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ESTRUCTURAS DE ACEROESTRUCTURAS DE ACEROESTRUCTURAS DE ACEROESTRUCTURAS DE ACERO

Luis F. Zapata Baglietto

2003

conferenciaconferencia

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN MATERIAL ACERO TIPOS DE PERFILES DE ACERO ESTRUCTURAS DE ACERO TÍPICAS ESPECIFICACIONES AISC COMO

REGLAMENTO DE DISEÑO EJEMPLOS DE ANALISIS Y DISEÑO

ESTRUCTURAL ACCION DEL VIENTO Y SISMOS

SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

INTRODUCCIÓN

La industria de la construcción es vital para el desarrollo de nuestro país, se dice que cuando la construcción camina el país camina. La aplicación del acero en la construcción es enorme.

La Ingeniería Estructural es una ciencia y un arte para diseñar y realizar, con economía y elegancia, edificaciones, puentes, armazones y otras estructuras similares de tal modo que ellas resistan las fuerzas a las cuales pueden estar sujetas.


INTRODUCCIÓN

El acero es la base de construcciones livianas, grandes o pequeñas, bellas y esculturales, que permite un trabajo limpio, planificado y de una rapidez sorprendente.

El acero mejora la destreza del operario y ayuda a la imaginación de los promotores de las construcciones a presentar interesantes propuestas.

Es el único material que disminuye su precio con los años y que mejora en su resistencia y formas.


INTRODUCCIÓN

Los puentes vehiculares y peatonales pueden edificarse con acero, las construcciones de establecimientos de industrias, las de minas, las de petróleo, las torres de electricidad, de comunicaciones, hangares, coliseos, etc.


A continuación algunos ejemplos de estructuras de acero

Alicorp, Lima10000 m2

Alicorp, Limaen construcción

Sandoval, Lima14000 m2

Tele2000, Limatorre de antena

Puente peatonal, Piura109 m, tendido de cables

Puente peatonal, Piuracolocación de plataforma

Puente peatonal, Piuradetalles de los cables

Puente peatonal, Piura109 m de luz

Puente peatonal, Piuradetalle de anclaje

Puente peatonal, Piurapiezas de conexión de cables

Puente peatonal, Piuramás detalles

Puente peatonal, Piuraplataforma, detalles

MATERIAL ACERO

El material acero es de relativa reciente invención, tal como se conoce ahora es de fines del siglo XIX. Es la fusión del mineral de hierro, carbono y otras aleaciones y que ahora se trabaja en las siderúrgicas con un proceso industrial cada vez más exacto.

La industria del acero es muy grande.


MATERIAL ACERO

El acero se puede obtener de la materias primas por desoxidación del hierro y la mezcla con otros minerales, o por tratamiento del acero de reciclaje. El material puede tener muchas variedades y formas al finalizar su manufactura.

Los ingenieros y arquitectos apreciamos su resistencia y su facilidad de trabajo para la construcción de nuestras obras.


MATERIAL ACERO

Hay una frase que define muy bien la importancia del acero en nuestras vidas:


"Para su bien o para su mal, el material acero es uno de los materiales que mas

ha influido en la historia de la humanidad; es agente de adelanto y civilización, de destrucción y miseria,

de bienestar y libertad, de poder y opresión. El arado y la espada que

caracterizan a la humanidad, son de acero"

F

Fy

Fp

0.05 0.20 0.25 0.30 0.350.150.10

dFd = E

Es Fu

P

PPROPIEDADES FÍSICO MECÁNICAS DEL ACERO

1. Fy : Punto de Fluencia2. Fp : Límite de Proporcionalidad

Fp = Fy - 705 kg/cm2 perfiles laminados en caliente,

Fp = Fy - 1130 kg/cm2 perfiles soldados

3. Fu : Resistencia a la Fractura

MATERIAL ACERO


F

Fy

Fp

0.05 0.20 0.25 0.30 0.350.150.10

dFd = E

Es Fu

P

PPROPIEDADES FÍSICO MECÁNICAS DEL ACERO

4. Ductilidad5. Módulo de Elasticidad: E6. Tenacidad del acero7. Densidad específica del acero: 7.858. Soldabilidad

MATERIAL ACERO


F (kg/cm2)

7000

2500

3500

0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35

A572

A242

A36

A36 Para propósitos generales en estructuras: edificaciones soldadas o empernadas.

