anexos de tablas y abacos comparacion de cubiertas metalicas



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anexos de tablas y abacos

 

anexos de abacos y tablas

Tabla 1

Factor de direccionalidad del viento, Kd.

 

 

Tipo de estructura

Factor de direccionalidad Kd *

EdificiosSistema principal resistente a la fuerza de viento

Componentes y revestimientos

0,85

0,85

Cubiertas abovedadas

0,85

Chimeneas, tanques y estructuras similaresCuadradas

Hexagonales

Redondas

0,90

0,95

0,95

Carteles llenos

0,85

Carteles abiertos y estructura reticulada

0,85

Torres reticuladasTriangular, cuadrada, rectangular

Toda otra sección transversal

0,85

0,95

 

Tabla 2

Coeficientes de exposición para la presión dinámica, Kz.

 

 

Altura sobre el nivel del terreno, z

Exposición

A

B

C

D

(m)

Caso 1

Caso 2

Caso 1

Caso 2

Casos 1 y 2

Casos 1 y 2

0 – 5

0,68

0,33

0,72

0,59

0,87

1,05

6

0,68

0,36

0,72

0,62

0,90

1,08

7,50

0,68

0,39

0,72

0,66

0,94

1,12

10

0,68

0,44

0,72

0,72

1,00

1,18

12,50

0,68

0,48

0,77

0,77

1,05

1,23

15

0,68

0,51

0,81

0,81

1,09

1,27

17,50

0,68

0,55

0,84

0,84

1,13

1,30

20

0,68

0,57

0,88

0,88

1,16

1,33

22,50

0,68

0,60

0,91

0,91

1,19

1,36

25

0,68

0,63

0,93

0,93

1,21

1,38

30

0,68

0,68

0,98

0,98

1,26

1,43

35

0,72

0,72

1,03

1,03

1,30

1,47

40

0,76

0,76

1,07

1,07

1,34

1,50

45

0,80

0,80

1,10

1,10

1,37

1,53

50

0,83

0,83

1,14

1,14

1,40

1,56

55

0,86

0,86

1,17

1,17

1,43

1,59

60

0,89

0,89

1,20

1,20

1,46

1,61

75

0,98

0,98

1,28

1,28

1,53

1,68

90

1,05

1,05

1,35

1,35

1,59

1,73

105

1,12

1,12

1,41

1,41

1,64

1,78

120

1,18

1,18

1,46

1,46

1,69

1,82

135

1,23

1,23

1,51

1,51

1,73

1,86

150

1,29

1,29

1,56

1,56

1,77

1,89

 

 

 

 

 

 

Siendo:

1. Exposición A. Centro de grandes ciudades con al menos 50%, de los edificios de altura mayor que 20 m. El uso de esta categoría de exposición está limitado a aquellas áreas para las cuales el terreno representativo de la Exposición A, prevalece en la dirección de barlovento en una distancia de al menos 800 m. ó 10, veces la altura del edificio u otra estructura, la que sea mayor. Se tendrán en cuenta los posibles efectos de acanalamiento o presiones dinámicas incrementadas debido a que el edificio o estructura se localiza en la estela de edificios adyacentes.

2. Exposición B. Áreas urbanas y suburbanas, áreas boscosas, o terrenos con numerosas obstrucciones próximas entre sí, del tamaño de viviendas unifamiliares o mayores. El uso de esta categoría de exposición está limitado a aquellas áreas para las cuales el terreno representativo de la Exposición B, prevalece en la dirección de barlovento en una distancia de al menos 500 m. ó 10, veces la altura del edificio u otra estructura, la que sea mayor.

3. Exposición C. Terrenos abiertos con obstrucciones dispersas, con alturas generalmente menores que 10 m. Esta categoría incluye campo abierto plano y terrenos agrícolas.

4. Exposición D. Áreas costeras planas, sin obstrucciones, expuestas al viento soplando desde aguas abiertas en una distancia de al menos 1600 m. Esta exposición se debe aplicar solamente a aquellos edificios y otras estructuras expuestas al viento soplando desde el agua. La exposición D, se extiende tierra adentro desde la costa a una distancia de 500 m ó 10, veces la altura del edificio o estructura, la que sea mayor.

 

 

Tabla 3

Factor topográfico, Kzt.

Tabla 4

Velocidad básica de viento.

 

TABLA 4-1      VIENTO MEDIO  (km/h)

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

DIRECCIÓN MEDIA

SSE

SSE

SSE

SSE

SE

SSE

SSE

SE

SE

SSE

SE

SSE

VELOCIDAD MEDIA

6.3

6.1

5.7

7.0

6.3

4.8

5.6

8.3

10.3

10.1

9.3

8.1

Fuente: Meteorología AASANA. Tarija – Bolivia

TABLA 4-2      VIENTO MÁXIMO (km/h)

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

DIRECCIÓN

SSE

SSE

SSE

SSE

SE

SSE

SSE

SE

SE

SSE

SE

SSE

VELOCIDAD MÁXIMA

46.3

46.3

57.4

55.5

46.3

64.8

51.8

48.1

46.3

46.3

46.3

46.3

Fuente: Meteorología AASANA. Tarija – Bolivia

 

El valor de la velocidad de referencia se lo estima con ayuda de los reportes meteorológicos de la región. En las Tablas 4-1 y 4-2, se muestran los valores de velocidad y dirección media del viento,  y  los  valores  de  dirección  y  velocidad  máxima  de  viento,  registrados   en   la   Estación   Meteorológica   de A.A.S.A.N.A. ubicada en el Aeropuerto Oriel Lea Plaza de la Ciudad de Tarija.

 

 

 

 

 

Tabla 5

Factor de importancia.

El factor de importancia I de la tabla 5.1, se debe determinar en base a las categorías de edificios y otras estructuras indicadas en la tabla 5.2.

TABLA 5.1

Categoría

Ι

I

II

III

IV

0,87

1,00

1,15

1,15

TABLA 5.2

Naturaleza de la Ocupación

Categoría

Edificios y otras estructuras que representan un bajo riesgo para la vida humana en caso de falla incluyendo, pero no limitado a:
  •  Instalaciones Agrícolas.
  •  Ciertas instalaciones temporarias.
  •  Instalaciones menores para almacenamiento.

I

Todos los edificios y otras estructuras excepto aquellos listados en Categorías I, III y IV.

II

Edificios y otras estructuras que representan un peligro substancial para la vida humana en caso de falla incluyendo, pero no limitado a: 

  •  Edificios y otras estructuras donde se reunen más de 300 personas en un área.
  •  Edificios y otras estructuras para guarderías, escuelas primarias y secundarias con capacidad mayor que 150 personas.
  •  Edificios y otras estructuras con instalaciones para el cuidado diurno con capacidad mayor que 150 personas.
  •  Edificios y otras estructuras con una capacidad mayor que 500 personas para universidades o instalaciones para educación de adultos.
  •  Instalaciones para el cuidado de la salud con una capacidad de 50 o más pacientes residentes pero sin instalaciones para cirugía o tratamientos de emergencia.
  •  Instalaciones para cárceles y detenciones.
  •  Estaciones de generación de energía y otras instalaciones de utilidad pública no incluidas en la Categoría IV.

 

Edificios y otras estructuras que contienen suficientes cantidades de substancias tóxicas o explosivas como para ser peligrosas al público si se liberan, incluyendo, pero no limitado, a:

  •  Instalaciones petroquímicas.
  •  Instalaciones para almacenamiento de combustibles.
  •  Plantas de fabricación o almacenamiento de productos químicos peligrosos.
  •  Plantas de fabricación o almacenamiento de explosivos.

 

Edificios y otras estructuras equipados con contención secundaria de substancias tóxicas, explosivas u otras peligrosas (incluyendo, pero no limitado a, tanques de doble pared, receptáculos de tamaño suficiente para contener un derrame u otros medios de contención de derrames o explosiones dentro de los límites de la instalación y prevenir la liberación de cantidades de contaminantes nocivas para el aire, el suelo, el agua freática o superficial) deben clasificarse como estructuras de Categoría II.

III

Edificios y otras estructuras diseñadas como instalaciones esenciales, incluyendo, pero no limitados a: 

  •  Hospitales y otras instalaciones para el cuidado de la salud que tienen instalaciones para cirugía o tratamientos de emergencia.
  •  Cuarteles de bomberos, centros de rescate, estaciones de policía y garajes para vehículos de emergencia.
  •  Refugios diseñados contra sismos, huracanes y otras emergencias.
  •  Centros de comunicaciones y otras instalaciones necesarias para respuestas a emergencias.
  •  Estaciones generadoras de energía y otras instalaciones de utilidad pública necesarias en una emergencia.
  •  Estructuras auxiliares necesarias para la operación de aquellas de Categoría IV durante una emergencia (incluyendo pero no limitado a torres de comunicación, tanques de almacenamiento de combustible, torres de refrigeración, estructuras de sub-estaciones de electricidad, tanques de agua para incendio u otras estructuras de alojamiento o soporte de agua, otros materiales o equipamiento para combatir el fuego.
  •  Torres de control de aviación, centros de control de tráfico aéreo y hangares de emergencia.
  •  Instalaciones de almacenamiento de agua y estructuras de bombeo requeridas para mantener la presión de agua para combatir incendios.
  •  Edificios y otras estructuras con funciones críticas de defensa nacional.

 

IV

 

Tabla 6

Coeficientes de presión neta Cpn.

 

Notas.

1. Se puede interpolar para relaciones de bloqueo en el rango 0 < ζ < 1 y para inclinaciones intermedias de cubierta.

2. La interpolación para inclinaciones de cubierta intermedias se debe realizar entre valores de igual signo.

3. Los casos de carga cubren todas las direcciones posibles del viento.

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  • cubierta 3d_AA-Model5
  • cubierta 3d_AA-Model4
  • Coliseo Af (Esquema estructural)

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BIBLIOGRAFÍA    

bibliografia

BIBLIOGRAFÍA

 

1.-       CIRSOC 102                                                 Proyecto de Reglamento Argentino de Acción del Viento Sobre Las Construcciones.

Edición Julio de 2005.

 

2.-       CIRSOC 303                                                Reglamento para el diseño de estructuras livianas de acero.

Edición Agosto de 1991.

 

3.-        CIRSOC 301                                    Reglamento Argentino de estructuras de acero para edificios.

Edición Julio de 2005.

 

4.-        CIRSOC 302                                    Reglamento Argentino de elementos estructurales de tubos de acero para edificios.

Edición Julio de 2005.

 

5.-         CIRSOC 308                                   Reglamento Argentino de estructuras livianas para edificios con barras de acero de sección circular.

                                                                       Edición Diciembre de 2005.

6.-         CIRSOC 104                                   Acción de la nieve y el hielo sobre las construcciones.

Edición Julio de 2005.

 

7.-         CIRSOC                                          Ejemplos de dimensionamiento de estructuras livianas de acero según la recomendación CIRSOC 30.3

Edición Mayo de 1988.

8.-        CIRSOC                                           Ejemplos de dimensionamiento de estructuras livianas de acero según la recomendación CIRSOC 308.

Edición Diciembre de 2005.

 

 

9.-        MCCORMAC JACK C.                            Diseño De estructuras de Acero.                                                                                         Método LFRD 93.

Editorial Alfaomega, 1996.

.

 

 

10.-      MONTOYA P. JIMÉNEZ                        Hormigón Armado.

MESEGUER A. GARCIA                        Editorial G. Pili Barcelona 1990.

CABRÉ F. MORÁN

 

 

11.-      NILSON ARTHUR H.                               Diseño de Estructuras De Concreto.

WINTER GEORGE                                              Editorial Mc Graw-Hill. Undécima edición.

 

 

12.-      OPTIMIZACIÓN EN EL ANÁLISIS      Roberto López Vargas.

DE ESTRUCTURAS DE CELOSÍAS     Tarija – Bolivia 2005

DE REDONDOS

 

13.-      SEGUI WILLIAM T.                     Diseño De Estructuras Acero con LRFD.

Editorial Thomson, segunda edición.

 

CAPÍTULO III CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES COMPARACION DE CUBIERTAS METALICA

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

conclusiones y recomendaciones

indice:

  • 3.1       Conclusiones
  • 3.2       Recomendaciones

 

CAPÍTULO III

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

3.1       Conclusiones.

  • La normativa adoptada  (CIRSOC),   proporciona   las   bases   de   diseño necesarias para el cálculo de estructuras con hierro redondo, perfiles tubulares y estructuras mixtas (perfiles y hierro redondo). Se establecen así, parámetros  para el predimencionamiento y diseño  para  los  diferentes  componentes  de  estructura. Todos estos antecedentes, permiten conseguir diseños óptimos y seguros de este tipo de estructuras que  por  consideraciones  de  costo,  disponibilidad  de materiales  y  posibilidades  de fabricación, seguirán siendo utilizadas en nuestro medio.

 

  • Debido a que las alternativas analizadas son relativamente livianas, las combinaciones  de  carga  en  “Estado  Límite  de  Resistencia”,  que  controlan  el  diseño estructural de los diferentes elementos de la estructura, incluyen en todos los casos  la  acción  del  viento.  Por  lo  tanto,  se  verifica  que  las  cargas  de  viento  son determinantes para el diseño de estas estructuras, de ahí la importancia de una correcta determinación de su magnitud, en función de las características reales de la estructura, como son su ubicación, geometría, la presencia de paredes, aberturas, etc.

 

  • Debido a que las soldaduras son utilizadas como medio de unión en las estructuras analizadas,  es  sumamente   importante   que   el   acero   empleado   tenga características   adecuadas   de   soldabilidad   y   que   la   soldadura   sea   correctamente seleccionada.

 

  •  Las celosías laterales y superiores de conexión entre cordones, para estructuras con hierro redondo y estructuras mixtas, están  dimensionadas  por  condiciones  de esbeltez. Si se toma en cuenta que los valores del radio de giro de los redondos son relativamente  pequeños,  resultan  críticos  el  ancho  y  peralte  de  la  secciones.

