REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA UNIVERSITARIA CIENCIA Y TECNOLOGIA ALDEA UNIVERSIT UNIVERSITARI ARIA A CREACIO CREACION N INAVI INAVI P.N.F. CONSTRUCCION CIVIL II-II TEMBLADOR ESTADO MONAGAS
PROFESORA: BACHILLER:
T.S.U. Sheila Estanga
Guzmán Karelys Guzmán Mariannys Zamora Enma
Abril Dl Dl !"#$
INDICE PAG. INTRODUCCION Diseño
De
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Elementos
De
Acero
Sometido
A
Tracción
----------------- 05-09 Esfuerzo actuante, esfuerzo Cedentes y esfuerzo Últimos Deformaciones de Limites Factores de Seguridad Determinacin de !er"les o tu#os estructurales, considerando fallas d$ctiles, fallas fr%giles, %reas gruesas, %reas netas de •
acuerdo a las normas &igentes' Determinacin de (er"les o )u#os Estructurales con Control De (andeo, Coe"cientes de Longitud Efecti&a de *cuerdo de las +ormas igentes
CONCLUSION -----------------------------------------------------------------BIBLIOGRAIA
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INTRODUCCIÓN
La Resistencia de Materiales o Mecánica de los Cuerpos Deformables, estudia los efectos que las fuerzas aplicadas ejercen sobre los cuerpos. De estos efectos, los más importantes son los esfuerzos, o fuerzas por unidad de superficie, y las deformaciones, o desplazamientos por unidad de longitud. El Cálculo de Estructuras tiene por objeto el estudio de la estabilidad y resistencia delas construcciones de manera que bajo las acciones que aquellas soportan tanto las fuerzas internas denominadas tensiones o esfuerzos como las deformaciones que se presentan an de quedar dentro de ciertos l!mites establecidos. L!mites que se determinan ensayando los materiales de di"ersas maneras tracci#n, compresi#n, fatiga, coque, etc., y obser"ando el comportamiento de estructuras ya conocidas. $ara acer accesible mediante el cálculo num%rico la determinaci#n de las tensiones y deformaciones de los cuerpos es necesario idealizar sus caracter!sticas f!sicas. La tracci#n el esfuerzo es perpendicular a la secci#n trans"ersal del cuerpo. Este tipo de esfuerzos tienden a alargar el cuerpo. En la figura se puede obser"ar como la cuerda está sometida a un esfuerzo de tracci#n. El trabajo en &racci#n del acero corresponde a la forma de uso más eficiente, principalmente por las siguientes razones' &oda la secci#n trabaja con un esfuerzo apro(imadamente uniforme )las "ariaciones se deberán a la e(istencia de tensiones internas o a las concentraciones de esfuerzos e(istentes en los e(tremos conectados*, a diferencia, por ejemplo, del trabajo en fle(i#n. + ay falla por -nestabilidad. $uede alcanzarse por lo tanto la resistencia ltima propia del material )en contraste con el trabajo en compresi#n o fle(i#n
DISEÑO DE ELEMENTOS DE ACERO SOMETIDO A TRACCION
1. Esfuerzo Actuante. Los esfuerzos son medida de las fuerzas que actan sobre un cuerpo e(presado en unidades de fuerza por unidad de área )/g0cm1*. El esfuerzo actuante es el efecto de las acciones permanentes )peso propio de las estructuras, de la mamposter!a, de los re"estimientos, etc.* y de las acciones "ariables )sobrecarga, "iento, etc.* en las estructuras. $or lo comn, las normas t%cnicas presentan los "alores recomendados para las acciones "ariables. Estos "alores de baja probabilidad de ocurrencia durante la "ida til de la edificaci#n son por regla general muy superiores a los "alores medios encontrados en el uso diario de la construcci#n, pero en aras de seguridad deben ser utilizados. 2in embargo, cuando ay necesidad de combinar más de una acci#n "ariable, en temperatura ambiente, se considera la baja probabilidad de ocurrencia simultánea delos "alores normalizados. El "alor de cálculo de la acci#n "ariable )o de los esfuerzos solicitantes* final es inferior a la simple suma de los "alores indi"iduales de cada acci#n. En presencia de una acci#n t%rmica y por su e(cepcionalidad, el "alor de cálculo de los esfuerzos solicitantes "ariables será an menor. Debido a la "ariabilidad de la acci#n permanente, %sta tambi%n puede presentarse reducida en situaci#n de incendio.
