M. I. Raúl Jean Perilliat
M. I. Raúl Jean Perilliat M. I. Raúl Jean Perilliat
ESTRUCTURAS DE ACERO CURSO SOBRE SEGURIDAD SÍSMICA DE LAS CONSTRUCCIONES Para directores responsables de obra Y corresponsables en seguridad estructural Raúl Jean P. ABRIL 2013
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ESTRUCTURAS DE ACERO<br />
CURSO SOBRE SEGURIDAD SÍSMICA DE LAS<br />
CONSTRUCCIONES<br />
Para directores responsables de obra<br />
Y corresponsables en seguridad estructural<br />
<strong>Raúl</strong> <strong>Jean</strong> P.<br />
ABRIL 2013
CONTENIDO<br />
Temario:<br />
Conceptos generales<br />
Losas en sección compuesta<br />
Conexiones (tornillos y soldaduras)<br />
Contraventeos concéntricos<br />
Contraventeos excéntricos<br />
Fabricación<br />
Planos estructurales
CONTENIDO<br />
Temario:<br />
Conceptos generales<br />
Losas en sección compuesta<br />
Conexiones (tornillos y soldaduras)<br />
Contraventeos concéntricos<br />
Contraventeos excéntricos<br />
Fabricación<br />
Planos estructurales
V<br />
V<br />
Conceptos generales<br />
Ductilidad = deformación inelástica<br />
Curva esfuerzo deflexión de vigas
Conceptos generales<br />
R y<br />
% R y<br />
Ductilidad<br />
ps<br />
Resistencia nominal<br />
Pandeo inelástico<br />
Pandeo elástico<br />
p r Relación ancho-grueso
Resistencia a carga axial<br />
R y<br />
% R y<br />
Ductilidad<br />
ps<br />
Resistencia nominal<br />
Pandeo inelástico<br />
Fy<br />
Rc A<br />
n<br />
n /n t FR<br />
F<br />
2<br />
2 1<br />
( 1<br />
0.<br />
15 )<br />
Pandeo elástico<br />
2<br />
EI<br />
<br />
KL p r Relación ancho-grueso<br />
<br />
<br />
P cr<br />
F<br />
K y<br />
L<br />
r<br />
²<br />
E<br />
<br />
cr<br />
<br />
y<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
cr y<br />
1<br />
4<br />
<br />
<br />
cr y 1<br />
4<br />
e<br />
<br />
y<br />
A<br />
2<br />
E<br />
t<br />
2 KL r<br />
F<br />
R
Resistencia a flexión<br />
M p, M y<br />
%M p, %M y<br />
Ductilidad<br />
ps<br />
Resistencia nominal<br />
Pandeo inelástico<br />
Pandeo elástico<br />
p r Relación ancho-grueso<br />
M<br />
M<br />
R<br />
u<br />
1.<br />
15 F<br />
<br />
<br />
C L<br />
R<br />
M<br />
E I<br />
y<br />
y<br />
0.<br />
28 M<br />
<br />
<br />
1<br />
M u<br />
y<br />
E <br />
G J + <br />
L <br />
2<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
I<br />
y<br />
C<br />
a
Resistencia de una placa<br />
R y<br />
% R y<br />
Ductilidad<br />
ps<br />
Resistencia nominal<br />
Pandeo inelástico<br />
Pandeo elástico<br />
2<br />
<br />
cr<br />
y <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
cr 12<br />
1<br />
y<br />
4<br />
e <br />
2 <br />
1 <br />
p r Relación ancho-grueso<br />
<br />
<br />
cr<br />
y <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
y 1<br />
4<br />
e <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
t<br />
b<br />
<br />
<br />
<br />
2<br />
k
CONTENIDO<br />
Temario:<br />
Conceptos generales<br />
Losas en sección compuesta<br />
Conexiones (tornillos y soldaduras)<br />
Contraventeos concéntricos<br />
Contraventeos excéntricos<br />
Fabricación<br />
Planos estructurales
LOSAS EN SECCIÓN COMPUESTA
LOSAS EN SECCIÓN COMPUESTA
LOSAS EN SECCIÓN COMPUESTA<br />
¿porqué colapso?
LOSAS EN SECCIÓN COMPUESTA<br />
A<br />
B<br />
C<br />
720<br />
880<br />
b<br />
5 6 7<br />
LI 102x8 LI 102x8<br />
AR-1<br />
AR-1<br />
AR-1<br />
AR-1<br />
AR-1 AR-1<br />
AR-1 AR-1<br />
AR-1<br />
AR-1<br />
AR-1<br />
AR-1<br />
AR-1<br />
AR-1<br />
AR-1<br />
AR-1<br />
AR-1<br />
190 190 190 190 190 190<br />
DETALLE<br />
CX-3<br />
729<br />
a<br />
DETALLE<br />
CX-4<br />
33<br />
DETALLE<br />
CX-8<br />
DETALLE<br />
CX-9<br />
1120 1120<br />
59<br />
LI 102x8<br />
205<br />
200<br />
DETALLE<br />
CX-2<br />
LI 102x8<br />
235<br />
AR-1 AR-1 AR-1 AR-1 AR-1<br />
LI 102x8<br />
185 190 190 190 190 195<br />
375<br />
A<br />
B<br />
C<br />
720<br />
880<br />
b<br />
729<br />
a<br />
5 6 7<br />
VARS.#3@25<br />
50 50<br />
VARS.#3@25<br />
190 190 190 190 190 190<br />
ARMADO EN TODA<br />
LA LOSA VARS.#3@25<br />
AM BAS D IRECCIONES<br />
33<br />
1120 1120<br />
50 50 50 50 50 50 50 50 50 50<br />
VARS.#3@25<br />
59<br />
ES IMPORTANTE QUE EL ACERO<br />
DE REFUERZO PERMANEZCA EN<br />
LA POSICION DE EQUILIBRIO<br />
VARS.#3@25<br />
VARS.#3@25<br />
D ETA LLE<br />
CX-6<br />
VARS.#3@25<br />
200<br />
50 50<br />
VARS.#3@25<br />
235<br />
185 190 190 190 190 195<br />
375
LOSAS EN SECCIÓN COMPUESTA
LOSAS EN SECCIÓN COMPUESTA
LOSAS EN SECCIÓN COMPUESTA<br />
ESPECIFICACIONES PARA EL SISTEMA DE PISO<br />
LAMINA<br />
ESPESOR CAPA DE COMPRESION<br />
RESISTENCIA DEL CONCRETO<br />
REFUERZO CAPA DE COMPRESION<br />
RECUBRIMIENTO LIBRE DEL<br />
REFUERZO CAPA DE COMPRESION<br />
CONECTORES<br />
N O T A S:<br />
GALVADECK 25 CALIBRE 22 o SIMILAR<br />
6 cm<br />
f'c = 250 kg/cm2<br />
MODULO DE ELASTICIDAD<br />
Ec=14,000 f'c =220,000 kg/cm2<br />
VARS #3@25 a.d. + VARS ADICIONALES<br />
r = 2 cm<br />
CE 76x6.10 kg/m DE 10 cm DE ANCHO<br />
COLOCADO EN CADA VALLE<br />
(+/- 30.5cm)<br />
1.- ANTES DE COLAR LA CAPA DE COMPRESION SE DEBERA APUNTALAR LA<br />
TRABE POR MEDIO DE PUNTALES INDICADOS EN LA PLANTA DE MEZZANINE.<br />
LOSA<br />
POR<br />
COLAR<br />
TRABE<br />
PUNTAL<br />
RASTRA<br />
VIGA<br />
LOSACERO<br />
PUNTAL<br />
RASTRA<br />
2.- LOS PUNTALES NO PODRAN SER RETIRADOS HASTA QUE EL CONCRETO<br />
HAYA ALCANZADO AL MENOS EL 90% DE SU RESISTENCIA.<br />
3.- ANTES DE COLAR LA CAPA DE COMPRESION SE DEBERAN COLOCAR LOS<br />
ARRIOSTRAMIENTOS EN LAS TRABES SECUNDARIAS EN LAS POCISIONES<br />
INDICADAS Y DE ACUERDO CON LOS SIGUIENTES DETALLES:<br />
TRABE<br />
PRINCIPAL<br />
P t=5mm<br />
L<br />
AR-1<br />
OR 51x3.2<br />
P t=5mm<br />
L<br />
LOSACERO<br />
TRABE<br />
SECUNDARIA<br />
7.- CURADO: ES MUY IMPORTANTE QUE LA LOSA SEA CURADA ADECUADA-<br />
MEN TE HASTA QUE SE ALCANCE LA RESISTENCIA DE PROYECTO (f'c) Y EL<br />
MODULO DE ELASTICIDAD. SE RECOMIENDA SE COLOQUE EN EL PERIMETRO<br />
UNA FRONTERA DE ARENA Y SE DEJE UN ESPEJO DE AGUA PERMANENTE.<br />
8.- ACERO DE REFUERZO: ES IMPORTAN TE GARANTIZAR QUE EL ACERO DE<br />
REFUERZO PERMANEZCA EN LA POSICION DE PROYECTO DURANTE EL<br />
COLADO CON EL RECUBRIMIENTO LIBRE.<br />
3<br />
OR 51x3.2<br />
AMBOS LADOS<br />
AR-1<br />
4.- LA LOSA SE DEBERA COLAR CON UN PUNTO INTEGRAL. NO PODRA CO-<br />
LARSE UN FIRME.<br />
5.- N O PODRA SOBRECARGARSE LA LOSA HASTA QUE EL CON CRETO HAYA AL-<br />
CANZADO UNA RESISTENCIA DE AL MENOS 90% f'c Y NO SOBREPASANDO<br />
LA CARGA VIVA MAXIMA EN ETAPA DE CONSTRUCCION QUE SERA DE<br />
100kg/m2.<br />
6.- EN ETAPA DE OPERACION N O PODRA SOBREPASARSE LA VARGA VIVA DE<br />
DISEÑO DE 250 kg/m2.