 

  • En las estructuras conformadas por perfiles tubulares se debe tener en cuenta la resistencia de los nudos, estas deben ser mayores que los esfuerzos de las diagonales, de lo contrario la estructura puede fallar por punzonamiento.

 

  • En la estructura mixta, se observa que las uniones entre los cordones y las diagonales provocan un momento secundario, ocasionado por la excentricidad del nudo.

 

  • No se encontró ninguna dificultad en el diseño de las tres alternativas, ya que las normas CIRSOC, proporcionan bases de diseño necesarias para el cálculo.

3.2       Recomendaciones.

  • Económicamente se recomienda la construcción con hierro redondo, por tratarse de la alternativa más barata para la ejecución de la cubierta.

 

  • Técnicamente las tres alternativas son viables, ya que se encontró solución a la estructura con aceros que se encuentran en el mercado.

 

  • Para la ejecución de estas estructuras deben respetarse todas las hipótesis consideradas en  el  diseño,  tales  como:  Radios  de  curvatura,  el  arreglo  geométrico  espacial  de  los nudos con los ángulos de inclinación de las celosías adoptados, caso contrario se  estaría   construyendo   una   estructura   totalmente diferente, que necesariamente debe ser recalculada.

 

  • Los  procedimientos  y  metodología  adoptados  para  el  cálculo  de  estas  estructuras, pueden  ser  aplicados  al  estudio  y  verificación  de  otros  esquemas  estructurales,  como  las  cubiertas  de  una  y  dos  aguas,  arcos  con  directriz parabólica,  etc.  Así  mismo,  el  análisis  y  diseño  de  los  elementos  complementarios, tales como correas y vigas de arriostre longitudinal, pueden ser realizados de la misma forma.

 

 

CAPITULO II APLICACION PRACTICA COMPARACION DE CUBIERTAS METALICAS

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descripcion: CAPITULO II APLICACION PRACTICA

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 CAPITULO II APLICACIÓN PRACTICA

aplicacion practica

 

indice:

  •  CAPÍTULO II                 APLICACIÓN PRÁCTICA                                                                                    
  • 2.1       DATOS GENERALES DEL EJEMPLO DE APLICACIÓN               
  • 2.1.1       VIGAS TRANSVERSALES
  • 2.1.2       VIGAS LONGITUDINALES
  • 2.1.3       CORREAS
  • 2.2       ANÁLISIS DE ESTADOS DE CARGA      
  • 2.2.1       CARGAS MUERTAS (D)
  • 2.2.2       CARGAS VIVAS (L)
  • 2.2.3       CARGA DE NIEVE O GRANIZO (R)
  • 2.2.4       CARGAS DE VIENTO (W)
  • 2.3       IDEALIZACIÓN DE LA ESTRUCTURA 
  • 2.3.1       MODELO ESTRUCTURAL EN ZAP 2000
  • 2.4       DISEÑO DE LA CUBIERTA CON HIERRO REDONDO   
  • 2.4.1       CORREA TRIANGULAR
  • 2.4.1.1   Se adopta la sección
  • 2.4.1.2   Materiales
  • 2.4.1.3   Cargas
  • 2.4.1.4   Combinaciones
  • 2.4.1.5   Máximas solicitaciones en los cordones
  • 2.4.1.6   Verificación de los cordones
  • 2.4.1.7   Máximas solicitaciones en las diagonales
  • 2.4.1.8   Uniones soldadas
  • 2.4.1.9   Verificación de deformaciones
  • 2.4.2       VIGA LONGITUDINAL
  • 2.4.2.1   Se adopta la sección
  • 2.4.2.2   Materiales
  • 2.4.2.3   Cargas
  • 2.4.2.4   Combinaciones
  • 2.4.2.5   Máximas solicitaciones en los cordones
  • 2.4.2.6   Verificación de los cordones
  • 2.4.2.7   Máximas solicitaciones en las diagonales
  • 2.4.2.8   Uniones soldadas
  • 2.4.2.9   Verificación de deformaciones
  • 2.4.3       VIGA TRANSVERSAL
  • 2.4.3.1   Se adopta la sección
  • 2.4.3.2   Materiales
  • 2.4.3.3   Cargas
  • 2.4.3.4   Combinaciones
  • 2.4.3.5   Máximas solicitaciones en los cordones
  • 2.4.3.6   Verificación de los cordones
  • 2.4.3.7   Máximas solicitaciones en las diagonales
  • 2.4.3.8   Uniones soldadas
  • 2.4.3.9   Verificación de deformaciones
  • 2.5       DISEÑO DE LA CUBIERTA CON PERFILES TUBULARES          
  • 2.5.1       CORREA TRIANGULAR
  • 2.5.1.1   Esquema estructural
  • 2.5.1.2Verificación de las relaciones geométricas
  • 2.5.1.3   Cargas
  • 2.5.1.4   Combinaciones
  • 2.5.1.5   Máximas solicitaciones en los cordones
  • 2.5.1.6   Verificación de los cordones
  • 2.5.1.7   Verificación de las diagonales
  • 2.5.1.8   Nudos soldados, resistencias de diseño
  • 2.5.1.9   Uniones soldadas
  • 2.5.1.10Verificación de deformaciones
  • 2.5.2       VIGA LONGITUDINAL
  • 2.5.2.1   Se adopta la sección
  • 2.5.2.2Verificación de las relaciones geométricas
  • 2.5.2.3   Cargas
  • 2.5.2.4   Combinaciones
  • 2.5.2.5   Máximas solicitaciones en los cordones
  • 2.5.2.6   Verificación de los cordones
  • 2.5.2.7   Verificación de las diagonales
  • 2.5.2.8   Nudos soldados, resistencias de diseño
  • 2.5.2.9   Uniones soldadas
  • 2.5.2.10Verificación de deformaciones
  • 2.5.3       VIGA TRANSVERSAL
  • 2.5.3.1   Se adopta la sección
  • 2.5.3.2   Cargas
  • 2.5.3.3   Combinaciones
  • 2.5.3.4Máximas solicitaciones en los cordones
  • 2.5.3.5   Verificación de los cordones
  • 2.5.3.6   Verificación de las diagonales
  • 2.5.3.7Nudos soldados, resistencias de diseño
  • 2.5.3.8Uniones soldadas
  • 2.5.3.9Verificación de deformaciones
  • 2.6       DISEÑO DE LA CUBIERTA CON ESTRUCTURA MIXTA (PERFILES Y HIERRO REDONDO)
  • 2.6.1       CORREA TRIANGULAR
  • 2.6.1.1   Se adopta la sección
  • 2.6.1.2   Materiales
  • 2.6.1.3   Cargas
  • 2.6.1.4   Combinaciones
  • 2.6.1.5   Máximas solicitaciones en los cordones
  • 2.6.1.6   Verificación de los cordones
  • 2.6.1.7   Máximas solicitaciones en las diagonales
  • 2.6.1.8   Uniones soldadas
  • 2.6.1.9Verificación de deformaciones
  • 2.6.2       VIGA LONGITUDINAL
  • 2.6.2.1   Se adopta la sección
  • 2.6.2.2   Materiales
  • 2.6.2.3   Cargas
  • 2.6.2.4   Combinaciones
  • 2.6.2.5   Máximas solicitaciones en los cordones
  • 2.6.2.6   Verificación de los cordones
  • 2.6.2.7   Máximas solicitaciones en las diagonales
  • 2.6.2.8   Uniones soldadas
  • 2.6.2.9   Verificación de deformaciones
  • 2.6.3       VIGA TRANSVERSAL
  • 2.6.3.1   Se adopta la sección
  • 2.6.3.2   Materiales
  • 2.6.3.3   Cargas
  • 2.6.3.4   Combinaciones
  • 2.6.3.5   Máximas solicitaciones en los cordones
  • 2.6.3.6   Verificación de los cordones
  • 2.6.3.7   Verificación por iteración
  • 2.6.3.8   Máximas solicitaciones en las diagonales
  • 2.6.3.9   Uniones soldadas
  • 2.6.3.10 Verificación de deformaciones
  • 2.7       ESTUDIO DE COSTOS

CAPÍTULO II

APLICACIÓN PRÁCTICA

2.1       DATOS GENERALES DEL EJEMPLO DE APLICACIÓN.

Como ejemplo de aplicación, se analizará el diseño de la cubierta metálica del coliseo de La Comunidad del Valle de la Concepción, con estructuras de hierro redondo, estructuras con tubos de acero y estructuras mixtas (con perfiles metálicos y hierro redondo). Se trata de una construcción de luz grande y sin divisiones interiores. En la Figura 3.1.1, se muestra la forma de la cubierta de dicho coliseo.

Vigas transversales

Vigas longitudinales

 

Figura 2.1-1 Forma de la Cubierta

 

 

Figura 2.1-2 Forma de la Cubierta

2.1.1    VIGAS TRANSVERSALES.

Se analizará la viga central por ser la de mayor longitud, sus dimensiones se muestran en la Figura 2.1.2, se considera como una viga simplemente apoyada en la viga circular de hormigón armado. La viga circular de hormigón armado no será analizada en el presente trabajo.

Las vigas transversales además de su peso propio deberán resistir las cagas transmitidas por las vigas longitudinales.

Figura 2.1-3 Vigas transversales

Geometría

f =

2

m

L =

49

m

R =

151.063

m

0.987

°

0.162904

9.334

°               Desarrollo exterior

h arco =

0.45

m

 

151.288

m

 

49.2907

m

2.1.2    VIGAS LONGITUDINALES.

Se considera como una viga simplemente apoyada en las vigas transversales, cuya función es la de proporcionar un arriostramiento longitudinal (rigidez lateral) a la estructura global, sus dimensiones se muestran en la figura 2.1.3. Se adopta un número impar de vigas longitudinales sobre el desarrollo de las vigas transversales a espaciamiento constante.

Las vigas longitudinales además de su peso propio deben resistir las cargas transmitidas por las correas y la carga provocada por el viento longitudinal actuante en la cubierta.

Figura 2.1-4 Viga Longitudinal

 

2.1.3    CORREAS.

Se considera que las correas están simplemente apoyadas en las vigas longitudinales, sus dimensiones se muestran en la figura 2.1.4.

Las correas además de su peso propio deben resistir las cargas muertas y cargas vivas de su zona de influencia.

 

Figura 2.1-5 Correas

 

2.2       ANÁLISIS DE ESTADOS DE CARGA.

Se analizará los diferentes tipos de carga que pueden presentarse en la cubierta de la estructura analizada. Estas cargas son las cargas muertas (cargas permanentes), cargas variables (cargas vivas en cubiertas), cargas accidentales (nieve ó granizo), y  cargas de viento.

 

2.2.1    CARGAS MUERTAS (D).

  • Peso propio del elemento.

Se determina el peso propio de los cordones y diagonales, multiplicando el peso especifico ga por su longitud total y el área de la sección, luego se divide entre la longitud del elemento, para obtener así la carga distribuida por metro de longitud.

El peso de las correas, vigas longitudinales y vigas transversales están calculados en cada caso.

  • Peso de chapas de cubierta y fijaciones.

Se extrae de  la  Norma  Argentina (CIRSOC 101 “Cargas y sobrecargas gravitatorias para el cálculo de las Estructuras de Edificios”), el valor de 0.07 KN/m2, como peso propio de chapas de cubierta y fijaciones.

Como esta carga actúa sobre las correas, se debe multiplicar por el ancho del área tributaria de la correa:

 

2.2.2    CARGAS VIVAS (L)

Se extrae de  la  Norma  Argentina (CIRSOC 101 “Cargas y sobrecargas gravitatorias para el cálculo de las Estructuras de Edificios”), el mayor valor de sobrecarga para cubiertas livianas de 0.3 KN/m2.

Como esta carga actúa sobre las correas, se debe multiplicar por el ancho del área tributaria de la correa:

 

 

 

2.2.3    CARGA DE NIEVE O GRANIZO (R).

Se extrae de  la  Norma  Argentina (CIRSOC 104 “Acción de la nieve y el hielo sobre las construcciones”), el valor de 0.9 KN/m2, como sobrecarga de nieve o granizo.

Como esta carga actúa sobre las correas, se debe multiplicar por el ancho del área tributaria de la correa:

 

 

 

2.2.4    CARGAS DE VIENTO (W).

De acuerdo a  la  Norma  Argentina (CIRSOC 102 “Acción del viento sobre las construcciones), se considera la carga de viento en dos direcciones (viento transversal y viento longitudinal).

Primero se debe de calcular la presión dinámica qz mediante la siguiente expresión:

:      El factor de direccionalidad del viento, se debe de extraer de tabla 1, del apéndice A.

:       El coeficiente de explosión para la presión dinámica, se debe de extraer de tabla 2 del apéndice A.

:     El factor topográfico, se calcula con la siguiente fórmula:

K1, K2, K3 se debe de extraer de tabla 3 del apéndice A.

:        La velocidad básica del viento, se debe de extraer de tabla 4, del apéndice A.

:         El factor de importancia, se debe de extraer de tabla 5, del apéndice A

Entonces:

 

K1 =

0.17

 

 

1.0129

K2 =

0.13

K3 =

0.29

 

 

Kz =

0.81

Kzt =

1.0129

Kd =

0.85

307.250

N/m2

V =

25

m/s

I =

1.15

 

 

Las presiones de diseño sobre cubiertas se deben determinar mediante la siguiente ecuación:

Cpn:      Coeficiente de presión neta, se debe de extraer de tabla 6, del apéndice A.

G:        El factor de efecto ráfaga, se tomará igual a 0,85.

Para determinar la presión del viento actuante sobre la cubierta se tomaran en cuenta las zonas 1 y 2.

