INGENIERIA CIVIL. Código: Año Académico: 2016 Estabilidad, Resistencia de Materiales y Estructuras Bloque: Tecnologías Aplicadas

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1 INGENIERIA CIVIL PROGRAMA DE ASIGNATURA ACTIVIDAD CURRICULAR: CONSTRUCCIONES METALICAS Y DE MADERA Código: Año Académico: 2016 Área: Estabilidad, Resistencia de Materiales y Estructuras Bloque: Tecnologías Aplicadas Nivel: 5º Tipo: Obligatoria Modalidad: Anual Carga horaria total: Hs. Reloj: 96 Hs. Cátedra: 128 Carga horaria semanal: Hs. Reloj: 3 Hs. Cátedra: 4 Composición del equipo docente Profesores Titulares: Profesores Asociados: Profesores Adjuntos: Auxiliares JTP: Auxiliares ATP 1 : Auxiliares ATP 2 : Ing. Gustavo E. DARÍN Ing. Aníbal TOLOSA Ing. Leonardo C. LAFOJANNIS Ing. Gerardo Oscar LAVORATO Ing. Magalí Daiana SPINOSA FUNDAMENTACIÓN La importancia de esta asignatura radica en brindar a los estudiantes de Ingeniería los conocimientos sobre el cálculo y dimensionamiento de estructuras de acero y madera, introduciéndolos en el diseño estructural y en la especificación de los materiales y medios de unión relacionados con las construcciones metálicas y de madera. Por los temas que integran el programa es necesario que el alumno sea capacitado con los conocimientos teóricos y conceptuales que influyen en el proyecto de los elementos individuales y le sean provistos los conocimientos necesarios para comprender de forma acabada el funcionamiento de las tipologías estructurales más usuales. Para el dictado de la Asignatura, se seguirán los procedimientos adoptados por las Normas CIRSOC actualmente en vigencia. Sin embargo, debido a los cambios, nuevos desarrollos y al proceso de globalización que implica en muchos casos proyectar con normas de distinta procedencia y debido también a los continuos avances que se producen en todas las áreas del conocimiento es fundamental que el alumno tenga una importante base teórica y conceptual de los procedimientos de cálculo que le permita adaptarse a la utilización de otras normas. Se tendrán en cuenta criterios de seguridad e higiene en el desarrollo de los procesos tecnológicos (soldadura, montaje, mantenimiento, etc.). Se transmitirán a los estudiantes conceptos de Calidad, tanto para la ejecución de los proyectos, como en la ejecución de las estructuras. OBJETIVOS Diseñar, detallar y especificar materiales, medios de unión, inestabilidad y deformación relacionadas con las construcciones metálicas y de madera. CONTENIDOS 1