CONTENIDO<br />
Temario:<br />
Conceptos generales<br />
Losas en sección compuesta<br />
Conexiones (tornillos y soldaduras)<br />
Contraventeos concéntricos<br />
Contraventeos excéntricos<br />
Fabricación<br />
Planos estructurales
CONEXIONES
CONEXIONES<br />
¿cuál es el objetivo de una conexión?<br />
¿cómo debe ser la conexión?
CONEXIONES<br />
¿esta conexión cumple con su objetivo?<br />
sencillez<br />
eficiencia<br />
etc.
CONEXIONES
CONEXIONES
TORNILLOS<br />
• La forma más sencilla de unir dos piezas es por medio de un pasador.<br />
• La fuerza se transmite por apoyo de los bordes de los agujeros en el<br />
pasador y por cortante.<br />
Fig. 1 Transmisión de la fuerza en una conexión con un pasador
TORNILLOS<br />
• Se emplean dos tipos de tornillos: ordinarios (A307) y de<br />
alta resistencia (A325 y A490).<br />
Las fallas de los tornillos pueden ser:<br />
• del tornillo por cortante.<br />
• de la placa por cortante.<br />
• del tornillo por aplastamiento.<br />
• de la placa por aplastamiento<br />
• del tornillo en tensión.<br />
• del tornillo por flexión.<br />
• de la placa por tensión<br />
La falla puede ser en el tornillo o en el material conectado.
TORNILLOS<br />
Fig. 2 Posibles formas de falla de conexiones atornilladas
TORNILLOS<br />
TORNILLOS SUJETOS A TENSIÓN.<br />
El comportamiento de la parte roscada de los tornillos en<br />
tensión es responsable de su respuesta<br />
Las curvas carga-alargamiento del tornillo es de interés<br />
El procedimiento de apriete ocasiona un estado de<br />
esfuerzos combinados en el tornillo, compuesto por<br />
torsión y tensión
TORNILLOS<br />
Tensión<br />
Figura 4.Curvas carga contra elongación y distribución de<br />
frecuencias para pruebas de tornillos A325 en tensión por<br />
torsión y en tensión directa.<br />
Cortante<br />
Fig. 5. Curvas esfuerzo-deformación típicas de tornillos<br />
A325 y A490 sujetos a fuerzas cortantes
TORNILLOS<br />
Fig. 6. Efectos de la precarga en la resistencia cortante para tornillos A490<br />
La resistencia al corte de los dos tipos de tornillos, obtenida experimentalmente, es<br />
del orden del 62% de su resistencia a la ruptura en tensión.<br />
Experimentalmente se ha determinado que la fuerza inicial de apriete no influye de<br />
manera significativa en la resistencia última al cortante de los tornillos
TORNILLOS<br />
Esfuerzos de tensión de hasta<br />
20 ó 30% del de ruptura casi<br />
no afecta su resistencia al<br />
corte.<br />
La resistencia al corte es<br />
directamente proporcional al<br />
área de cortante.<br />
La resistencia al corte en la<br />
raíz de las roscas es<br />
aproximadamente igual al 70%.<br />
Cortante<br />
Fig. 10. Curvas cortante-deformación para<br />
diferentes planos de falla
TORNILLOS<br />
La condición de carga introducida en el tornillo al apretarlo no produce<br />
disminuciones significativas en su resistencia. Esto indica que los tornillos<br />
conservan su resistencia a la ruptura en tensión sin cambio.<br />
Fig. 11 Comparación de fallas de tensión<br />
por torsión y tensión directa<br />
Fig. 12 Reserva de fuerza de tensión de apriete<br />
para tornillos A325
TORNILLOS<br />
• La resistencia al corte de los dos tipos de tornillos, obtenida<br />
experimentalmente, es del orden del 62% de su resistencia a la ruptura en<br />
tensión.<br />
• Experimentalmente se ha determinado que la fuerza inicial de apriete no<br />
influye de manera significativa en la resistencia última al cortante de los<br />
tornillos<br />
Fig. 13. Curvas de interacción tensióncortante<br />
para tornillos de alta resistencia
TORNILLOS<br />
La falla final será:<br />
• Corte de los tornillos.<br />
• Desgarramiento del material conectado.<br />
• Ovalización del material conectado.<br />
El proceso de carga de la conexión de la figura 16<br />
se divide en cuatro etapas:<br />
• La fricción estática evita el desplazamiento de<br />
las placas.<br />
• La carga excede la resistencia a la fricción y las<br />
placas deslizan hasta apoyarse en los tornillos.<br />
• Los tornillos y las placas se deforman<br />
elásticamente.<br />
• Los tornillos, las placas o ambos se deforman<br />
plásticamente.<br />
• Se presenta la fractura de alguno de ellos.
TORNILLOS<br />
RESISTENCIA DE DISEÑO EN TENSIÓN O CORTANTE.<br />
La zona más débil es la roscada.<br />
Para fines de diseño conviene utilizar el área nominal del tornillo que varía<br />
de 0.70 a 0.79 veces el área de esfuerzo.<br />
T t<br />
A t<br />
u<br />
T 0.<br />
75A<br />
<br />
t<br />
t<br />
Resistencia nominal del tornillo en tensión.<br />
u<br />
Área nominal del tornillo.<br />
Esfuerzos mínimos especificados de ruptura.<br />
Tornillo Esfuerzo de ruptura u<br />
A325 8,440 kg/cm 2<br />
A490 10,550 kg/cm 2
TORNILLOS<br />
RESISTENCIA DE DISEÑO EN TENSIÓN O CORTANTE.<br />
La resistencia al corte de los tornillos es del orden de 62% de su resistencia a<br />
la ruptura en tensión (experimentalmente)<br />
0.<br />
6<br />
u<br />
<br />
u<br />
De esta forma los esfuerzos cortantes nominales de ruptura por<br />
cortante, cuando la rosca esta fuera del plano de corte, son:<br />
Tornillo Esfuerzo de ruptura u<br />
A325 u =0.6x8,440 = 5064 kg/cm 2<br />
A490 u =0.6x10,550 = 6330 kg/cm 2<br />
Cuando las roscas están dentro del plano de corte se multiplicaran por 0.75.
TORNILLOS<br />
RCDF-2004
TORNILLOS<br />
RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO.<br />
Una junta atornillada falla si la carga excede a:<br />
• La resistencia en tensión de alguna de las partes conectadas.<br />
• La resistencia al cortante de los sujetadores.<br />
• La resistencia al aplastamiento del material.<br />
Trabajo de los sujetadores bajo incremento de carga:<br />
• Deslizamiento de las placas.<br />
• El sujetador se apoya en el agujero generándose una presión.<br />
• El material fluye plásticamente y el sujetador se incrusta en él generándose<br />
una ampliación del área de contacto y redistribución de esfuerzos.
TORNILLOS<br />
Fig. 15. Esfuerzos por aplastamiento. (a)<br />
Elásticos, (b) Elastoplásticos, (c) Nominales.<br />
Esfuerzo nominal de aplastamiento:<br />
a <br />
P<br />
dt<br />
P carga transmitida por el sujetador.<br />
d diámetro del sujetador.<br />
t grueso de la placa
TORNILLOS<br />
Resistencia al aplastamiento<br />
Modos de falla<br />
d <br />
Rn 2t<br />
L <br />
2 <br />
<br />
p<br />
u<br />
p<br />
u<br />
P<br />
u<br />
Resistencia {ultima<br />
al corte de la placa<br />
0.<br />
7F<br />
Fu : resistencia a la<br />
ruptura en tensión<br />
u
TORNILLOS<br />
1.<br />
4 F<br />
Rn u<br />
d<br />
t<br />
L<br />
<br />
d<br />
1<br />
2<br />
<br />
<br />
<br />
Para sujetadores extremos en los cuales L
CONEXIONES<br />
RCDF-2004
TORNILLOS<br />
TAMAÑOS DE LOS AGUJEROS<br />
Agujeros estándar:<br />
D agujero = d sujetador + 1/16”<br />
D agujero = d sujetador + 2 mm<br />
Condiciones severas de alineamiento y montaje.<br />
Con el objeto de facilitar el montaje se permiten,<br />
además de los estándar, los agujeros:<br />
• Sobredimensionados circulares.<br />
• Alargados cortos (dirección perpendicular o paralela).<br />
• Alargados largos (dirección perpendicular o paralela).