Viento transversal

 

Zona 1presión

=

0.5

       succión

=

-1.4

                Zona 2presión

=

0.8

       succión

=

-1.2

qz= 307.25  N/m2

 

G= 0.85

Zona 1presión

P =

0.131

KN/m2      succión

P =

-0.366

KN/m2               Zona 2presión

P =

0.209

KN/m2      succión

P =

-0.313

KN/m2

 

Obtenemos un promedio entre las zonas 1 y 2.

presión =

0.170

KN/m2

Succión=

-0.3395

KN/m2

Viento longitudinal

=

-0.914

p =

-0.239

KN/m2

=

-0.5

p=

-0.131

KN/m2
succión=

-0.185

KN/m2

 

 

El viento transversal,  actúa sobre las correas, se debe multiplicar por el ancho del área tributaria de la correa:

 

El viento longitudinal  actúa sobre las vigas longitudinales, se debe multiplicar por el ancho del área tributaria de la de la viga longitudinal:

 

2.3       IDEALIZACIÓN DE LA ESTRUCTURA.

Para poder realizar el cálculo de los esfuerzos actuantes en una estructura reticulada (Figura 2.3.1), se idealizo la misma en una estructura lineal (Figura 2.3.2). Esta idealización se la realiza tanto para las correas, vigas longitudinales y vigas transversales.

Con dicha estructura lineal y con el análisis de cargas expuestas en la sección 2.2, se encontró los esfuerzos máximos en el programa Sap 2000.

 

Figura 2.3-1 Estructura Reticulada

 

 

Figura 2.3-2 Estructura Lineal

2.3.1    MODELO ESTRUCTURAL EN SAP 2000.

  • Se carga el programa con la estructura idealizada, se asignan las restricciones en los apoyos.
  • Posteriormente se asignan las cargas que actúan en la estructura.

Figura 2.3.1-1 Cargas que Actúan en la Estructura

Para la carga muerta (D), en la opción self weight multiplier (multiplicador de peso) asignamos valor de 0, porque no se quiere que el programa realice el cálculo del peso propio de la estructura, sino que calcule los esfuerzos con el valor de peso propio calculado en la sección 3.2.1.

  • Luego se crean las combinaciones de carga de acuerdo a la sección 1.2.2.

DSTL1:           1,4 D.

DSTL2            1,2 D + 1,6 L + 0.5 R.

DSTL3            1,2 D + 1,6 L + 0.8 W1.

DSTL4            1,2 D + 1,6 L + 0.8 W2.

DSTL5            1,2 D + 1,3 W1 + 0.5 L.

DSTL6            1,2 D + 1,3 W2 + 0.5 L.

DSTL7            0,9 D + 1,3 W1.

DSTL8            0,9 D + 1,3 W2.

DSTL9            0,9 D – 1,3 W1.

DSTL10          0,9 D – 1,3 W2.

  • Luego en la opción RESPONSE COMBINATION DATA (contestación de datos combinatorios), en la casilla COMBINATION TYPE (el tipo combinatorio), elegimos envolvente, para que el programa nos calcule la envolvente de los esfuerzos provocado por la combinación de cargas. De ese modo encontramos los esfuerzos máximos que actúan en la estructura.

Figura 2.3.1-2 Combinaciones

Una vez calculados los esfuerzos máximos en la estructura ideal, con ayuda de las ecuaciones expuestas en la sección 1.6, se pueden calcular los esfuerzos máximos de tracción y compresión actuantes en los cordones y diagonales del reticulado.

2.7       Estudio de costos

El análisis de precios unitarios con cada una de las alternativas de construcción se encuentra en el anexo B.

En la tabla 3.7.1, se muestran los resultados de los precios unitarios.

Tabla 2.7.1 Estudio de Costos

Alternativa

Monto         (Bs.)

DISEÑO CON HIERRO REDONDO.

949,252.88

DISEÑO CON PERFILES TUBULARES.

1,334,362.22

DISEÑO MIXTO PERFILES Y HIERRO REDONDO.

1,159,461.12

CAPITULO I MARCO TEÓRICO COMPARACIÓN DE CUBIERTAS METALICAS

esta es la tesis nº7 de las 100 que serán publicadas en civilacho.com.

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titulo del capitulo:

MARCO TEÓRICO

marco teorico

 

indice:

  • CAPÍTULO I   MARCO TEÓRICO
  • 1.1       ACERO ESTRUCTURAL
  • 1.1.1       CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES DE LOS ACEROS ESTRUCTURALES
  • 1.1.2       VENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL
  • 1.1.3       DESVENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL
  • 1.1.4       PROPIEDADES ESTRUCTURALES
  • 1.2       CARGAS Y COMBINACIÓN DE CARGAS             
  • 1.2.1       CARGAS
  • 1.2.1.1   CARGAS MUERTAS
  • 1.2.1.2   CARGAS VIVAS
  • 1.2.1.2.1                HIELO Y NIEVE (GRANIZO)
  • 1.2.1.2.2                CARGAS DE VIENTO
  • 1.2.1.2.3                CARGAS SÍSMICAS
  • 1.2.2       COMBINACIONES DE CARGAS
  • 1.3       ASPECTOS TÉCNICOS DE ESTRUCTURAS CON HIERRO REDONDO   
  • 1.3.1       DEFINICIÓN
  • 1.3.2       FORMAS SECCIONALES Y SOLICITACIONES DE SECCIÓN
  • 1.3.3       PARÁMETROS SECCIONALES
  • 1.3.4       RESISTENCIA DE DISEÑO A LA TRACCIÓN DE BARRAS RECTAS DE SECCIÓN CIRCULAR MACIZA
  • 1.3.5       RESISTENCIA DE DISEÑO A LA COMPRESIÓN DE BARRAS RECTAS DE SECCIÓN CIRCULAR MACIZA
  • 1.3.6       UNIONES SOLDADAS
  • 1.4       ASPECTOS TÉCNICOS DE ESTRUCTURAS CON TUBOS DE ACERO     
  • 1.4.1       DEFINICIÓN
  • 1.4.2       FORMAS SECCIONALES Y SOLICITACIONES DE SECCIÓN
  • 1.4.3       PARÁMETROS SECCIONALES
  • 1.4.4       RESISTENCIA DE DISEÑO A LA TRACCIÓN DE PERFILES TUBULARES
  • 1.4.5       RESISTENCIA DE DISEÑO A COMPRESIÓN DE PERFILES TUBULARES
  • 1.4.6       UNIONES DIRECTAS DE TUBOS EN RETICULADOS
  • 1.4.6.1   Especificaciones generales
  • 1.4.6.2   Nudos soldados entre tubos circulares
  • 1.4.6.3   Soldaduras de filete
  • 1.5       ASPECTOS TÉCNICOS DE ESTRUCTURAS MIXTAS CON PERFILES METÁLICOS Y HIERRO REDONDO         
  • 1.5.1       DEFINICIÓN
  • 1.5.2       FORMAS SECCIONALES Y SOLICITACIONES DE SECCIÓN
  • 1.5.3       PARÁMETROS SECCIONALES
  • 1.5.4       RESISTENCIA DE DISEÑO A LA TRACCIÓN DE PERFILES ÁNGULO Y TE LAMINADOS
  • 1.5.5       RESISTENCIA DE DISEÑO A COMPRESIÓN DE PERFILES ÁNGULO Y TE LAMINADOS
  • 1.5.6       ESFUERZOS SECUNDARIOS
  • 1.5.6.1   Estructuración de nudos en barras con cordones de perfil ángulo o Te
  • 1.5.6.2   Cordón de perfil ángulo con celosía de diagonal y montante, soldada al alma
  • 1.5.6.3   Momentos secundarios en barras con cordones de perfil ángulo o Te
  • 1.5.7       DIMENSIONAMIENTO A FLEXIÓN DE BARRAS DE ÁNGULO SIMPLE
  • 1.5.8       VERIFICACIÓN POR ITERACCIÓN
  • 1.5.8.1   Barras de sección simétrica sometidas a fuerza axil de tracción y flexión
  • 1.5.8.2   Barras de sección simétrica sometidas a fuerza axil de compresión y flexión
  • 1.5.9       UNIÓN SOLDADA ENTRE CORDONES DE PERFIL ÁNGULO O TE Y BARRAS DE CELOSÍA
  • 1.6       BARRAS SOMETIDAS A FUERZA AXIL COMBINADA CON FLEXIÓN, O A FLEXIÓN DISIMÉTRICA
  • 1.6.1       BARRAS ARMADAS SOMETIDAS A FUERZA AXIL DE TRACCIÓN COMBINADA CON FLEXIÓN
  • 1.6.2       BARRAS ARMADAS SOMETIDAS A FUERZA AXIL DE COMPRESIÓN COMBINADA CON FLEXIÓN
  • 1.6.3       BARRAS ARMADAS SOMETIDAS A FLEXIÓN DISIMÉTRICA
  • 1.7       DETERMINACIÓN DE LAS DEFORMACIONES DE LAS BARRAS ARMADAS

CAPÍTULO I

MARCO TEÓRICO.

1.1       ACERO ESTRUCTURAL.

1.1.1    CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES DE LOS ACEROS ESTRUCTURALES.

Las propiedades físicas de varios tipos de acero y de cualquier aleación de acero dada a temperaturas variantes, depende principalmente de la cantidad del carbono presente y en cómo es distribuido en el hierro.

Para comprender el comportamiento de las estructuras de acero, es abso­lutamente esencial que el diseñador esté familiarizado con las propiedades del acero. Los diagramas esfuerzo-deformación, presentan una parte valiosa de la información necesaria para entender cómo será el comportamiento del acero en una situación dada.

El mayor esfuerzo para el cual tiene aplicación la Ley de Hooke, o el punto más alto sobre la porción de línea recta del diagrama esfuerzo-deformación, es el llamado límite de proporcionalidad. El mayor esfuerzo que puede soportar el material sin ser deformado permanentemente es lla­mado límite elástico. En realidad, este valor es medido en muy pocas oca­siones y, para la mayor parte de los materiales de ingeniería, incluyendo el acero estructural, es sinónimo de límite de proporcionalidad. Por tal mo­tivo, algunas veces se usa el término límite elástico de proporcionalidad.

 

Figura 1.1                 

DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACIÓN

Proba­blemente el punto de fluencia es para el proyectista la propiedad más im­portante del acero, ya que los procedimientos para diseñar elásticamente están basados en dicho valor (con excepción de miembros sujetos a com­presión, donde el pandeo puede ser un factor). Los esfuerzos permisibles usados en estos métodos son tomados usualmente como una fracción (%) del límite de fluencia. Más allá de tal límite, existe una zona en la cual ocu­rre un considerable incremento en la deformación, sin incremento en el es­fuerzo. La deformación que ocurre antes del punto de fluencia, se conoce como deformación elástica; la deformación que ocurre después del punto de fluencia, sin incremento en el esfuerzo, se conoce como deforma­ción plástica. El valor total de esta última, es usualmente de diez a quince veces el valor de la deformación elástica total.

Podría suponerse que la fluencia del acero, sin incremento de esfuerzo, es una seria desventaja, pero actualmente es considerada como una caracte­rística muy útil. Esta ductilidad permite que los esfuerzos de la estructura de acero puedan reajustarse.

También, debe decirse que una estructura de acero tie­ne una reserva de deformación plástica que le permite resistir sobrecargas y choques súbitos, si no tuviera esa capacidad, podría romperse brusca­mente, como sucede con el vidrio y otras sustancias semejantes.

Siguiendo a la deformación plástica, existe una zona donde es necesario un esfuerzo adicional para producir deformación adicional, que es llamada de endurecimiento por deformación (acritud). Esta porción del diagrama no es muy importante para el diseñador actual.

 

1.1.2    VENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL.

Alta Resistencia: La alta resistencia del acero por unidad de peso, permite estructuras relativamente livianas, lo cual es de gran importancia en la construcción de puentes, edificios altos y estructuras cimentadas en suelos blandos.

Homogeneidad: Las propiedades del acero no se alteran con el tiempo, ni varían con la localización en los elementos estructurales.

Elasticidad: El acero es el material que más se acerca a un comportamiento linealmente elástico (Ley de Hooke) hasta alcanzar esfuerzos considerables.

Precisión Dimensional: Los perfiles laminados están fabricados bajo estándares que permiten establecer de manera muy precisa las propiedades geométricas de la sección.

Ductilidad: El acero permite soportar grandes deformaciones sin falla, alcanzando altos esfuerzos en tensión, ayudando a que las fallas sean evidentes.

Tenacidad: El acero tiene la capacidad de absorber grandes cantidades de energía en deformación (elástica e inelástica).

Facilidad de Unión con otros Miembros: El acero en perfiles se puede conectar fácilmente a través de remaches, tornillos o soldadura con otros perfiles.

Rapidez de Montaje: La velocidad de construcción en acero es muy superior al resto de los materiales.

Disponibilidad de Secciones y Tamaños: El acero se encuentra disponible en perfiles para optimizar su uso en gran cantidad de tamaños y formas.

Costo de Recuperación: Las estructuras de acero de desecho, tienen un costo de recuperación en el peor de los casos como chatarra de acero.

Reciclable: El acero es un material 100 %, reciclable además de ser degradable por lo que no contamina.

Permite Ampliaciones Fácilmente: El acero, permite modificaciones y/o ampliaciones en proyectos de manera relativamente sencilla.

Se pueden Prefabricar Estructuras: El acero, permite realizar la mayor parte posible de una estructura en taller y la mínima en obra consiguiendo mayor exactitud.

 

1.1.3    DESVENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL. 

Corrosión: El acero, expuesto a intemperie sufre corrosión por lo que deben recubrirse siempre con esmaltes alquidálicos (primarios anticorrosivos) exceptuando a los aceros especiales como el inoxidable.

Pandeo elástico: Debido a su alta resistencia/peso el empleo de perfiles esbeltos sujetos a compresión, los hace susceptibles al pandeo elástico, por lo que en ocasiones no son económicas las columnas de acero.

Fatiga: La resistencia del acero (así como del resto de los materiales), puede disminuir cuando se somete a un gran número de inversiones de carga o a cambios frecuentes de magnitud de esfuerzos a tensión (cargas pulsantes y alternativas).

