¿Con qué frecuencia prestamos atención a la forma geométrica de las secciones de acero utilizadas en la construcción?, y darse cuenta de la importancia de la forma? Todos diseño de acero y los códigos de construcción en todo el mundo identifican algunas formas comunes para usar como miembro de acero. Estas secciones se destacan por su perfil de forma de sección transversal. A continuación se mencionan algunas secciones de uso común..

TIPO DE SECCION FIGURA
Yo forma / Forma de W / Forma de H
tipos de perfiles de acero
Forma C / Canales
tipos de perfiles de acero
Forma de L / Ángulo
tipos de perfiles de acero
Forma de T
tipos de perfiles de acero
Cuadrado, Rectangular, y sección estructural hueca redonda (HSS)
tipos de perfiles de acero

 

¿Por qué necesitamos diferentes tipos de secciones??

Después de pasar por la lista anterior, uno podría preguntarse, ¿Por qué necesitamos moldear el secciones de acero en diferentes formas, en su lugar usa formas sólidas (rectangular, cuadrado, polígonos circulares u otros)? Para saber el motivo, necesitamos entender un poco sobre las aplicaciones de carga, fenómenos estructurales sometidos en miembro, parámetros que controlan la capacidad estructural de un miembro.

Las aplicaciones de carga más comunes que se encuentran en la construcción incluyen una o una combinación de las siguientes:

  • Cargas puntuales
  • Cargas distribuidas uniformemente
  • Momento / flexión directa
  • Rotación

Dependiendo del tipo y la forma de la / s aplicación / es de carga, un miembro está sujeto a uno o una combinación de fenómenos estructurales como:

  • Compresión
  • Tensión
  • corte
  • Pruebas de diseño de flexión
  • Torsión

Para evaluar a un miembro contra los fenómenos mencionados anteriormente, hay pocos parámetros (incluyendo pero no limitado a) que indican la resistencia ofrecida como:

  • Área de la sección transversal
  • Profundidad total
  • Espesor de la web, Brida / s, y piernas
  • Momento de Inercia y / o módulo de sección
  • Constante torsional

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Volviendo a moldear una sección sólida en diferentes perfiles de acero; Basado en múltiples combinaciones de carga carga aplicada, Fenómenos estructurales sometidos y parámetro de resistencia requerido, las secciones sólidas se moldean y configuran para varios perfiles de forma. El moldeo de una sección sólida en perfiles de forma ayuda a lograr una alta relación de material a capacidad. Así, conservando el consumo de acero (volumen y peso).

Aquí revisamos brevemente cada tipo de sección. Analizamos cada tipo de sección en función de los criterios de diseño estructural., beneficios de usabilidad y perfil de forma.

Yo forma / Forma de W / Forma de H

El perfil de forma de esta sección es similar al alfabeto "I" o "H". La forma de W es la notación común utilizada en Acero AISC Manual de construcción para este tipo de sección.. Esta sección se utiliza para todos los tipos de combinaciones de carga., excepto rotación pura. Esta sección es altamente eficiente para resistir (en orden) flexura, y compresión. Los usos más comunes de esta sección son vigas / vigas, columnas en edificios y puentes.

Beneficios

  • Alta conservación del acero en comparación con la sección rectangular o cuadrada sólida.
  • Miembro universal - se puede usar para la mayoría de las aplicaciones de miembros estructurales.
  • Amplia gama de disponibilidad de secciones definidas en manuales de diseño de acero., permite un diseño estructural óptimo.
  • Proporciona una buena compatibilidad para las conexiones a otros miembros primarios o secundarios..

Desventajas

  • No se puede cargar en la dirección X-X, ya que la sección ofrece muy poca capacidad estructural en comparación con la dirección Y-Y.
  • Ofrece menos resistencia a la torsión, ya que es una sección abierta.

figura: Uso típico de la sección de forma I como vigas y columnas

Forma C / Canales

El perfil de forma de esta sección es similar al alfabeto "C"; por eso los llamamos forma de C. El canal es la notación común utilizada en Construcción de acero AISC manual para este tipo de sección Esta sección se utiliza principalmente para aplicaciones de carga distribuidas uniformemente con momentos pequeños / flexión. Esta sección es altamente eficiente para ser utilizada como un miembro estructural secundario donde la carga se transfiere a otros miembros estructurales primarios.. Los usos más comunes de forma / canales en C como miembro estructural secundario son viguetas transversales que sostienen el piso, correas para cerchas, postes en el marco de la pared, miembros de soporte para montajes de techo, etc..

Beneficios

  • Sustituto ideal para la forma de I cuando la flexión no es un factor crítico, conservando casi la mitad del acero.
  • Proporciona una alta capacidad estructural cuando se usa un sistema de miembros múltiples. Ex. Sistema de viguetas de piso, Correas en la armadura del techo, etc..
  • Se puede colocar de forma consecutiva para crear una sección virtual en forma de I.
  • Proporciona una buena compatibilidad para conectarse a otros miembros de acero y superficies de concreto / ladrillo.

Desventajas

  • Altamente inestable cuando se carga sin apuntalar la brida superior, debido a la geometría asimétrica en el eje Y-Y.
  • No es adecuado para aplicaciones de carga pesada..