TORNILLOS<br />
RCDF-2004
TORNILLOS<br />
RCDF-2004……Los tornillos de alta<br />
resistencia apretados “al contacto”<br />
pueden utilizarse en todas las<br />
conexiones, excepto las que se indican a<br />
continuación.<br />
El apriete “al contacto” se define como el<br />
que existe cuando todas las partes de<br />
una junta están en contacto firme; puede<br />
obtenerse con unos cuantos impactos de<br />
una llave de impacto o con el esfuerzo<br />
máximo de un trabajador con una llave<br />
de tuercas ordinaria.<br />
Tabla 5.6 Tensión mínima en tornillos de alta<br />
resistencia, kN (kg) 1<br />
Diámetro del<br />
tornillo,<br />
mm (pulg.)<br />
Tornillos<br />
A325<br />
Tornillos<br />
A490<br />
12.7 ( 1 /2) 53 (5400) 67 (6 800)<br />
15.9 ( 5 /8) 84 (8600) 107 (10900)<br />
19.1 ( 3 /4) 125 (12700) 156 (15900)<br />
22.2 ( 7 /8) 174 (17700) 218 (22200)<br />
25.4 (1) 227 (23 100) 284 (29 000)<br />
28.6 (1 1 /8) 249 (25400) 356 (36300)<br />
31.8 (1 1 /4) 316 (32200) 454 (46300)<br />
34.9 (1 3 /8) 378 (38600) 538 (54900)<br />
38.1 (1 1 /2) 458 (46700) 658 (67100)<br />
1 Igual a 0.7 veces la resistencia mínima de ruptura en<br />
tensión de los tornillos, de acuerdo con las<br />
especificaciones ASTM para tornillos A325 y A490.
TORNILLOS<br />
RESISTENCIA A LA RUPTURA POR CORTANTE Y<br />
TENSIÓN COMBINADAS (“Block shear rupture strength”).<br />
Fig. 7 Superficies de ruptura por cortante y tensión combinadas.
TORNILLOS<br />
La resistencia de diseño a la ruptura por cortante y<br />
tensión, combinadas se determina con las expresiones:<br />
F A 0.<br />
6<br />
F<br />
A<br />
a) Cuando u n<br />
u nc<br />
0.<br />
6F<br />
A <br />
F<br />
b) Cuando u nc u nt<br />
R<br />
0. 6F<br />
A F A <br />
F <br />
A<br />
R<br />
y<br />
Tc<br />
u<br />
nt<br />
0. 6F<br />
A F A <br />
F <br />
u<br />
nc<br />
y<br />
(1.6)<br />
Tt
SOLDADURAS<br />
SOLDADURAS DE FILETE<br />
Secciones transversales de las soldaduras de filete.<br />
Fig. 9 Características geométricas de una soldadura de filete
SOLDADURA<br />
Fig. 10 Soldaduras de penetración completa en placas sin preparación<br />
(soldadura manual con electrodo recubierto).<br />
Fig. 11 Tipos de preparación en soldaduras a tope
SOLDADURA<br />
SAW Soldadura de arco<br />
eléctrico sumergido<br />
SMAW Soldadura manual de<br />
arco eléctrico sumergido<br />
GMAW Soldadura de arco<br />
eléctrico protegida con gases<br />
FCAW Soldadura de arco<br />
eléctrico con núcleo de<br />
fundente<br />
Fig. 12 Ejemplo de junta precalificada
SOLDADURA<br />
Suposiciones:<br />
1.- La falla se presenta siempre por cortante en la garganta,<br />
cualquiera que sea el tipo de solicitación.<br />
2.- Las fuerzas cortantes se distribuyen uniformemente en la<br />
superficie de falla, en toda la longitud del cordón.<br />
3.- Los filetes longitudinales y transversales tienen la misma<br />
resistencia (los transversales resisten entre 30% a 50% más).<br />
Fig. 13 Soldaduras de filete longitudinales y transversales
SOLDADURA<br />
RESISTENCIA DE LAS SOLDADURAS<br />
Fig. 14 Esfuerzos en soldaduras de<br />
filete cargadas longitudinalmente<br />
Fig. 15 Esfuerzos en soldaduras de filete<br />
cargadas transversalmente
SOLDADURA<br />
RESISTENCIA DE LAS SOLDADURAS<br />
R D Cos 45 L 0.<br />
3<br />
o<br />
o<br />
F <br />
EXX<br />
0. 75 x F <br />
R D Cos 45 L 0.<br />
60<br />
D Tamaño de la pierna.<br />
L Longitud de la soldadura.<br />
F u Esfuerzo mínimo de ruptura.<br />
EXX
SOLDADURA<br />
Calculo de esfuerzos<br />
Tensión<br />
o compresión<br />
Cortante<br />
Flexión<br />
Torsión<br />
P<br />
<br />
A 2( b d)<br />
G<br />
A<br />
<br />
max<br />
MT <br />
M T<br />
J<br />
M T<br />
r<br />
y<br />
MT<br />
x<br />
<br />
<br />
<br />
J<br />
M T<br />
<br />
<br />
<br />
x<br />
MT<br />
P<br />
A<br />
y<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
M<br />
S<br />
J<br />
<br />
<br />
<br />
J I x I y<br />
I y<br />
I X<br />
<br />
Gb<br />
6<br />
2<br />
Gd<br />
2<br />
<br />
12<br />
G<br />
<br />
6<br />
3 b d<br />
b3d 3<br />
d<br />
bG<br />
2<br />
<br />
<br />
<br />
2<br />
Gd<br />
<br />
<br />
6<br />
2 2<br />
<br />
<br />
2<br />
máx<br />
MT p MT <br />
x<br />
y<br />
2<br />
d3b
SOLDADURA<br />
Esfuerzos combinados
SOLDADURA<br />
SOLDADURAS DE FILETE<br />
RESISTENCIAS PERMISIBLES kg/cm 2<br />
Electrodo E60XX<br />
p=0.3 x 60,000 lb/in 2 = 18,000 lb/in 2 = 1267 kg/cm 2 .<br />
Electrodo E70XX<br />
p=0.3 x 70,000 lb/in 2 = 21,000 lb/in 2 = 1478 kg/cm 2 .
SOLDADURA<br />
Tamaño<br />
nominal del<br />
filete<br />
Pulg. mm<br />
Soldadura manual con<br />
electrodo recubierto y<br />
automática de arco<br />
sumergido<br />
Garganta<br />
Efectiva<br />
(mm)<br />
Fuerza cortante<br />
admisible<br />
(kg/cm) Garganta<br />
E60XX<br />
F6XX-<br />
EXXX<br />
E70XX<br />
F7XX-<br />
EXXX<br />
Soldadura automática con arco<br />
sumergido<br />
efectiva<br />
(mm)<br />
Fuerza cortante<br />
admisible (kg/cm)<br />
F6XX-<br />
EXXX<br />
F7XX-<br />
EXXX<br />
1/8 3.18 2.25 284 331 3.18 401 468<br />
3/16 4.76 3.37 426 497 4.76 602 702<br />
¼ 6.35 4.49 568 663 6.35 803 938<br />
5/16 7.94 5.61 710 829 7.94 1005 1173<br />
3/8 9.53 6.74 852 994 9.53 1205 1405<br />
7/16 11.11 7.86 994 1160 10.65 1347 1572<br />
½ 12.70 8.98 1137 1326 11.77 1490 1738<br />
9/16 14.29 10.10 1279 1492 12.90 1634 1906<br />
5/8 15.88 11.23 1421 1657 14.02 1774 2069
SOLDADURA
SOLDADURA
SOLDADURA
SOLDADURA
SOLDADURA
SOLDADURA
SOLDADURA
SOLDADURA
SOLDADURA
SOLDADURA
SOLDADURA
SOLDADURA
SOLDADURA
SOLDADURA
SOLDADURA
SOLDADURA
SOLDADURA
SOLDADURA
SOLDADURA<br />
MÉTODO DE ENSAYE: LA UTILIZACIÓN DE UN PRINCIPIO FÍSICO EN<br />
UN ENSAYE NO DESTRUCTIVO,<br />
COMO SER:<br />
• VT - INSPECCION VISUAL (VISUAL TESTING)<br />
• RT – PRUEBA RADIOGRAFÍA (RADIOGRAPHIC TESTING)<br />
• UT – INSPECCION POR ULTRASONIDO (ULTRASONIC TESTING)<br />
• MT - PARTÍCULAS MAGNÉTICAS (MAGNETIC TESTING)<br />
• PT - LÍQUIDOS PENETRANTES (PENETRANT LIQUIDS TESTING)<br />