Calor, fuego: En el caso de incendios, el calor se propaga rápidamente por las estructuras haciendo disminuir su resistencia hasta alcanzar temperaturas donde el acero se comporta plásticamente, debiendo protegerse con recubrimientos aislantes del calor y del fuego (retardantes) como mortero, concreto, asbesto, etc.

 

 

 

1.1.4    PROPIEDADES ESTRUCTURALES.

  • Módulo de elasticidad E

El rango típico de los aceros (relativamente independiente de la resistencia de fluencia). El valor de diseño se adopta generalmente como 200.000 MPa.

  • Módulo de cortante G

Para cualquier material elástico se determina como:

 

Donde  coeficiente de Poisson que se toma 0.3 para el acero, con lo que el modulo cortante G= 77.200 MPa.

  • Coeficiente de dilatación térmica a

Puede considerarse como:

 

  • Esfuerzo de fluencia y resistencia especificada mínima a la tensión.

En el Tabla 1, se muestran los valores del esfuerzo de fluencia, y resistencias mínimas a la tensión

  • Densidad de masa del acero.

Se adoptan los valores característicos como 490 lbs/pie3 ó 7.85 ton/m3, o en términos del Peso Unitario, 490 lbs/pie3  ó 76.975 KN/m3, para los sistemas de medida (fps) y (SI), respectivamente.

 

 

TABLA 1      PROPIEDADES DE ACEROS ESTRUCTURALES

Valores

Límite de Fluencia Mpa

Resistencia a la tracción Mpa

Alargamiento porcentual            %

ADN 420 S

420

500

12

Norma: IRAM-IAS U 500 207

Valores

Límite de Fluencia Mpa

Resistencia a la tracción Mpa

Alargamiento porcentual            %

F 22

215

310 – 460

26

F 24

235

360 – 510

24

F 26

250

400 – 550

23

F 30

295

450 – 600

22

F 36

355

490 – 640

22

Norma: IRAM-IAS U 500 42

Norma: IRAM-IAS U 500-2592

 

1.2       CARGAS Y COMBINACIÓN DE CARGAS.

1.2.1    CARGAS.

Una de las tareas más importantes del proyectista de estructuras, es determinar de la manera más precisa posible el valor y la posición de las cargas que soportará la estructura durante su vida útil y las combinaciones de carga más desfavorables que de acuerdo a los reglamentos pudieran presentarse.

Las cargas que actúan sobre las estructuras se clasifican en: Cargas muertas y cargas vivas.

1.2.1.1 CARGAS MUERTAS.

Son aquellas cuya magnitud y posición, permanecen prácticamente constantes durante la vida útil de la estructura. Principalmente éstas son: El peso propio de la estructura y otras cargas permanentemente unidas a ésta, como instalaciones, muros, pisos, etc.

Inicialmente, para el diseño estructural, estas cargas se deben estimar para luego compararlas con  las  cargas  obtenidas  mediante  el  diseño;  si  como  resultado  de  estas  comparaciones  se tienen  diferencias  apreciables,  será  necesario  repetir  el  análisis  con  una  estimación      más precisa  de  estas  cargas.  Pueden  obtenerse  estimaciones  razonables  de  pesos  estructurales comparando  estructuras  de  tipo  similar  o  empleando  fórmulas  y  tablas  contenidas  en  la mayoría de los manuales de Ingeniería Civil.

 

1.2.1.2 CARGAS VIVAS.

Son  cargas  variables  en  magnitud  y  posición  debidas  al  funcionamiento  propio  de  la estructura. Principalmente éstas pueden ser móviles, como la carga de ocupación, cargas de tráfico y movibles, como muebles, materiales de un almacén, etc. Otras cargas vivas son las causadas  por  las  operaciones  de  la  construcción,  el  hielo  y  nieve,  el  viento,  la  lluvia, los sismos, las explosiones, los suelos y los cambios de temperatura. Sus valores pueden extraerse de  la  Norma  Argentina (CIRSOC 101 “Cargas y sobrecargas gravitatorias para el cálculo de las Estructuras de Edificios). A  continuación  se  detallan  algunos  aspectos  generales  de  estas cargas:

 

1.2.1.2.1          HIELO Y NIEVE (GRANIZO).

Las cargas ocasionadas por el hielo y la nieve, en las obras civiles son con frecuencia de mucha importancia. La norma Argentina (CIRSOC 104 “Acción de la nieve y el hielo sobre las construcciones”) considera dos zonas con las siguientes características:

Zona 1: Se considera que la ocurrencia de nevadas en esta zona es altamente improbable. No se considera la acción de la nieve: qo = 0.

Zona lI: Se considera que en esta zona pueden ocurrir nevadas en forma extraordinaria, normal o frecuente.

Los valores asignados para la zona II, se agruparon en cinco categorías con las siguientes características:

Categoría o Región 1: q. = 0,3 kN/m2 (30 kgf/m2) – Localidades con nevadas de ocurrencia poco frecuente o extraordinaria,

Categoría o Región 2:q. = 0,9 kN/ m2 (90 kgf/m2) – Localidades con nevadas de ocurrencia normal alguna vez en el año.

Categoría o Región 3:q. = 2,0 kN/ m2 (200 kgf/m2) – Localidades con nevadas de ocurrencia frecuente en el período de invierno

Categoría o Región 4:q. = 3,2 kN/ m2(320 kgf/m2) – Localidades con nevadas de ocurrencia frecuente durante todo el año.

 

1.2.1.2.2          CARGAS DE VIENTO.

Estas cargas dependen de la ubicación de la estructura, de su altura, del área expuesta y de la posición. Actúan como presiones sobre las superficies verticales a barlovento, se manifiestan como  presiones  o  succiones  sobre  superficies  inclinadas  a  barlovento  (dependiendo  de  la pendiente) y como succiones sobre superficies planas y superficies verticales o inclinadas a sotavento.  La  presión  de  viento  de  acuerdo  a  la  Norma  Argentina (CIRSOC 102 “Acción del viento sobre las construcciones),  puede estimarse con la siguiente expresión:

Siendo:

:      El factor de direccionalidad del viento.

:       El coeficiente de explosión para la presión dinámica.

:     El factor topografico.

:        La velocidad básica del viento.

:         El factor de importancia.

 

1.2.1.2.3          CARGAS SÍSMICAS.

Si  la  estructura  a  diseñar  se  encuentra  en  zona  sísmica,  es  necesario  considerar  fuerzas sísmicas  para  su  diseño.  Un  sismo  ocasiona  aceleraciones  en  la  superficie  del  terreno,  que pueden   descomponerse   en   sus   componentes   verticales   y   horizontales;   normalmente,   la componente vertical es insignificante, pero la horizontal puede ser de magnitud considerable y su efecto crece con la altura por encima del terreno debido al efecto vibratorio del sismo.

Estas  aceleraciones  sísmicas  pueden  ser  transformadas  en  fuerzas  estáticas  horizontales  que dependen  de  la  masa  de  la  estructura  (porcentaje  del  peso)  o  puede  realizarse  un  análisis dinámico de la estructura.

 

 

 

 

 

1.2.2    COMBINACIONES DE CARGAS.

La resistencia requerida de la estructura y de sus distintos elementos estructurales se debe determinar en función de la combinación de acciones mayoradas más desfavorable (combinación crítica). Se tendrá en cuenta que muchas veces la mayor resistencia requerida resulta de una combinación en que una o más acciones no están actuando. Las combinaciones de cargas consideradas son las siguientes:

1.- U = 1,4 D.

2.- U = 1,2 D + 1,6 L + 0.5(Lr ó S ó R).

3.- U = 1,2 D + 1,6 (Lr ó S ó R) + (0.5 L ó 0.8 W).

4.- U = 1,2 D + 1,3 W + 0.5 L + 0.5 (Lr ó S ó R).

5.- U = 1,2 D + 1,5 E + (0.5 L ó 0.2 S).

6.- U = 0,9 D – (1.3 W ó 1.5 E).

Donde:

  • U, carga última.
  • D, cargas muertas.
  • L, cargas vivas.
  • Lr, cargas vivas en cubiertas.
  • S, cargas de nieve.
  • R, carga inicial de lluvia o hielo.
  • W, cargas de viento.
  • E, cargas sísmicas.

Fuente: CIRSOC 301 “REGLAMENTO ARGENTINO DE ESTRUCTURAS DE ACERO PARA EDIFICIOS”

 

 

1.3 ASPECTOS TÉCNICOS DE ESTRUCTURAS CON HIERRO REDONDO.

1.3.1    DEFINICIÓN.

Las  estructuras  de  celosías  de  redondos,  están  formadas  por barras  de  acero  de  sección  circular,  dispuestas  como  celosía  de  cordones  paralelos  y diagonales, en forma equivalente a una armadura espacial. Con esta configuración es posible materializar dos tipos de elementos: Rectos y curvos. Las celosías de enlace son uniformes a lo largo de la barra armada y están soldadas a los cordones.

 

1.3.2    FORMAS SECCIONALES Y SOLICITACIONES DE SECCIÓN.

Sección Rectangular.- (Figura 2.3.2.1); Tiene 4 cordones paralelos y celosías en las 4 caras que pueden estar formadas sólo por diagonales o por diagonales y montantes. Los cordones son barras de sección circular maciza.

Las solicitaciones de la sección pueden ser fuerza axil, flexión simple alrededor de ambos ejes, flexión disimétrica, torsión o una combinación de las anteriores.

 

 

Sección transversal                            Celosías en caras (barras de sección circular)

Figura 1.3.2-1 Sección Rectangular

Sección Triangular.- Tiene 3 cordones paralelos y celosías en las 3 caras formadas sólo por diagonales. Los cordones son de sección circular maciza.

Las solicitaciones de sección pueden ser fuerza axil, flexión simple alrededor de ambos ejes, flexión disimétrica, torsión o combinación de las anteriores.

Sección transversal                            Celosías en caras (barras de sección circular)            Figura 1.3.2-2 Sección Triangular

1.3.3    PARÁMETROS SECCIONALES.

Área Bruta.- El área bruta de la sección armada (Ag) es la suma de las área brutas de los cordones (Agi) :

Ag = Σ Agi                             (1.3.3 – 1)

Área Neta.- El área neta de la sección armada (An) es la suma de las áreas netas de los cordones (Ani):

An = Σ Ani                             (1.3.3 – 2)

Momentos de Inercia y Radios de Giro.- Los momentos de inercia de las secciones armadas con respecto a los ejes de flexión y de pandeo se calcularán por el Teorema de Steiner. Cuando los cordones son barras de sección circular, se pueden despreciar los momentos de inercia propios de las barras. En ese caso los momentos de inercia y los radios de giro se pueden calcular de la siguiente manera:

                                    (1.3.3 – 3)

                                    (1.3.3 – 4)

                               (1.3.3 – 5)

                               (1.3.3 – 6)

Siendo:

x, y      Los ejes baricéntricos de la sección armada.

A1        La sección total de los cordones con coordenada y positiva, en cm2.

A2        La sección total de los cordones con coordenada y negativa, en cm2.

A3        La sección total de los cordones con coordenada x positiva, en cm2.

A4        La sección total de los cordones con coordenada x negativa, en cm2.

Ag        El área bruta de la sección armada = A1 + A2 = A3 + A4  en cm2.

Ix         El momento de Inercia de la sección armada respecto del eje x, en cm4.

Iy         El momento de Inercia de la sección armada respecto del eje y en cm4.

rx         El radio de giro de la sección armada respecto del eje x, en cm.

ry            El radio de giro de la sección armada respecto del eje y, en cm.

kx, kycoeficientes experimentales, sección rectangular, triangular, kx = ky = 1,0.

Cuando un cordón se encuentre sobre un eje (x o y) su área Agi se adptará A´gi = 0,5 Agi para el cálculo del momento de inercia y del radio de giro respecto de ese eje, en la determinación de los valores Ai.

 

 

 

 

 

 

Figura 1.3.3 Momentos de Inercia

1.3.4    RESISTENCIA DE DISEÑO A LA TRACCIÓN DE BARRAS RECTAS DE SECCIÓN CIRCULAR MACIZA.

La resistencia de diseño a la tracción de barras de sección circular maciza, Td (kN), será determinada por la expresión:

Td = φt Tn                                           (1.3.4-1)

Donde: φt = 0,90

Tn = Fy Ag                             (1.3.4-2)

 

Siendo:

Tn       La resistencia nominal, en kN.

Fy       La tensión de fluencia mínima especificada del acero, en MPa.

Ag       El área bruta de la barra de sección circular = (π . ) / 4, en cm2.

d          El diámetro nominal de la barra de sección circular, en cm.

 

1.3.5    RESISTENCIA DE DISEÑO A LA COMPRESIÓN DE BARRAS RECTAS DE SECCIÓN CIRCULAR MACIZA.

La resistencia de diseño a compresión axil de barras de sección circular maciza, Pd (kN), será determinada por la siguiente expresión:

Siendo:

Fy       La tensión de fluencia mínima especificada del acero, en MPa.

Ag       Área bruta de la barra de sección circular = (π . d2) / 4 en cm2.

d          El diámetro nominal de la barra de sección circular, en cm.

λc         El factor de esbeltez adimensional :            (2.3.5-6)

 

E         El módulo de elasticidad longitudinal del acero = 200000 MPa

K         El factor de longitud efectiva.

r          el radio de giro de la sección transversal de la sección circular respecto a su eje baricéntrico = d/4, en cm.

L         La longitud real de la barra entre puntos de arriostramiento correspondientes a la respectiva dirección de pandeo, en cm.

1.3.6    UNIONES SOLDADAS.

  • Uniones soldadas entre cordones o travesaños y barras de la celosía.

La tensión requerida en la soldadura fu (MPa), deberá ser:

fu ≤ fd = 0,60 0,60 FEXX                      (1.3.6-1)

Siendo:

fd         La tensión de diseño para soldaduras de filete.

FEXX      La resistencia mínima especificada del electrodo, en MPa.