A242 Para puentes empernados o soldados, resistente a la oxidación.

A572 Para perfiles estructurales, planchas, y barras para edificaciones empernadas o soldadas; puentes soldados sólo en los Grados 42 y 50.

ACEROSESTRUCTURALES

ASTM


RESISTENCIA ALA CORROSIÓN

DEL ACERO

A

B

C

t (años)

Porcentajede Pérdidade Espesor

10

8

6

4

2

2 106 84

A: Acero estructural al CarbonoB: Acero estructural al Carbono mas cobreC: Acero Aleado ( Cr-Si-Cu-P )


TIPOS DE PERFILES DE ACERO

PERFILES LAMINADOS EN CALIENTE

PERFILES PLEGADOS

PERFILES SOLDADOS


PERFILES LAMINADOS EN CALIENTE

ÁNGULOCANAL

SECCIÓN W

SECCIÓN T

SECCIÓN S

TUBULAR

Nomenclatura y tipos definidos por el AISC


PERFILES PLEGADOS

CANALES ZETAS

SECCIÓN I

ÁNGULO SOMBRERO

Comportamiento normado por el AISI


PERFILES SOLDADOS

CS CVS VS

Nomenclatura por ITINTEC -UNI


ESTRUCTURAS DE ACERO TÍPICAS

ESTRUCTURAS PARA PROCESOS INDUSTRIALES

ESTRUCTURAS PARA TELE-COMUNICACIONES

ESTRUCTURAS PARA LÍNEAS DE TRASMISIÓN

CUBIERTAS

EDIFICIOS

PUENTES PEATONALES Y VEHICULARES


ESTRUCTURASPARA

PROCESOSINDUSTRIALES

SILO

SILO

COLUMNA

AR

RIO

STR

E

VIGAS


ESTRUCTURASPARA TELE-

COMUNICACIONESTORRES PARA ANTENAS

CUADRADA 100m CUADRADA 60m TRIANGULAR 15m


ESTRUCTURASPARA LÍNEAS

DE TRASMISIÓN


ESTRUCTURA ESPACIAL

CUBIERTASANILLOCENTRAL

ARCOS450

150

PLs

DIÁMETRO 105mPESO EST. METÁLICA = 13 Kg/m2

450

150

2Ls

2Ls


CUBIERTAS

PÓRTICOS DEALMA LLENA

SISTEMA DEARRIOSTRAMIENTO


CUBIERTASPÓRTICOS DEALMA LLENA

PÓRTICOSDE CELOSÍA

USA PERÚ

yy


CUBIERTAS

ARMADURAS DE GRAN LUZ

L=60m h=6m

SECCIÓN:BRIDASUPERIOR

SECCIÓN:BRIDAINFERIOR


EDIFICIOS

PÓRTICOS ARRIOSTRADOS

PÓRTICOS TUBULARES


PUENTES PEATONALES

PUENTEPEATONAL

L=36m


LAS ESPECIFICACIONES A I S CCOMO REGLAMENTO DE DISEÑO

INSTITUTO AMERICANO DE LA CONSTRUCCION EN ACERO (AISC). FUNDADO EN 1912.

AISC ESTÁ INTEGRADO POR LOS PRODUCTORES DE PERFILES, POR LOS USUARIOS Y POR INDIVIDUOS INTERESADOS EN EL DESARROLLO DEL ACERO COMO MATERIAL PARA LA CONSTRUCCIÓN.

DESDE 1921 HA PRESENTADO 11 EDICIONES DE LAS "ESPECIFICACIONES PARA EL DISEÑO, CONSTRUCCION Y MONTAJE DE ESTRUCTURAS DE ACERO PARA EDIFICACIONES".


• "DISEÑO POR ESFUERZOS PERMISIBLES", conocido por sus siglas ASD (ALLOWABLE STRESS DESIGN) 1989 - Novena Edición.