¿QUE SON LOS ENSAYES NO DESTRUCTIVOS?<br />
• SON LA APLICACIÓN DE METODOS FÍSICOS INDIRECTOS.<br />
• NO DAÑAN O ALTERAN LAS PROPIEDADES FISICAS, QUÍMICAS<br />
MECÁNICAS O DIMENSIONALES DEL MATERIAL, PARTE O<br />
COMPONENTE SUJETO A INSPECCIÓN
SOLDADURA<br />
Malas prácticas durante la ejecución de las soldaduras<br />
Desvaste de metal base<br />
Desvaste de metal base<br />
y soldadura<br />
Desvaste de metal base<br />
Desvaste de metal base<br />
y soldadura
SOLDADURA<br />
Malas prácticas durante la ejecución de las soldaduras
SOLDADURA<br />
Defectos de Soldadura<br />
Porosidad<br />
Falta de fusión<br />
Fisuras<br />
Socavado<br />
Concavidad
SOLDADURA<br />
Traslape<br />
Garganta insuficiente<br />
Pierna Insuficiente<br />
Refuerzo excesivo<br />
Quema y desalineación
SOLDADURA<br />
Falta de metal de aporte<br />
Penetración incompleta<br />
Inclusiones
SOLDADURA<br />
Porosidad<br />
LA POROSIDAD TIENE LUGAR CUANDO EL GAS<br />
QUEDA ATRAPADO EN EL METAL SOLIDIFICADO.<br />
ESTE GAS PUEDE PROVENIR DEL GAS DE<br />
PROTECCIÓN USADO EN LA SOLDADURA, O DEL<br />
GAS LIBERADO PRODUCTO DE LAS REACCIONES<br />
QUÍMICAS QUE TIENEN LUGAR DURANTE EL<br />
PROCESO.<br />
POR LO GENERAL PRESENTA UNA FORMA DE<br />
DISCONTINUIDAD REDONDEADA
SOLDADURA<br />
CAUSAS MEDIDAS PREVENTIVAS<br />
1.- Suciedad del metal base (óxidos, grasas o<br />
recubrimientos)<br />
2.- Arco demasiado largo<br />
3.- Electrodos o metales base con humedad<br />
que introducen hidrógeno en la unión<br />
4.- Corriente por encima rango recomendado,<br />
que provoca porosidad al final del cordón con<br />
electrodos E6010, E6011, E6012<br />
5.- Velocidad de soldadura muy alta, que no<br />
permite el escape de los gases debido a la<br />
rápida solidificación del baño<br />
1.- Eliminar cualquier resto de grasa o suciedad<br />
antes de soldar; eliminar también los<br />
recubrimientos que puedan tener las piezas<br />
2.- Utilizar una longitud de arco adecuada y<br />
mantenerla durante el proceso de soldado<br />
3.-Conservar adecuadamente los electrodos<br />
evitando su contacto con cualquier fuente de<br />
humedad utilizando hornos si es necesario y<br />
eliminar humedad en el metal base antes de<br />
soldar<br />
4.- Reducir corriente hasta valores recomendados<br />
5.- Reducir velocidad de soldadura
SOLDADURA
SOLDADURA<br />
Falta de Fusión<br />
Es la ausencia de fusión entre el depósito y una cara de la preparación<br />
de bordes de la unión, debido a la falta de calor necesario, aunque<br />
también puede estar ocasionado por la presencia de óxidos en el metal<br />
base, los cuales inhiben la fusión del metal
SOLDADURA<br />
Fisuras<br />
SE DEBEN A QUE SE HA EXCEDIDO LA RESISTENCIA DEL METAL Y SE HA<br />
PROVOCADO UNA ROTURA DEL MISMO, SE PUEDEN CLASIFICAR POR SU<br />
FORMA EN:<br />
– FISURAS LONGITUDINALES<br />
– FISURAS TRANSVERSALES<br />
– FISURAS DE ESTRELLA O CRATER<br />
• SE PUEDEN CLASIFICAR POR SU ORIGEN EN:<br />
– FISURAS EN CALIENTE<br />
– FISURAS EN FRIO<br />
• FISURAS POR HIDROGENO<br />
FISURAS EN CALIENTE: SE DESARROLLAN DURANTE LA SOLIDIFICACIÓN Y SU<br />
PROPAGACIÓN ES ÍNTER GRANULAR (ENTRE GRANOS).<br />
FISURAS EN FRÍO: SE DESARROLLAN LUEGO DE LA SOLIDIFICACIÓN, SON<br />
ASOCIADAS COMÚNMENTE CON FRAGILIZACIÓN POR HIDRÓGENO. SE<br />
PROPAGAN ENTRE Y A TRAVÉS DE LOS GRANOS (INTER Y TRANSGRANULAR)
SOLDADURA<br />
Fracturas longitudinales<br />
SON AQUELLAS PARALELAS AL CORDON DE SOLDADURA
SOLDADURA<br />
Fisuras transversales<br />
SON AQUELLAS QUE SON PERPENDICULARES AL CORDON DE<br />
SOLDADURA
SOLDADURA<br />
Fisura en estrella o cráter<br />
OCURREN CUANDO EL ARCO ES TERMINADO INCORRECTAMENTE.<br />
GENERALMENTE TIENEN FORMA DE ESTRELLA. SON<br />
SUPERFICIALES, SE FORMAN EN CALIENTE Y USUALMENTE<br />
FORMAN REDES CON FORMA DE ESTRELLA.<br />
SE PRESENTAN EN LOS REMATES DE<br />
LOS CORDONES DE SOLDADURA.
SOLDADURA<br />
Diferentes tipos de Grietas
SOLDADURA<br />
Diferentes tipos de Grietas
SOLDADURA<br />
Socavado<br />
LA SOCAVADURA ES UNA MUESCA O CANALETA O HENDIDURA UBICADA EN LOS<br />
BORDES DE LA SOLDADURA; ES UN CONCENTRADOR DE TENSIONES ES UNA<br />
DISCONTINUIDAD SUPERFICIAL DEBIDO A QUE EL METAL BASE EN LA<br />
SUPERFICIE O LA RAÍZ SE FUNDE.<br />
CAUSAS:<br />
1. CORRIENTE DE SOLDADURA MUY ALTA<br />
2. MANIPULACIÓN INADECUADA DEL ELECTRODO POR LO QUE<br />
EL METAL BASE SE FUNDE MÁS ALLÁ DE LA ZONA DEL DEPÓSITO<br />
3. EL USO DE ALTAS VELOCIDADES DE SOLDADUR<br />
4. ARCO LARGO.
SOLDADURA<br />
MEDIDAS PREVENTIVAS<br />
1. SELECCIÓN DE LA INTENSIDAD ADECUADA PARA EL DIÁMETRO, TIPO DE<br />
ELECTRODO Y POSICIÓN DE SOLDADURA.<br />
2. UTILIZACIÓN DE UNA LONGITUD DE ARCO IGUAL AL DIÁMETRO DEL<br />
ELECTRODO, O A LA MITAD DE ÉSTE SI EL ELECTRODO ES BÁSICO.<br />
3. LA VELOCIDAD DE SOLDADURA DEBE PERMITIR QUE EL METAL DEPOSITADO<br />
LLENE COMPLETAMENTE LAS ZONAS DE METAL FUNDIDO .<br />
4. CUANDO SE EMPLEA OSCILACIÓN DEL ELECTRODO, EL SOLDADOR DEBE<br />
REALIZAR BREVES PAUSAS A CADA LADO DE LA COSTURA<br />
5. REDUCIR LA VELOCIDAD DE DEPOSITO SOLDADURA
SOLDADURA<br />
Concavidad<br />
SE PRODUCE CUANDO EL METAL DE SOLDADURA EN LA<br />
SUPERFICIE DE LA CARA EXTERNA, O EN LA SUPERFICIE DE LA<br />
RAÍZ INTERNA, POSEE UN NIVEL QUE ESTÁ POR DEBAJO DE LA<br />
SUPERFICIE ADYACENTE DEL METAL BASE
SOLDADURA<br />
Falta de metal de aporte<br />
UNA DEPRESIÓN EN LA CARA O EN LA RAÍZ DE LA JUNTA SOLDADA POR<br />
DEBAJO DEL NIVEL DE LA SUPERFICIE DEL METAL BASE. ESTO SE DEBE A<br />
QUE NO SE LLENA COMPLETAMENTE EL DEPÓSITO PROVOCANDO QUE<br />
ESTE QUEDE POR DEBAJO DE LAS DIMENSIONES DE DISEÑO. EN LOS<br />
DEPÓSITOS EN TUBERÍAS, ESTAS DISCONTINUIDADES EN LA RAÍZ SON<br />
LLAMADAS “CONCAVIDAD INTERNA” O “RECHUPES”
SOLDADURA<br />
Penetración incompleta o falta de penetración<br />
OCURRE CUANDO EL METAL<br />
DE SOLDADURA NO SE<br />
EXTIENDE A TRAVÉS DE TODO<br />
EL ESPESOR DE LA JUNTA. EL<br />
ÁREA NO FUNDIDA NI<br />
PENETRADA, ES UNA<br />
DISCONTINUIDAD DESCRITA<br />
COMO “PENETRACIÓN<br />
INCOMPLETA”.
