Perfiles estructurales de acero: Tipos, simbología y unidades, Apuntes de Química

¡Descarga Perfiles estructurales de acero: Tipos, simbología y unidades y más Apuntes en PDF de Química solo en Docsity! OBJETIVOS 3 MARCO TEÓRICO 3 2.1 Tamaños básicos preferidos 3 2.2 Roscas de tornillo estándar americanas 4 2.3 Roscas de tornillo métricas 5 2.4 Vigas de madera estándar. 6 2.5 Perfiles estructurales de acero 7 2.6 Aplicación del sistema métrico a perfiles estructurales 8 2.7 Ángulos de acero (perfiles en L) 9 2.8 Canales American Standard (perfiles en C) 10 2.9 Perfiles de patín ancho (perfiles W) 12 2.10 Vigas American Standard (perfiles S). 14 2.11 Tubería estructural (cuadrada y rectangular) 16 2.12 Tubos y tubería redonda. 18 2.13 Canales estándar Aluminum Association y vigas I. 20 CONCLUSIONES 21 BIBLIOGRAFÍA 21 1. OBJETIVOS Objetivo General: ● Investigar y conocer acerca de los perfiles estructurales estándar y los tamaños básicos preferidos así como sus propiedades geométricas. Objetivos Específicos: ● Conocer los valores estandarizados y valores preferidos que rigen en la industria de los perfiles. ● Especificar las dimensiones y características de los perfiles estructurales. ● Investigar la simbología según la norma para reconocer los distintos tipos de perfiles. 2. MARCO TEÓRICO 2.1 Tamaños básicos preferidos Cuando el componente que se está diseñando se fabricará de conformidad con las especificaciones del diseñador, se recomienda que las dimensiones finales se especifiquen con arreglo a un conjunto de tamaños básicos preferidos. La designación de roscas métricas estándar son de la siguiente forma. M10X1.5 Donde: M significa métrica. 10 es el diámetro mayor básico en mm. 1.5 es el paso entre roscas adyacentes en mm. Por lo tanto esta es una rosca métrica con un diámetro mayor de 10.0 mm y un paso de 1.5 mm. NOTA: El paso =1/n. ● Donde (n) es el número de hilos. 2.4 Vigas de madera estándar. Figura 1. Vigas de madera El tamaño nominal es simplemente el nombre de la viga y se relaciona con el tamaño en bruto aproximado antes de su terminación. Las dimensiones reales terminadas son significativamente más pequeñas que los tamaños nominales. Ejemplo: Una tabla común de 2x12 en realidad es de 1.5 in de ancho y 11.25 in de altura 2.5 Perfiles estructurales de acero En la fabricación del acero se abastece una gran variedad de perfiles estructurales estándar que son eficientes en el uso del material y útiles para la especificación e instalación en estructuras de edificios o máquinas. En la siguiente tabla se muestran los ángulos estándar (perfiles en L), canales (perfiles en C) y perfiles de patín ancho(Perfiles en W), vigas American Standard (perfiles en S), tubería estructural y tubos conocidos como secciones estructurales huecas(HSS, hollow structural sections), cabe mencionar que a menudo se hace referencia a los perfiles en W y en S como vigas I porque el perfil de la sección transversal se parece a la letra mayúscula I. Tabla 1. Designaciones de perfiles de acero y aluminio 2.6 Aplicación del sistema métrico a perfiles estructurales El uso de perfiles estructurales estándar que se han fabricado por muchos años con arreglo a dimensiones básicas expresadas en el sistema inglés de unidades (sistema de libra-pie-segundo) seguirá dominando en el futuro cercano. Es importante que esté enterado del uso cada vez más difundido de unidades métricas SI en el diseño y la fabricación de estructuras en tanto que mantiene su habilidad de utilizar el sistema inglés. Las tablas en los apéndices A-5 a A-9 incluye páginas distintas para unidades en el sistema inglés y unidades SI para perfiles en L, perfiles en W, perfiles en C y perfiles HSS. Todas las tablas que incluyen datos SI son una conversión suave del sistema inglés. Esto significa que los perfiles estándar utilizados y fabricados de acuerdo con el sistema inglés de unidades no han cambiado. En las tablas SI, las designaciones y propiedades de las secciones transversales se convirtieron a su equivalente métrico con base en las definiciones dadas. Seguidamente, se analizan algunas observaciones. - Las dimensiones lineales dadas en pulgadas se convierten al milímetro más cercano. No obstante, las dimensiones pequeñas, tales como el espesor de las alas de un ángulo (perfil en L) se redondean a la décima de mm más cercana. El factor utilizado es 1.0 in = 25.4 mm. - Los tamaños nominales convertidos típicamente se redondean a los 10 mm más cercanos. Es importante utilizar en los cálculos dimensiones reales de características críticas de los perfiles. - El sistema inglés de unidades incluye el peso por pie (lb/ft) de cada perfil. Más precisamente, estos datos son masa por pie, donde las unidades son 𝑙𝑏 𝑚 /𝑓𝑡 leídas como libras masa por pie. Comúnmente no se incluye el subíndice m. En el caso de usos en o cerca de la superficie de la tierra, el valor numérico de masa en es el mismo valor de peso (la fuerza de la gravedad), a menudo𝑙𝑏 𝑚 expresada en o libras fuerza.