  • Unión soldada entre cordón de sección circular maciza y diagonal de celosía sólo con diagonales en sección rectangular o triangular.

Figura 1.3.6 Uniones Soldadas

La sección de soldadura se considera una elipse con el eje mayor, IM = 2,5 dD , y el eje menor, Im = dD ,

El área efectiva de soldadura resulta Aw = 1,97 dD2 .

El módulo resistente elástico del área efectiva será: Sw = 0,62 dD3 .

La tensión requerida, fu (MPa), para la unión soldada, en secciones rectangulares ó triangulares será:

Siendo:

                    (1.3.6-2)

Vu El esfuerzo de corte requerido para la barra armada en dirección paralela al plano de la celosía, en kN.

 

1.4 ASPECTOS TÉCNICOS DE ESTRUCTURAS CON TUBOS DE ACERO.

1.4.1    DEFINICIÓN.

Las  estructuras  de  celosías,   están  formadas  por barras rectas de tubos de acero, que forman los cordones de las barras armadas, las  diagonales y montantes están formados por tubos de acero, en forma equivalente a una armadura espacial. Las celosías de enlace son uniformes a lo largo de la barra armada y están soldadas a los cordones.

 

1.4.2    FORMAS SECCIONALES Y SOLICITACIONES DE SECCIÓN.

Sección Rectangular.- Tiene 4 cordones paralelos y celosías en las 4 caras que pueden estar formadas sólo por diagonales o por diagonales y montantes. Los cordones son perfiles de tubos de acero circulares.

Las solicitaciones de la sección pueden ser fuerza axil, flexión simple alrededor de ambos ejes, flexión disimétrica, torsión o una combinación de las anteriores.

 

Figura 1.4.2-1 Sección Rectangular

Sección Triangular.- Tiene 3 cordones paralelos y celosías en las 3 caras formadas sólo por diagonales. Los cordones están formados por perfiles tubulares de sección circular.

Las solicitaciones de sección pueden ser fuerza axil, flexión simple alrededor de ambos ejes, flexión disimétrica, torsión o combinación de las anteriores.

 

 

Transversal.                          Celosías en caras (barras de sección circular).

Figura 1.4.2-2 Sección Triangular

 

1.4.3    PARÁMETROS SECCIONALES.

Área Bruta.- El área bruta de la sección armada (Ag), es la suma de las área brutas de los cordones (Agi) :

Ag = Σ Agi                             (1.5.3 – 1)

Área Neta.- El área neta de la sección armada (An), es la suma de las áreas netas de los cordones (Ani):

An = Σ Ani                             (1.5.3 – 2)

Momentos de Inercia y Radios de Giro.- Los momentos de inercia de las secciones armadas con respecto a los ejes de flexión y de pandeo se calcularán por el Teorema de Steiner.

 

 

 

1.4.4    RESISTENCIA DE DISEÑO A LA TRACCIÓN DE PERFILES TUBULARES.

La resistencia de diseño a la tracción de barras de perfiles tubulares que formen los cordones de barras armadas de sección transversal rectangular, triangular, será el menor valor obtenido de la consideración de los estados límites de  fluencia en la sección bruta ó rotura en la sección neta.

Siendo:

Pn        La resistencia nominal a la tracción axil, en kN.

Fy        La tensión de fluencia especificada, en MPa.

Fu        La tensión de rotura a tracción especificada, en MPa.

Ag        El área bruta del tubo, en cm².

Ae        El área neta efectiva del tubo, en cm².

 

1.4.5    RESISTENCIA DE DISEÑO A COMPRESIÓN DE PERFILES TUBULARES.

La resistencia de diseño a la compresión de barras de perfiles tubulares, que formen parte de los cordones de barras armadas de sección transversal rectangular o triangular, se determina de la siguiente forma:

 

                                           (1.4.5-1)

Siendo:

fc = 0,85, para tubos sin costura y para tubos circulares (CHS), con costura.

fc = 0,80. para tubos con costura rectangulares y cuadrados (RHS).

Pn la resistencia nominal, en kN.

                                    (1.4.5-2)

 

La tensión crítica Fcr (MPa) será determinada de la siguiente manera:

(a)    Para λc  ≤ 1,5:

            (1.4.5-3)

(b)   Para λc > 1,5:

                                   (1.4.5-4)

Siendo:

Fy        La tensión de fluencia especificada, en MPa.

Ag        El área bruta del tubo, en cm2.

λc         El factor de esbeltez adimensional.                            (1.4.5-5)

E         El módulo de elasticidad longitudinal, en MPa.

K         El factor de longitud efectiva.

r          El radio de giro de la sección transversal bruta relativo al eje de pandeo, en cm.

L         La longitud real de la barra, no arriostrada, correspondiente a la respectiva dirección de pandeo, en cm.

Q         El factor de reducción por pandeo local

El factor de reducción por pandeo local Q, se determinara con el valor de λ (relación de esbeltez  de la pared del tubo ) y de λr (esbeltez límite ).

(a)    Para λ < λr                        Q = 1                          (1.4.5-6)

(b)   Para λ > λr

 

  • Para tubos circulares (CHS) con λ < 0,45 (E/Fy)

                                  (1.4.5-7)

Siendo:

D         El diámetro exterior del tubo en cm.

t           El espesor de la pared del tubo.

 

1.4.6    UNIONES DIRECTAS DE TUBOS EN RETICULADOS.

1.4.6.1 Especificaciones Generales.

(a) Las uniones directas de tubos en reticulados, son aquellas en que una o más barras de alma tubulares son directamente soldadas a un cordón tubular continuo que pasa a través de la unión.

En las uniones o nudos planos, los ejes de las barras de alma y el cordón deben estar en el mismo plano.

Un “nudo multiplano” es un nudo funcionando en una estructura espacial (nudo espacial).

(b) Las uniones o nudos planos se clasifican de la siguiente manera: (ver la Figura 2.4.6-1.).

(1) Cuando la fuerza axil de la barra de alma es equilibrada por la fuerza de corte en el cordón, la unión se designará de la siguiente forma:

  • Como T, cuando la barra del alma sea perpendicular al cordón
  • Como Y, en cualquier otro caso.

(2) Cuando la fuerza axil de la barra del alma sea equilibrada por las fuerzas axiles de otras barras del alma ubicadas en el nudo del mismo lado, la unión se designará como K. Si una de las barras de alma resulta perpendicular al cordón, el nudo se designará N. Se define un nudo K (o N), con espaciamiento cuando existe una distancia g entre los pies de las barras del alma adyacentes, medida a lo largo de la cara unida del cordón. Se define un nudo K (o N), con recubrimiento cuando una de las barras del alma se solapa sobre la otra en la dirección del cordón.

(3) Cuando la fuerza axil de la barra del alma se trasmite a través del cordón y es equilibrada por otra u otras barras del alma ubicadas en el lado opuesto del nudo, la unión se designará como X, o “en cruz”.

 

 

Figura 1.4.6-1 Tipos de nudos planos

 

 (c) El acero de los tubos deberá cumplir las siguientes expresiones:

Fy ≤ 355 MPa            y          Fy / Fu ≤ 0,8

(d) La relación de esbeltez de la pared de los tubos que se unen deberá cumplir con los límites establecidos en los respectivos campos de validez de las expresiones para obtener las resistencias de diseño.

(e) El espesor nominal de las paredes de los tubos t, deberá ser mayor o igual que 2,5 mm.

(f) Los ángulos θi, entre el cordón y las barras de alma y los ángulos entre las barras de alma adyacentes deberán ser mayores o iguales que 30º.

(g) La excentricidad en el nudo e deberá ser:

- 0,55 D ≤ e ≤ 0,25 D                                    para tubos circulares (1.4.6.1-1).

- 0,55 H ≤ e ≤ 0,25 H                                    para tubos rectangulares (1.4.6.1-2).

Siendo:

e          La excentricidad del nudo, que será positiva cuando se mida hacia el exterior del reticulado y negativa cuando se mida hacia el interior del reticulado, en cm.

D         El diámetro del cordón, en cm.

H         La altura del cordón, en cm.

(h) Las barras que confluyen en un nudo deben presentar sus extremos preparados de manera que no se produzca modificación de la forma de sus secciones transversales.

(i) En los nudos K, con espaciamiento debe ser el espaciamiento g ≥ tb1 + tb2, a fin de asegurar el espacio necesario para ejecutar correctamente las soldaduras, siendo tb1 y tb2, los espesores de las barras del alma.

(j) En los nudos K, con recubrimiento, el recubrimiento o solape debe ser el suficiente para asegurar que en la interconexión de las barras del alma y el cordón se produce una transferencia satisfactoria del esfuerzo cortante de una barra a otra. Esto queda satisfecho con los límites para la relación de recubrimiento λov.

(k) Cuando se solapan barras de alma, que tienen espesores diferentes, la barra de menor espesor debe recubrir a la de mayor espesor.

(l) Cuando se solapan barras de alma de características mecánicas diferentes (por ejemplo Fy), la barra con límite elástico más pequeño, debe recubrir a la barra de límite elástico más grande.

 

 

 

1.4.6.2 Nudos Soldados entre Tubos Circulares.

La resistencia de diseño del nudo de la barra del alma para fuerza axil (Pdn = φ Pnn)(kN), y/o para momento flexor (Mdn = φ Mnn) (kNm) serán las menores de las respectivamente determinadas para los estados límites de plastificación del cordón y punzonamiento por esfuerzo cortante según corresponda para cada tipo de nudo.

  • Definición de Parámetros y Símbolos.

Para los nudos soldados entre tubos circulares se definen los siguientes parámetros y símbolos:

b         La relación de ancho = (Dbi / D).

γ          La relación de esbeltez del cordón = (D / 2t).

np        La relación de pretensión del cordón = fop /Fyo .

fop          (10 Pop / Ago) + (103 Mo / So), en MPa.

Pop       La menor resistencia requerida axil del cordón a ambos lados del nudo, en kN. Figura 1.4.6-2.

Mo       El momento flexor requerido en el cordón, en kNm.

Ago      El área bruta del cordón, en cm2.

So        El módulo resistente elástico del cordón, en cm3.

Fyo       La tensión de fluencia especificada del acero del cordón, en MPa.

Dbi       El diámetro de la barra de alma i, en cm.

D         El diámetro del cordón, en cm.

λov       La relación de recubrimiento = (q/p)x100, en % Figura 1.4.6-3

p          La proyección del diámetro Dbi de la barra de alma que recubre sobre la pared del cordón = Dbi / sen θ, en cm.

q          El espaciamiento negativo: Distancia entre bordes adyacentes de las barras de alma medida sobre el borde del cordón, en cm.

e          La excentricidad del nudo, en cm.

g          El espaciamiento en los nudos K y N, en cm.

i           El índice utilizado para designar las barras de alma. En general i = 1 designa barra comprimida; i = 2 designa barra traccionada.

t           El espesor de la pared del cordón, en cm.

tbi        El espesor de la pared de la barra de alma i, en cm.

θi         El ángulo entre el cordón y la barra de alma i, o entre barras de alma adyacentes, en grados sexagesimales.

kp, kg, Qβ, Qγ las funciones definidas en la Tabla 1.4.2

 

Figura 1.4.6-2            Esfuerzo axil Pop en el cordón.

 

Figura 1.4.6-3            Definición de recubrimiento.

 

  • Resistencias de diseño y campo de validez.

(1)  Las resistencias requeridas para las barras de alma deberán ser menores o iguales a las respectivas resistencias de diseño de nudo.

(2)  En nudos planos Tipos T, Y, X, K (o N), con espaciamiento, K (o N), con recubrimiento, las resistencias de diseño axiles de nudo serán determinadas con las expresiones de la Tabla 1.4.2

 

Tabla 1.4.1     Campo de validez para formulas de uniones con tubos circulares.

 

 

 

 

Tabla 1.4.2     Resistencias de diseño axiles de nudo – uniones planas entre tubos circulares.

 

1.4.6.3 Soldaduras de Filete.

Las diagonales se unen a los cordones con soldaduras de filete continua alrededor del perímetro de la diagonal.

La resistencia de diseño al corte, φ Pn, de la soldadura de filete se determinará de la siguiente forma:

(a) Para Carga Longitudinal:

(1) Para (L / t) < 25                φ = 0,55

(1.4.6.3-1)

(2) Para (L / t) ≥ 25                φ = 0,50

Pn = 0,75 t L Fu (10)-1                        (1.4.6.3-2)

(b) Para Carga Transversal:

φ = 0,55

Pn = t L Fu (10)-1                                (1.4.6.3-3)

Siendo:

t           El valor más pequeño entre t1 y t2, en cm.

(c) Adicionalmente, cuando t ≥ 3,2 mm, la resistencia de diseño de una soldadura de filete determinada con las expresiones (2.5.7.3-1) a (2.5.7.3-2), será menor o igual que:

φ1 Pn1

Siendo:

φ1 = 0,60

Pn1 = 0,60 t w L FEXX (10)-1                                                                            (1.4.6.3-4)

En las expresiones (1.4.6.3-1) a (1.4.6.3-4), la simbología es la siguiente:

Pn , Pn1 La resistencia nominal del filete, en kN.

L         La longitud del filete, en cm.

tw         El espesor efectivo de garganta de la soldadura de filete = 0,707 w1 ó 0,707 w2 , el que sea menor, en cm.

w1, w2 El lado de la soldadura (ver las Figuras 1.4.6-4 y 1.4.6-5), en cm.

Fu        La tensión de rotura a la tracción especificada, en MPa.

FEXX    La resistencia mínima especificada del electrodo. (FEXX = 480 MPa)

Figura 1.4.6-4  Soldadura de filete.               Figura 1.4.6-5 Soldadura de filete. Junta traslapada                                               Junta en Te

1.5 ASPECTOS TÉCNICOS DE ESTRUCTURAS MIXTAS CON PERFILES METÁLICOS Y HIERRO REDONDO.

1.5.1    DEFINICIÓN.

Las  estructuras  de  celosías  mixtas,  están  formadas  por barras rectas de perfiles laminados de sección ángulo ó Te, que forman los cordones de las barras armadas, las  diagonales y montantes están formadas por barras de acero de sección circular, en forma equivalente a una armadura espacial. Las celosías de enlace son uniformes a lo largo de la barra armada y están soldadas a los cordones.