• "DISEÑO POR ESTADOS LÍMITES", conocido por sus siglas LRFD (LOAD AND RESISTANCE FACTOR DESIGN) 1993 - Segunda Edición.

LAS ESPECIFICACIONES A I S CCOMO REGLAMENTO DE DISEÑO

DOS SON LOS ENFOQUES DEL DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO:


LA FILOSOFÍA DEL DISEÑO POR EL MÉTODO ASD SE BASA:

Fafa

Fa : ESFUERZO ADMISIBLE

fa : ESFUERZO APLICADO

SE APLICAN

COMBINACIÓN DE CARGAS:• CARGAS DE GRAVEDAD = D + L• CARGAS DE GRAVEDAD CON VIENTO O SISMO =

0.75 (D + L + W o E)

AISC 89

CARGAS DE SERVICIOCARGAS DE SERVICIO


LA FILOSOFÍA DEL DISEÑO POR EL MÉTODO LRFD SE BASA:

Rn Qi

Rn : RESISTENCIA DE DISEÑORn : RESISTENCIA NOMINAL : FACTOR DE RESISTENCIA

Qi : CARGAS FACTORIZADASQi : CARGAS APLICADAS : FACTOR DE MAYORACIÓN

DE CARGAS

AISC 93


Valor de Elemento0.90 Sección total en tracción0.90 Sección en flexión0.85 Sección en compresión axial0.75 Sección neta de conexión en tracción

FACTORES DE RESISTENCIA

MENOR QUE LA UNIDAD, DEPENDEN DEL CONOCIMIENTO QUE SE TENGA DEL COMPORTAMIENTO DEL ELEMENTO ESTRUCTURAL


FACTORES DE CARGA

D : Carga muertaL : Carga viva interiorLr : Carga viva sobre el techo

S : Carga de nieveE : Carga debida a sismoW : Carga debida al vientoR : Lluvia retenida

Qi


A4.1 A4.2 A4.3a A4.3b A4.4 A4.5a A4.5b A4.6a A4.6b0

50

100

150

200

250

300

350

400

A4.1 A4.2 A4.3a A4.3b A4.4 A4.5a A4.5b A4.6a A4.6b

EJEMPLO:Carga Factorizada axial en la columna de un edificio sobre la que actúan las siguientes cargas de servicio:D = 100 t, L = 150 t, Lr =30 t, W = 60 t, E = 50 t

P

P

375 t


EJEMPLOS DE ANALISIS Y EJEMPLOS DE ANALISIS Y DISEÑO ESTRUCTURALDISEÑO ESTRUCTURAL

PUENTE PEATONAL METÁLICOPUENTE PEATONAL METÁLICOEN ARCO DE 36 m DE LUZEN ARCO DE 36 m DE LUZ


PUENTE PEATONAL METÁLICOPUENTE PEATONAL METÁLICOEN ARCO DE 36 m DE LUZEN ARCO DE 36 m DE LUZ

CONTENIDO

CONCEPTO ESTRUCTURALMATERIALESCARGAS Y ANÁLISISDISEÑO ESTRUCTURALPRESENTACIÓN DE PLANOSMETRADOSPRESUPUESTOCONCLUSIONES

D

PUENTEPEATONALMETÁLICOE

FG

H

21

34

AB

CESCALERA

SUPERESTRUCTURA: ARCO

TORRE DE APOYO

CONCEPTO ESTRUCTURAL

Las estructuras metálicas está conformada por tres componentes:

La superestructura con dos arcos de circunferencia, tubulares, de sección cuadrada, con una luz de 36 m y una flecha de 4.5 m. El tablero del puente peatonal estará colgado del arco mediante tirantes y estará conformado por travesaños sobre los que descansará la superficie del tablero con tablas de madera empernadas a dichos travesaños. El ancho del tablero será de 2.1 m para tener un ancho libre de 1.9 m aproximadamente. El tablero estará conformado por largueros sobre los que se apoyan los travesaños cada 1.5 m. Los travesaños soportarán el entablado. Las barandas tendrán una altura de 0.9 m y serán metálicas.

CONCEPTO ESTRUCTURAL

Dos torres de estructura de acero que servirán de apoyo a la superestructura, y asimismo, de apoyo a las escaleras metálicas.