SOLDADURA<br />
CAUSAS<br />
HOMBRO DE LA RAÍZ EXCESIVO O SEPARACIÓN EN LA RAÍZ INSUFICIENTE.<br />
DESALINEAMIENTO EXCESIVO ENTRE LAS PIEZAS<br />
INTENSIDAD DE SOLDADURA INSUFICIENTE O ALTA VELOCIDAD DE SOLDADURA<br />
DIÁMETRO DEL ELECTRODO DEMASIADO GRANDE QUE NO PERMITE EL<br />
ACERCAMIENTO DEL ELECTRODO A LA RAÍZ DE LA UNIÓN<br />
DIÁMETRO DEL ELECTRODO DEMASIADO FINO QUE NO TOLERA LA INTENSIDAD<br />
NECESARIA PARA ALCANZAR BUENA PENETRACIÓN
SOLDADURA<br />
Inclusiones<br />
SON SÓLIDOS NO METÁLICOS ATRAPADOS EN EL METAL DE SOLDADURA O<br />
ENTRE EL METAL DE SOLDADURA Y EL METAL BASE.<br />
Inclusiones de Escoria<br />
NORMALMENTE,LA ESCORIA DISUELTA FLUIRÁ HACIA LA PARTE SUPERIOR<br />
DE LA SOLDADURA, PERO MUESCAS AGUDAS EN LA INTERFASE DE METAL<br />
BASE Y DE SOLDADURA, O ENTRE LOS CORDONES DE SOLDADURA,<br />
FRECUENTEMENTE PROVOCAN QUE LA ESCORIA QUEDE ATRAPADA BAJO EL<br />
METAL DE SOLDADURA. A VECES SE OBSERVAN INCLUSIONES DE ESCORIA<br />
ALARGADAS ALINEADAS EN LA RAÍZ DE LA SOLDADURA DENOMINADAS<br />
“CARRILERAS”
SOLDADURA<br />
Inclusiones de Tungsteno<br />
SON PARTÍCULAS DE TUNGSTENO ATRAPADAS EN EL<br />
METAL DE SOLDADURA Y SON EXCLUSIVAS DEL<br />
PROCESO, EN EL CUAL UN ELECTRODO DE<br />
TUNGSTENO NO CONSUMIBLE ES USADO PARA CREAR<br />
EL ARCO ENTRE LA PIEZA Y EL ELECTRODO. SI EL<br />
ELECTRODO ES SUMERGIDO EN EL METAL, O SI LA<br />
CORRIENTE ES FIJADA EN UN VALOR MUY ALTO, SE<br />
DEPOSITARÁN GOTITAS DE TUNGSTENO, O SE<br />
ROMPERÁ LA PUNTA DEL ELECTRODO Y QUEDARÁ<br />
ATRAPADO EN LA SOLDADURA. DICHAS INCLUSIONES<br />
APARECEN COMO MANCHAS CLARAS EN LA<br />
RADIOGRAFÍA, PUES EL TUNGSTENO ES MÁS DENSO<br />
QUE EL ACERO Y ABSORBE MÁS RADIACIÓN; CASI<br />
TODAS LAS DEMÁS DISCONTINUIDADES, INCLUYENDO<br />
LAS INCLUSIONES DE ESCORIA, SE MUESTRAN COMO<br />
ÁREAS OSCURAS EN LAS RADIOGRAFÍAS PORQUE<br />
SON MENOS DENSAS QUE EL ACERO.
SOLDADURA<br />
Traslape metal de soldadura apoyado sobre el metal<br />
base sin fundirlo<br />
ES LA PORCIÓN QUE SOBRESALE DEL METAL DE SOLDADURA MÁS<br />
ALLÁ DEL LÍMITE DE LA SOLDADURA O DE SU RAÍZ. SE PRODUCE<br />
UN FALSO BORDE DE LA SOLDADURA ESTANDO EL METAL DE<br />
SOLDADURA APOYADO SOBRE EL METAL BASE SIN HABERLO<br />
FUNDIDO (COMO QUE SE DERRAMÓ EL METAL FUNDIDO SOBRE EL<br />
METAL BASE). PUEDE RESULTAR POR UN DEFICIENTE CONTROL<br />
DEL PROCESO DE SOLDADURA.
SOLDADURA<br />
Garganta Insuficiente<br />
SE PUEDE DEBER A UNA DEPRESIÓN EN LA CARA DE LA SOLDADURA DE<br />
FILETE, DISMINUYENDO LA GARGANTA, CUYA DIMENSIÓN DEBE<br />
CUMPLIR LA ESPECIFICACIÓN DADA POR EL PROYECTISTA PARA EL<br />
TAMAÑO DEL FILETE.<br />
LAS FALLAS DEL SOLDADOR PUEDEN SER:<br />
A) NO OBTENER FUSIÓN DEL METAL BASE EN LA RAÍZ DE LA<br />
SOLDADURA<br />
B) NO DEPOSITAR SUFICIENTE METAL DE RELLENO EN EL ÁREA DE<br />
GARGANTA (EN LA CARA DEL FILETE)
SOLDADURA<br />
Pierna insuficiente<br />
A) UNO DE LOS LADOS ES DE MENOR LONGITUD<br />
LAS FALLAS DEL SOLDADOR PUEDEN SER:<br />
A) NO OBTENER FUSIÓN DEL METAL BASE EN LA RAÍZ DE LA SOLDADURA<br />
B) NO DEPOSITAR SUFICIENTE METAL DE RELLENO EN EL ÁREA DE<br />
GARGANTA (EN LA CARA DEL FILETE)
SOLDADURA<br />
Quemada<br />
ES DEFINIDA COMO UNA PORCIÓN DEL CORDÓN DE RAÍZ DONDE UNA<br />
EXCESIVA PENETRACIÓN HA CAUSADO QUE EL METAL DE SOLDADURA<br />
SEA SOPLADO HACIA EL INTERIOR, O PUEDE QUE SE DESCUELGUE UN<br />
EXCESIVO METAL FUNDIDO. SUELE PRESENTARSE COMO UNA<br />
DEPRESIÓN NO ALARGADA, EN FORMA DE CRÁTER, EN LA RAIZ.
SOLDADURA<br />
Desalineación<br />
ESTA DISCONTINUIDAD SE DA CUANDO EN LAS UNIONES<br />
SOLDADAS A TOPE LAS SUPERFICIES QUE DEBERÍAN SER<br />
PARALELAS SE PRESENTAN DESALINEADOS; TAMBIÉN PUEDE<br />
DARSE CUANDO SE SUELDAN DOS TUBOS QUE SE HAN<br />
PRESENTADO EXCÉNTRICAMENTE, O POSEEN OVALIZACIONES.<br />
LAS NORMAS LIMITAN ESTA DESALINEACIÓN, NORMALMENTE EN<br />
FUNCIÓN DEL ESPESOR DE LAS PARTES A SOLDAR ES FRECUENTE<br />
QUE EN LA RAÍZ DE LA SOLDADURA ESTA DESALINEACIÓN<br />
ORIGINE UN BORDE SIN FUNDIR.
SOLDADURA<br />
Refuerzo Excesivo<br />
EL REFUERZO EXCESIVO ES UN CONCENTRADOR DE TENSIONES Y<br />
ADEMÁS UN EXCESO DE ÉSTA AUMENTA LAS TENSIONES<br />
RESIDUALES, PRESENTES EN CUALQUIER SOLDADURA, DEBIDO AL<br />
APORTE SOBRANTE. POR ESTOS MOTIVOS LAS NORMAS LIMITAN EL<br />
VALOR DE R, QUE EN GENERAL NO DEBE EXCEDER DE 1/8” (3MM).
SOLDADURA<br />
Salpicaduras<br />
SON LOS GLÓBULOS DE METAL DE APORTE TRANSFERIDOS DURANTE LA<br />
SOLDADURA Y ADHERIDOS A LA SUPERFICIE DEL METAL BASE, O A LA<br />
ZONA FUNDIDA YA SOLIDIFICADA. ES INEVITABLE PRODUCIR CIERTO<br />
GRADO DE SALPICADURAS, PERO DEBEN LIMITARSE. LAS SALPICADURAS<br />
PUEDEN SER ORIGEN DE MICROFISURAS (COMO LOS ARRANQUES DE<br />
ARCO SOBRE EL METAL BASE), Y SIMULTÁNEAMENTE SON UN PUNTO DE<br />
INICIO DE LA OXIDACIÓN EN SUPERFICIES PINTADAS
SOLDADURA<br />
Golpes de arco<br />
IMPERFECCIÓN LOCALIZADA EN LA SUPERFICIE DEL METAL BASE FUERA<br />
DE LA SOLDADURA, CARACTERIZADA POR UNA LIGERA ADICIÓN O FALTA<br />
DE METAL, RESULTANTE DE LA APERTURA ACCIDENTAL DEL ARCO<br />
ELÉCTRICO. NORMALMENTE SE DEPOSITARÁ SOBRE EL METAL BASE UNA<br />
SERIE DE PEQUEÑAS GOTAS DE ACERO QUE PUEDEN ORIGINAR<br />
MICROFISURAS; PARA EVITAR LA APARICIÓN DE MICROFISURAS ESAS<br />
PEQUEÑAS GOTAS DEBEN SER ELIMINADAS MEDIANTE AMOLADO DE LA<br />
SUPERFICIE AFECTADA
CONEXIONES<br />
Las conexiones en una estructura metálica es<br />
posiblemente el elemento más importante.<br />
El diseño y construcción de conexiones viga columna<br />
puede cambiar significativamente de un país a otro<br />
debido a diferencias en:<br />
El costo del acero estructural.<br />
Disponibilidad de perfiles de acero.<br />
Costos de mano de obra.<br />
Disponibilidad de mano de obra calificada.<br />
Nivel de redundancia.