1.5.2    FORMAS SECCIONALES Y SOLICITACIONES DE SECCIÓN.

Sección Rectangular.- Tiene 4 cordones paralelos y celosías en las 4 caras que pueden estar formadas sólo por diagonales o por diagonales y montantes. Los cordones son perfiles ángulo de alas iguales.

Las solicitaciones de la sección pueden ser fuerza axil, flexión simple alrededor de ambos ejes, flexión disimétrica, torsión o una combinación de las anteriores.

 

Sección Triangular.- Tiene 3 cordones paralelos y celosías en las 3 caras formadas sólo por diagonales. Los cordones están formados por dos perfiles ángulo de alas iguales y un perfil Te.

Las solicitaciones de sección pueden ser fuerza axil, flexión simple alrededor de ambos ejes, flexión disimétrica, torsión o combinación de las anteriores.

 

Sección transversal                            Celosías en caras (barras de sección circular) Figura 1.5.2-2 Sección Triangular

1.5.3    PARÁMETROS SECCIONALES.

Área Bruta.- El área bruta de la sección armada (Ag), es la suma de las área brutas de los cordones (Agi) :

Ag = Σ Agi                             (1.5.3 – 1)

Área Neta.- El área neta de la sección armada (An), es la suma de las áreas netas de los cordones (Ani):

An = Σ Ani                             (1.5.3 – 2)

Momentos de Inercia y Radios de Giro.- Los momentos de inercia de las secciones armadas con respecto a los ejes de flexión y de pandeo se calcularán por el Teorema de Steiner.

 

1.5.4    RESISTENCIA DE DISEÑO A LA TRACCIÓN DE PERFILES ÁNGULO Y TE LAMINADOS.

La resistencia de diseño a la tracción de barras de perfiles ángulo o te laminados que formen los cordones de barras armadas de sección transversal rectangular, triangular, será el menor valor obtenido de la consideración de los estados límites de  fluencia en la sección bruta ó rotura en la sección neta.

 

Td = φt Tn                                           (1.5.4-1)

(a)   Para Fluencia en la Sección Bruta:

ft = 0,90

Pn = Fy Ag (10-1)                     (1.5.4-2)

(b) Para rotura en la sección neta:

φt = 0,75

Pn = Fu Ae (10-1)                     (1.5.4-3)

Siendo:

Pn        La resistencia nominal a la tracción axil, en kN.

Fy        La tensión de fluencia especificada, en MPa.

Fu        La tensión de rotura a tracción especificada, en MPa.

Ag        El área bruta de la barra, en cm².

Ae        El área neta efectiva de la barra, en cm².

 

1.5.5    RESISTENCIA DE DISEÑO A COMPRESIÓN DE PERFILES ÁNGULO Y TE LAMINADOS.

La resistencia de diseño a la compresión de barras de perfiles ángulo ó Te laminados, que formen parte de los cordones de barras armadas de sección transversal rectangular o triangular, se determina de la siguiente forma:

                                           (1.5.5-1)

 

Siendo:

φc = 0,85

Pn La resistencia nominal, en kN.

                                    (1.5.5-2)

 

La tensión crítica Fcr (MPa) será determinada de la siguiente manera:

(c)    Para λc ≤ 1,5:

                 (1.5.5-3)

(d)   Para λc > 1,5:

                                   (1.5.5-4)

Siendo:

Fy        La tensión de fluencia especificada, en MPa.

Ag        El área bruta de la barra, en cm2.

λc         El factor de esbeltez adimensional.                            (2.5.5-5)

E         El módulo de elasticidad longitudinal, en MPa.

K         El factor de longitud efectiva.

r          El radio de giro de la sección transversal bruta relativo al eje de pandeo, en cm.

L         La longitud real de la barra, no arriostrada, correspondiente a la respectiva dirección de pandeo, en cm.

 

1.5.6    ESFUERZOS SECUNDARIOS.

En las barras armadas reticuladas se pueden producir momentos flexores secundarios en los cordones y en las diagonales y montantes por las siguientes causas:

(a) Excentricidad resultante de que los ejes de las barras concurrentes al nudo no se corten en un punto,

(b) Hiperestaticidad interior del reticulado,

(c) Curvatura de plegado de diagonales y montantes.

En general, los momentos secundarios resultantes de la hiperestaticidad interior del reticulado (causa (b)), y del plegado de diagonales y montantes (causa (c)), se pueden despreciar  dentro de los límites de deformaciones admisibles en servicio.

Los momentos flexores secundarios en las barras, resultantes de que los ejes de las mismas no se corten en un punto (causa (a)), se pueden determinar, aproximadamente, con las especificaciones siguientes:

 

 

 

1.5.6.1 Estructuración de nudos en barras con cordones de perfil ángulo o Te.

  • Cordón de perfil ángulo con celosía sólo de diagonales y soldada al alma.

 

1.5.6.2 Cordón de perfil ángulo con celosía de diagonal y montante, soldada al alma.

 

Figura 1.5.6-2 Nudo Cordón Ángulo con Diagonal y Montante

Para lograr el centrado de los ejes de las diagonales y el cordón (e = 0), el diámetro interior de doblado de las diagonales di0 (cm) deberá ser:

                            (1.5.6.2-1)

Cuando las diagonales tienen un diámetro interior de doblado, di = η dD (cm), la excentricidad resultante, e (cm), será:

                (1.5.6.2-2)

Cuando la diagonal sea interna, para poder unirla adecuadamente al alma del perfil se deberá verificar que:

e ≤ 0,3 b – 2,5 t                                             (1.5.6.2-3)

Siendo:

b          El lado del ángulo, en cm.

t           El espesor del ala del ángulo, en cm.

. El diámetro interior de doblado di deberá ser:

con Fy ≤ 250 MPa                              di ≥ 5 dD         para dD > 16 mm

di ≥ 2,5 dD      para dD ≤ 16 mm

 

con 250 MPa < Fy ≤ 400 MPa           di ≥ 6 dD         para dD > 16 mm

di ≥ 4 dD         para dD ≤ 16 mm

 

1.5.6.3 Momentos secundarios en barras con cordones de perfil ángulo o Te

El momento flexor secundario en el nudo Ms (kNm), generado por la excentricidad e, en la sección de la barra con esfuerzo de corte requerido Vu (kN) es:

                              (1.5.6.3-1)

Con s, e y h, en cm.

Los momentos flexores resultantes en las barras que concurren al nudo serán:

  • En el cordón Mc = 0,5 Ms
  • En diagonal y montante: despreciable

 

1.5.7    DIMENSIONAMIENTO A FLEXIÓN DE BARRAS DE ÁNGULO SIMPLE.

1.5.7.1 Resistencia de Diseño a Flexión

La resistencia de diseño a flexión será menor o igual que el menor valor de φb Mn, con Mn, determinado por el estado límite de pandeo local, el estado límite de plastificación ó estado límite de pandeo torsional, según corresponda. El factor de resistencia será:

φb = 0,90

  • Estado límite de pandeo local.

Para el estado límite de pandeo local, cuando la punta del ala del ángulo esté comprimida (Figura 1.5.7-1) se deberán utilizar las siguientes expresiones:

Cuando:                                                            (1.5.7.1-1)

(1.5.7.1-2)

Cuando:                                          (1.5.7.1-3)

(1.5.7.1-4)

Cuando:                                                             (1.5.7.1-5)

(1.5.7.1-6)

Siendo:

Mn       La resistencia nominal a flexión, en kNm.

b          El ancho total del ala del ángulo con la punta comprimida, en cm.

t           El espesor del ala del ángulo con la punta comprimida, en cm.

Sc         El módulo resistente elástico de la sección relativo al eje de flexión y correspondiente a la punta comprimida, en cm3.

Fy        La tensión de fluencia especificada, en MPa.

Qs        El factor de reducción para ángulos.

 

 

 

 

 

Figura 1.5.7   Solicitaciones en punta de ala

  • Estado límite de plastificación.

Para el estado límite de plastificación, cuando la punta del ala del ángulo esté traccionada, (ver la Figura 2.5.8-1b), se deberá utilizar la siguiente expresión:

Mn = 1,50 My                         (1.5.7.1-7)

Siendo:

My       El momento elástico relativo al eje de flexión, en KNm. My = Fy St (10-3).

St         El módulo resistente elástico de la sección relativo al eje de flexión y corres-pondiente a la punta traccionada, en cm3.

  • Estado límite de pandeo lateral.

Para el estado límite de pandeo lateral, se deberán utilizar las siguientes expresiones:

Cuando:

(1.5.7.1-8)

Cuando:

(1.5.7.1-9)

(1.5.7.1-10)

 

Siendo:

Mob     El momento elástico de pandeo lateral, en kNm.

My       El momento elástico de la sección relativo al eje de flexión, en kNm.

L         La longitud sin arriostramiento lateral, en cm.

b          El lado del ángulo, en cm.

t           El espesor del ala del ángulo, en cm.

 

1.5.8        VERIFICACIÓN POR ITERACCIÓN

1.5.8.1 Barras de sección simétrica sometidas a fuerza axil de tracción y flexión

La interacción de tracción y flexión en barras de secciones simétricas estará limitada por las expresiones:

Para

(1.5.8.1-1)

Para

(1.5.8.1-2)

Siendo:

Tu        La resistencia requerida a tracción en la barra, en kN.

Pn        La resistencia nominal a tracción, en kN.

Mu       La resistencia requerida a flexión de la barra, en kNm.

Mn       La resistencia nominal a flexión, en kNm.

x          El subíndice relativo al eje de flexión correspondiente al eje principal de mayor inercia. (eje fuerte).

y          El subíndice relativo al eje de flexión correspondiente al eje principal de menor inercia. (eje débil).

φ = φt  El factor de resistencia para tracción.

φb        El factor de resistencia para flexión = 0,90.

 

1.5.8.2 Barras de sección simétrica sometidas a fuerza axil de compresión y flexión.

La interacción de compresión y flexión en barras de sección simétrica estará limitada por las expresiones:

Para

(1.5.8.2-1)

Para

(1.5.8.2-2)

 

Siendo:

Pu        La resistencia requerida a compresión en la barra, en kN.

Pn        La resistencia nominal a compresión, en kN.

Mu       La resistencia requerida a flexión de la barra, en kNm.

Mn       La resistencia nominal a flexión, en kNm.

X         El subíndice relativo al eje de flexión correspondiente al eje principal de mayor inercia. (eje fuerte).

Y         El subíndice relativo al eje de flexión correspondiente al eje principal de menor inercia. (eje débil).

φ = φc  El factor de resistencia para compresión = 0,85

φb        El factor de resistencia para flexión = 0,90.

 

1.5.9    UNIÓN SOLDADA ENTRE CORDONES DE PERFIL ÁNGULO O TE Y BARRAS DE CELOSÍA.

La unión soldada, deberá ser dimensionada para trasmitir una fuerza de corte ΔN, y un momento Mw, con los valores siguientes:

  • Para celosía sólo de diagonales y soldada al alma.

1.6       BARRAS SOMETIDAS A FUERZA AXIL COMBINADA CON FLEXIÓN, O A FLEXIÓN DISIMÉTRICA.

Se aplica a barras armadas de eje recto o de eje curvo de pequeña curvatura, de sección rectangular o triangular, sometidas a fuerza axil combinada con flexión, o a flexión disimétrica (flexión simultánea alrededor de ambos ejes principales).

Toda la celosía trabaja a flexión combinada con fuerzas axiales; a continuación se describe el procedimiento para transformar estos esfuerzos, en esfuerzos locales de tracción y compresión para cada elemento del reticulado.

 

1.6.1    BARRAS ARMADAS SOMETIDAS A FUERZA AXIL DE TRACCIÓN COMBINADA CON FLEXIÓN.

  • Solicitaciones requeridas y verificación de las barras de los cordones.

Los máximos esfuerzos axiles requeridos de tracción, Tu1 (kN), y de compresión, Pu1 (kN), se determinarán en cada barra de los cordones de la pieza armada con las siguientes expresiones:

                                    (1.6.1-1)

                                    (1.6.1-2)

 

Siendo:

Tu        La resistencia axil requerida a tracción de la pieza armada, en kN.

Mux     El momento flexor requerido de la pieza armada alrededor del eje principal x, en kNm.

Muy     El momento flexor requerido de la pieza armada alrededor del eje principal y, en kNm.

N         El número de barras de la columna armada. (n = 4: sección rectangular;

n = 3: sección triangular).

n1        El número de barras del cordón (n1=2: sección rectangular; n1=2 o 1: sección triangular, según eje de flexión y cordón).

h, b     La distancia entre centros de gravedad de los cordones medida en dirección perpendicular al eje de flexión considerado de la pieza armada, en cm.

En una sección triangular, para determinar el esfuerzo axil en el cordón inferior se adoptará Muy = 0 en las expresiones (1.6.1-1) y (1.6.1-2).

Se deberá verificar:

(a)    Tu1 ≤ Td1                                                         (1.6.1-3)

(b) Pu1Pd1                                                          (1.6.1-4)

Siendo:

Td1      La resistencia de diseño a tracción de la barra en KN.

Pd1       La resistencia de diseño a compresión de la barra en KN.

 

  • Solicitaciones requeridas y verificación de las barras de la celosía.

Las barras de la celosía en cada plano serán verificadas para las fuerzas axiles requeridas resultantes de los esfuerzos de corte requeridos, Vux (kN) y Vuy (kN), correspondientes a la flexión alrededor de los ejes principales x e y.

Las fuerzas axiles requeridas para las secciones transversales rectangular y triangular, serán las siguientes:

(a)    Sección rectangular; flexión alrededor de ambos ejes principales.

