Coraje

Cuando crezca más y más, me pasarán

cosas diferentes, muchas veces me hundiré

hasta el fondo. Muchas veces sufriré,

muchas reapareceré. Nunca habrá derrota.

No dejare de luchar.

(Maoko Yoshimoto)

Coraje

Utiliza los talentos que tengas:

habría silencio en los bosques

si sólo cantaran los pájaros

que cantan bien.

(Henry Van Dyke)

Ejemplo Tensión Axial (Análisis)

Problema resuelto de Tensión Axial (Análisis)

Resumen Tabla D3.1 del AISC

Aqui esta este resumen de la tabla D3.1 de las especificación del AISC 2005, son las que hicimos en clase, y creo que son mas entendibles ya que son un poco más gráficas.

Tabla de Propiedades de tipo de acero

Coraje

Sólo la semilla que rompe su cáscara

es capaz de atreverse

a la aventura de la vida.

(Khalil Gibran)

Buscador de Perfiles de Acero en Excel

Es un buscador de perfiles (que me pasaron unos compañeros de la uni) muy dinamico y fácil de utilizar. Sirve para crear programas de cálculos en excel. Se encuentre en el Sistema Inglés.

Descarga aqui.

AISC Search Utility

AISC Search Utility, es un buscador de perfiles muy util y facil de usar del AISC, viene con el Sistema Inglés.

Descarga aqui

Coraje

El coraje consiste en hacer

lo que no te atreves.

(Eddie Rickenbacker)

Coraje

Coraje no es la auscencia de temor.

Es considerar que algo es mas importante

que ese temor.

(Ambrose Redmoon)

Diseño de elementos sujetos a tension Axial (Parte 2)

NOTA: Antes de empezar estos apuntes, quiero aclarar que soy AÚN ESTUDIANTE de Ing Civil, si hay algún error en alguno de mis apuntes espero lo comprendan y me ayuden a mejorarlos. Espero que sean de utilidad para más estudiantes.

Existe otro tipo de falla que no tiene que ver exactamente con la funcionalidad estructural del elemento, pero que debe ser tomanda en cuenta. Me refiero al Estado Límite de Servició.

Estado Límite de Servició.

Como se menciono renglones anteriores, no es que falle el elemento, sino que, se puede apreciar notablemente la flexión o pandeo en el elemento que causa cierta inseguridad entre las personas que usan habitualmente la estructura, por lo que deja de ser funcional u operacional.

Se calcula con la siguiente ecuación el cual es adimensional:

l = longitud del perfil

r = radio de giro de la sección del perfil (puede ser en "x" o "y" y "z")

Diseño de elementos sujetos a tension Axial. (Parte 1)

NOTA: Antes de empezar estos apuntes, quiero aclarar que soy AÚN ESTUDIANTE de Ing Civil, si hay algún error en alguno de mis apuntes espero lo comprendan y me ayuden a mejorarlos. Espero que sean de utilidad para más estudiantes.




Para el diseño de elementos a tensión axial, hay varios estados límites de falla. Las cuales se describen acontinuación (Basado en el AISC 2005):

Fluencia en sección alejada de la conexión:

Se refiere al momento en que el perfil empieza a alargarse sin romperse, de tal manera que deja de ser funcional y puede dañar el resto de la estructura. Esto lo podemos visualizar mejor si imaginamos un trozo de plastilina, al intentar arrancarle un pedazo jalandolo solamente, vemos que se empieza a alargar y una parte se empieza a adelgazar, lo mismo sucede con el perfi, hasta que colapsa.

Para la revisión por Fluencia se procede de la siguiente:

• Cálculo de Resistencia Nominal (Pn)

Pn = Fy * Ag

• Cálculo de Resistencia de Diseño (φPn ó P)

Pn = φ*Fy * Ag

Fractura en la conección a travéz de tornillos.

Se produce al romperse el perfil por las conexiones como se ve en la figura sobre el tornillo:

Resistencia de Diseño (Tu)

Pn = φ*Fy * An = Fu * An

donde:


Fu = Limite de Fluencia última del Perfil
An = Área del perfil restando el área de o los tornillos
φ = Factor de Resistencia = 0.90



Para poder emplear la ecuación anterior, hace falta definir que es un Área Neta (An) y como obtenerla. El An es el área del perfil descontando el área que ocupan los tornillos en donde surge la fractura del perfil.