CONEXIONES<br />
CALIFORNIA HASTA LOS 70’s CALIFORNIA HASTA LOS 80’s
CONEXIONES<br />
CALIFORNIA A PRINCIPIOS<br />
DE LOS 90’s<br />
MÉXICO Y JAPÓN
CONEXIONES<br />
CONEXIÓN VIGA COLUMNA COMUNMENTE UTILIZADA ANTES<br />
DEL SISMO DE NORTHRIDGE EN LOS ESTADOS UNIDOS<br />
VER DETALLE A
CONEXIONES<br />
ATIESADOR<br />
ATIESADOR<br />
PATÍN DE LA<br />
COLUMNA<br />
DETALLE A<br />
PENETRACIÓN COMPLETA<br />
PATÍN DE LA TRABE<br />
PLACA DE RESPALDO<br />
PERFORACIÓN<br />
EN EL ALMA<br />
PERFORACIÓN<br />
EN EL ALMA<br />
PATÍN INFERIOR<br />
DE LA VIGA<br />
ATIESADOR<br />
PLACA DE RESPALDO<br />
FRACTURA EN EL PATÍN<br />
DE LA COLUMNA<br />
PERFORACIÓN<br />
EN EL ALMA<br />
PATÍN INFERIOR<br />
DE LA VIGA<br />
PLACA DE RESPALDO<br />
FRACTURA EN EL PATÍN<br />
DE LA COLUMNA
CONEXIONES<br />
FRACTURA DE UNO DE LOS PATINES<br />
DE LA COLUMNA PROPAGANDOSE<br />
A TODA EL ALMA DE LA COLUMNA
CONEXIONES<br />
CONEXIÓN VIGA-COLUMNA USADA COMUNMENTE EN JAPON<br />
PLACAS DE CONTINUIDAD<br />
SECCIÓN TUBULAR<br />
CUADRADA (OR)
CONEXIONES<br />
CONEXIÓN VIGA-COLUMNA USADA EN MÉXICO<br />
PATÍN SUPERIOR<br />
PATÍN INFERIOR
CONEXIONES<br />
PUNTOS CRÍTICOS<br />
PUNTOS CRÍTICOS<br />
PUNTOS CRÍTICOS<br />
PUNTOS CRÍTICOS
CONEXIONES<br />
PUNTOS CRÍTICOS<br />
PUNTOS CRÍTICOS
CONEXIONES<br />
PUNTOS CRÍTICOS
CONEXIONES<br />
Requisitos básicos de una conexión viga columna en<br />
zona sísmica<br />
Debe ser capaz de poder desarrollar la capacidad a flexión de<br />
las trabes tomando en cuenta las posibles fuentes de sobre<br />
resistencia<br />
Esfuerzo de fluencia mayor al nominal<br />
Endurecimiento por deformación<br />
Debe poder resistir varios ciclos de carga reversibles con<br />
rotaciones plásticas de 0.03 radianes<br />
Las articulaciones plásticas deben formarse en las trabes y no<br />
en la columna; razón:
CONEXIONES<br />
Las demandas de rotación son mayores en mecanismos<br />
que involucran articulaciones plásticas en las columnas<br />
La capacidad de rotación de las columnas es menor que<br />
la de las trabes debido a la carga axial<br />
Un pandeo local puede provocar una importante<br />
degradación de resistencia en las columnas debido a la<br />
presencia de alta carga axial<br />
Reparar columnas es más difícil porque el<br />
apuntalamiento temporal<br />
La falla de una columna puede implicar la pérdida de<br />
capacidad de carga vertical en el edifico (inestabilidad)
CONEXIONES<br />
d<br />
d/4<br />
Reforzamiento de las conexiones<br />
Acartelamientos<br />
2<br />
1<br />
d/3<br />
d<br />
d/3<br />
2<br />
1
CONEXIONES<br />
d<br />
POR MEDIO DE CUBRE PLACAS:<br />
d/2<br />
CUBREPLACA SUPERIOR<br />
EN LOS DOS PATINES<br />
Y EN LAS DOS<br />
CUBREPLACAS<br />
CUBREPLACA INFERIOR<br />
d<br />
d/2<br />
PLACAS LATERALES<br />
EN LOS DOS PATINES<br />
Y EN LAS DOS<br />
CUBREPLACAS<br />
CUBREPLACA INFERIOR
CONEXIONES<br />
POR MEDIO DE PLACAS VERTICALES:<br />
d/4<br />
d<br />
d/4<br />
d/2<br />
POSIBLES COLOCACIONES
CONEXIONES<br />
DISMINUCIÓN INTENCIONAL DE LA RESISTENCIA<br />
EN UN SEGMENTO DE LA VIGA:<br />
(GEOMETRÍA TIPO “HUESO DE PERRO”)<br />
d<br />
TRAMO CON<br />
SECCIÓN REDUCIDA<br />
POSIBLES GEOMETRIAS
CONEXIONES
CONEXIONES<br />
d<br />
d<br />
2<br />
b f b f<br />
CONEXIÓN ATORNILLADA<br />
EN CAMPO<br />
PATINES CON ANCHO VARIABLE<br />
EN ESTE SEGMENTO DE LA TRABE<br />
La conexión con la trabe es completamente atornillada<br />
por lo que no es necesario soldar en campo.
CONEXIONES<br />
d<br />
2<br />
b f<br />
b f<br />
SECCIÓN CAJÓN<br />
(4 PLACAS SOLDADAS)<br />
ATIESADORES<br />
El muñón se fabrica en taller usando patines de ancho<br />
variable para alejar la articulación plástica lejos de la<br />
cara de la columna.<br />
CONEXIÓN<br />
ATORNILLADA<br />
EN CAMPO
CONEXIONES<br />
ATIESADOR<br />
ATIESADOR<br />
Alternativas para mejor la confiabilidad de la soldadura<br />
de penetración completa en la conexión propuesta.<br />
HOYO<br />
PLACA DE RESPLADO<br />
SOLDADURA DE PENETRACIÓN<br />
COMPLETA COLOCADA CUANDO<br />
LA COLUMNA ESTÁ DE CABEZA<br />
HOYO<br />
PATÍN INFERIOR<br />
DE LA TRABE<br />
ATIESADOR<br />
PATÍN INFERIOR<br />
DE LA TRABE<br />
SOLDADURA CON DOBLE BISEL<br />
ATIESADOR<br />
HOYO<br />
HOYO<br />
PATÍN INFERIOR<br />
DE LA TRABE<br />
PATÍN INFERIOR<br />
DE LA TRABE<br />
REFUERZO CON SOLDADURA<br />
DE FILETE<br />
QUITAR PLACA DE<br />
RESPALDO<br />
USAR ELECTRODO<br />
TIPO E7018<br />
QUITAR PLACA DE<br />
RESPALDO<br />
REFUERZO CON FILETE
CONEXIONES
CONEXIONES
CONEXIONES
CONEXIONES
CONEXIONES
CONEXIONES
CONEXIONES
CONEXIONES
CONEXIONES
CONEXIONES
CONEXIONES
CONEXIONES
CONEXIONES
CONEXIONES
CONEXIONES
CONEXIONES
CONEXIONES
CONEXIONES
CONEXIONES
CONTENIDO<br />
Temario:<br />
Conceptos generales<br />
Losas en sección compuesta<br />
Conexiones (tornillos y soldaduras)<br />
Contraventeos concéntricos<br />
Contraventeos excéntricos<br />
Fabricación<br />
Planos estructurales
Contraventeos Concéntricos<br />
La principal característica de un sistema<br />
contraventeado concéntricamente es su alta<br />
rigidez elástica.<br />
La distribución de las diagonales permite ante la<br />
acción de cargas laterales:<br />
- Desarrollar cargas axiales altas<br />
- Desarrollar momentos flexionantes<br />
bajos
Contraventeos Concéntricos<br />
Ejemplos de contraventeos concéntricos:
Contraventeos Concéntricos<br />
Ejemplos de contraventeos concéntricos:
Contraventeos Concéntricos<br />
Antes de los años 60’s los contraventeos<br />
concéntricos se utilizaron para resistir<br />
cargas laterales debidas a viento.<br />
En la década de los 60´s y 70´s se utilizaron<br />
los sistemas contraventeados<br />
concéntricamente para resistir cargas<br />
debidas a sismo. Las recomendaciones de<br />
diseño de contraventeos concéntricos,<br />
desarrolladas en los 60’s fueron adaptadas<br />
al diseño sísmico.
Contraventeos Concéntricos<br />
En los años 70’s y 80’s se llevaron a cabo<br />
amplias investigaciones referentes al<br />
comportamiento no lineal de sistemas<br />
contraventeados, que fueron la base para los<br />
códigos actuales de diseño.
Contraventeos Concéntricos<br />
Algunos criterios de diseño de<br />
contraventeos concéntricos, se han basado<br />
en el concepto “solamente tensión”.<br />
Tradicionalmente se han utilizado para estos<br />
diseños elementos tales como: ángulos,<br />
redondos o soleras.
Contraventeos Concéntricos<br />
Se ha demostrado que el comportamiento<br />
inelástico de sistemas a “solamente tensión”<br />
es muy pobre.
Contraventeos Concéntricos<br />
Relación fuerza -<br />
desplazamiento para un<br />
contraventeo esbelto<br />
Perdida de rigidez axial<br />
(p/)<br />
Acortamiento axial<br />
producido por la<br />
acumulación de<br />
desplazamiento axial para<br />
carga cero<br />
Pérdida de rigidez para<br />
carga cero (P/).
Contraventeos Concéntricos<br />
Parámetros básicos que influyen en el<br />
comportamiento histerético de los elementos<br />
de los contraventeos:<br />
Relación de esbeltez<br />
Condiciones de frontera<br />
Sección transversal de la diagonal
Contraventeos Concéntricos<br />
Relación de esbeltez (l=kl/r):<br />
Clasificación de diagonales:<br />
Esbeltas: l> 110 para A-36<br />
l> 130 para A-50<br />
Robustas: l< 50paraA-36<br />
l< 60paraA-50<br />
Intermedias:50
Contraventeos Concéntricos<br />
Comportamiento de diagonales:<br />
Esbeltas: pandeo elástico a s
Contraventeos Concéntricos<br />
Condiciones de frontera:<br />
Estudios experimentales han mostrado que las<br />
condiciones frontera tienen el mismo efecto en<br />
las deformadas elástica e inelástica.<br />
Así mismo, se ha observado que las<br />
condiciones frontera tienen poco efecto sobre<br />
el comportamiento histerético de las<br />
diagonales.
