UNIVERSIDAD LA REPUBLICA MARCOS ESTRUCTURALES RIGIDOS INGENIERIA CIVIL MINAS 1 AÑO MATERIA :FORTIFICACION PROFESOR: HERNAN CARRASCO CARLOS MENESES ALEXIS GODOY DIEGO MUÑOZ HECTOR MOREO KAREN BAEZA ALEJANDRO PIZARRO ALEJANDRO IGOR MAYO 2013
INDICE DEFINICION CLASIFICACION DE MARCOS MARCOS RIGIDOS SISTEMAS RETICULADOS RESISTENCIA APLICACIÓN DE MARCOS RETICULADOS DE ACERO EN TUNELES DIAGRAMA INGENIERIL DE MARCOS PARA TUNELES (DESARROLLO)
DEFINICIÓN Un marco estructural o también conocido como pórtico es una estructura que fundamentalmente es constituido por dos columnas y una viga sin contar los elementos subsecuentes que son cargas (W) fuerzas que están sobre la estructura. CLASIFICACION DE LOS MARCOS Marco desarmable: Marco metálico consistente en tres o más partes para montar in situ. Marco a paño: Marco metálico provisional que se instala mientras progresa la construcción de una pared o un entramado. Marco de tabernáculo: Marco o bastidor que rodea una hornacina o una puerta, consistente en dos columnas o pilastras que sustentan un frontón. Pre-marco: Marco secundario más basto, de madera o metálico fijado al hueco de una puerta o ventana que soporta el marco final. MARCOS RIGIDOS Un tipo de estructura son los marcos rígidos que actualmente han ido tomando fuerza debido a que facilitan la estructuración de los edificios y más con el uso del acero posibilita cubrir grandes luces. Los marcos formados por columnas y trabes están unidos, formando uniones rígidas capaces de transmitir los elementos mecánicos en la viga sin que haya desplazamientos lineales ó angulares entre sus extremos y las columnas en que se apoya. Sobre las vigas principales, que además de resistir las cargas verticales ayudan a resistir las cargas laterales, se apoyan en algunos casos las vigas secundarias encargadas de soportar el sistema de piso. Los Marcos Rígidos pueden ser diseñados con una cumbrera centrada, excéntrica o de una sola pendiente. La pendiente de techo puede ser tan baja como 2%. Los Marcos Rígidos también pueden ser usados con otros sistemas estructurales, incluyendo estructura de acero tradicional y madera. Esta sólida red estructural de acero laminado en caliente, según norma ASTM. Opción de columnas rectas, semirrectas (tipo supermercado), o de sección variable Luces de hasta 90 m. o más con alturas de hombro de hasta 24 m. Las luces libres pueden fluctuar entre 9 y 90 metros. El Sistema de Marcos Rígidos acepta cualquier carga de viento, sismo, nieve, puente grúa o equipos propios del proyecto.
SISTEMAS RETICULADOS El sistema más elemental de estructura reticulada, es aquella en la cual las vigas no trasmiten momentos a las columnas, pues están simplemente apoyadas o articuladas sobre estas. En este caso la trasmisión de las cargas y la distribución de las fuerzas internas es muy fácil de determinar: CARGAS VERTICALES, las losas trasmiten la carga hacia las vigas y éstas a las columnas, y a su vez a la cimentación. No se trasmiten momentos entre vigas y columnas. CARGAS HORIZONTALES, se considera que las columnas trabajan en VOLADIZO y estas están empotradas en la cimentación, siendo muy ineficiente esta trasmisión de fuerzas laterales. Este tipo de estructura se utiliza en aquellas construcciones bajas de 1 o 2 niveles donde las cargas laterales horizontales no tienen gran influencia SISTEMAS RETICULADOS CON MARCOS FIJOS Cuando se logran uniones rígidas entre las columnas y las vigas, se forma un MARCO RIGIDO y las trasmisiones de carga de un elemento a otro no se realiza por simple sobre posición como es el caso anterior sino que existe una conexión entre las columnas y las vigas con capacidad para trasmitir cortantes, Momentos Flectores y Fuerzas Axiales, que tienen mayores ventajas que el caso anterior: 1- Aumento sustancial de la resistencia y rigidez ante cargas horizontales. 2- Al ser una estructura hiperestática se puede aprovechar el comportamiento dúctil del material (acero o hormigón armado) y realizar redistribuciones importantes de los
momentos flectores. 3- El monolitismo le permite, ante acciones no previstas, trasmitir cargas a otra parte de la misma. RESISTENCIA El tipo de material usado en la estructura define la resistencia, la flexibilidad, la durabilidad y muchas otras características de la estructura. Entre los materiales mas comunes están el hormigón, acero, madera, piedra, unidades de arcilla cocida, plástico, etc. Como se mencionaba al principio en la definición de ingeniería estructural, el avance en el conocimiento de las propiedades de los materiales nos permite que nuestro análisis se acerque mas a la realidad. Es parte de nuestra labor seleccionar adecuadamente los materiales para lograr que nuestra estructura sea segura, económica y factible. Tengamos en cuenta que el seleccionar presupone un buen conocimiento de las propiedades mecánicas del material elegido. MARCO RETICULADO DE ACERO EN TUNELES (Ejemplo) Fuente: DSI-Chile Todos los marcos reticulados consisten de tres o cuatro barras de retención primarias conectados mediante elementos de tensionado de diseño del fabricante. El marco reticulado será diseñado para permitir el ingreso del shotcrete al interior y parte posterior de la viga con un número mínimo de recubrimiento de shotcrete. Todas las conexiones entre elementos de tensionado y barras de retención serán a través de soldadura a arco metálico. Todas las conexiones entre elementos de tensionado y barras de retención serán a través de soldadura a arco metálico. 3. Los marcos reticulados tendrán propiedades de momento flector sobre el eje neutral como mostrado. Un mínimo de 5% del momento de inercia será entregado por los elementos de tensionado. Este porcentaje será calculado como promedio a lo largo de un segmento de marco. 4. El espaciado de la línea central de los elementos de tensionado debe ser menos de tres veces la altura del marco para asegurar una estabilidad ante la posibilidad de un colapso con una tolerancia de más o menos una pulgada. 5. Los elementos de conexión en la parte final de la cercha pueden ser placas
estructurales, ángulos o acoples. Las placas de apoyo deben transferir la carga al suelo o roca. Los elementos conectores deben transferir la capacidad de carga total a la cercha. Fabricación: 1. Los segmentos de los marcos reticulados deben ser compuestas de un acero de baja aleación cuando son usados para reforzar concreto. Son utilizados también para aplicaciones especiales en donde el doblaje y soldadura son importantes. 2. Propiedades físicas mínimas del acero: fuerza de resistencia a la tracción min 80 ksi, fuerza de límite elástico min 70 ksi, elongación máxima min 10%. 3. Los elementos conectores en la parte final del marco deben ser construidos con un ángulo estructural o placa que cumpla con los requerimientos A325 a menos que sea especificado lo contrario. 4. El proceso de soldadura debe cumplir con los requerimientos impartidos por AWS para soldadura a arco metálico (GMAW). Todos los soldadores deben estar certificados en acorde con AWS D1. 5. Todas las soldaduras correrán de forma paralela a las barras de retención con un largo mínimo de 1". Fabricación de Marcos Acero Instalación de marcos
DIAGRAMA INGENIERIL DE MARCOS PARA TUNELES (DESARROLLO) A continuación de anexan planos de detalles correspondiente a la ingeniera para la instalación de marcos metálicos en tuneles, con el fin de establecer gráficamente las características de marcos utilizados en las tareas de desarrollos mineros.