad y propagación de agrietamiento en especimenes de prueba de cerámica.El modelo HMOR 422 E/4 se utiliza para probar pequeños especimenes de prueba individuales de acuerdo con el método de carga de 4 puntos con una distancia entre los bordes de apoyo de 40 mm. La inserción del espécimen de prueba se simplifica mediante el horno de chasis dividido de fácil uso (temperatura máxima 1450°C). Esta unidad utiliza un sistema de medición diferencial como el que utiliza el RUL/CIC 421 para obtener una determinación precisa de la deformación del espécimen de prueba.

Estabilidad de las estructurasHemos definido el equilibrio de una estructura desde el punto de vista de las fuerzas actuantes, expresando que éste se manifiesta si se cumple que las ecuaciones de equilibrio de la estática son nulas, o sea, que el sistema de fuerzas tiene resultante nula.Pero ahora debemos agregar, desde el punto de vista físico, que nos interesa no solo el equilibrio de la estructura, sino que éste se manifieste de forma que su configuración sea permanente en el tiempo aún frente a acciones exteriores perturbadoras. Para completar estos conceptos es necesario definir qué se entiende por estabilidad en las estructuras y ésta es:Es la capacidad de una estructura de conservar una configuración frente a acciones exteriores.Para que se cumpla esta aseveración es menester que se verifiquen las siguientes dos condiciones:Condición necesaria: Debe existir equilibrio de todas las fuerzas que actúen sobre la estructura, o sea, se debe cumplir la condición física del equilibrio total y relativo de todas las fuerzas activas y reactivas.Condición suficiente: El equilibrio de las fuerzas debe ser estable.Esta última condición, un concepto nuevo, establece que la configuración que adopte la estructura y las fuerzas deben ser permanentes en el tiempo.Para poder establecer si se está frente a estructuras estables, se deben fijar criterios que permitan determinar cuándo se está en presencia de un equilibrio estable. Un criterio se encuentra, precisamente, en la percepción práctica que de este concepto se tiene y que permite establecer cómo es el equilibrio de una estructura. Éste consiste en aplicar una pequeña perturbación, tan pequeña como se quiera, y observar cómo se modifican las acciones y las resistencias frente a este hecho y cuanto más rápido crecen una y otras para restablecer o no la posición original. Analicemos un ejemplo tradicional de este tema que es el caso de una esfera apoyada sobre una superficie cóncava, convexa o plana.EQUILIBRIO INESTABLE EQUILIBRIO ESTABLE EQUILIBRIO INDIFERENTELas fuerzas actuantes son el peso de la esfera y la reacción de la superficie de apoyo.En el primer caso si la esfera es sacada de su posición mediante una perturbación y luego ésta es eliminada, se ve claramente que el peso de la esfera y su reacción generan un momento que la obliga a retornar a su posición original y entonces decimos que el equilibrio es estable. En el segundo caso sucede al revés, el peso origina un momento que la aleja de su posición y el equilibrio es inestable. Finalmente en la última, las fuerzas no se modifican relativamente y por lo tanto el equilibrio es indiferente a la perturbación. Si este ejemplo lo analizamos desde el punto de vista de la energía potencial total, solo circunscrito a las cargas, frente a la perturbación se manifiesta: aumentando en el primer caso y por lo tanto la energía potencial tiene un mínimo y el equilibrio es estable, en el segundo disminuyendo y la energía potencial tiene un máximo y el equilibrio es inestable y el tercer caso sin modificación y el equilibrio es indiferente.Un último comentario sobre este ejemplo, también válido para lo que sigue, es que no analizamos cuánto es de resistente a la estabilidad el sistema frente a las perturbaciones ni cuán grande debe ser ésta. En este ejemplo todo esto dependerá del radio de curvatura de la superficie y no será lo mismo si éste es pequeño o infinitamente grande. En el primer caso la estabilidad será mucho más importante que en el segundo, donde la diferencia entre convexo y cóncavo es pequeña. Solo hemos verificado si el equilibrio del sistema es estable, inestable o indiferente, sin entrar a analizar el grado de estabilidad. Los aspectos antes mencionados tienen importancia cuando es necesario establecer grados de seguridad.3 Criterios de estabilidadAhora podemos establecer un procedimiento que nos permita establecer cuándo el equilibrio de una estructura es estable, inestable o indiferente, y éste consiste en: estudiar cómo se modifican las fuerzas o la energía potencial total o el valor del determinante de la matriz rigidez de la estructura, cuando se modifica ligeramente la configuración de la estructura y del sistema de fuerzas que seanaliza.