2 a) Contenidos mínimos Construcciones metálicas. Características de los materiales. Criterios de dimensionamiento ASD y LRFD. Barras traccionadas, barras comprimidas. Vigas compactas y no compactas. Pórticos. Uniones. Diseño y organización de una nave industrial. Cargas de cálculo. Detalles constructivos. Construcciones de madera. Principios de cálculo, cálculo a compresión, flexión, corte y flexo compresión. b) Contenidos analíticos 1.- Introducción Aplicaciones, ventajas de la utilización del acero y desarrollo sustentable. Recuperación del acero. Acero de uso estructural, propiedades (constantes físicas, ductilidad, fragilidad, resiliencia, tenacidad, dureza, efecto de la temperatura, fatiga). Ensayos para la determinación de las características físicas. Características químicas. Componentes del acero y su incidencia en las propiedades. Normas de calidad de los materiales. Proceso de fabricación: productos, formas comerciales, laminados planos, perfiles, chapa plegada. Normas de productos. 2.- Diseño estructural Criterios de diseño estructural. Acciones sobre las estructuras. Seguridad en las construcciones. Método de tensiones admisibles. Método de estados últimos. Fundamentos. Factores de carga y de resistencia. 3.- Barras traccionadas Comportamiento. Aéreas netas y Áreas efectivas. Bloque de corte. Resistencias nominales. 4.- Inestabilidad de placas. Inestabilidad de placas en régimen elástico. Inestabilidad de placas en régimen anelástico. Criterios de clasificación de secciones según LRFD. Relaciones ancho o alto / espesor. 5.- Barras comprimidas Carga crítica de Euler, de Engesser, Shanley. Carga crítica real. Influencia de las tensiones residuales. Deformaciones iniciales. Condiciones de vínculo. Criterio de cálculo según LRFD. Influencia del esfuerzo de corte de segundo orden. Elementos básicos para el análisis de pandeo por torsión pura o por flexo torsión. Concepto de características sectoriales de las secciones de pared delgada. Carga crítica de pandeo flexotorsional. Barras de secciones armadas con perfiles. Criterios de cálculo. 6.- Vigas de alma llena Resistencia nominal de secciones compactas y no compactas. Flexión y corte. Inestabilidad lateral torsional de vigas. Rango elástico e inelástico. Ejemplos de cálculo. 7.- Vigas de alma llena con elementos esbeltos. Secciones con alas esbeltas. Secciones con almas esbeltas. Inestabilidad vertical del ala comprimida. Concepto de campo de tracción. Rigidizadores transversales. Resistencia de cálculo a flexión, corte y flexión y corte. 8.-Flexo compresión 2

3 Barras con extremos indesplazables. Ecuaciones diferenciales para flexo compresión y procedimientos para el cálculo de los momentos de segundo orden. Ecuaciones de interacción. Criterios de cálculo según LRFD. Barras con extremos desplazables. Pórticos no arriostrados. Procedimientos de diseño según LRFD. 9.- Uniones Uniones con bulones Tipo y calidad de bulones. Resistencia por corte y aplastamiento. Agujeros, dimensiones y separación. Bulones de alta resistencia. Concepto de funcionamiento. Procedimientos de colocación. Uniones de deslizamiento crítico. Bulones solicitados a tracción. Solicitaciones combinadas. Ejemplos de cálculo Soldadura Procedimientos de soldadura. Tipos de junta. Tipo de cordones. Defectos de las uniones soldadas. Tamaño y longitudes de los cordones de soldadura. Resistencia nominal. Calidad de la soldadura. Simbología. Ejemplos de cálculo Diseño de uniones Uniones rígidas, semi rígidas y articuladas. Detalles Perfiles delgados Introducción. Normas de aplicación. Tipo de secciones conformadas y aplicación. Resistencia post-crítica y concepto de ancho efectivo. Cálculo del ancho efectivo en elementos comprimidos con distribución uniforme. Barras comprimidas, flexionadas, flexo comprimidas Edificios industriales con estructura de acero Tipologías estructurales. Descripción y elementos principales. Análisis de carga. Chapas de cerramiento. Correas y largueros. Arriostramientos longitudinales y transversales Vigas carrileras. Tipologías, acciones y criterios de cálculo Pórticos transversales. Cabriadas y vigas de techo. Columnas. Tipologías. Conceptos de diseño y cálculo. Columnas compuestas de sección constante y variable. Apoyo de columnas, cálculo de chapas base Protección de las estructuras de acero Conceptos de corrosión y protecciones. Fuego. Seguridad contra incendio. Incidencia de la temperatura en la resistencia. Carga de fuego. Materiales para la protección Construcciones de madera Principios de cálculo. Topologías estructurales. Calidades de la madera. Secciones simples y compuestas maderas laminadas. Cálculo a compresión, flexión, corte y flexo compresión. Uniones. DISTRIBUCIÓN DE CARGA HORARIA ENTRE ACTIVIDADES TEÓRICAS Y PRÁCTICAS Tipo de actividad Teórica Formación Práctica Carga horaria total en hs. reloj Carga horaria total en hs. cátedra 3