Dos escaleras que tendrán el mismo ancho del tablero de la superestructura. Las dimensiones de los pasos y descansos de las escaleras son idénticas a las de otros puentes peatonales y estarán constituidos por marcos metálicos de perfiles angulares y con superficies de tablas de madera.

• Estructura metálicaPerfiles laminados en caliente fabricadosde acero A36 o similar.Soldaduras con electrodos E70XX.Pernos A325-X.

• Entablado de maderaMadera Grupo A: Estoraque o Pumaquiro

MATERIALES

cm : Carga muertacv : Carga viva plena (375 kgf/m2)cvi : Carga viva en mitad izquierda del arco (225

kgf/m2)cvd : Carga viva en mitad derecha del arco

(225 kgf/m2)ct+ : Carga incremento de temperatura (10ºC)ct- : Carga decremento de temperatura (10ºC)cwn : Carga de viento norte-sur (veloc. 55KPH)cws : Carga de viento sur-norte (veloc. 55KPH)cs : Carga de sismo (RNC)

CARGAS Y ANÁLISIS

1 1.00cm + 1.00cv2 1.00cm + 1.00cvi3 1.00cm + 1.00cvd4 1.00cm + 1.00cv + 1.00ct+5 1.00cm + 1.00cv + 1.00ct-6 1.00cm + 1.00cvi + 1.00ct+7 1.00cm + 1.00cvi + 1.00ct-8 1.00cm + 1.00cvd + 1.00ct+9 1.00cm + 1.00cvd + 1.00ct-

10 0.75cm + 0.75cwn11 0.75cm + 0.75cws12 0.75cm + 0.75cv + 0.75cwn

13 0.75cm + 0.75cv + 0.75cws14 0.75cm + 0.75cvi + 0.75cwn15 0.75cm + 0.75cvi + 0.75cws16 0.75cm + 0.75cvd + 0.75cwn17 0.75cm + 0.75cvd + 0.75cws18 0.75cm + 0.75cv + 0.75cs19 0.75cm + 0.75cv - 0.75cs20 0.75cm + 0.75cvi + 0.75cs21 0.75cm + 0.75cvi - 0.75cs22 0.75cm + 0.75cvd + 0.75cs23 0.75cm + 0.75cvd - 0.75cs

COMBINACIONES DE CARGAS

cm : Carga muertacv : Carga viva plenacvi : Carga viva en mitad izq. del arcocvd : Carga viva en mitad der. del arco

ct+ : Carga incremento de temperaturact- : Carga decremento de temperaturacwn : Carga de viento norte-surcws : Carga de viento sur-nortecs : Carga de sismo

CONDICIONES DE CARGA:

Para el Análisis Estructural, se ha empleado el programa de computo SAP90, A Series of Computer Programs for the Finite Element Analysis of Structures para la determinación de los desplazamientos y esfuerzos a que está sometida la estructura según cada condición de carga y las 23 combinaciones consideradas.

DIAGRAMASDEMOMENTOSFLECTORES

carga muerta +carga viva plena

DIAGRAMASDEMOMENTOSFLECTORES

carga muerta + carga vivaen mitad izq. del arco

Cambio de temperatura: incremento de 10ºC

Diagrama de esfuerzosaxiales en los elementos

Deformaciones dela estructura

ANALISIS PARAMOMENTOS DE

SEGUNDO ORDEN

Carga Crítica:wcr = 2700 kgf/m

factor deseguridad = 4.37

El diseño estructural se ha efectuado para el máximo efecto de las cargas sobre cada uno de los elementos empleando las combi-naciones y los esfuerzos permisibles de las Especificaciones del Instituto Americano de la Construcción en Acero, AISC versión ASD-89.

DISEÑO ESTRUCTURAL

Las conexiones se han diseñado para los máximos efectos cortantes en el caso de vigas, considerando un mínimo del 50% de la capacidad de la viga en carga uniformemente repartida y, para el caso de los arrios-tramientos, para los máximos efectos axiales considerando un mínimo del 50% de la capacidad del miembro.