 

figura: Uso típico de la sección en forma de C de acero de calibre ligero como pernos para viguetas de pared y techo

Forma de L / Ángulo

El perfil de forma de esta sección es similar al alfabeto "L"; por eso los llamamos L Shape. Esta sección también se denomina "Ángulo" como se indica en el Manual de construcción de acero AISC y también debido a su factibilidad para acomodar conexiones angulares. Esta sección es muy utilizada para aplicaciones de carga puntual para resistir el corte, tensión y compresión. Esta sección es perfecta para ser utilizada como miembro de conexión, componente principal de un miembro integrado, etc.. Los usos más comunes de esta sección son la conexión entre formas I y / u otras formas, arriostramiento en miembros del braguero, Acordes, Listones y / o cordones de miembro acumulado, Miembros de diafragma en el sistema de viga puente, Elementos de refuerzo web para secciones en forma de I, etc..

Beneficios

  • Proporciona una alta capacidad estructural en las conexiones para resistir el cizallamiento de perno / soldadura.
  • Muy preferido para ser utilizado como un miembro de refuerzo para trusses, ya que ofrecen una buena combinación de capacidad axial-flexural (Tensión / compresión).
  • Se puede colocar de forma consecutiva para crear una sección virtual en forma de T.

Desventajas

  • Geometría asimétrica en ambas direcciones X-X e Y-Y.
  • Material muy bajo:relación de capacidad estructural ofrecida, en comparación con otras secciones de forma

 

figura: Uso típico de I shape como vigas principales, y ángulos como diafragmas en el sistema de viga puente

Forma de T / Tees estructurales

El perfil de forma de esta sección es similar al alfabeto "T"; por eso los llamamos en forma de T. La T estructural es una notación común utilizada en el Manual de construcción de acero AISC para este tipo de sección. Esta sección generalmente se divide de las formas en I estándar al quitar la brida inferior. Esta sección se puede usar para todas las aplicaciones de carga similares a la sección en forma de I. Esta forma ofrece una capacidad de flexión significativa en el lado de la brida en comparación con el lado sin brida. Los usos más comunes de esta sección son miembros de conexión entre formas en I u otras formas, vigas secundarias (dinteles), Miembro del acorde en trusses y miembro principal del miembro acumulado, Termine los miembros del diafragma en el sistema de vigas de puente, etc..

Beneficios

  • Sustituto ideal para secciones en forma de I donde la flexión de un lado no es significativa o para reducir la profundidad total del miembro.
  • Ofrece alta axial - capacidad de flexión en comparación con la forma de L, debido a la profundidad de la red y la simetría.

Desventajas

  • No se puede cargar en la dirección X-X, ya que la sección ofrece muy poca capacidad estructural en comparación con la dirección Y-Y.
  • Aplicaciones muy limitadas debido a la geometría asimétrica sobre el eje X-X.

 

figura: Miembro estructural típico en forma de T

Cuadrado, Rectangular, y sección estructural hueca redonda (HSS)

La sección estructural hueca (HSS) se obtiene por tubos de acero en forma de cuadrado, Rectangular y Redondo / Circular. Esta sección es una clase cerrada., en comparación con otras secciones discutidas anteriormente. Esta sección es altamente aplicable para cargas puntuales y rotación. Esta sección proporciona una alta capacidad estructural contra la compresión y la torsión.. Los usos más comunes de esta sección son columnas estructurales, ejes, etc..

Beneficios

  • Proporciona una alta resistencia a la torsión en comparación con I, C, L, y formas T.
  • Proporciona alta capacidad estructural en ambas direcciones. (X-X e Y-Y) comparado con yo, C, L, y formas T.
  • Se puede usar como una camisa para columna de hormigón para aumentar la capacidad axial.
  • Peso relativamente beneficioso:relación de capacidad (en axial)

Desventajas

  • No se usa comúnmente como miembro de flexión debido a un mayor uso de acero en comparación con una sección en forma de I equivalente.
  • Las conexiones como los pernos son difíciles de instalar, ya que la sección está cerrada.

 

figura: Uso típico de la forma HSS como columna, I forma como vigas primarias y C forma como vigas secundarias

Conclusión

Otras secciones de forma que también se usan como miembro de acero son la sección de tubería, Sección de la placa, y secciones de barra. En base a la discusión anterior, ahora podemos entender las diferencias entre las diferentes secciones de forma, sus beneficios relativos, sus fortalezas estructurales, etc.. Un diseño estructural óptimo incluye todas las secciones de formas individuales anteriores para elegir correctamente, diseñado para soportar y transmitir cargas correctamente en toda la estructura.

La próxima vez que veamos varias secciones de acero en construcción., ahora sabemos por qué se usa una forma específica como miembro estructural. También podemos comprender la importancia del perfil de forma de la sección en el diseño estructural y construccion.

 

Resultado Yo forma Forma C Forma de L Forma de T HSS
Axial Bueno Moderar Moderar Moderar Bueno
Flexure X-X Pobre Pobre Moderar Pobre Bueno
Flexure Y-Y Bueno Moderar Pobre Moderar Bueno
Pandeo Pobre Pobre Pobre Pobre Moderar
Torsión Pobre Pobre Pobre Pobre Bueno
corte Bueno Moderar Moderar Moderar Bueno
Ejemplo(s) Vigas de acero / vigas de piso / columnas Viguetas en sistema de estructura de techo Miembros de refuerzo del braguero Miembros del acorde del braguero Columnas

 

Sam Carigliano CEO y cofundador de SkyCiv
Sam Carigliano
CEO y cofundador de SkyCiv
BEng (Civil), BCom
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