𝑙𝑏 𝑓 - Para la conversión de la masa por unidad de longitud de /ft a unidades SI𝑙𝑏 𝑚 se aplica el factor: 1,488𝑘𝑔/𝑚 𝑙𝑏 𝑚 /𝑓𝑡 Ejemplo: Un perfil de viga que aparece listado con un peso de 70 lb/ft se convierte a unidades SI como: 40 𝑙𝑏 𝑓𝑡 [ 1,488 𝑘𝑔 𝑚 𝑙𝑏 𝑓𝑡 ] = 59, 52 𝑘𝑔 𝑚 - Frecuentemente se desea el peso (fuerza) por unidad de longitud cuando se considera la fuerza aplicada por un miembro a otro. En ese caso de la masa por unidad de longitud se debe convertir la fuerza por unidad de longitud Figura 3. Perfiles en C Apéndice A-6 Propiedades de canales de acero American Standard (perfiles c) en unidades del sistema inglés. Ejemplo: C12X25 Donde: C indica que un perfil C estándar. 12 es el peralte nominal (y real) en pulgadas con el alma vertical. 25 es el peso por unidad de longitud en lb/ft. La designación SI correspondiente para este perfil es. Apéndice A-6(SI) Propiedades de canales de acero American Standard (perfiles C) en unidades SI Ejemplo: C300X37 Donde: 30 peralte nominal en mm 37 masa por unidad de longitud en kg/m. En el apéndice A-6(SI) se ve que el peso por unidad de longitud es de 0.365kN/m y el peralte real de 305 mm. 2.9 Perfiles de patín ancho (perfiles W) Este es el perfil más común utilizado para vigas. Consta de un alma relativamente delgada y patines planos con espesor constante un tanto más gruesos. La mayor parte de la sección transversal se encuentra en los patines lejos del eje centroidal (eje X) lo que hace que el momento de inercia sea muy alto para una cantidad dada de material. El término peralte es la designación estándar para la altura vertical de la sección transversal cuando se coloca en la orientación mostrada en la siguiente imagen. Este tipo de perfiles funcionan mejor cuando se utilizan a flexión pura sin torsión, dado que son bastante flexibles a torsión. Figura 4. Perfil W Apéndice A-7 Propiedades de perfiles de acero de patín ancho (perfiles W) en unidades del sistema inglés. Ejemplo: W14X43 Donde: W indica que es un perfil W. 14 es el peralte nominal en pulgadas. 43 es el peso por unidad de longitud en lb/ft. Nota: El peralte real a menudo es diferente del nominal para el W14X43 el peralte real es de 13.7 in. La designación SI corresponde para este perfil es. A-7 (SI) Propiedades de perfiles de acero de patín ancho (Perfiles W) en unidades métricas. Por lo tanto S510X98.2 Donde: 510 peralte nominal en mm. 98.2 masa por unidad de longitud en kg/m. En el apéndice A-8(SI) se ve que el peso por unidad de longitud es de 0.963 kN /m y que el peralte real es de 508 mm. 2.11 Tubería estructural (cuadrada y rectangular) La apariencia y las propiedades de la tubería estructural de acero, también llamada sección estructural hueca (HSS, por sus siglas en inglés). Las propiedades de sección responden a los radios de esquina, observe los bosquejos que muestran los ejes X y Y. El apéndice A-9 incluye dos constantes torsionales, J y C, para los perfiles HSS cuadrados y rectangulares; en la sección llamada Torsión de secciones no circulares. El término J e s el momento polar de inercia relacionado con la rigidez de la sección para resistir la torsión. El término C se utiliza para calcular el esfuerzo cortante en el perfil cuando se somete a torsión. Como estos perfiles funcionan bien como columnas, el radio de giro se da para cada tamaño de miembro, porque tiene que ver con la tendencia de una columna de pandearse. Las tuberías cuadrada y rectangular son muy útiles en estructuras de máquina porque sus propiedades de sección (vigas sometidas a flexión, y para carga torsional). La tubería cuadrada constituye una sección eficiente para columnas. Figura 6. Bosquejo que muestran los ejes X y Y A-9 Propiedades de tubería estructural de acero cuadrada y rectangular (perfiles HSS) en unidades del sistema inglés. A-9 Propiedades de tubería estructural de acero cuadrada y rectangular (perfiles HSS) en unidades SI. Ejemplo HSS6X4X1/4 Donde HSS6: indica que es una sección estructural estándar 4: es el peralte del lado más largo en pulgadas ¼: es el espesor de pared nominal en pulgadas Para el perfil HSS antes mencionado (HSS6X4X1/4), la designación SI correspondiente es: HSS152X102X6.4 Ésta indica el peralte de 152 mm, el ancho de 102 mm y el espesor de pared nominal de 6.5mm. En el apéndice A-9(SI) se ve que la masa por unidad de longitud es de 23.2 kg/m y que el peso por unidad de longitud es de 228 N/m. El espesor de pared de diseño es de 5.92 mm. 2.12 Tubos y tubería redonda. Las secciones circulares huecas, comúnmente llamadas tubos, son muy eficientes para usarse como vigas, miembros sometidos a torsión y columnas. El apéndice A -12 da las propiedades de algunos tamaños de tubo representativos que pueden ser utilizados para aplicaciones estructurales en la construcción y el diseño mecánico. Se incluyen la nomenclatura de designación 1, las dimensiones reales, el área, el momento de inercia, el módulo de sección, el radio de giro y las constantes torsionales J y Zp.