DISEÑO ESTRUCTURAL

D

PUENTEPEATONALMETÁLICO

E

FG

H

21

34

AB

C

PRESENTACIÓNDE PLANOS

ESCALERA

SUPERESTRUCTURA: ARCO

TORRE DE APOYO

ESTRUCTURADEL PUENTE

DETALLESDE CONEXIONES

ESTRUCTURADEL PUENTE

DETALLE DEPLANCHA DE BASE

ESCALERAS

CIMENTACIÓN

DETALLE DE LACIMENTACIÓN

METRADOS

Fecha: 30 de julio de1997

PRESUPUESTO

• EL ACERO ES EL MATERIAL ADECUADO PARA PUENTES PEATONALES CON LÍNEAS ARMONIOSAS Y MODERNAS PARA EL EMBE-LLECIMIENTO DE LA CIUDAD.

• SE POSEE LA TECNOLOGÍA PARA SU DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN.

CONCLUSIONES

• LOS PUENTES PEATONALES PUEDEN SER CONSTRUIDOS CON PERFILES LAMINADOS EN CALIENTE PARA CUBRIR LUCES GRAN-DES EN FORMA ECONÓMICA APROVE-CHANDO EL MATERIAL Y LA FORMA.

• PUEDEN REEMPLAZAR A LOS PUENTES PEATONALES DE CONCRETO ARMADO Y DE VIGAS METÁLICAS DE ALMA LLENA PESADAS.

CONCLUSIONES


ESTRUCTURA PARA PROCESOS ESTRUCTURA PARA PROCESOS INDUSTRIALESINDUSTRIALES

IND. QUIMICA DEL PACIFICOIND. QUIMICA DEL PACIFICO


ESTRUCTURA PARA PROCESOS ESTRUCTURA PARA PROCESOS INDUSTRIALESINDUSTRIALES

IND. QUIMICA DEL PACIFICOIND. QUIMICA DEL PACIFICO


ESTRUCTURAS DE DOS O TRES PISOS

Descripción de elementos:Angulos y tees para los sistemas de arriostramiento con resistencia en tracción y compresión.Vigas y columnas de perfiles de alma llena.Descripción de las cargas:Las cargas debidas al sismo pueden ser apreciables.La masa de los silos es considerada en los elementos sólidos.


1

ZY

43

2


Modelo de Presentación de Proyecto

1Z

Y

43

2PLANTA niveles +5650 y +6650


1Z

Y

43

2PLANTA nivel +10900


1Z

Y

43

2

ELEVACIÓNeje Y


1Z

Y

43

2

ELEVACIÓNejes 1 y 2


CONEXIÓNDE APOYO


CONEXIÓNDE VIGA -COLUMNA


CONEXIÓN DE EMPALME DE ARRIOSTRES


CONEXIÓNDE VIGA -

TRABE


ACCION DEL VIENTOACCION DEL VIENTOSOBRE LAS SOBRE LAS ESTRUCTURASESTRUCTURASDE ACERODE ACERO

ACCION DEL VIENTOACCION DEL VIENTOSOBRE LAS SOBRE LAS ESTRUCTURASESTRUCTURASDE ACERODE ACERO

ACCIÓN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO

EL VIENTO TIENE UN PAPEL IMPORTANTE EN LAS CONSTRUCCIONES

SUS ASPECTOS SON POCO FAMILIARES A LOS INGENIEROS

ES TEMA MULTIDISCIPLINARIO DEBE TRATARSE CON LA DEBIDA

IMPORTANCIA EN LA CURRÍCULA DE ESTUDIOS

ES NECESARIO CONOCER LAS FUERZAS DEL VIENTO EN LAS ZONAS URBANAS Y RURALES DEL PAIS


VELOCIDAD DEL VIENTO

EL MOVIMIENTO DEL AIRE SE DESCRIBE POR SU VECTOR VELOCIDAD.

