TEMARIO PERFILES ANGULARES imprimir

1. NOMBRE DEL PROYECTO:
“DETERMINACION DE LAS PROPIEDADES MECANICAS DE SECCIONES
ABIERTAS CON PERFILES ANGULARES DE ACERO EN LA CIUDAD DEL
CUSCO, 2016”
2. INFORMACIÓN:
Nombre y datos de los Tesistas:
ILASACA COLQUE, Thalya Nikol
MOYA TUNQUI, Alexandra Karem
E-mails:
[email protected]
[email protected]
Número de celular/Número fijo:
941469953
974256403
3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
3.1. Situación Problemática:
En los últimos años se ha venido dando en el sector de la construcción de
nuestra región, un incremento en el uso de secciones abiertas con perfiles
angulares de acero en antenas de telefonía, techos y estructuras de
publicidad, que se encuentran en diferentes lugares de la ciudad del Cusco,
debido a las ventajas que ofrecen, principalmente a su facilidad de manejo
y montaje.
En el diseño de las estructuras de secciones abiertas con perfiles angulares
podemos identificar deficiencias tales como, procedimientos de cálculo
erróneos, malas especificaciones para las uniones en general, exceso de
confianza en los datos reportados por los fabricantes para los parámetros de
diseño y los factores de seguridad empleados; variación de los diseños
originales sin una justificación técnica, así como la incorrecta manipulación
de los elementos, lo que trae como consecuencia gran cantidad de
estructuras construidas en forma empírica, impulsada por la necesidad de
bajar costos a expensas de la seguridad.
1
3.2. Formulación del Problema.
En el diseño y construcción de las estructuras metálicas se vienen realizando
en base a las propiedades mecánicas reportadas por los fabricantes en sus
catálogos los cuales solo contemplan las dimensiones de los perfiles, el tipo
de material utilizado en su fabricación, esfuerzo de fluencia y resistencia
última; pero no se conocen con precisión los parámetros reales de diseño y
el comportamiento real de estos materiales, pues el diseño y los procesos
constructivos de diferentes estructuras metálicas se realizan de manera
empírica.
4. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN:
El incremento de usos de secciones abiertas con perfiles angulares se debe
a las ventajas que ofrecen: relativo bajo peso, facilidad de manipulación,
versatilidad en infinidad de aplicaciones, por lo que se requiere un mejor
conocimiento de la utilización de estos perfiles.
De ahí, la importancia de un mejor conocimiento de las propiedades
mecánicas reales, comportamiento, uso y manejo de perfiles angulares; para
obtener un mejor diseño y construcción de estructuras metálicas que nos
lleven a mejorar la calidad y seguridad de la estructura, por lo que se
comprobaran las propiedades mecánicas reales de los perfiles angulares de
acero más utilizados en la ciudad estos siendo resultado de una encuesta.
5. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN.
5.1. Objetivo General.
Determinar las propiedades mecánicas de secciones abiertas con perfiles
angulares en estructuras de acero en la ciudad del Cusco, 2016.
5.2. Objetivos Específicos.

Verificar las propiedades mecánicas de los perfiles angulares
comerciales, ofrecidas por los proveedores.

Aportar valores reales de diseño de los perfiles angulares de mayor
uso en el mercado.
2
6. MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL
6.1. Antecedentes de la Investigación:

En el año 2002, López Gaxiola, Felipe de Jesús, en su trabajo de
investigación titulado: Diseño por el método LRFD y ASD de perfiles TE
laminados en caliente sujetos a compresión axial, donde realiza ensayos y
diagramas de flujo en diseños ASD y LRFD, en dicho diagrama se contempla
condiciones que se pueden presentar en la realidad.1

En el año 2002, Monge Gullén, y Vindas Umaña, presentan el trabajo de
investigación titulado: Manual de construcción para estructuras metálicas
con base en perfiles doblados en frio, desarrollando un libro de cálculo para
dimensionar elementos estructurales compuestos por perfiles doblados en
frio. 2

En el año 2010, Pinto Ascuña, Omar Erick, en su trabajo de investigación
titulado: Diseño de un muelle flotante de acero: donde hace uso de perfiles
angulares de acero para la estructura, realizando algunos estudios y
pruebas a perfiles angulares. 3