Contraventeos Concéntricos<br />
Sección transversal de la diagonal:<br />
Eficiencia de las secciones (de mayor a<br />
menor):<br />
1.- Tubos circulares<br />
2.- Tubos rectangulares<br />
3.- Secciones I<br />
4.- Secciones T<br />
5.- Angulos dobles
Contraventeos Concéntricos<br />
Secciones tubulares:<br />
Han sido utilizadas por su alta eficiencia<br />
debido al elevado valor del radio de giro. Sin<br />
embargo, son suceptibles a la falla por pandeo<br />
local seguida por la fractura del material.<br />
Para prevenir o retardar el pandeo local hay<br />
que reducir la relación ancho/espesor.
Contraventeos Concéntricos<br />
Filosofía de Diseño de los<br />
Contraventeos Concéntricos<br />
La respuesta cíclica inelástica de los contraventeos concéntricos<br />
depende, entre otros factores de:<br />
• La esbeltez y relación b/t de las diagonales.<br />
• La resistencia relativa de diagonales a tensión y compresión.<br />
• La resistencia de la conexión de diagonales a trabes y<br />
columnas.<br />
• El grado de restricción lateral existente en la conexión<br />
diagonal-trabe.<br />
• Rigidez, resistencia y relación b/t de la trabe en el marco<br />
contraventeado.
Contraventeos Concéntricos<br />
Filosofía de Diseño de los CC<br />
Mecanismo de colapso (sensibilidad de la respuesta no<br />
lineal de CBF): Relación fuerza axial – desplazamiento idealizada
V b<br />
Contraventeos Concéntricos<br />
Filosofía de Diseño de los CC<br />
Mecanismo de colapso:<br />
Diagonal<br />
Robusta<br />
D<br />
V b<br />
Con trabe flexible<br />
Diagonal<br />
Intermedia<br />
D<br />
V b<br />
Diagonal<br />
Esbelta<br />
D
V b<br />
Contraventeos Concéntricos<br />
Filosofía de Diseño de los CC<br />
Mecanismo de colapso:<br />
Diagonal<br />
Robusta<br />
D<br />
V b<br />
Con trabe rígida<br />
Diagonal<br />
Intermedia<br />
D<br />
V b<br />
Diagonal<br />
Esbelta<br />
D
Contraventeos Concéntricos<br />
Relación fuerza<br />
desplazamiento para<br />
un contraventeo en<br />
“V invertido” con<br />
trabes flexibles
Contraventeos Concéntricos<br />
Relación fuerza<br />
desplazamiento para<br />
un contraventeo en<br />
“V invertido” con<br />
trabes rígidas
Contraventeos Concéntricos<br />
Filosofía de Diseño de los CC<br />
La selección de la rigidez de la trabe<br />
generalmente no es considerada por el<br />
diseñador y tiene una influencia fundamental<br />
en el comportamiento carga-desplazamiento<br />
del sistema durante el intervalo inelástico.
Contraventeos Concéntricos<br />
Filosofía de Diseño de los CC<br />
Diagonales de Contraventeo:<br />
La respuesta post-pandeo del marco (tipo<br />
Chevron) es extremadamente sensible a la<br />
relativa rigidez a flexión de la trabe con<br />
respecto a la rigidez axial de la diagonal, y no<br />
puede ser determinada mediante análisis<br />
elásticos.
Contraventeos Concéntricos<br />
Filosofía de Diseño de los CC<br />
Por esta razón se recomienda el uso de<br />
diagonales robustas y poco esbeltas.<br />
Según AISC LRFD: l< 102 para A-50<br />
l< 120 para A-36<br />
El factor de reducción se considera: f= 0.8
Contraventeos Concéntricos<br />
Filosofía de Diseño de los CC<br />
Conexiones:<br />
La filosofía de diseño para los CC considera<br />
que la energía sísmica se disipa en las<br />
diagonales, por lo que las conexiones tendrán<br />
que diseñarse para que se comporten<br />
elásticamente en todo momento.<br />
Los principios del Diseño por Capacidad son<br />
adecuados para cumplir este objetivo.
Contraventeos Concéntricos<br />
Filosofía de Diseño de los CC<br />
Columnas:<br />
Debido a la alta sensibilidad durante la respuesta<br />
no lineal del sistema, se recomienda ser<br />
conservador en el diseño de columnas:<br />
P= cargas gravitacionales + cargas axiales por<br />
momento de voleto sísmico + posibles cargas<br />
axiales por desequilibrio en diagonales.<br />
Usar Diseño por Capacidad.
Contraventeos Concéntricos<br />
Filosofía de Diseño de los CC<br />
Trabes:<br />
• Deben ser continuas con las columnas.<br />
• Deben soportar las cargas gravitacionales sin<br />
considerar los contraventeos.<br />
• Patines de trabes en el punto de intersección<br />
deben tener arriostramiento lateral.
Contraventeos Concéntricos<br />
Especificaciones NTC-2003<br />
Contraventeo Concéntrico Dúctil (CCD):<br />
Configuración de las diagonales:<br />
• Al menos 0.3 V r con diagonales a tensión<br />
• Al menos 0.3 V r con diagonales a compresión<br />
• No es necesario cumplir con esta distribución si<br />
la suma de las resistencias nominales de las<br />
diagonales a compresión es mayor que la<br />
resistencia total requerida.
Contraventeos Concéntricos<br />
Especificaciones NTC-2003<br />
Contraventeo Concéntrico Dúctil (CCD):<br />
Configuración de las diagonales:<br />
• No se permiten diagonales en “V” conectadas en<br />
un solo punto y un solo lado de la trabe (excepto<br />
si se cumple la sección 6.2.3.4)<br />
• No se permiten secciones en “K” conectadas en<br />
un solo punto y un solo lado de la columna.
Contraventeos Concéntricos
CONTENIDO<br />
Temario:<br />
Conceptos generales<br />
Losas en sección compuesta<br />
Conexiones (tornillos y soldaduras)<br />
Contraventeos concéntricos<br />
Contraventeos excéntricos<br />
Fabricación<br />
Planos estructurales
Contraventeos Excéntricos<br />
Es un sistema híbrido para resistir cargas<br />
laterales compuesto por:<br />
- Marco resistente a momento<br />
- Diagonales de contraventeo<br />
Combina las múltiples ventajas de marcos<br />
convencionales, minimizando sus desventajas.
Contraventeos Excéntricos<br />
Características:<br />
Alta rigidez elástica<br />
Respuesta inelástica estable bajo carga<br />
cíclica<br />
Excelente ductilidad<br />
Adecuada capacidad de disipación de<br />
energía
Contraventeos Excéntricos<br />
Baja disipación<br />
de energía<br />
Intervalo<br />
óptimo<br />
Pérdida<br />
de rigidez
Contraventeos Excéntricos<br />
Surgieron como alternativa de sistemas<br />
contraventeados en zonas de alta sismicidad.<br />
Las investigaciones se inician a mediados de<br />
los 70’s (Roeder y Popov) y continuaron hasta<br />
mediados de los 80’s (Engelhardt, Kasai y<br />
Popov).<br />
Actualmente son una realidad como aplicación<br />
estructural.
Contraventeos Excéntricos
Contraventeos Excéntricos<br />
Filosofía de Diseño de los<br />
Contraventeos Excéntricos<br />
Restringir el comportamiento inelástico a los<br />
eslabones de cortante y diseñar el resto de los<br />
elementos del marco para que puedan soportar<br />
las cargas máximas transmitidas por los<br />
eslabones.
Contraventeos Excéntricos<br />
Filosofía de Diseño de los CE<br />
El uso de este concepto de diseño por<br />
capacidad permitirá limitar las fuerzas<br />
inducidas en elementos seleccionados del<br />
marco.<br />
El eslabón se diseña para el nivel de fuerzas<br />
seleccionado (fuerzas reducidas) y el resto de<br />
los componentes se diseña para la capacidad<br />
del eslabón considerando plastificación total y<br />
endurecimiento por deformación.
Contraventeos Excéntricos<br />
Filosofía de Diseño de los CE<br />
Las relaciones que se presentan más adelante<br />
son útiles para un diseño preliminar, dependen<br />
solamente de la geometría y son<br />
independientes de si el comportamiento del<br />
eslabón es elástico o inelástico.<br />
Los eslabones se pueden diseñar usando<br />
resultados de un análisis elástico y las<br />
acciones de los otros elementos se pueden<br />
obtener usando conceptos de equilibrio.
Contraventeos Excéntricos<br />
h<br />
e<br />
Eslabón de<br />
cortante<br />
L
Geometría<br />
a<br />
amin= 30°<br />
para reducir carga<br />
axial en la trabe<br />
fuera del eslabón.