2. Esfuerzo Cedente. Es el punto en donde la deformaci#n del material se produce sin incremento sensible en el esfuerzo. La Cedencia o 3luencia es la deformaci#n brusca de la probeta sin incremento de la carga aplicada. El fen#meno de fluencia se da cuando las impurezas o los elementos de aleaci#n bloquean las dislocaciones dela red cristalina
impidiendo su deslizamiento, mecanismo mediante el cual el material se deforma plásticamente. 4lcanzado el l!mite de fluencia se logra liberar las dislocaciones produci%ndose la deformaci#n bruscamente. La deformaci#n en este caso tambi%n se distribuye uniformemente a lo largo de elemento pero concentrándose en las zonas en las que se a logrado liberar las dislocaciones. +o todos los materiales presentan este fen#meno, en cuyo caso la transici#n entre la deformaci#n elástica y plástica del material no se aprecia de forma clara. En otras palabras el punto en el cual el material sufre una deformaci#n plástica, es decir, el material pasa la zona de deformaci#n elástica y queda deformado permanentemente.
3. Esfuerzo Últio Es el esfuerzo má(imo basado en la secci#n trans"ersal original, que puede resistir un material, Es decir, es la má(ima ordenada del diagrama esfuerzo 5 deformaci#n. El esfuerzo ltimo de un material está relacionado con el esfuerzo de cedencia, ya que una estructura con un comportamiento más allá del l!mite elástico es lo que se considera para la mayor!a de los casos como un estado no deseado en la estructura por las implicaciones de las deformaciones permanentes y la p%rdida de la relaci#n lineal entre el esfuerzo y la deformaci#n.
!. Deforaciones "#ites.
Deformaci#n se define como la resistencia del material no es el nico parámetro que debe utilizarse al dise6ar o analizar una estructura7 controlar las deformaciones para que la estructura cumpla con el prop#sito para el cual se dise6# tiene la misma o mayor importancia. El análisis de las deformaciones se relaciona con los cambios en la forma de la estructura que generan las cargas aplicadas. El Estado L!mite de Deformaci#n se satisface si los mo"imientos )flecas o giros* en la estructura o elemento estructural son menores que unos "alores l!mites má(imos. La comprobaci#n del Estado L!mite de Deformaci#n tendrá que realizarse en los casos en que las deformaciones puedan ocasionar la puesta fuera de ser"icio de la construcci#n por razones funcionales, est%ticas u otras. El estudio de las deformaciones debe realizarse para las condiciones de ser"icio que correspondan, en funci#n del problema a tratar.
$. %actores De &e'uridad Es el cociente entre el "alor calculado de la capacidad má(ima de un sistema y el "alor del requerimiento esperado real a que se "erá sometido. $or este moti"o es un nmero mayor que uno, que indica la capacidad en e(ceso que tiene el sistema por sobre sus requerimientos. En este sentido, en ingenier!a, arquitectura y otras ciencias aplicadas, es comn, y en algunos casos imprescindible, que los cálculos de dimensionado de elementos o componentes de maquinaria, estructuras constructi"as, instalaciones o dispositi"os en general, incluyan un coeficiente de seguridad que garantice que bajo des"iaciones aleatorias de los requerimientos pre"istos, e(ista un margen e(tra de prestaciones por encima de las m!nimas estrictamente necesarias.
(. Deterinaci)n De *erfiles O Tu+os Estructurales Considerando %allas D,ctil%allas %r'iles- /reas 0ruesas- /reas Netas De Acuerdo a "as Noras i'entes %allas D,ctiles Es la abilidad de un material para deformarse antes de fracturarse. Es una caracter!stica muy importante en el dise6o estructural, puesto que un material dctil es usualmente muy resistente a cargas de impacto. &iene además la "entaja de 8a"isar9 cuando "a a ocurrir la fractura, al acerse "isible su gran deformaci#n.
%allas %r'iles o %ra'ilidad Es lo opuesto de ductilidad. Cuando un material es frágil no tiene resistencia a cargas de impacto y se fractura an en carga estática sin pre"io a"iso. Los mecanismos de fractura suelen clasificarse en frágiles o dctiles segn la deformaci#n plástica que acompa6a a la rotura' una gran cantidad de deformaci#n plástica suele estar asociada con la fractura dctil, mientras que lo opuesto es sin#nimo de fractura frágil. En el caso de los metales la fractura ocurre comnmente por uno de los siguientes mecanismos' a) Fractura dúctil b) Descohesión transgranular (clivaje) c) Fractura intergranular
E(iste un gran nmero de materiales que a temperaturas altas o "elocidades de deformaci#n peque6as se deforman plástica o "isco:plásticamente, pero que a bajas temperaturas o "elocidades de deformaci#n ele"adas muestran fractura frágil. Este comportamiento es e(ibido por metales con estructura cristalina ;CC, pol!meros en estado "!treo, "idrios y sales i#nicas.