En el año 2014, Elías Mora, Carmen del Rosario, y Mariscal Blanco, Melissa,
presentan
su trabajo
de
investigación titulado:
Determinación
de
propiedades mecánicas de perfiles estructurales de hacer negro con uniones
soldadas utilizando la maquina universal, en la investigación mencionada se
verifica las propiedades mecánicas de secciones de acero, enfocándose en
secciones cerradas. 4
1
Lopez Gaxiola, F. J. (2002) Biblioteca Digital USON. Obtenido de
http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/11819/Capitulo1.pdf
2
Monge Guillen, Vindas Umaña (2002) Repositorio TEC. Obtenido de
http://repositoriotec.tec.ac.cr/handle/2238/252
3
Pinto Ascuña, O. E. (2010) Repositorio Digital de Tesis PUCP. Obtenido de
http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/499
4
Elías, C., Mariscal, B. (2014) Determinación de propiedades mecánicas de perfiles estructurales de hacer
negro con uniones soldadas utilizando la maquina universal (Tesis de Pregrado), UNSAAC, Perú.
3
6.2. Marco Conceptual: 5
a) Acero estructural, definición y clasificación:
Se define a lo que se obtiene al combinar el hierro, carbono y
pequeñas proporciones de otros elementos tales como silicio, fosforo,
azufre y oxígeno, que le atribuyen propiedades determinadas.

Por su conformación:
o Acero laminado en caliente: Es producido, calentado y
presionado por medio de unos rodillos industriales que laminan
el acero a altas temperaturas.
o Acero laminado en frio: Es en esencia, laminado en caliente con
un mayor proceso, el material es enfriado a temperatura de
ambiente y luego es recocido o laminado templado. Este
proceso produce aceros con tolerancias dimensionales más
próximos.

Por su composición:
o Acero carbonizado: Protección del producto mediante el
recubrimiento de zinc.
o Acero inoxidable: Aceros de alta aleación con más de diez por
ciento de cromo. Es resistente al calor, la oxidación y la
corrosión.

Por su calidad:
o Aceros no aleados:

De calidad: Presentan características específicas en
cuanto a su tenacidad, tamaño de grano, formalidad, etc.

Especiales: Presentan mayor pureza que los aceros de
calidad, en especial en relación
al contenido de
inclusiones no metálicas.
o Aceros aleados:
5
¿Qué es el acero estructural? Recuperado de http://www.arqhys.com/contenidos/estructuralesaceros.html
4

De calidad: Presentan buen comportamiento frente a la
tenacidad.

Especiales: Caracterizados por un mejor control en su
composición química y de condiciones particulares de
elaboración, para asegurar propiedades mejoradas.
b) Tipos de perfiles estructurales:
Existen varios tipos de elementos de acero que se emplean en las
construcciones, pueden ser:

Productos no planos: Pueden ser productos laminados en caliente
(perfiles ángulos, canales, perfiles alas anchas, tubos, varillas
lisas, etc.).

Productos planos: Son las planchas, pletinas, bobinas, hojas y
tiras, de estas planchas ya sean laminadas en frio o caliente, se
obtienen los perfiles plegados y los perfiles soldados.

Perfiles plegados: son derivados de los productos planos, con
diferente forma de plegado (plegado a fondo, plegado parcial y
acuñado)
5

Perfiles soldados: Conformadas por piezas de planchas de acero
unidas entre sí mediante soldadura por arco sumergido.
c) Propiedades mecánicas del acero:

Tenacidad: Capacidad que tiene un material de absorber y
almacenar energía, en forma de deformación plástica, antes de
romperse.

Ductilidad: Capacidad de un, material que bajo la acción de
fuerzas pueden deformarse sin llegas a romperse o que
mecánicamente pueden extenderse como alambres o hilos.