Cinemática del eslabón<br />
Rotación plástica del eslabón ( p)<br />
<br />
p<br />
<br />
Δ P<br />
e<br />
<br />
<br />
h<br />
L
Rotación p lástica d el eslab ó n p ( rad)<br />
0.210<br />
0.180<br />
0.150<br />
0.120<br />
0.090<br />
0.060<br />
0.030<br />
0.000<br />
Cinemática del eslabón<br />
Rotación plástica del eslabón ( p)<br />
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%<br />
e / L<br />
Distorsión de entrepiso = 0.006<br />
Rotación permitida por LRFD<br />
La demanda de<br />
rotación plástica en<br />
el eslabón ( p) crece<br />
a medida que<br />
disminuye el<br />
cociente e/L
h<br />
Comportamiento. Longitud del eslabón.<br />
V e<br />
F h<br />
<br />
L<br />
F<br />
Elementos mecánicos<br />
e<br />
Me<br />
Ve<br />
L<br />
Me<br />
e<br />
<br />
V<br />
<br />
2 <br />
Me e
V e<br />
h<br />
Comportamiento. Longitud del eslabón.<br />
F h<br />
<br />
L<br />
F<br />
Elementos mecánicos<br />
e<br />
Me<br />
Ve<br />
L<br />
Me<br />
e<br />
<br />
V<br />
<br />
2 <br />
Me e
V e<br />
h<br />
Comportamiento. Longitud del eslabón.<br />
F h<br />
<br />
L<br />
F<br />
Elementos mecánicos<br />
e<br />
Me<br />
Ve<br />
L<br />
Me<br />
e<br />
<br />
V<br />
<br />
2 <br />
Me e
V e<br />
h<br />
Comportamiento. Longitud del eslabón.<br />
Elementos mecánicos<br />
F h<br />
<br />
L<br />
e<br />
e<br />
<br />
Me Ve<br />
<br />
2 <br />
F<br />
Ve<br />
Me<br />
L<br />
Me
Comportamiento. Longitud del eslabón.<br />
Eslabón Corto<br />
Eslabón Largo<br />
Plastificación por cortante Plastificación por flexión<br />
e<br />
<br />
1.<br />
6<br />
V p= 0.55dt wF y<br />
M<br />
V<br />
P<br />
P<br />
e<br />
<br />
2.5<br />
M p= ZF y<br />
M<br />
V<br />
P<br />
P
Comportamiento. Longitud del eslabón.<br />
Preferible el comportamiento de eslabones<br />
cortos en comparación con eslabones largos,<br />
debido a la concentración de esfuerzos en la<br />
zona de máximo momento para estos últimos.<br />
En eslabones cortos bien detallados pueden<br />
alcanzarse rotaciones de 0.1 rad mientras que<br />
en eslabones largos se obtienen rotaciones<br />
menores de 0.02 rad.
Resistencia del eslabón.<br />
Resistencia a la fluencia:<br />
Si<br />
Si<br />
e<br />
e<br />
<br />
<br />
2M<br />
V<br />
P<br />
P V V<br />
y<br />
2MP<br />
V y<br />
V<br />
P<br />
p<br />
2M<br />
e<br />
p
Resistencia del eslabón.<br />
Resistencia última:<br />
Las resistencias anteriores deben ser<br />
modificadas para considerar:<br />
• Endurecimiento por deformación<br />
• Fluencia real del material<br />
• Influencia del sistema de piso<br />
Los factores combinados pueden generar<br />
factores de sobrerresistencia mayores<br />
que 2.0
Capacidad de deformación del eslabón.<br />
Eslabones cortos:<br />
Rotaciones plásticas cíclicas= 0.1 rad<br />
Rotaciones plásticas monotónicas= 0.2 rad<br />
Eslabones largos:<br />
Rotaciones plásticas cíclicas= 0.015 a 0.09 rad<br />
Rotaciones plásticas monotónicas= 0.03 a 0.12 rad
Eslabones:<br />
Contraventeos excéntricos<br />
Especificaciones AISC LRFD<br />
Cumplir relaciones ancho/espesor<br />
Límite de fluencia no excede 3,520 kg/cm 2<br />
Almas sencillas, sin cubreplacas, sin aberturas<br />
Resistencia del eslabón: V p=0.9F y(d-2t f)t w<br />
Revisar interacciones V-P en eslabones cortos y<br />
M-P en eslabones largos si P > 0.15P y
Rotaciones:<br />
Contraventeos excéntricos<br />
Especificaciones AISC LRFD<br />
Rotaciones = 0.09 rad para e= 1.6 M p/V p
Atiesadores:<br />
Contraventeos excéntricos<br />
Especificaciones AISC LRFD<br />
Para e= 1.6 M p/V p o menor<br />
a
Atiesadores:<br />
Contraventeos excéntricos<br />
Especificaciones AISC LRFD<br />
Para 1.6 M p/V p
CASO PRÁCTICO
CONTENIDO<br />
Temario:<br />
Conceptos generales<br />
Losas en sección compuesta<br />
Conexiones (tornillos y soldaduras)<br />
Contraventeos concéntricos<br />
Contraventeos excéntricos<br />
Fabricación<br />
Planos estructurales
FABRICACIÓN<br />
11.2.7 Pintura<br />
Después de inspeccionadas y aprobadas, y antes de salir del<br />
taller, todas las piezas que deben pintarse se limpiarán<br />
cepillándolas vigorosamente, a mano, con cepillo de alambre, o<br />
con chorro de arena, para eliminar escamas de laminado, óxido,<br />
escoria de soldadura, basura y, en general, toda materia extraña.<br />
Los depósitos de aceite y grasa se quitarán por medio de<br />
solventes.<br />
Las piezas de acero que vayan a quedar cubiertas por acabados<br />
interiores del edificio o aquellas que vayan a quedar ahogadas en<br />
concreto no necesitan pintarse. Todo el material restante recibirá<br />
en el taller una mano de pintura anticorrosiva, aplicada<br />
cuidadosa y uniformemente sobre superficies secas y limpias,<br />
por medio de brocha, pistola de aire, rodillo o por inmersión.
FABRICACIÓN<br />
Todas las superficies que se encuentren a no más de 50 mm de<br />
distancia de las zonas en que se depositarán soldaduras de<br />
taller o de campo deben estar libres de materiales que dificulten<br />
la obtención de soldaduras sanas o que produzcan humos<br />
perjudiciales.
FABRICACIÓN<br />
11.3.4 Tolerancias<br />
Se considerará que cada una de las piezas que componen una<br />
estructura está correctamente plomeada, nivelada y alineada, si la<br />
tangente del ángulo que forma la recta que une los extremos de la<br />
pieza con el eje de proyecto no excede de 1/500. En vigas<br />
teóricamente horizontales es suficiente revisar que las<br />
proyecciones vertical y horizontal de su eje satisfacen la condición<br />
anterior.<br />
Deben cumplirse, además las condiciones siguientes:<br />
a) El desplazamiento del eje de columnas adyacentes a cubos de<br />
elevadores, medido con respecto al eje teórico, no es mayor de<br />
25 mm en ningún punto en los primeros 20 pisos. Arriba de este<br />
nivel, el desplazamiento puede aumentar 1 mm por cada piso<br />
adicional, hasta un máximo de 50 mm.
FABRICACIÓN<br />
b) El desplazamiento del eje de columnas exteriores, medido con<br />
respecto al eje teórico, no es mayor de 25mm hacia fuera del<br />
edificio, ni 50 mm hacia dentro, en ningún punto en los<br />
primeros 20 pisos. Arriba de este nivel, los límites anteriores<br />
pueden aumentarse en 1.5 mm por cada piso adicional, pero<br />
no deben exceder, en total, de 50 mm hacia fuera ni 75 mm<br />
hacia dentro del edificio.
FABRICACIÓN<br />
TOLERANCIAS EN LA FABRICACION DE<br />
VIGAS FORMADAS POR TRES PLACAS<br />
A<br />
DEFLEXION DEL PATIN<br />
5.0 mm<br />
DESCENTRADO DEL ALMA<br />
bf<br />
TOLERANCIAS<br />
mm.<br />
PERALTE PATIN<br />
" d " " bf "<br />
Mas Menos Mas Menos<br />
3.0 3.0 6.0 4.0<br />
bf<br />
A = bf<br />
100<br />
Fuera de<br />
Paralelismo<br />
T + T'<br />
6.0<br />
bf<br />
FUERA DE ESCUADRA<br />
tw<br />
t<br />
bf<br />
C menos el<br />
Peralte<br />
nominal d<br />
6.0<br />
A<br />
SOLDADURA<br />
VER AISC Y<br />
AWS<br />
L + - oo mm.<br />
maximo=1.5 mm.<br />
A = hw<br />
150<br />
COMBADURA DE PATINES Y ALMA<br />
MAXIMA 1 mm. POR CADA<br />
METRO DE LONGITUD<br />
tw<br />
bf bf<br />
tw<br />
A<br />
hw<br />
bf<br />
100<br />
FLECHA VERTICAL<br />
MAXIMA DE 1.0 mm.POR CADA<br />
METRO DE LONGITUD<br />
FLECHA LATERAL
CONTENIDO<br />
Temario:<br />
Conceptos generales<br />
Losas en sección compuesta<br />
Conexiones (tornillos y soldaduras)<br />
Contraventeos concéntricos<br />
Contraventeos excéntricos<br />
Fabricación<br />
Planos estructurales
PLANOS ESTRUCTURALES<br />
Debe contener la siguiente información:<br />
• Cargas de proyecto<br />
• Espectro para diseño por sismo<br />
• Parámetros para diseño por viento<br />
• Nomenclatura de los tipos de acero y el esfuerzo de<br />
fluencia F y de cada uno.<br />
• Especificaciones de soldaduras<br />
• Especificaciones de tornillos<br />
• Tolerancias<br />
• Especificaciones del sistema de piso (arriostramiento,<br />
apuntalamiento, etc.)<br />
• etc.