Page 6: Conceptos de Estructuras

Estos procedimientos de traducen en métodos que permiten analizar lo anteriormente mencionado y éstos son los siguientes:NATURALEZA DEL CONCRETOEl concreto es un material compuesto (tabla 1.1) formado por partículas de material granular grueso (agregados minerales o rellenador) embebidos en una matriz dura de material (cemento o ligante) que llena los espacios vacíos entre las partículas y burbujas manteniéndolas juntas.Tabla 1.1 Definiciones para el concreto.CONCRETO = Rellenador + LiganteConcreto de cemento Pórtland = Agregado (fino + grueso) + Pasta de cementoMortero = Agregado fino + PastaPasta = Cemento + AguaLos agregados pueden ser obtenidos de diferentes tipos de materiales, sin embargoprincipalmente hacemos uso de los materiales naturales, comúnmente rocas. Estos son esencialmente materiales inertes los cuales, por conveniencia, son separados en una fracción gruesa y en una fracción fina.Similarmente el cemento puede ser formulado a partir de diferentes composiciones químicas. Cemento es un nombre genérico que puede ser aplicado a cualquier material ligante. Por lo tanto deben ser utilizados descriptores para calificar al cemento cuando nos referimos a un cemento específico.1.2.- PRINCIPALES PROPIEDADES DEL CONCRETOPodemos mencionar como principales propiedades del concreto fresco:• Trabajabilidad• Consistencia• Compacidad• Segregación• Exudación• Contracción• Peso unitario• Contenido de aire

En el estado endurecido el concreto presenta las siguientes propiedades:• Resistencia mecánica• Durabilidad• Impermeabilidad• Estabilidad volumétrica• Elasticidad, etc.A continuación trataremos básicamente las que conciernen directamente en el tema de estudio:1.2.1. - TrabajabilidadLa principal propiedad del concreto en estado fresco es la que se designa como “Trabajabilidad” y que de acuerdo con el Comité ACI 116, es “aquella propiedad del mortero o del concreto recién mezclado que determina la facilidad y homogeneidad con que puede ser mezclado, transportado, colocado, compactado y acabado”. Ante la vaguedad de esta definición, y el hecho de que el concepto es muy amplio e involucra aspectos del concreto fresco relacionado con todas las operaciones que se realizan con este, no se ha llegado ha establecer un procedimiento único y confiable para medir la Trabajabilidad de las mezclas de concreto. Por ello ha sido necesario acudir a otras propiedades del concreto fresco como el revenimiento o “slump”, que es una característica propia de cada mezcla de concreto, que se evalúa directamente, con relativa facilidad y exactitud, y que permite juzgar su habilidad para comenzar a fluir exclusivamente por fuerzas de gravedad.1.2.2. - Resistencia mecánicaLa resistencia mecánica del concreto endurecido ha sido tradicionalmente la propiedad más identificada con su comportamiento como material de construcción. En términos generales, la resistencia mecánica, que potencialmente puede desarrollar el concreto, depende de la resistencia individual de los agregados y de la pasta de cemento endurecida, así como, de la adherencia que se produce en ambos materiales. En la práctica, habría que añadir a estos factores el grado de densificación logrado en la mezcla ya que, como ocurre con otros

materiales, la proporción de vacíos en el concreto endurecido tiene un efecto decisivo en su resistencia.Cuando las partículas de los agregados son duras y resistentes, la resistencia mecánica del concreto tiende a ser gobernada por la resistencia de la pasta de cemento y/o por la adherencia de esta con los agregados. Por lo contrario si los agregados son débiles, la resistencia intrínseca de estos se convierte en una limitación para la obtención de altas resistencias, lo cual no quiere decir que el concreto no pueda ser más resistente que las partículas individuales de los agregados.La adquisición de la resistencia mecánica de la pasta de cemento conforme endurece es una consecuencia inmediata del proceso de hidratación de los granos de cemento.Considerando el trabajo conjunto de los agregados y la pasta de cemento en el concreto endurecido puede suponerse que, si las resistencias individuales de los agregados y de la pasta no son restrictivas, la resistencia última del concreto debe depender sensiblemente de la adherencia entre ambos componentes. Sin embargo ésta es una situación cambiante con la edad, pues aunque tanto la resistencia de la pasta como la adherencia progresan con la hidratación del cemento, su evolución no necesariamente es igual, y así, hay evidencia de que en el concreto a edad temprana la resistencia por adherencia suele ser menor que la resistencia de la pasta, en tanto que a edades avanzadas tiende a ocurrir lo contrario.En los concretos de baja resistencia (menos de 200 Kg/cm2), a la edad de servicio (más de 28 días) es frecuente que la resistencia propia de la pasta sea el factor predominante, mientras que en los niveles altos (más de 500 Kg/cm2) tiende a predominar la adherencia pasta / agregado como factor determinante de la resistencia del concreto. En los niveles intermedios que son los más usuales en las estructuras ordinarias, la resistencia del concreto puede ser limitada indistintamente por la resistencia de la pasta, la adherencia pasta /agregado, o una combinación de ambas, dependiendo significativamente de las características de forma, textura superficial y tamaño máximo de los agregados.