• Diagonal comprimida:                                      (1.6.1-5)

• Montante comprimido:                                          (1.6.1-6)

(b)    Sección triangular; flexión alrededor de eje y-y.

• Diagonal comprimida:                         (1.6.1-7)

• Montante comprimido:                       (1.6.1-8)

(c)    Sección triangular; flexión alrededor de eje x-x:

  • Diagonal comprimida:                (1.6.1-9)

• Montante comprimido:                    (1.6.1-10)

Siendo:

α1        el ángulo entre barra diagonal y barra del cordón en cara superior.

α2        el ángulo entre barra diagonal y barra del cordón en cara lateral.

b         el ángulo entre plano de celosía y eje y-y.

El factor de longitud efectiva k, para montantes y diagonales comprimidos se adoptará:

k = 0,85

Se deberá verificar:

(a)    Du ≤ PdD                                 (1.6.1-11)

(b) Mou ≤ PdD                                (1.6.1-12)

Siendo:

PdD      La resistencia de diseño a compresión de la barra en KN.

 

 

 

 

 

1.6.2                BARRAS ARMADAS SOMETIDAS A FUERZA AXIL DE COMPRESIÓN COMBINADA CON FLEXIÓN.

  • Solicitaciones requeridas y verificación de las barras de los cordones

El máximo esfuerzo axil requerido de compresión, Pu1 (kN), se determinará en las barras de los cordones de la pieza armada con la siguiente expresión:

                                    (1.6.2-1)

En una sección triangular para determinar el esfuerzo axil en el cordón inferior se tomará Msy = 0, en la expresión (1.6.2-1)

Siendo:

Pu        La resistencia axil requerida a compresión de la pieza armada, en kN.

n          El número de barras de la pieza armada. (n = 4 : sección rectangular ;

n = 3: sección triangular).

n1        El número de barras del cordón (n1 = 2: sección rectangular; n1 = 2 ó

1: sección triangular, según eje de flexión y cordón).

h, b     La distancia entre centros de gravedad de los cordones medida en dirección perpendicular al eje de flexión considerado de la pieza armada, en cm.

 

                                  (1.6.2-2)

 

Mux     El momento flexor requerido de la pieza armada alrededor del eje x, en kNm.

Muy     El momento flexor requerido de la pieza armada alrededor del eje y, en kNm.

                         (Deformación inicial, en cm)

k          El factor de longitud efectiva.

para cordones kL = 1s, para diagonales kL = 0,85 LD

                         (1.6.2-3)

λm        la esbeltez modificada de la columna armada para cada eje de pandeo.

                            (1.6.2-4)

λo         la esbeltez de la columna armada actuando como una unidad para cada eje de pandeo.

r          el radio de giro de la columna armada actuando como una unidad con respecto al eje de pandeo analizado, en cm.

λ1         el valor auxiliar relacionado con la rigidez a corte de la celosía de enlace.

Figura 1.6.2 Valor Auxiliar de λ1

Ag       El área transversal bruta total de la barra armada, en cm2.

x,y       Los ejes de flexión; ejes libres.

Con el mayor valor de Pu1 se deberá verificar la siguiente expresión:

Pu1 ≤ Pd1 (1.6.2-5)

Siendo:

Pd1       La resistencia de diseño a compresión local de la barra, en kN.

 

  • Solicitaciones requeridas y verificación de las barras de la celosía.

Las barras de la celosía, en cada plano serán verificadas para las fuerzas axiles, requeridas resultantes de un esfuerzo de corte requerido, Vsu (kN), normal al eje de la pieza armada y al eje de flexión analizado.

Vsux = Vux + βx P u                  Vsuy = Vuy + βy P u                  (1.6.2-6)

Siendo:

Vux, Vuy          Los esfuerzos de corte requeridos normales a los ejes de flexión x e y, en kN.

                                        (1.6.2-7)

Las fuerzas axiles requeridas para las secciones transversales rectangular y triangular, serán las siguientes:

(a)    Sección rectangular; flexión alrededor de ambos ejes principales.

• Diagonal comprimida:                                      (1.6.2-8)

• Montante comprimido:                                          (1.6.2-9)

(b)    Sección triangular; flexión alrededor de eje y-y.

• Diagonal comprimida:                         (1.6.2-10)

• Montante comprimido:                       (1.6.2-11)

(c)    Sección triangular; flexión alrededor de eje x-x:

  • Diagonal comprimida:                (1.6.2-12)

• Montante comprimido:                    (1.6.2-13)

Siendo:

α1        El ángulo entre barra diagonal y barra del cordón en cara superior.

α2        El ángulo entre barra diagonal y barra del cordón en cara lateral.

b         El ángulo entre plano de celosía y eje y-y.

El factor de longitud efectiva k, para montantes y diagonales comprimidos se adoptará:

k = 0,85

Se deberá verificar:

(b)   Du ≤ PdD                                 (1.6.2-14)

(b) Mou ≤ PdD                                (1.6.2-15)

Siendo:

PdD      La resistencia de diseño a compresión de la barra en KN.

 

 

 

1.6.3    BARRAS ARMADAS SOMETIDAS A FLEXIÓN DISIMÉTRICA.

  • Solicitaciones requeridas y verificación de las barras de los cordones.

Los máximos esfuerzos axiles requeridos de tracción, Tu1 (kN), y de compresión, Pu1 (kN), se determinarán en cada barra de los cordones de la pieza armada con las siguientes expresiones:

                          (1.6.3-1)

                      (1.6.3-2)

En una sección triangular, para determinar el esfuerzo axil en el cordón inferior se adoptará Muy = 0, en las expresiones (1.6.3-1) y (1.6.3-2).

Siendo:

Mux     El momento flexor requerido de la pieza armada alrededor del eje principal x, en kNm.

Muy     El momento flexor requerido de la pieza armada alrededor del eje principal y, en kNm.

n1        El número de barras del cordón (n1=2 : sección rectangular ; n1=2 o 1: sección triangular, según eje de flexión y cordón).

h, b     La distancia entre centros de gravedad de los cordones medida en dirección perpendicular al eje de flexión considerado de la pieza armada, en cm.

Se deberá verificar que:

(a)    Tu1 ≤ Td1                                 (1.6.3-3)

(b)   Pu1 ≤ Pd1                                 (1.6.3-4)

Siendo:

Td1      La resistencia de diseño a tracción de la barra, en kN.

Pd1       La resistencia de diseño a compresión local de la barra, en kN.

  • Solicitaciones requeridas y verificación de las barras de la celosía.

Las barras de la celosía en cada plano serán verificadas para las fuerzas axiles requeridas resultantes de los esfuerzos de corte requeridos, Vux (kN) y Vuy (kN), correspondientes a la flexión alrededor de los ejes principales x e y.

Las fuerzas axiles requeridas para las secciones transversales rectangular y triangular, serán las siguientes:

(a)    Sección rectangular; flexión alrededor de ambos ejes principales.

• Diagonal comprimida:                                      (1.6.3-5)

• Montante comprimido:                                          (1.6.3-6)

(b)    Sección triangular; flexión alrededor de eje y-y.

• Diagonal comprimida:                         (1.6.3-7)

• Montante comprimido:                       (1.6.3-8)

(c)    Sección triangular; flexión alrededor de eje x-x:

  • Diagonal comprimida:                (1.6.3-9)

• Montante comprimido:                    (1.6.3-10)

Siendo:

α1        El ángulo entre barra diagonal y barra del cordón en cara superior.

α2        El ángulo entre barra diagonal y barra del cordón en cara lateral.

b         El ángulo entre plano de celosía y eje y-y.

El factor de longitud efectiva k, para montantes y diagonales comprimidos se adoptará:

k = 0,85

Se deberá verificar:

(c)    Du ≤ PdD                                 (1.6.3-11)

(b) Mou ≤ PdD                                (1.6.3-12)

Siendo:

PdD      La resistencia de diseño a compresión de la barra en KN.

1.7       DETERMINACIÓN DE LAS DEFORMACIONES DE LAS BARRAS ARMADAS.

  • Las deformaciones máximas de barras armadas, podrán ser determinadas utilizando las expresiones elásticas para elementos de alma llena en función del momento flexor, pero con la utilización del momento de inercia modificado, Im (cm4), en reemplazo del momento de inercia, I, de la sección rígida, con respecto al mismo eje de flexión.

Im = rm2 Ag                                         (1.7-1)

Siendo:

rm           El radio de giro modificado de la sección transversal de la barra relativo al eje de flexión, en cm. rm = (k.L) / λm.       (1.7.2)

k          El factor de longitud efectiva

L         La longitud real de la barra no arriostrada lateralmente correspondiente a la respectiva dirección de flexión, en cm.

λm          La esbeltez modificada de la barra armada determinada con la expresión

(1.6.2-4).

Ag          El área transversal bruta total de la barra armada, en cm2.

 

  • Las deformaciones se verifican con las cargas de servicio, las combinaciones aplicables de servicio son:

(1)   D + Lr                               (2)  D + 0,7 (Lr + W(+))           (1.7.3)

  • Las flechas se calculan con las formulas elásticas de alma llena.

                        (1.7.4)

  • Los valores máximos para las deformaciones bajo la combinación más desfavorable de acciones de servicio deberán ser menores o iguales que los establecidos en la Tabla 2.7.1.

 

 

Tabla 1.7.1 Deformaciones

 

objetivos y justificacion proyecto comparacion de cubiertas metalicas

esta es la tesis nº7 de las 100 que serán publicadas en civilacho.com.

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descripcion: objetivos y justificacion del proyecto:

Comparacion Tecnica Economica Del Diseño De Cubiertas Metalicas

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titulo del capitulo:

objetivos y justificación

 

 

objetivos y justificacion

  • indice
    • 1.         JUSTIFICACIÓN DEL TEMA.
    • 2.         HIPÓTESIS.
    • 3.         OBJETIVOS.
    • 4.         ESTRUCTURACIÓN Y ALCANCE DEL PROYECTO

contenido del capitulo:

INTRODUCCIÓN.

 

Los tinglados metálicos, están conformados por elementos de secciones y longitudes relativamente pequeñas en magnitud, unidos todos estos, forman un conjunto que se  convierte en una gran estructura con un gran número de nudos y elementos.

Si analizamos la cubierta, ésta deberá soportar su peso propio, más cargas que son producidas por el empuje del viento, y otras como la nieve y el granizo.

Pero las grandes luces que cubre, forman miembros bastante largos y las deformaciones aumentan considerablemente, por ello es importante determinar la forma de la cubierta.

Las cubiertas de dos aguas están destinadas cubrir luces medianas, tienen la facilidad de su montaje, y la fabricación de sus vigas. El constructor metalúrgico no tendrá dificultades en el momento del armado y el trazado proporcional al plano de diseño.

Las cubiertas, en forma de arco circular, están formadas por un arco cuyo eje es de radio constante, geométricamente forma un arco de circunferencia.

Este tipo de cubiertas cubren grandes luces, debido a las cualidades funcionales que posee, es una estructura que teóricamente solo transmite esfuerzos axiales, en general los desplazamientos son pequeños. Se puede decir que es la forma más óptima desde el punto de vista de funcionamiento estructural.

Constructivamente, se puede llegar a tener problemas si no se planifica su fabricación correctamente; el metalúrgico, debe contar con un plano detallado de las dimensiones, espaciamientos de las celosías  y uniones.

 

1.         JUSTIFICACIÓN DEL TEMA.

Académicamente, se realiza un aporte consistente en la comparación técnica y económica entre el uso de hierro redondo, perfiles tubulares y estructuras mixtas (perfiles metálicos y hierro redondo), en el diseño de cubiertas, para poder establecer cual es la alternativa más viable para la construcción

Se analiza el funcionamiento de las cubiertas con cada una de las alternativas de construcción,  ya que en la actualidad no existe análisis para determinar la mejor solución.

Se comparará la complejidad que se tiene para la construcción de las cubiertas utilizando hierro redondo ó perfiles metálicos. También, es importante determinar la complejidad del análisis con cada una de las alternativas, es decir, el tiempo empleado por el proyectista para ejecutar el diseño del proyecto, pues el costo del mismo también depende del tiempo empleado para su elaboración.

Actualmente, la construcción de cubiertas metálicas con el uso de hierro redondo se realiza de una manera empírica, habiéndose observado en varias ocasiones, la presencia de grandes deformaciones que provocaron en algunos casos que la estructura se desplomara. Con el presente trabajo se pretende obtener  una guía para el correcto diseño de estas estructuras.

Para el diseño de la cubierta se utilizarán los reglamentos Argentinos CIRSOC para estructuras livianas de acero.

Una vez, realizadas las comparaciones, se podrá  recomendar cual de las propuestas es la más viable para la ejecución.

Se analizará con cuál de las alternativas es más conveniente construir, desde el punto de vista técnico, económico, estético y funcional.

 

2.         HIPÓTESIS.

El uso de barras de hierro redondo en el diseño de cubiertas metálicas es más recomendable técnica y económicamente en nuestro medio que el uso de otros perfiles metálicos.

 

3.         OBJETIVOS.

3.1       Objetivo general.

Diseñar una cubierta metálica con el uso alternativo de barras de hiero redondo, perfiles tubulares y estructuras mixtas, para determinar cuál de las alternativas es la más recomendable técnica y económicamente.

 

3.2       Objetivos específicos.

Realizar el diseño de la  cubierta metálica con el uso de hierro redondo.

Realizar el diseño de la  cubierta metálica con el uso de perfiles tubulares.

Realizar el diseño de la  cubierta metálica mixta con el uso de perfiles metálicos y hierro redondo.

Realizar la estimación de los costos de la mejor alternativa del proyecto.

Realizar el estudio detallado de cargas solicitantes de acuerdo a códigos y normativas definidas.

Analizar el efecto de la carga de viento sobre la cubierta.

Analizar diferentes partes de la estructura, mediante el empleo de programas especializados de ingeniería y diseñar de manera óptima cada uno de ellos.