HAY VARIAS DEFINICIONES PARA LA VELOCIDAD DEL VIENTO:

VELOCIDAD PICO

VELOCIDAD MEDIA

LA MAYOR VELOCIDAD DE UNA “MILLA DE VIENTO”, USADA POR EL U.S. NATIONAL WEATHER SERVICE Y ADOPTADA POR EL AMERICAN NATIONAL STANDARD ASCE 7-88, Cap. 6. SE MIDE A UNA ALTURA DE 10m EN TERRENO PLANO LIBRE DE OBSTÁCULOS


VARIACIÓN DEL VIENTO CON LA ALTURA

EL TERRENO Y LAS CONSTRUCCIONES RETARDAN EL AIRE CERCA DE LA SUPERFICIE.

A CIERTA ALTURA LA VELOCIDAD YA NO SE ALTERA.

DAVENPORT PROPUSO LAS CURVAS MOSTRADAS EN LA FIGURA.


EFECTOS DE LA TOPOGRAFÍA

LA TOPOGRAFÍA LOCAL INFLUYE SOBRE EL VIENTO.

SUS EFECTOS PRINCIPALES SON:

AMPLIFICACIONES SOBRE LA CIMA DE CERROS O COLINAS Y “TUNELIZACIÓN” EN LOS VALLES.

SE REQUIERE INVESTIGACIÓN LOCAL.

LOS REGLAMENTOS NO PARTICULARIZAN PARA ESTOS CASOS.


MAPA EÓLICO DE LA

DISTRIBUCIÓN DE VIENTOS

EXTREMOS EN EL PERÚ

(UNI, 1966)

Isotacas quantiles de 0.02

K.P.H. a 10 m del suelo

Periodo de recurrencia :50 años


EFECTOS DEL VIENTO

ACCIONES EXTERNAS DEL VIENTO


EFECTOS DEL VIENTO

ABERTURAS Y PRESIÓN INTERNA DEL VIENTO


EL VIENTO EJERCE PRESIONES SOBRE LAS SUPERFICIES DE LA CONSTRUCCIÓN.

PRESIÓN POSITIVA:HACIA LA SUPERFICIE

PRESIÓN NEGATIVA:DESDE LA SUPERFICIE

HAY EFECTOS GLOBALES Y LOCALES.

EFECTOS DEL VIENTO


NORMAS PARA CONSIDERAR EL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS

ACCIONES DEL VIENTO PARA EL DISEÑO:

PROCEDIMIENTO ANALÍTICO: RESULTADO DE ESTUDIOS EN MODELOS.

TÚNELES DE VIENTO: INVESTIGACIÓN EN LABORATORIOS

ESTA CONFERENCIA TRATA SOBRE EL PROCEDIMIENTO ANALÍTICO PROPUESTO POR LAS NORMAS ASCE 7-88 MINIMUM DESIGN LOADS FOR BUILDINGS AND OTHER STRUCTURES, CAP. 6


RELACIÓN ENTRE EL VIENTO Y SUS CORRESPONDIENTES PRESIONES

p = q C GRF

Presión del viento estimada

Presión por la velocidad del viento en la zona

Factor aerodinámico de forma

Factor de respuesta dinámica de ráfaga

= · ·

· ·



q = 0.05 K ( I.V)2

q : PRESIÓN QUE GENERA LA VELOCIDAD DEL VIENTO (N/m2)

K :COEFICIENTE DE EXPOSICIÓN DE LA ZONA Y DE LA ALTURA

I : FACTOR DE IMPORTANCIA DE LA CONSTRUCCIÓN

V :VELOCIDAD BÁSICA DE DISEÑO DEL VIENTO (km/h)



(Continuación)

C : FACTOR DE FORMA AERODINÁMICA (OBTENIDOS EN TÚNELES DE VIENTO).

GRF : FACTOR DE RESPUESTA DE RÁFAGA (GUST RESPONSE FACTOR), AMPLIFICA LOS EFECTOS DE LAS RÁFAGAS.

Ga : GRF APLICABLE A ESTRUCTURAS FLEXIBLES.


COEFICIENTE DE EXPOSICIÓN KZ

VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CON LA ALTURA.