Módulo de elasticidad: Es la relación entre el esfuerzo y la
deformación en el rango elástico, siendo E=29,500 ksi (2100000
kg/cm2) para todos los aceros
6

Relación de Poisson: Se denomina así a la relación entre la
relación transversal y la longitudinal.
c) Estructuras de acero:
Se define como estructura de acero a los elementos o conjunto de
elementos de acero que forman sustentamente una construcción.
Existen los diferentes elementos estructurales:

Columnas: Elementos que trabajan principalmente a carga axial
de compresión o esta combinada con flexión, los perfiles con que
se forman las columnas
son generalmente perfiles W, tubo
circular, tubo cuadrado, perfiles angulares y canales.

Vigas: Son elementos horizontales, en algunos casos inclinados,
cuya función es transmitir cargas que producen principalmente
flexión.

Arriostres: son elementos en diagonal, formando triángulos en la
estructura, los arriostres trabajan a carga de tensión o compresión,
evitando el ladeo de la estructura. Los perfiles más apropiados
para arriostres son los w, S, C y angulares.

Miembros a tensión: Los miembros a tensión se encuentran
sometidos únicamente a carga axial de tensión, los perfiles
mayormente usados son perfiles W, S, C, angulares y barras.

Cables: Son miembros flexibles que pueden ser únicamente
sometidos a tensión, consisten en uno o más grupos de alambres,
torrones o cuerdas.
d) Maquina Universal:
Maquina semejante a una prensa con la que es posible medir las
propiedades mecánicas de un elemento al ser sometidos a ensayos
de tracción y compresión, puede ser de accionamiento hidráulico (la
fuerza se aplica por medio de un sistema d bomba y cilindro) o
accionamiento mecánico (Los dispositivos pueden ser motor, tornillo,
cadena, palanca, probeta, mordaza superior y mordaza inferior),
posee las siguientes partes:
7

Unidad fija: Actúa como miembro rígido durante la prueba, los
componentes de esta unidad son: una cruceta ajustable, dos
columnas y base.

Unidad de carga: Se aplica a la muestra durante la prueba, los
componentes de la unidad de cargas son: una tensión, cruceta,
mesa de compresión y cilindro hidráulico.
e) Uniones en elementos de acero: Se cuenta con algunos tipos de uniones
para garantizar el ensamble y su comportamiento en conjunto de la
estructura. A continuación se muestra los tipos de uniones en elementos
de acero:

Remaches en caliente o roblones: Consiste en un vástago,
provisto de una cabeza, que se introduce a través de taladros de
chapas a enlazar calentando “al rojo cereza”, estampándose otra
cabeza en el extremo saliente.

Soldadura: La soldadura es la más común conexión del acero
estructural y consiste en unir dos piezas mediantes la fusión
superficial de las caras a unir con presencia de calor, con o sin
aporte de material agregado.
o Los tipos de conexiones de perfiles y planchas por soldadura
son las siguientes:
o Los tipos de soldadura que se practican, se pueden detallar en
el siguiente esquema:
8
o A su vez, hay diferentes formas de practicar los biseles en los
perfiles o planchas a soldar:
6.3. Glosario de términos:

Acero: Aleación de hierro y carbono que se produce a partir de la función.

Acero bruto: Es el acero líquido o colado antes de ser sometido a
transformación.

Acero estructural: Acero de composición química de hierro, carbono y
algunos elementos que le aportan características específicas para su
uso en la construcción.

Acero negro: Tiene un bajo contenido de carbono y ningún tratamiento
superficial.

Acero galvanizado: Acero con un tratamiento superficial de zinc que
ayuda a combatir la corrosión.

Carga axial: Fuerza que actúa a lo largo del eje longitudinal de un cuerpo.

Flexión:
Deformación
que
presenta
un
elemento
en
dirección
perpendicular a su eje longitudinal.
9

Tracción: Acción de fuerzas que estiran los extremos, lo que resulta un
elongamiento del mismo.

Perfil angular: Elemento de acero cuya sección tiene forma de ángulo
recto, con las aristas de las caras paralelas. También llamado perfil L.

Perfil normal: Perfil con sección en forma de I cuya altura es mayor que
la anchura de las alas.

Perfil U: Perfil con sección en forma de U, cuyas alas están inclinadas en
un ocho por ciento.

Perfil Z: Perfil con sección en forma de Z y caras con ángulo recto.