/rea 'ruesa
/rea neta Es el área 4n, igual al área bruta menos el área de los agujeros, aberturas u cortes. Esta área es la cantidad de secci#n en una posible l!nea de ruptura cuando se restan las perforaciones7 se obtiene sumando los productos del grueso de cada una de las partes que lo componen por su anco neto, que se determina como sigue' a* En el cálculo del área neta de barras en tensi#n, el anco de los agujeros para pernos o tornillos se toma >.? mm mayor que el diámetro nominal del agujero, medido normalmente a la direcci#n de los esfuerzos. $ara determinar el área neta en cortante se utilizan las dimensiones nominales de los agujeros. b* Cuando ay "arios agujeros en una normal al eje de la pieza, el anco neto de cada parte de la secci#n se obtiene restando al anco total la suma de los ancos de los agujeros. c* Cuando los agujeros están dispuestos en una l!nea diagonal al eje de la pieza o en zigzag, se deben estudiar todas las trayectorias posibles para determinar a cuál de ellas le corresponde el anco neto menor, que es el que se utiliza para calcular el área neta. El anco neto de cada una de las partes que forman la secci#n, correspondiente a cada trayectoria, se obtiene restando del anco total la suma de los ancos de todos
los agujeros que se encuentran sobre la trayectoria escogida y sumando para cada espacio entre agujeros la cantidad s10@g, donde s es la separaci#n longitudinal centro a centro entre los dos agujeros considerados )paso* y g la separaci#n trans"ersal centro entre ellos )gramil*. DISEÑO DE ELEMENTOS SOMETIDO A COMPRENSION Determinación de Perfiles o Tubos Estructurales con Control De Pandeo Coeficientes de Lon!itud Efecti"a de Acuerdo de las Normas #i!entes
La compresi#n ocurre cuando dos fuerzas actan en la misma direcci#n y sentido contrario aciendo que el elemento se acorte y se deforme. Cada pieza falla bajo diferente magnitud de carga. La cantidad de carga bajo la cual falla un elemento en compresi#n depende del tipo de material, la forma del elemento y la longitud de la pieza. El problema es que si se presionan dos e(tremos de una barra delgada la misma no permanece recta, se acorta y se fle(iona fuera de su eje )$4+DE*. Los miembros en compresi#n, tales como las columnas, están sujetas principalmente a carga a(iales. Entonces, las tensiones principales en un miembro comprimido son las tensiones normales. La falla de un miembro en compresi#n, tiene que "er con la resistencia, la rigidez del material y la geometr!a )relaci#n de esbeltez* del miembro. La consideraci#n de columna corta, intermedia o larga depende de estos factores.
CONC"U&IÓN
El estudio de los elementos que actan en una estructura de acero permite conocer la capacidad de resistencia de los materiales que se pueden utilizar en la estructura. En la construcci#n es necesario realizar cálculos de -ngenier!a para garantizar que los materiales utilizados son los más adecuados a la e(igencia de la edificaci#n. El conocer los diferentes factores de seguridad y los esfuerzos que persisten en la estructura obligara al constructor a indagar a fin de garantizar la estructura y e"itar p%rdidas econ#micas y asta umanas en un futuro. Como "alor comparati"o de la resistencia caracter!stica de mucos materiales, como el acero o la madera, se utiliza el "alor de la tensi#n de fallo, o agotamiento por tracci#n, esto es, el cociente entre la carga má(ima que a pro"ocado el fallo elástico del material por tracci#n y la superficie de la secci#n trans"ersal inicial del mismo. 2on mucos los materiales que se "en sometidos a tracci#n en los di"ersos procesos mecánicos. Especial inter%s tienen los que se utilizan en obras de arquitectura o de ingenier!a, tales como las rocas, la madera, el ormig#n, el acero, "arios metales, etc. Cada material posee cualidades propias que definen su comportamiento ante la tracci#n. 4lgunas de ellas son' •
elasticidad )m#dulo de elasticidad*
•
plasticidad
•
ductilidad
•
fragilidad Catalogados los materiales conforme a tales cualidades, puede decirse que los
de caracter!sticas p%treas, bien sean naturales, o artificiales como el ormig#n, se comportan mal frente a esfuerzos de tracci#n, asta el punto que la resistencia que poseen no se suele considerar en el cálculo de estructuras.
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