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Estructuras Metálicas yDetalles Constructivos

Profesor: Mario González Carvallo

Máster en Diseño, Gestión y

Desarrollo de Nuevos Productos

Año 2010

UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA

CARRERA PROYECTO Y DISEÑO MECÁNICO



CONTENIDOS

• Definición de Estructuras Metálicas

• Representación

•

Elementos Resistentes: Aceros Estructurales

• Perfiles de Uso Estructural: Tipos de Perfiles

• Esfuerzos

•Elementos Estructurales:

Vigas, Cerchas, Columnas, etc. M A R I O G

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DEFINICIÓN

• Se denomina como Estructura Metálica unaconstrucción cuyos elementos fundamentalesla componen piezas metálicas que unidas entresí forman una estructura estable.

• Las Estructuras Metálicas podráncomplementarse con otros elementos propiosde la construcción como es el caso delHormigón (concreto-fierro).

• Se pueden clasificar en:

- Construcciones Industriales- Construcciones Habitacionales

- Otros fines como: galpones, puentes, hangares,etc.)

M A R I O G

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Como función principal, las Estructuras Metálicas,

son elementos colocados de tal forma quepermanecen sin deformarse ni desplomarse soportando las fuerzas o pesos para los que hansido proyectadas.

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• Desde el punto de vista estructural, las estructuras metálicas se

representan con un esquema llamado UNILINEAL.

• Existen varios tipos de construcciones con estructurasmetálicas, algunos de los más comunes son:

- Tipo Pratt

- Tipo Warren- Tipo Howe

- Tipo Fink,

entre otras.

Representación


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• Tipo Fink

Representación

• Tipo Howe


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• Estructuras para finesespeciales:

- Gimnasio

- Tribuna

- Hangar

- Puentes, etc.

Representación


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• ACEROS ESTRUCTURALES:

La calidad y tipos de acero a emplear en construccionesmetálicas están especificados en NCh 203 Of. 77 «Aceros para laConstrucción», que establece las condiciones que deberán

cumplir los aceros al carbono referidos en las siguientes normas:- NCh 427 Of. 57 «Cálculo de Construcciones de Acero»

- NCh 428 Of. 57 «Ejecución de Construcciones de Acero»

Según la NCh 203 Of. 77, los aceros según sus características

mecánicas se clasifican en tres grados, designados estos por,- A 37 24 ES

- A 42 27 ES

- A 52 34 ES

ELEMENTOS RESISTIVOS


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Perfiles de Uso Estructural

• Las dimensiones y pesos de los perfiles normalizados comúnmenteempleados, son aquellos entregados por el AISC «American Instituteof Steel Construction» ó bien por el ICHA «Instituto Chileno deAcero»


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• Estos deben soportar una serie de esfuerzos .

EJEMPLOS:

FLEXIÓN

COMPRESIÓN

FLEXIÓN

FLEXIÓN

COMPRESIÓN

TRACCIÓN

COMPRESIÓN

FLEXIÓN

TRACCIÓN

FLEXIÓN

COMPRESIÓN

COMPRESIÓN

TRACCIÓN

ELEMENTOS RESISTIVOS


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ESFUERZOS: Tracción y Compresión


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ESFUERZOS: Flexión y Cortadura,


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ESFUERZOS: Torsión y Pandeo


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• Son los elementos que conforman el esqueleto estructural .Estos son los encargados de recibir, soportar y transmitir losesfuerzos producidos, por el propio peso de la estructura ofactores externos como el viento, temperatura ambiental,sismos, etc.

Los principales son:

- VIGAS - ARRIOSTRAMIENTOS

- COLUMNAS - CARTELAS

- CERCHAS - ÁNGULOS

- ELEMENTOS DE UNIÓN (CONECTORES)

- COSTANERAS - COLGADORES, ETC.

- PLACAS BASE

ELEMENTOS ESTRUCTURALES


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• Son elementos horizontales cuya finalidad es soportar cargasque actúan entre los diferentes apoyos sobre los cuales sedistribuyen estas cargas. Tienen propiedades mecánicascomo la Flexión, pueden ser del tipo alma y de celosía.

1. VIGAS


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Representación de Vigas

• Vigas Tipo Alma: son construidascon un perfil simple, se empleancanales, o una vigueta.

• Vigas de Celosía: poseen unsistema de barras triangulares,se emplean perfiles I, canales,ángulos o pletinas, los cuales

pueden ser remachados,empernados o soldados. M

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Detalles Vigas


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• Se pueden definir como una armadurapara cubierta por un sistema de barrastriangulares. Los elementos queconforman una cercha son sometidos acargas axiales, tracción y compresión.

