Exposicion Acero Ceim Ing Jfac - Copia

(1)

CURSO INTERNACIONAL:

“ANALISIS Y DISEÑO

ESTRUCTURAL EN ACERO Y

CONEXIONES”

AUTOR:

(2)

USO DEL ACERO EN

LA REGION DE

(3)

Tubos de Acero Sin Costura

ASTM A-53 Grado B / ASTM A-106 / API 5L

 Producto que se obtiene por Laminación

en Caliente de un Tocho de acero estructural.

ASTM A-53 Grado B, tubos para la conducción de gases y fluidos, de uso en la industria petroquímica, minería, pesca y en general

ASTM A-106 Grado B, tubos para servicios a altas temperaturas

API 5L Grado B, tubos de línea para la industria petrolera

(4)

 Producto que se obtiene por el proceso de Soldadura por Resistencia Eléctrica por Inducción de

Alta Frecuencia Longitudinal, por el cual se unen los bordes longitudinales de un fleje de Acero Laminado en Caliente, que previamente ha sido conformado por rodillos hasta obtener la forma cuadrada. Se emplean en la fabricación de estructuras ligeras, cerrajería en general, etc.

Tubos LAC negros cuadrados, rectangulares y

redondos

(5)

(6)

(7)

(8)

MERCADO DEL ACERO ESTRUCTURAL EN CUSCO

Primera encuesta

(Proveedores)

• Marca de perfil más vendida • Tipo de perfil más vendido

Segunda encuesta

(Usuarios)

• Fabricante que le provee

• Marca de perfil que más utiliza • Perfil de acero que utiliza más • Sección del perfil más usado • Dimensiones del perfil que más

utiliza

Tercera encuesta

(Obras)

• Tipos de uniones más comunes • Tipo de soldadura común • Tipo de electrodo

(9)

1.- Proveedores

Marca de tubo más vendida Tipo de tubo más vendido

Fuente:

Mariscal Melisa, Elías Carmen - 2014

(10)

1.- Proveedores

Fuente:

(11)

1.- Proveedores

Fuente:

(12)

87% 13%

2.- Usuarios

1.-Fabricante que le provee 2.-Sección de tubo más usado

3.-Dimensiones de tubos que más utiliza

Fuente:

(13)

2.- Usuarios

Fuente:

(14)

2.- Usuarios

Fuente:

(15)

Conclusión de la primera y segunda

encuesta



Como resultado del procesamiento de los datos obtenidos de ambas

encuestas se determino que se utilizan mas perfiles de acero negro de tipo

LAC y de sección rectangular.



El material que existe en el mercado:

Al proveedor

“P” --->

“PRECOR” ---> CON MARCA Y DENOMINACIÓN DE ORIGEN

(16)

TIPO DE SOLDADURA:

3.- Obras

Fuente:

(17)

TIPOS DE ELECTRODOS:

3.- Obras

Fuente:

(18)

TIPOS DE UNIONES:

3.- Obras

Fuente:

(19)

1.- Uniones modelo:

Unión a tope UT-P UT-C Unión en esquina de un lado paralelo UE1P-P UE1P-C

Unión viga – columna UVC-P UVC-C Unión en esquina de dos

lados paralelos UE2P-P UE2P-C

Conclusión de la tercera encuesta

2.- Soldadura más

usada:

3.- Electrodo más usado:

Fuente:

(20)

DEFICIENCIAS EN LAS

CONSTRUCCIONES DE ACERO EN CUSCO

Las construcciones de acero en la zona de Cusco presentan un conjunto de características que evidencias deficiencias tanto de diseño como de proceso constructivo.

 DEFICIENCIAS DE DISEÑO

- Mala ubicación de elementos estructurales

- Ausencia de elementos de arriostre y de rigidez

- Incongruencia en la elección de calidad de productos y

dimensiones

- Falta de diseño de uniones

- Sobre dimensionamiento de elementos estructurales

Fuente:

(21)

(22)

(23)

(24)

(25)

(26)



DEFICIENCIAS EN EL PROCESO CONSTRUCTIVO

-

Ausencia de control de calidad en la adquisición de

productos

-

Baja calidad de mano de obra

-

Falta de protección y de mantenimiento de elementos

estructurales

DEFICIENCIAS EN LAS

CONSTRUCCIONES DE ACERO EN CUSCO

Fuente:

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

Ensayos de

propiedades

mecánicas.