Soldadura: Unión de dos piezas metálicas mediante la fusión de
superficial de las caras.

Soldadura ordinaria: Método de soldadura utilizado para para unir
metales con aleaciones metálicas que se funden a temperaturas
relativamente bajas.

Soldadura por fusión: Agrupa muchos procedimientos en los que tiene
lugar una fusión entre los metales a unir, con o sin aporte de material, por
lo general sin aplicar presión y a temperaturas superiores a las que se
trabaja en soldaduras ordinarias.

Soldaduras por presión: Este método también agrupa todo los procesos
de soldadura en los que se aplica presión sin aportación de metales para
realizar la unión.
7. HIPÓTESIS Y VARIABLES
7.1. Hipótesis general:
El conocimiento de las propiedades mecánicas de secciones abiertas con
perfiles angulares más utilizadas en nuestro medio permitirá diseñar
estructuras de acero seguras y económicas, en la ciudad del Cusco.
7.2. Hipótesis específicas:

Al verificar los valores reales de las propiedades mecánicas indicados en
los catálogos de los fabricantes de los perfiles estructurales mayormente
en nuestra ciudad se podrá conocer el comportamiento verdadero de las
estructuras metálicas.
10

Las propiedades mecánicas de secciones abiertas con perfiles angulares
en estructuras de acero en la ciudad del Cusco, son variables debido a
su procedencia de fabricación.
7.3. Identificación de las variables:
1) Variable Independiente(X):
PROPIEDADES MECÁNICAS
2) Variable Dependiente (Y):
COMPORTAMIENTO
DE
SECCIONES
ABIERTAS
3) Unidad de Análisis
:
ESTRUCTURAS DE ACERO
4) Ámbito Geográfico
:
CIUDAD DEL CUSCO
5) Periodo
:
2016
7.4. Operacionalización de variables:
Fuente: Elaboración propia.
11
7.5. Matriz de consistencia:
12
8. DELIMITACIÓN, JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA:
8.1. Delimitación:


ALCANCE DE LA INVESTIGACIÓN
o
ÁMBITO GEOGRÁFICO: Ciudad del Cusco.
o
TEMPORALIDAD: Octubre 2016 – Marzo 2017
o
UNIDAD DE ANÁLISIS: Estructuras de acero.
LIMITACIONES: Se tiene limitaciones teóricas y prácticas, ya que no
se cuenta con fuentes de información suficientes que tratan el tema
de investigación a perfiles angulares, se tuvo que recurrir a
investigaciones relacionadas.
8.2. Justificación:

Se pretende beneficiar al sector construcción, con datos más reales
para el uso en el diseño de estructuras de acero con perfiles
angulares.

Con la investigación, se espera concientizar a los usuarios acerca de
las propiedades reales de los perfiles adquiridos y así evitar
accidentes que puedan producirse por causas mencionadas.

Esta investigación pretende motivar a la realización de estudios
relacionados al tema.
8.3. Importancia:

Tiene relevancia Económica:

Tiene relevancia Ingenieril: Porque a través del conocimiento se
podrán hacer diseños más óptimos.

Tiene relevancia teórica: Porque aporta al conocimiento acerca de las
propiedades de perfiles angulares.
9. METODOLOGÍA
9.1. Tipo, y Diseño de Investigación:
La investigación es científica, porque se buscará intencionalmente
conocimientos y soluciones a problemas mediante la ciencia, con la cual se
obtendrá información fidedigna para entender sucesos que no se ven a
simple vista que necesitan ser investigados.
13

Tipo de investigación:
APLICADA: Porque se tiene propósitos prácticos, inmediatos y bien
definidos, con los cuales se podrá producir cambios en un sector de
la realidad.

