Importancia de la ductilidad en la construcción y características de los materiales estructurales

¿Por qué es importante la ductilidad?

Es importante ya que el material que tiene ductilidad puede deformarse plásticamente de manera sostenible sin romperse antes de alcanzar su límite máximo y romperse. Así se puede visualizar (aviso) fallas antes del colapso (romperse). Al tener una deformación plástica permite resistir cargas no consideradas e impactos repentinos y evitar fracturas repentinamente.

¿Diferencia dúctil y es frágil?

Frágil > Al alcanzar su límite máximo, se rompe (ruptura abrupta). Dúctil > Al alcanzar su límite máximo, primero se deforma y luego se rompe.

¿Qué características debe tener un material estructural para que pueda ser utilizado en la construcción?

Material homogéneo con propiedades mecánicas cuantificables. Tenga años de estudio y pruebas a escala real. Norma de diseño del material (flexión, corte y axial). Requerimientos sísmicos según ductilidad perfil.

Mencione los procesos por los que debe pasar un proyecto de ingeniería antes de ser construido.

Necesidad (producto o servicio), Inversionistas, Arquitectos (planos) y Especialidades. -Factibilidad (técnica y económicamente), se licita a construcción se adjudica constructora con menor plazo, mayor experiencia y menor ppto. -Con el “permiso de edificación” otorgado por la Municipalidad se procede a construir (arquitecto ingresa carpeta).

Mencione 3 ventajas de trabajar en acero.

• Alta resistencia.
• Bajo peso. Relación Resistencia/Peso grande.
• Bajo corte basal producto del sismo. Bajas tensiones estáticas en fundaciones.
• Uniformidad: Sus propiedades no cambian en el tiempo. No hay deformaciones a largo plazo (Creep).
• Elasticidad: Comportamiento elástico a grandes esfuerzos. Propiedades como la inercia, se calculan de forma elástica sin ningún tipo de reducción.

Indique cuál es el proceso de creación de una norma.

Nacen a petición de gremios u organizaciones privadas para dar procedimientos a problemáticas en base a información científica - técnica. Para generar una norma, se debe formar un comité con personas calificadas, el cual recaba papers y prácticas de normas extranjeras y adapta a la práctica nacional. El borrador del informe se entrega al INN, el cual da un espacio para consulta técnica abierta y cualquiera puede observar y dar recomendaciones. Terminado ese plazo, esa iniciativa se transforma en norma.

¿Qué información debe tener un plano de estructura?

Ejes acotados. Nombre de todos los elementos estructurales. Detallar todas las uniones. Mostrar niveles en el sello de fundación, nivel de piso, nivel de techumbre, etc. Ser legible por cualquier profesional de la construcción (residente, ITO, capataz, maestros, etc).

¿En qué influye la cantidad de carbono en el acero?

Gran cantidad de carbono > Proporciona dureza y resistencia. Hace más frágil al perfil (ruptura abrupta). Baja cantidad de carbono > Perfil más débil, pero más dúctil.

Que es Lb.

Longitud entre puntos que están arriostrados contra desplazamientos laterales del ala comprimida (cm).

Punto crítico de un elemento en compresión.

Esbeltez global y loca.

Punto crítico de un elemento en flexión.

Longitud no arriostrada.

¿Por qué NCh 427 impone una restricción de esbeltez más pequeña en tracción que en compresión?

Debido a que la tracción es un modo de carga menos crítico que la compresión para el pandeo en estructura de acero. Las cargas de tracción tienden a estirar los miembros de la estructura y aumentar su rigidez, se permite una relación de longitud a ancho mayor en los miembros sometidos a cargas de tracción que en los miembros sometidos a cargas de compresión.

¿Por qué el capítulo E4 no aplica para perfiles cerrados (circulares, rectangulares o cuadrados)?

El capítulo E4 analiza el pandeo torsional y flexo-torsional de miembros sin elementos esbeltos (referencia al ala y alma), lo cual no aplica para perfiles cerrados porque a ellos no les afecta el pandeo torsional y flexo-torsional. Para los perfiles cerrados cumplen los capítulos E7 y E3 que analiza el pandeo por flexión.

¿Qué unión (soldada o apernada) debilita menos el diseño de un elemento en tracción?

La unión soldada debilita menos el diseño porque el área bruta de la sección transversal (Ag) se conserva, osea no se reduce ni aumenta el área. Por el contrario, con la unión apernada hay reducción, ya que los pernos debilitan el alma.

Explique con sus palabras, ¿Cuál es la diferencia entre un marco arriostrado y un pórtico corriente?

Un marco arriostrado sólo presenta cargas axiales, no posee momento, se encuentra fijada. En cambio, un pórtico corriente si posee momento.

Mencione 3 desventajas de trabajar en acero y su posible solución.

• Corrosión: Corrosión por el aire, agua y ambientes salinos. Reduce la sección y por ende la resistencia. Solución: Se evita pintando periódicamente o galvanizando el perfil.
• Fuego: Reduce la resistencia a altas temperaturas. Solución: Se debe incorporar pintura intumescente, sistemas de protección o rociadores por piso.
• Pandeo Global: Relación entre el radio de giro y la longitud no arriostrada. Afecta a perfiles esbeltos. Reduce la capacidad nominal resistente a compresión. Solución: Reducir esbeltez en los perfiles.