TRACCIÓN

-

Resistencia última del

acero

- Resistencia en el punto de

fluencia

- Resistencia en el punto de

rotura

COMPRESIÓN

FLEXIÓN

DOBLADO

-

_{del acero}

Ductilidad

(33)

UNIONES

SOLDADAS

Unión a tope

-

Carga última de resistencia de la soldadura

- Carga en el limite de fluencia aparente de la soldadura

- Resistencia en el punto de rotura de la soldadura

Unión en

esquina de un

lado paralelo

Unión en

esquina de dos

lados paralelos

Unión viga

-columna

(34)

Propiedades

mecánicas

Fuente:

Mariscal Melisa, Elías

Carmen, Azpilcueta José -2014

(35)

(36)

(37)

T-P T-C

ENSAYO DE TENSION Experimentales Teóricos

Esfuerzo proporcional (kg/cm2) Fp 3637.57 3275.18

-Esfuerzo de fluencia (kg/cm2) Fy 4039.68 3620.80 2743

Esfuerzo último o de tracción (kg/cm2) Fu 4767.20 3973.48 3161

TRACCION

Fuente:

(38)

(39)

COMPRESIÓN

Este ensayo es el mismo caso de solicitación respecto al ensayo de

tracción, por lo cual usamos las mismas fórmulas y se determino la

deformación de la probeta ante un esfuerzo de compresión.

• Preparación de la probeta

(ASTM E09)

Cantidad de probetas: 3 para cada proveedor Longitud de la probeta: 240 mm

(40)

• Montaje de la muestra y ejecución del ensayo de

compresión

(41)

Acero proveedor “P”

Acero proveedor “C”

(42)

(43)

C-P C-C

ENSAYO DE COMPRESION Experimentales

Esfuerzo proporcional (kg/cm2) Fp 3651.60 3217.45

Esfuerzo de fluencia (kg/cm2) Fy 4527.59 3882.68

Esfuerzo ultimo de compresión (kg/cm2) Fuc 4608.10 4021.02

De los resultados obtenidos en el ensayo de compresión, se observa que los tubos del proveedor “P” presentaron mayor esfuerzo de compresión que los del proveedor “C”, con una variación del 14.6%.

COMPRESIÓN

Fuente:

(44)

(45)

Curva acero proveedor “P”

Curva acero proveedor “C”

(46)

F - P F - C

ENSAYO DE FLEXIÓN Experimentales

Esfuerzo de flexión (kg/cm2) 1904.96 1586.28

Deformación máxima (mm) 5.03 4.42

De los resultados obtenidos en el ensayo de flexión, se observa que los tubos del proveedor “P” presentaron mayor deformación y esfuerzo de flexión que los del proveedor “C”, existe una variación del 20% para el esfuerzo de flexión y 13% para las deformaciones.

FLEXION

Fuente:

(47)

Saltos representan la fisura de la costura del tubo

(48)

Curva acero proveedor “C”

(49)

D - P D - C ENSAYO DE DOBLADO Experimentales Carga máxima (kg) 190.67 182.67

Radio de curvatura (mm) 17.50 17.50

Porcentaje de elongación de la fibra exterior 12.77 13.08

Angulo de doblado 123° 124°

De acuerdo a los resultados obtenidos en el ensayo de doblado, se observa que para un mismo ángulo de doblado y radio de curvatura, las probetas del proveedor “P” resisten mayor carga. Las probetas del proveedor “P” presentaron menos fisuras que las del proveedor “C”, por lo tanto los tubos del proveedor “P” son más dúctiles.

DOBLADO

Fuente:

(50)

Ensayos de

Uniones Soldadas

Modelo

Fuente:

Mariscal Melisa, Elías

Carmen, Azpilcueta José -2014

(51)

A.- UNIÓN A TOPE

• Preparación de la probeta

Longitud total de la probeta:

500 mm

Número de piezas:

02 Longitud de cada pieza:

250 mm

(52)

• Montaje de la muestra y ejecución del ensayo de

unión a tope

(53)

- Promedio de la carga máxima para cada proveedor - unión a tope

(54)

B.- UNIÓN EN ESQUINA DE UN LADO PARALELO

• Preparación de la probeta

Número de piezas:

03 Longitud de cada pieza:

200 mm, 230 mm, 120 mm

(55)

• Montaje de la muestra y ejecución del ensayo de

unión en esquina de un lado paralelo

(56)

- Promedio de la carga máxima para cada proveedor

(57)

G.- UNIÓN EN ESQUINA DE DOS LADOS PARALELOS

• Preparación de la probeta

Número de piezas:

03 Longitud de cada pieza:

200 mm, 100 mm

(58)

• Montaje de la muestra y ejecución del ensayo de

unión en esquina de dos lados paralelos

(59)

- Promedio de la carga máxima para cada proveedor

– unión de dos lados

paralelos

(60)

D.- UNIÓN VIGA - COLUMNA

• Preparación de la probeta

Número de piezas:

03 Longitud de cada pieza:

200 mm, 100 mm

(61)

• Montaje de la muestra y ejecución del ensayo de

unión viga - columna

(62)

- Promedio de la carga máxima para cada proveedor

– unión viga columna

Acero proveedor “P”

(63)