EXPOSICIÓN A : CENTRO DE CIUDAD O TERRENOS RUGOSOS

EXPOSICIÓN B : ÁREAS SUBURBANAS O TERRENOS BOSCOSOS

EXPOSICIÓN C : CAMPO ABIERTO, SEMBRÍOS, ARBUSTOS

EXPOSICIÓN D : ÁREAS COSTERAS EXPUESTAS AL MAR


COEFICIENTE DE PRESIÓN C

LOS COEFICIENTES DE PRESIÓN AERODINÁMICOS, QUE SE DAN EN LAS NORMAS DE VIENTO, SE BASAN EN RESULTADOS DE PRUEBAS DE MODELOS EN TÚNELES DE VIENTO. ESTAS PRUEBAS CON FLUJOS TURBULENTOS SE HAN HECHO PARA EDIFICIOS CERRADOS.

LOS VALORES DE LOS COEFICIENTES DE PRESIÓN SE DAN EN LAS TABLAS 4 A 19 Y FIG. 2 A 4 DE LAS NORMAS DE VIENTO DEL ASCE 7-88, CAP. 6. SÓLO TRATAREMOS LAS FIG. 2, 3 Y 4, Y LAS TABLA 9 Y 10 DE LAS NORMAS, CON EL OBJETO DE DESARROLLAR, MÁS ADELANTE, UN EJEMPLO DE APLICACIÓN.


COEFICIENTES DE PRESIÓN EXTERNA (Cp)

SOBRE PAREDES


COEFICIENTES DE PRESIÓN EXTERNA (Cp)

SOBRE TECHOS

(CONTINUACIÓN)


COEFICIENTES DE PRESIÓN INTERNA (GCpi)


COEFICIENTES DE PRESIÓN EXTERNA PARA COMPONENTES Y CERRAMIENTOS


Áreas tributarias (en m2):Techos:

correas 11.2planchas 2.4tirafones 0.6

Paredes:largueros 15.0planchas 2.4tirafones 0.6

a = 0.1x60 = 6 m ó= 0.4x6 = 2.4 m

EL MENOR

Ver Zonas en Fig. 3

a = 2.4 m

EJEMPLO DE APLICACIÓN


(a) Viento normal a la cumbre

(b) Viento normal a la cumbre

SOLUCIÓN - PASO 4 (Continuación)

(c) Viento paralelo a la cumbre

PRESIONES DEL VIENTO SOBRE LOS PÓRTICOS A DOS AGUAS

p = qGhCp - qh(GCpi)

(a) Viento normal a la cumbre

(b) Viento normal a la cumbre


SOLUCIÓN - PASO 5 (Continuación)COMPONENTES Y CERRAMIENTOS

Las presiones mostradasson para valores deenvolvente para áreastributarias de1 m2 o menos

(a)Áreas tributarias de 1 m2 o menos, ver este esquema.(b)Áreas tributarias de 10 m2 o más: Zona 1 p = -191 N/m2

Zonas 2 y 3 p = -231 N/m2

Áreas tributarias de 50 m2 o más: Zonas 4 y 5 p = +177 N/m2

-210 N/m2

Nota: Las presiones de diseño por viento interpoladas para otras áreas tributarias son conservadoras

RESULTADOS


ACCION DE LOS SISMOSACCION DE LOS SISMOSSOBRE LAS SOBRE LAS ESTRUCTURASESTRUCTURASDE ACERODE ACERO

ACCION DE LOS SISMOSACCION DE LOS SISMOSSOBRE LAS SOBRE LAS ESTRUCTURASESTRUCTURASDE ACERODE ACERO

CONEXIONES DE PÓRTICOS

AISC DEFINE TRES TIPOS DE CONEXIONES:

ACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO

Conexiones “articuladas”

Conexiones semi-rígidas

Conexiones rígidas

CONEXIONES DE PÓRTICOS


ESTRUCTURAS DE CUBIERTA:Cargas livianasEj. galpones, depósitos, industria liviana, auditorios, hangares, etc.