Con apoyo de las siguientes imagenes se puede apreciar como obtener el An





An = ( b - D ) *t



donde:

b = ancho del perfil

D = diámetro del tornillo

t = espesor del perfil







Con el dibujo podemos obtener los diámetros tanto del tornillo como del agujero.


Da = Dt + 1/16 "

D = Da + 2*(1/32") = (Dt + 1/16") + 1/16"

D(agujero) = Da + 1/16"

D(tornillo) = Dt + 1/8"









En la práctica por lo general se empleam mas de 1 tornillo para hacer las conexiones, por lo que hay que tomarlos en cuanta a la hora del cálculo

An = ( b - n*D ) *t

donde:
b = ancho del perfil
D = diámetro del tornillo
t = espesor del perfil
n = número de tornillos que cruza la fractura




Agujeros Alterados.

Se debe a que los tornillos no se presentan en el mismo eje vertical, por donde ocurre la falla, como se presenta en el dibujo.

Sino que se encuentran en distintas posiciones, por lo cual se presenta otro eje de fractura el donde hay que tomar en cuenta las diagonales, tal como se muestra.


Al aparecer la diagonal dentro del eje de fractura, se presentan con ello dos conceptos; paso ( s ) y el gramil ( g ). El paso ( s ) es la componente horizontal de la diagonal y el gramil ( g ) es la componente vertical de la diagonal.

Para obtener el Área Neta en esta situación se puede usar:

Si hay tornillos en ambas patas, se tiene:



Para obtener el gramil en estos casos se usa la ecución seiguiete:






















Area Efectiva.

Se debe mencionar que en la práctica NO se utiliza al 100 % el An, y como la Ing Civil tiende a aser lo mas parecido a la realidad, se utiliza un factor de reducción ( U ), el cual esta en función del tipo de perfil y de donde este conectado el mismo.

Al multiplicar el An con el factor U, se tiene como resultado el Área Efectica ( AE ) que es lo que se usa para cuestiones de cálculo.

Se presenta la Tabla D3.1 del AISC 2005 en donde indica como obtener U.

Bloque Cortante.



Esto es cuando el perfil se desprende literalmente de la placa de conexión formandose un bloque por el eje donde pasan los tornillos. Puede haber 1 o mas bloques de cortante dependiendo de la conexión que se emplee.

El bloque por coratnte se puede presentar de dos maneras, se revisa por ambos y se toma la menor:

Fractura por Tensión y Fluencia por Cotante.






Fractura por Cortante y Fluencua por Tensión.



Fu = esfuerzo último a tension.
0.6Fu = esfuerzo último de cortante
Agt = área bruta a tensión
Agv = Área bruta a cortante
Ant = área neta a tensión
Anv = área neta a cortante

Tipos de cargas y combinaciones

NOTA: Antes de empezar estos apuntes, quiero aclarar que soy AÚN ESTUDIANTE de Ing Civil, si hay algún error en alguno de mis apuntes espero lo comprendan y me ayuden a mejorarlos. Espero que sean de utilidad para más estudiantes.

Existen tres tipos de cargas, las cuales se emplean para el cálculo estructural: Permanentes, Accidentales y vivas.

• Cargas Permanentes; son prácticamente el peso propio de los elementos fijos de la estructura, incluyendo todo aquello que hace que la estructura funcione bien, tornillos, cables, etc. y que permaneceran inmoviles durante el tiempo de vida util de la estructura.
• Cargas Accidentales; estan relacionados con el medio ambiente, específicamente el clima. El estructurista debe tomar en cuenta, dependiendo del lugar donde se realizará la obra, le viento, sismo, lluvia y otros fenómenos climáticos que pueden impactar fuertemente en la resistencia de los elementos.
• Cargas Vivas; aquie se consideran las cargas variables y movibles debido a la funcionalidad de la estructura tal como personas, mobiliario, instalaciones, etc.

Combinaciones de cargas.

En la combinaciones de cargas se usa una ponderación, es decir, se le asigna un valor a cada carga según la función del edificio y la combinación a usar.

Estas son las variables que se usan por su nombre en inglés.

• Carga muerta - español CM - inglés DL (dead load).
• Carga viva - español CV - inglés LL (live load).
• Lr (roof) - azotea
• S (snow)- Nieve
• W (wind) - Viento
• E (earthquake) - Sismo
• R (rain)- Lluvia

Estas son algunas de las combinaciones mas usuales.