Proveedor "P" Proveedor "C" UNION VIGA COLUMNA Carga Máxima (kg) 6145.49 3938.48

Carga del límite de fluencia aparente (kg) 2980.17 2289.45

Resistencia experimental de la soldadura (kg/cm) 312.29 222.23

Resistencia teórica de la soldadura (kg/cm) 245.51 203.26

CUADRO RESUMEN DE RESULTADOS – ENSAYO UNIÓN VIGA

COLUMNA

Fuente:

(64)

(65)

CONCLUSIONES

1. Mediante los ensayos experimentales se han obtenido valores reales de los parámetros de diseño de estructuras metálicas con base en perfiles estructurales de acero negro de sección rectangular, como esfuerzo en el límite proporcional (Fp), esfuerzo de fluencia (Fy) y esfuerzo último (Fu) para los ensayo de tensión y compresión; esfuerzo máximo y deformación máxima para el ensayo de flexión; carga máxima, radio de curvatura, porcentaje de elongación de la fibra exterior, ángulo de doblado y fisuras para el ensayo de doblado, siendo los resultados finales:

TP TC

ENSAYO DE TENSION Experimentales Teóricos

Esfuerzo proporcional (kg/cm2) Fp 3637.57 3275.18 -Esfuerzo de fluencia (kg/cm2) Fy 4039.68 3620.80 2743 Esfuerzo ultimo (kg/cm2) Fu 4767.20 3973.48 3161 TP TC ENSAYO DE COMPRESION Experimentales Esfuerzo proporcional (kg/cm2) Fp 3651.60 3217.45 Esfuerzo de fluencia (kg/cm2) Fy 4527.59 3882.68 Esfuerzo ultimo o de compresión (kg/cm2) Fu 4608.10 4021.02 Fuente:

(66)

TP TC ENSAYO DE FLEXIÓN Experimentales

Esfuerzo de flexión (kg/cm2) 1904.96 1586.28

Deformación máxima (mm) 5.03 4.420

TP TC ENSAYO DE DOBLADO Experimentales

Carga máxima (kg) 190.67 182.67

Radio de curvatura (mm) 17.50 17.50

Porcentaje de elongación de la fibra

exterior 12.77 13.08 Angulo de doblado 123° 124°

Fuente:

(67)

7. Mediante los ensayos experimentales se han obtenido valores reales de las resistencias por centímetro de longitud de las uniones soldadas, mostrándose los resultados en la siguiente tabla:

Proveedor "P"

Proveedor "C"

UNION EN ESQUINA DE DOS LADOS PARALELOS

Carga Máxima (kg) 6518.90 4167.34 Carga del límite de fluencia aparente (kg) 2867.97 2872.66 Resistencia experimental de la soldadura (kg/cm) 273.84 271.19 Resistencia teórica de la soldadura (kg/cm) 232.90 202.27

UNION VIGA COLUMNA

Fuente:

(68)

Proveedor "P" Proveedor "C" UNION A TOPE Carga Máxima (kg) 1635.49 1318.09 Carga del límite de fluencia aparente (kg) 1084.90 981.30 Resistencia experimental de la soldadura (kg/cm) 184.70 177.55 Resistencia teórica de la soldadura (kg/cm) 243.67 209.95

UNION EN ESQUINA DE UN LADO PARALELO

Fuente:

(69)

Proveedor "P"

Proveedor "C"

UNION EN ESQUINA DE DOS LADOS PARALELOS

UNION VIGA COLUMNA

Proveedor "P" Proveedor "C" UNION A TOPE Carga Máxima (kg) 1635.49 1318.09 Carga del límite de fluencia aparente (kg) 1084.90 981.30 Resistencia experimental de la soldadura (kg/cm) 184.70 177.55 Resistencia teórica de la soldadura (kg/cm) 243.67 209.95

UNION EN ESQUINA DE UN LADO PARALELO

CUADRO RESUMEN DE RESULTADOS

RESISTENCIAS DE CADA UNION SOLDADA

Fuente:

(70)

RECOMENDACIONES PARA EL EMPLEO DE PERFILES DE ACERO NEGRO

Resistencia de diseño de la soldadura (kg/cm)

UNION A TOPE 177.55

UNION EN ESQUINA DE UN LADO PARALELO 205.35

UNION EN ESQUINA DE DOS LADOS PARALELOS 202.27

UNION VIGA COLUMNA 203.26

1.- Se recomienda realizar un control de calidad cuando se usen los perfiles estructurales tubulares de acero negro.

2.- Se recomienda adquirir perfiles estructurales tubulares de acero negro con denominación de origen y marca.

3.- Se recomienda usar como resistencia de diseño los valores indicados en la siguiente tabla, son las resistencias menores obtenidas en los ensayos y que corresponden a tubos sin denominación de origen y marca.

4.- No es recomendable utilizar uniones con soldaduras a tope debido a que los valores de resistencia de este tipo de unión son menores con respecto a otros tipos de unión.