Diseño de investigación:
EXPERIMENTAL: Porque se resolverá problemas de interés
científico en el campo experimental
9.2. Unidad de análisis:
El análisis será realizado en elementos estructurales de acero.
9.3. Población de estudio:
Estará conformado por las estructuras de acero con perfiles angulares en la
ciudad el Cusco.
9.4. Selección de muestras:
El muestreo será no probabilístico, puesto que la selección de elementos a
ensayar estará bajo la selección y criterio del encargado.
9.5. Tamaño de muestra:
Los elementos de la muestra en este caso serán igual al número de
elementos de la población, ya que todos los elementos de la población de
estudio tendrán incidencia en los resultados.
9.6. Técnica de recolección de Datos e información:
La técnica a utilizar será la estadística ya que este el material y las
dimensiones están sujetos a variabilidad. La estadística será la herramienta
que nos permitirá la recopilación, clasificación, descripción e interpretación
de datos, ya sea por gráficos, tablas u otros medios de nos permitan el
análisis de resultados.
9.7. Análisis e interpretación de la información:
Se aplicara metodologías estadísticas, así como Softwares que faciliten la
interpretación de resultados.
14
10.
PRESUPUESTO:
ACTIVIDAD
UND
Cant
P.U.
COSTO (S/.)
Glb
2
350
700
Adquisición de materiales y Softwares
Glb
-
-
500
Compra de libros
Glb
-
-
300
Solicitudes y permisos
C/u
30
30
900
Gastos de encuestas (movilidad,herramientas)
C/u
15
30
450
Personal de recolección
C/u
2
200
400
C/u
70
40
2800
Asesoría en estadística
C/u
1
400
400
Impresiones y materiales
Glb
-
-
500
C/u
1
TRAMITES ADMINISTRATIVOS
CAPITULO I Y II
Capitulo III (RECOLECCION DE DATOS)
CAPITULO IV:(ENSAYOS DE LABORATORIO)
Materiales para muestras
CAPITULO V:(PROCESAMIENTO Y ANALISIS)
Capítulo VI: (CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES)
Bibliografía y Anexos
CAMARAA FOTOGRAFICA
TOTAL(S/)
11.
500
7450
ÍNDICE TENTATIVO DE LA TESIS:
Resumen
Abstract
Lista de cuadros
Lista de gráficos
Introducción
CAPITULO 1: Generalidades:
1.1. Situación problemática
1.2. Formulación del problema
1.3. Justificación
1.4. Objetivos
15
1.5. Hipótesis general
1.6. Hipótesis especificas
1.7. Identificación de las variables
1.8. Operacionalización de variables
1.9. Matriz de consistencia
1.10.
Delimitación, justificación e importancia
CAPITULO 2: Marco teórico:
2.1 Antecedentes
2.2 Marco conceptual.
2.3 Glosario de términos.
CAPITULO 3: Recolección de datos:
3.1 Encuestas.
3.2 Recolección y organización de la información.
CAPITULO 4: Ensayos de laboratorio:
4.1 Descripción de elementos de ensayo
4.2 Ensayos y resultados obtenidos
4.2.1 Ensayo de tracción
4.2.2 Ensayo de flexión
4.2.3 Ensayo de compresión
4.2.4 Ensayo de doblado
CAPITULO 5: Procesamiento y análisis de datos
5.1 Análisis estadístico
5.2 Interpretación de resultados
5.3 Resumen de resultados.
5.5 Discusión de resultados.
CAPITULO 6: Conclusiones y recomendaciones
6.1 Conclusiones
6.2 Recomendaciones
Bibliografía
Anexos.
16
12.
PROGRAMA TENTATIVO DE LA REALIZACIÓN DE LA TESIS:
13.
BIBLIOGRAFÍA: TITULO, AUTOR, EDITORIAL, AÑO.
Bisquerra, R. (1989). Métodos de investigación educativa: Guía
práctica. (1ª. Ed. pp-55-69). Barcelona: CEAC
Gere M. J (2002). Resistencia de Materiales (5ta ed.) Madrid:
Thomson
Monge Guillen D. y Vindas Umaña R. (2002) Manual de Construcción
para Estructuras Metálicas con base en Perfiles Doblados
en Frío.
Valderrama Mendoza S. (2000). Pasos para elaborar proyectos de
tesis de investigación científica Lima: San Marcos
Zapata Baglieto L. F. (2004). Diseño Estructural de Acero.
Troglia, G. (2010). Estructuras de acero con tubos y secciones
abiertas conformadas en frio. (1ª Ed.) Córdova: Argentina.
17