1. 1.2DL + 1.6LL ó 1.2CM + 1.6CV
2. 1.2DL + 1.6LL + 0.5*(Lr ó S ó R)
3. 1.2DL + 1.3W + 0.5LL + 0.5*(Lr ó S ó R)
4. 1.2DL + 1.5E + (1.5W ó 0.2S)
5. 0.9DL + (-1.3W ó 1.5E)

Diseño Estructural, qué es y como empezar.

NOTA: Antes de empezar estos apuntes, quiero aclarar que soy AÚN ESTUDIANTE de Ing Civil, si hay algún error en alguno de mis apuntes espero lo comprendan y me ayuden a mejorarlos. Espero que sean de utilidad para más estudiantes.

El diseño estructural es un procedimiento en el cual se busca determinar la forma, tamaño, peso y características especiales de los distintos elementos estructurales.

El diseño de estructuras depende de la obra que se este realizando, ya que influyen muchos factores para determinar el tipo de material y procedimiento que se empleará para su construcción, asi como el costo y tiempo de edificación.

Hablando específicamente del área estructural de una construcción, es necesario conocer hacia donde esta encaminado el proyecto, es decir, cual es el objetivo final de la construcción. Una vez conocido la función de la obra, conforme la experiencia del estructurista, más construcciones similares a la que se quiere construir, de donde se puede basar el estructurista, se hace una configuración preliminar de los elementos estructurales que deberá llevar la construcción.

Algunos de las construcciones en donde se requiere el diseño de estructuras de acero son las siguientes: Puentes; Edificios donde se usan varios tipos de estructuras como los marcos rigidos, marco con conecciones atornilladas o soldadadas, armaduras; también se incluyen torres de radar y transmision telefónica; entre otros.

Ahora bien, la pregunta que nos hariamos como novatos en el área sería: ¿Por dónde empezar el diseño? Pues bien, aqui estan estos pasos iterativos de como se resuelve generalmente en un despacho estructural: Planeación, Configuración estructural preliminar, Establecimiento de cargas que soporta, Selección preliminar de los elementos, Análisis, Evaluación, Rediseño y la Decisión Final.

• Planeación. Se fijan los elementos necesarios dependiendo de la función que requiera la estructura con lo cual se establecen los criterios para revisar si los resultados obtenidos son satisfactorios.


• Configuración Estructural Preliminar. Aqui se colocan los elementos en forma estrategica según el criterio del estructurista.


• Cargas. Éstas varían de proyecto en proyecto; la carga muerta estará dada por la estructura en si y la carga viva dependerá de la función del proyecto. (Más adelante hablare sobre los tipos de cargas).


• Selección Preliminar de Elementos. Aqui se trata de cubrir de escoger un perfil que cubra los pasos 2 y 3, es decir, primero que soporte las cargas, segundo que sea funcional y se acomoda a las necesidades del proyeccto.


• Análisis. Aqui es donde el estructurista hace lo que en mi curso llamamos una corrida o un primer cálculo para revisar que el perfil o elemento seleccionado pase o cumpla con los requisitos del paso 2 y 3.


• Evaluación. Una vez hecho el análisis lo lógico es revisar los resultados de la corrida para ver si el o los perfiles cumplen con lo requerido; si el perfil pasa se verifica la eficiencia del perfil, es decir, que sea el más libiano y/o más económic y hay que seguir con el siguiente paso.


• Rediseño. Practicamente hay que hacer de nuevo los pasos del 4 al 6 hasta quedar satisfecho con los resultados y cumplan con el reglamento vigente.


• Decisión Final. Es el último paso donde el estructurista decide el o los elementos que usará en su proyecto.

Bien, ahora la pregunta sería, teniendo una vez el análisis y los elementos a usar asi como su ensable, ¿cómo presentarlo al Ing Constructor, cómo presentar los resultado?

Es necesario presentar planos, donde incluya los elementos estructurales y su ubicación en el proyecto; asi como las especificaciones necesarias para su correcta instalación como podrian ser, conecciones, anclaje etc. y por último la memoría de cálculo, que aunque no es necesaria para la instalación del elemento si se necesita para alguna revisión de cumplimiento con el reglamento vigente, es suele hacerse en caso de que la construcción falle y se revisa que se hayan cumplido con el cálculo reglamentario.