¿Cuáles son los estados límites en los cuales se basa el diseño LRFD y ASD? y ¿Qué incertidumbre buscan reducir en el diseño?

Los métodos de diseño son: El diseño con factores de carga y resistencia (LRFD). El diseño por esfuerzos permisibles (ASD). Estos se basan en los estados límites, que describen una condición en la que una estructura deje de cumplir su función (fallan). El LRFD se vincula al estado límite de resistencia que define la capacidad de sustentar una carga, incluyendo la fluencia excesiva, la fractura, el pandeo y la fatiga. Mientras que el ASD se vincula al estado límite de servicio que define el comportamiento incluyendo la deflexión, el agrietamiento y vibración. Ambos métodos abarcan la incertidumbre en: Magnitud de la carga que actúa sobre una estructura: *Las cargas reales pueden diferir de las supuestas. *Las cargas reales pueden estar distribuidas de manera diferente a la supuesta. *Las suposiciones y simplificaciones pueden incidir que los momentos, axiales, cortantes, sean diferentes de a esfuerzos reales que actúan sobre la estructura. *La capacidad resistente (estados límites) de la estructura para sustentar esas cargas. *Las dimensiones reales de los elementos pueden diferir de aquellas especificadas. - Las resistencias reales de los materiales pueden diferir de aquellas especificadas. - El refuerzo puede no estar en la posición definida. Ambos métodos apuntan a tener un “margen numérico entre la resistencia y la carga” que conduzca a una probabilidad aceptablemente pequeña de una respuesta estructural inaceptable.

¿Por qué NCh 433 impone desplazamientos laterales tan restrictivos?

Norma de diseño sísmico de edificios. Para garantizar la seguridad de las personas y la integridad de las estructuras durante un terremoto.

¿Cuál es la razón de que la norma NCh1537 permita reducir la sobrecara de uso y la sobrecarga de techo?

La norma NCh 1537 establece las bases para determinar las cargas permanentes y los valores mínimos de las sobrecargas de uso normales que deben considerarse en el diseño de Edificios.

Defina CB con sus propias palabras.

Cb Coeficiente de Flexión: es un factor que permite tener en cuenta las variaciones del diagrama de momentos. Dado que las ecuaciones planteadas son aplicables al caso de flexión constante, si el diagrama es variable, la viga puede resistir momentos algo mayores antes que se presente el fenómeno de inestabilidad lateral. Factor de modificación por pandeo lateral torsional para diagrama de momentos no uniformes cuando ambos extremos del segmento no arriostrado están restringidos a volcamiento. Este término toma en cuenta el efecto de diferentes gradientes de momento en una viga sobre el pandeo lateral torsional.

Falla de los miembros en flexión.

Fluencia o plastificación, P. local de los patines o del alma, P. lateral, Pandeo lateral por flexo-torsión.

Modo de falla de plastificación de un perfil de flexión.

Fenómeno que ocurre en elementos estructurales de tipo perfil, como vigas o columnas, cuando la resistencia del material se ve superada y entra en una fase de deformación plástica. Cuando un perfil está sometido a cargas que exceden su capacidad de resistencia, comienza a deformarse de manera permanente en lugar de retornar a su forma original una vez que se retiran las cargas. Esta deformación plástica puede manifestarse en forma de deformaciones locales o globales, y es un indicio de que el perfil ha alcanzado su límite de capacidad y no puede soportar las cargas aplicadas de manera segura. Cuando una viga se carga en flexión, experimenta tensiones de tracción en la parte inferior y de compresión en la parte superior. A medida que se incrementa la carga, las tensiones en las fibras más alejadas del eje neutro del perfil aumentan. Si estas tensiones alcanzan el límite de fluencia del material, el perfil empieza a deformarse de manera plástica, lo que significa que no puede recuperar su forma original una vez que se retiran las cargas. En el modo de falla de plastificación en flexión, la deformación plástica puede ocurrir en la parte inferior o superior del perfil, dependiendo de la distribución de las tensiones. En general, las fibras más alejadas del eje neutro suelen experimentar mayores tensiones y, por lo tanto, son más propensas a la plastificación. La plastificación en flexión se manifiesta en la forma de deformaciones permanentes en la viga, como curvaturas excesivas o deformaciones locales en las zonas críticas. Estas deformaciones plásticas reducen la capacidad de carga y la resistencia estructural del perfil, lo que puede llevar al colapso o la inestabilidad de la viga.

Falla de pandeo lateral torsional de un perfil en flexión.

Falla de pandeo lateral torsional es un fenómeno que ocurre en perfiles sometidos a cargas de flexión, donde la combinación de fuerzas de flexión y torsión puede hacer que el perfil colapse lateralmente y pierda su estabilidad. Cuando un perfil se somete a una carga de flexión, experimenta fuerzas internas que intentan deformarlo y hacer que se pandee lateralmente. Si la rigidez del perfil no es suficiente para resistir estas fuerzas, puede producirse un pandeo lateral. Este tipo de falla se caracteriza por una deformación lateral y una pérdida de estabilidad del perfil.