• Los cerchas están encargadas de darlela forma a la cubierta de unaestructura. Además transmite losesfuerzos a las columnas.

•

Existen varios tipos de estructuras:Pratt, Howe, Fan,Fink, etc.

CERCHAS


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Representación de Cerchas

M A R I O

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M A R I O

G O N Z Á L E Z C A R V A L L O 2 0 1

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M A R I O


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Detalles Uniones de Cerchas

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Detalles Uniones de Cerchas: Soldadura

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COLUMNAS

•

Son encargadas de recibir y transmitir las cargas a lasfundaciones. Están esencialmente comprimidas por el peso dela construcción y por la sobrecarga de los pisos. Ademástambién están flexionadas por los momentos deempotramiento de las diferentes vigas que soportan. Al igual

que las viga, las columnas pueden ser de alma y de celosías.

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Representación de Columnas

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Detalles de Columnas• Se utilizan perfiles IN (de preferencia HN), perfil tubular, etc.

Estan pueden ir empernadas, soldadas, etc.

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• Placa usada bajo el extremo de una viga armada, viga deacero, o viga acartelada, para aumentar el área deapoyo.

Placa Base

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Costanera

•

Desempeñan una función importante en las cubiertas, ya que nosolo transmiten toda la carga de la cubierta sobre las cerchas, si noque también aseguran la estabilidad transversal de estas.

• Cuando las cerchas están poco espaciadas, las costaneras estánconstituidas por un perfil simple , tipo IN; HN.

• Las costaneras deben coincidir en los nudos, de no ser así, se debenconsideran esfuerzos de compresión y flexión.

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• Son indispensables en una estructura, ya que solamente estospueden asegurar a la cubierta su indeformabilidad bajo laacción de los esfuerzos que no actúan en los planosprincipales de las vigas y en especial bajo la acción del viento.

Arriostramiento

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Ménsula

• La ménsula, clip o ángulo, como también se le llama, es unapieza metálica que actúa de unión o soporte. Este soportepuede ser una pletina, ángulo, perfil T, etc.

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Colgadores• Son elementos fabricados son fierro redondo con hilo en sus

extremos, cuya finalidad es mantener la alineación yestabilidad en las costaneras

•

Son placas de refuerzo que colocadas sobre un elementoproporciona una mayor sección y por ende una mayorresistencia.

• Planchas de acero que permiten cubrir uniones realizadasentre dos elementos(generalmente columnas).

Platabanda

Cubrejuntas

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• Función: la función principal es la de unir los elementosde una misma pieza o de las diferentes partes de unaestructura, los cuales a su vez deberán garantizar suensamble.

• Clasificación: según los tipos de conectores, se puedenclasificar en 2 categorías

- Elementos colocados en frío (pernos corrientes y de altaresistencia o calibrados)

- Elementos colocados en caliente (remaches y soldadura; alarco y de resistencia)

ELEMENTOS DE UNIÓN

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Conexiones

• Es el conjunto de elementos que unen cada miembro a la junta: placas o ángulos por patines o alma, soldadura,tornillos, etc.

- Junta: es la zona de intersección de los elementosestructurales.

- Patín (o alma): termino general aplicada a la partesobresaliente de un perfil estructural.

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1. Conexión viga-columna de esquina2. Conexión viga-columna3. Conexión de viga secundaria a viga principal4. Empalme de columna y de cabezal5. Placa base de columna

6. Conexión de larguero de techo y de fachada

Representación de Elementos de Unión

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Clasificación

• Por tipo de conectores-Remaches

-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

- Perfiles Te

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Conexiones Flexibles

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Conexiones Rígidas

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Conexiones Rígidas:Remaches y Empernados•

Gramil : Es la distancia desde la parte posterior de unángulo o canal a la linea de centros de una fila deremaches.

• Linea de Gramil : linea de centro de una linea deremaches.

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Conexiones : Ángulos dobles Atornillado

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Conexiones : Ángulos dobles Atornillado

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Conexiones : Placa de Cortante

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Conexiones : Placa Simple

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Conexiones : Placa de Extremo

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Conexión Diagonal de Contraventeo

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Conexión Diagonal de Contraventeo

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Conexiones: Empalme

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Conexiones: Base de Columna

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Conexiones SoldadasViga-Columna

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Conexiones Soldadas

Empalmes

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Conexiones Soldadas Simples

Ángulos de Apoyo

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FIN

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M A R I O


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