4 Formación experimental Resolución de problemas Proyectos y diseño Práctica supervisada ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS Modalidades de enseñanza empleadas según tipo de actividad (teórica práctica) La materia se desarrolla durante el año siguiendo aproximadamente la secuencia señalada en el Programa Analítico. En primer lugar se logra el conocimiento de los elementos simples que constituyen una estructura de acero y luego se los integra en una estructura típica, en este caso una nave industrial, que cuenta con gran variedad de posibilidades pedagógicas. Las clases son teórico prácticas. Se desarrolla y presenta cada tema en particular en forma teórica, explicando los conceptos y desarrollos necesarios y a continuación se explican problemas prácticos similares a los que los alumnos resolverán durante el desarrollo de los trabajos prácticos. Se atienden consultas de los alumnos relativos a la resolución de los trabajos prácticos. Cada uno de los temas principales es objeto de un trabajo práctico, incluyendo el proyecto y cálculo de una nave industrial con puente grúa. Los estudiantes resuelven estos TP fuera de las horas de clase y realizan las consultas durante el desarrollo del curso. Se informa a los estudiantes de la principal bibliografía disponible, y se los provee de apuntes que cubren una parte importante de la materia. Recursos didácticos para el desarrollo de las distintas actividades (guías, esquemas, lecturas previas, computadoras, software, otros). Las clases se desarrollan en el pizarrón utilizándose simultáneamente y en forma complementaria proyecciones mediante cañón y PC. EVALUACION Modalidad (tipo, cantidad, instrumentos) Aprobación de los trabajos prácticos que consisten en la resolución de problemas especialmente elaborados sobre los principales temas de la Asignatura. Dos exámenes parciales (con dos recuperatorios cada uno) que en general corresponden a la resolución de un problema de nivel similar a los explicados en clase y resueltos en los trabajos prácticos y preguntas conceptuales sobre los temas dictados en las clases. ARTICULACIÓN HORIZONTAL Y VERTICAL CON OTRAS MATERIAS La Asignatura Construcciones Metálicas y de Madera es una materia de aplicación y de formación del Ingeniero Civil que se cursa en el Quinto nivel de la carrera de Ingeniería Civil. Su ubicación relativa es adecuada, considerando que las materias de los niveles anteriores son las suficientes para cursar la materia. CRONOGRAMA ESTIMADO DE CLASES Unidad Temática Duración en hs cátedra

5 BIBLIOGRAFÍA Reglamento Argentino de Estructuras de Acero para Edificios CIRSOC 301 y Comentarios. Reglamento Argentino de Elementos Estructurales de Acero de Sección Abierta Conformados en Frío CIRSOC 303 y Comentarios. Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia. CIRSOC 305. Reglamento Argentino de Acción del Viento sobre las Construcciones. CIRSOC 102. Apuntes de la Cátedra. Diseño de Estructuras de Acero, Método LRFD. Gabriel Troglia. Steel Structures, Design and Behavior", Charles Salmon y John Johnson. Diseño de Estructuras de Acero LRFD Mc Cormac. Estructuras de Acero, Diseño con factores de carga y resistencia Gabriel Valencia Clement. La Estructura Metálica hoy", Ramón Argüelles Alvarez Librería Técnica Bellisco. Manual of Steel Construction, Load and Resistance Factor Design, third edition", American Institute of Steel Construction. Cálculo de Estructuras de Acero", Vicente Cudos Samblancat, H. Blume Ediciones. El acero en la construcción. Manual para el proyecto, cálculo y ejecución de construcciones de acero", Edit. Reverté, S.A. (Traducción de la obra alemana Sthalbau). Diseño de Estructuras de Acero con LRFD, Galambos, Lin, Johnston. Diseño de Estructuras de Acero con LRFD. William Segui, Editorial Thomson Composite Construction Design for Buildings. Colaco, Leon,Viest,,Furlong, Griffis. GUIDE FOR THE DESIGN AND CONSTRUCTION OF MILL BUILDINGS, AISE Technical Report No.13. AISC Design Guides 5