ESTRUCTURAS DE DOS O TRES PISOS:Cargas livianas en el piso superior y cargas pesadas en los pisos inferiores.Ej. Oficinas, depósitos de almacenamiento, industrias

EDIFICIOS DE PISOS MÚLTIPLES:Cargas significativas

TIPOS MAS COMUNES DE ESTRUCTURAS DE ACERO


ESTRUCTURAS DE CUBIERTA



ESTRUCTURAS DE DOSO TRES PISOS




EDIFICIOS DEPISOS MÚLTIPLES


ESTRUCTURAS DE CUBIERTA:Arriostramiento para resistencia sólo en tracción

ESTRUCTURAS DE DOS O TRES PISOS:Arriostramiento para resistencia en tracción y compresión

EDIFICIOS DE PISOS MÚLTIPLES:Arriostramiento para resistencia en tracción y compresiónConexiones rígidas como una reserva de ductilidad para zonas sísmicas Soluciones Tubulares

SISTEMAS SISMORRESISTENTES


Diseño de columna como volado empotrado en el suelo

tijeral

columna deconcreto

ESTRUCTURAS DE CUBIERTAESTRUCTURAS DE CUBIERTA



Se emplean planchas de cubierta de peso ligero.Se emplean planchas de cubierta de peso ligero.Las cargas de viento pueden ser más importantes que Las cargas de viento pueden ser más importantes que las cargas de sismo.las cargas de sismo.

“pata de gallo”

FUNCIÓN:

tijeral

columnade acero

rigidizar el nudo de esquina


tirante protegido

pórtico dealma llena

nudos rígidos

a

b

c




arriostres en X

sistem

a de

arriostr

amiento



Para una crujía: resistencia sólo en tracción

NH

cos

H h

EAcos sen2



Las cargas debidas al sismo pueden ser apreciables y conviene emplear ángulos, Tees para los sistemas de arriostramiento con resistencia en tracción y compresión.

Cuando se cruzan se conectan en el centro y la diagonal en tracción contribuye a la resistencia de la diagonal en compresión como un apoyo elástico.



Si = 0: Si =

CEI

LPce

ce

2

2C Pce e4

K = 1.0 K = 0.5

Resistencia en tracción y compresión


EDIFICIOS DE PISOS MÚLTIPLES

Tienen pisos de losas de concreto (diafragma rígido).

Se debe conseguir que el centro de gravedad coincida con el centro de rigidez del piso.

Se debe controlar la deformación lateral con una rigidez lateral mediante el índice:

/h 1/200


Estos dependen íntegramente de la rigidez de los nudos para su estabilidad lateral. Se emplean conexiones con nudos rígidos. Se debe procurar ubicar crujías con arriostramientos en los planos de los ejes débiles de las columnas para mejorar la seguridad y la economía de la edificación.

Edificios sin arriostramientos verticales




Para edificios de mayor altura es necesario usar arriostramientos verticales para seguridad contra las acciones laterales y controlar las deflexiones laterales.

Pórticos con arriostramientos verticales

Pórticos arriostrados (P.A.) Pórticos soportados (P.S.)

• P.A. resisten cargas de gravedad y cargas laterales

• P.S. resisten cargas verticales

En P.S. usar conexiones rígidas como una reserva de ductilidad para zonas sísmicas.



Tipos de enrejados para arriostramientos verticales:

1 Arriostramiento en X

2 Arriostramiento en K

3 Arriostramiento en V

4 Arriostramiento excéntrico, patrocinado por Popov (Univ. de California, Berkeley) con el objeto de producir rótulas plásticas localizadas y disipar energía a través de ellas.

443

321



Para edificios de gran altura (más de 40 pisos)Se recomiendan las llamadas Soluciones Tubulares que han probado ser muy apropiadas para edificios de gran altura, ya que abarca todo el edificio y reparten mejor las cargas sobre el terreno.En este caso no es necesario arriostrar internamente los pórticos, propiciando grandes espacios libres.


CONCLUSIONES

• Se ha presentado el estado del conocimiento de la forma de arriostrar las estructuras de acero para enfrentar las acciones de los sismos controlando los desplazamientos laterales y la resistencia de los elementos estructurales, en especial, de los arriostramientos, las conexiones y sus detalles.

• Se debe evitar la formación de rótulas plásticas en los nudos de las vigas con las columnas, desplazando las rótulas hacia las vigas.

• Para edificios de gran altura es preferible la solución de pórticos arriostrados, controlando mejor la rigidez lateral de las edificaciones.


MUCHAS GRACIAS

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