 

4.         ESTRUCTURACIÓN Y ALCANCE DEL PROYECTO

El presente trabajo comprende en realizar el diseño de cubiertas metálicas con hierro redondo, perfiles tubulares y estructuras mixtas.

Realizar una comparación técnica económica entre las tres alternativas de construcción planteadas, para así determinar la alternativa más viable.

También, realizar  un estudio detallado de las cargas solicitantes en las cubiertas metálicas de acuerdo a normas establecidas.

Se analiza el efecto del viento sobre la cubierta metálica.

Se realiza un estudio de cómputos métricos y de  precios unitarios, para poder  determinar la comparación económica.

El trabajo consta de los siguientes capítulos:

Introducción:

A través de la identificación del problema, hacemos hincapié en la importancia de la construcción de este tipo de estructuras, toda vez que en nuestro medio son de gran aplicación y elaboración precaria, sin ningún sustento técnico de resistencia.

Capítulo I:

Describe todos los fundamentos teóricos necesarios para encarar el problema propuesto, referidos a propiedades del acero estructural, tipos de cargas, normativas de diseño de acero  referidos a estructuras con hierro redondo, perfiles tubulares, y estructuras mixtas.

El Capítulo II:

Se desarrolla un ejemplo de aplicación, el que toma en cuenta las diferentes cargas a la que estará expuesta la estructura durante su vida útil. Se idealiza la estructura y se calculan los esfuerzos máximos en el programa SAP 2000, posteriormente se  dimensiona y diseña los diferentes elementos de la cubierta, con secciones compuestas con hierro redondo, perfiles tubulares y secciones mixtas conformadas por perfiles tubulares y hierro redondo.

Finalmente, se realiza un análisis de precios unitarios para poder realizar la comparación económica.

Comparacion Tecnica Economica Del Diseño De Cubiertas Metalicas

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Introducción: Los tinglados metálicos, están conformados por elementos de secciones y longitudes relativamente pequeñas en magnitud, unidos todos estos, forman un conjunto que se  convierte en una gran estructura con un gran número de nudos y elementos.

Si analizamos la cubierta, ésta deberá soportar su peso propio, más cargas que son producidas por el empuje del viento, y otras como la nieve y el granizo.

Pero las grandes luces que cubre, forman miembros bastante largos y las deformaciones aumentan considerablemente, por ello es importante determinar la forma de la cubierta.

Las cubiertas de dos aguas están destinadas cubrir luces medianas, tienen la facilidad de su montaje, y la fabricación de sus vigas. El constructor metalúrgico no tendrá dificultades en el momento del armado y el trazado proporcional al plano de diseño.

Las cubiertas, en forma de arco circular, están formadas por un arco cuyo eje es de radio constante, geométricamente forma un arco de circunferencia.

Este tipo de cubiertas cubren grandes luces, debido a las cualidades funcionales que posee, es una estructura que teóricamente solo transmite esfuerzos axiales, en general los desplazamientos son pequeños. Se puede decir que es la forma más óptima desde el punto de vista de funcionamiento estructural.

Constructivamente, se puede llegar a tener problemas si no se planifica su fabricación correctamente; el metalúrgico, debe contar con un plano detallado de las dimensiones, espaciamientos de las celosías  y uniones.

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Nombre del proyecto:

COMPARACIÓN TÉCNICA ECONÓMICA DEL DISEÑO DE CUBIERTAS METÁLICAS

COMPARACION TECNICA ECONOMICA DEL DISEÑO DE CUBIERTAS METALICAS

 

 

ÍNDICE COMPLETO

 

    • Resumen
    • INTRODUCCIÓN                                                                                                                                                
    • 1          JUSTIFICACIÓN DEL TEMA
    • 2          HIPÓTESIS       
    • 3          OBJETIVOS     
    • 3.1          Objetivo general               
    • 3.2          Objetivos específicos        
    • 4          ESTRUCTURACIÓN Y ALCANCE DEL PROYECTO      
    •  
    • CAPÍTULO I   MARCO TEÓRICO
    • 1.1       ACERO ESTRUCTURAL               
    • 1.1.1       CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES DE LOS ACEROS ESTRUCTURALES           
    • 1.1.2       VENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL        
    • 1.1.3       DESVENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL
    • 1.1.4       PROPIEDADES ESTRUCTURALES           
    • 1.2       CARGAS Y COMBINACIÓN DE CARGAS             
    • 1.2.1       CARGAS             
    • 1.2.1.1   CARGAS MUERTAS       
    • 1.2.1.2   CARGAS VIVAS               
    • 1.2.1.2.1                HIELO Y NIEVE (GRANIZO)       
    • 1.2.1.2.2                CARGAS DE VIENTO     
    • 1.2.1.2.3                CARGAS SÍSMICAS       
    • 1.2.2       COMBINACIONES DE CARGAS
    • 1.3       ASPECTOS TÉCNICOS DE ESTRUCTURAS CON HIERRO REDONDO   
    • 1.3.1       DEFINICIÓN     
    • 1.3.2       FORMAS SECCIONALES Y SOLICITACIONES DE SECCIÓN         
    • 1.3.3       PARÁMETROS SECCIONALES                  
    • 1.3.4       RESISTENCIA DE DISEÑO A LA TRACCIÓN DE BARRAS RECTAS DE SECCIÓN CIRCULAR MACIZA       
    • 1.3.5       RESISTENCIA DE DISEÑO A LA COMPRESIÓN DE BARRAS RECTAS DE SECCIÓN CIRCULAR MACIZA
    • 1.3.6       UNIONES SOLDADAS    
    • 1.4       ASPECTOS TÉCNICOS DE ESTRUCTURAS CON TUBOS DE ACERO     
    • 1.4.1       DEFINICIÓN     
    • 1.4.2       FORMAS SECCIONALES Y SOLICITACIONES DE SECCIÓN         
    • 1.4.3       PARÁMETROS SECCIONALES                  
    • 1.4.4       RESISTENCIA DE DISEÑO A LA TRACCIÓN DE PERFILES TUBULARES 
    • 1.4.5       RESISTENCIA DE DISEÑO A COMPRESIÓN DE PERFILES TUBULARES  
    • 1.4.6       UNIONES DIRECTAS DE TUBOS EN RETICULADOS       
    • 1.4.6.1   Especificaciones generales              
    • 1.4.6.2   Nudos soldados entre tubos circulares          
    • 1.4.6.3   Soldaduras de filete         
    • 1.5       ASPECTOS TÉCNICOS DE ESTRUCTURAS MIXTAS CON PERFILES METÁLICOS Y HIERRO REDONDO         
    • 1.5.1       DEFINICIÓN     
    • 1.5.2       FORMAS SECCIONALES Y SOLICITACIONES DE SECCIÓN         
    • 1.5.3       PARÁMETROS SECCIONALES                  
    • 1.5.4       RESISTENCIA DE DISEÑO A LA TRACCIÓN DE PERFILES ÁNGULO Y TE LAMINADOS   
    • 1.5.5       RESISTENCIA DE DISEÑO A COMPRESIÓN DE PERFILES ÁNGULO Y TE LAMINADOS    
    • 1.5.6       ESFUERZOS SECUNDARIOS      
    • 1.5.6.1   Estructuración de nudos en barras con cordones de perfil ángulo o Te                               
    • 1.5.6.2   Cordón de perfil ángulo con celosía de diagonal y montante, soldada al alma   
    • 1.5.6.3   Momentos secundarios en barras con cordones de perfil ángulo o Te                
    • 1.5.7       DIMENSIONAMIENTO A FLEXIÓN DE BARRAS DE ÁNGULO SIMPLE     
    • 1.5.8       VERIFICACIÓN POR ITERACCIÓN         
    • 1.5.8.1   Barras de sección simétrica sometidas a fuerza axil de tracción y flexión          
    • 1.5.8.2   Barras de sección simétrica sometidas a fuerza axil de compresión y flexión    
    • 1.5.9       UNIÓN SOLDADA ENTRE CORDONES DE PERFIL ÁNGULO O TE Y BARRAS DE CELOSÍA              
    • 1.6       BARRAS SOMETIDAS A FUERZA AXIL COMBINADA CON FLEXIÓN, O A FLEXIÓN DISIMÉTRICA                           
    • 1.6.1       BARRAS ARMADAS SOMETIDAS A FUERZA AXIL DE TRACCIÓN COMBINADA CON FLEXIÓN                 
    • 1.6.2       BARRAS ARMADAS SOMETIDAS A FUERZA AXIL DE COMPRESIÓN COMBINADA CON FLEXIÓN                           
    • 1.6.3       BARRAS ARMADAS SOMETIDAS A FLEXIÓN DISIMÉTRICA                     
    • 1.7       DETERMINACIÓN DE LAS DEFORMACIONES DE LAS BARRAS ARMADAS          
    •  CAPÍTULO II                 APLICACIÓN PRÁCTICA                                                                                    
    • 2.1       DATOS GENERALES DEL EJEMPLO DE APLICACIÓN                              
    • 2.1.1       VIGAS TRANSVERSALES            
    • 2.1.2       VIGAS LONGITUDINALES          
    • 2.1.3       CORREAS          
    • 2.2       ANÁLISIS DE ESTADOS DE CARGA      
    • 2.2.1       CARGAS MUERTAS (D)
    • 2.2.2       CARGAS VIVAS (L)                        
    • 2.2.3       CARGA DE NIEVE O GRANIZO (R)           
    • 2.2.4       CARGAS DE VIENTO (W)             
    • 2.3       IDEALIZACIÓN DE LA ESTRUCTURA 
    • 2.3.1       MODELO ESTRUCTURAL EN ZAP 2000                 
    • 2.4       DISEÑO DE LA CUBIERTA CON HIERRO REDONDO   
    • 2.4.1       CORREA TRIANGULAR               
    • 2.4.1.1   Se adopta la sección         
    • 2.4.1.2   Materiales           
    • 2.4.1.3   Cargas                  
    • 2.4.1.4   Combinaciones  
    • 2.4.1.5   Máximas solicitaciones en los cordones      
    • 2.4.1.6   Verificación de los cordones           
    • 2.4.1.7   Máximas solicitaciones en las diagonales                   
    • 2.4.1.8   Uniones soldadas                              
    • 2.4.1.9   Verificación de deformaciones      
    • 2.4.2       VIGA LONGITUDINAL                  
    • 2.4.2.1   Se adopta la sección         
    • 2.4.2.2   Materiales           
    • 2.4.2.3   Cargas                  
    • 2.4.2.4   Combinaciones  
    • 2.4.2.5   Máximas solicitaciones en los cordones      
    • 2.4.2.6   Verificación de los cordones           
    • 2.4.2.7   Máximas solicitaciones en las diagonales   
    • 2.4.2.8   Uniones soldadas                              
    • 2.4.2.9   Verificación de deformaciones      
    • 2.4.3       VIGA TRANSVERSAL                   
    • 2.4.3.1   Se adopta la sección         
    • 2.4.3.2   Materiales           
    • 2.4.3.3   Cargas                  
    • 2.4.3.4   Combinaciones  
    • 2.4.3.5   Máximas solicitaciones en los cordones      
    • 2.4.3.6   Verificación de los cordones           
    • 2.4.3.7   Máximas solicitaciones en las diagonales                   
    • 2.4.3.8   Uniones soldadas                              
    • 2.4.3.9   Verificación de deformaciones      
    • 2.5       DISEÑO DE LA CUBIERTA CON PERFILES TUBULARES          
    • 2.5.1       CORREA TRIANGULAR               
    • 2.5.1.1   Esquema estructural         
    • 2.5.1.2Verificación de las relaciones geométricas      
    • 2.5.1.3   Cargas                  
    • 2.5.1.4   Combinaciones  
    • 2.5.1.5   Máximas solicitaciones en los cordones      
    • 2.5.1.6   Verificación de los cordones           
    • 2.5.1.7   Verificación de las diagonales        
    • 2.5.1.8   Nudos soldados, resistencias de diseño        
    • 2.5.1.9   Uniones soldadas                              
    • 2.5.1.10Verificación de deformaciones       
    • 2.5.2       VIGA LONGITUDINAL                  
    • 2.5.2.1   Se adopta la sección         
    • 2.5.2.2Verificación de las relaciones geométricas      
    • 2.5.2.3   Cargas                  
    • 2.5.2.4   Combinaciones  
    • 2.5.2.5   Máximas solicitaciones en los cordones      
    • 2.5.2.6   Verificación de los cordones           
    • 2.5.2.7   Verificación de las diagonales        
    • 2.5.2.8   Nudos soldados, resistencias de diseño        
    • 2.5.2.9   Uniones soldadas                              
    • 2.5.2.10Verificación de deformaciones       
    • 2.5.3       VIGA TRANSVERSAL    
    • 2.5.3.1   Se adopta la sección         
    • 2.5.3.2   Cargas                  
    • 2.5.3.3   Combinaciones  
    • 2.5.3.4Máximas solicitaciones en los cordones          
    • 2.5.3.5   Verificación de los cordones           
    • 2.5.3.6   Verificación de las diagonales        
    • 2.5.3.7Nudos soldados, resistencias de diseño            
    • 2.5.3.8Uniones soldadas                  
    • 2.5.3.9Verificación de deformaciones          
    • 2.6       DISEÑO DE LA CUBIERTA CON ESTRUCTURA MIXTA (PERFILES Y HIERRO REDONDO)
    • 2.6.1       CORREA TRIANGULAR               
    • 2.6.1.1   Se adopta la sección         
    • 2.6.1.2   Materiales           
    • 2.6.1.3   Cargas                  
    • 2.6.1.4   Combinaciones  
    • 2.6.1.5   Máximas solicitaciones en los cordones      
    • 2.6.1.6   Verificación de los cordones           
    • 2.6.1.7   Máximas solicitaciones en las diagonales                   
    • 2.6.1.8   Uniones soldadas                              
    • 2.6.1.9Verificación de deformaciones          
    • 2.6.2       VIGA LONGITUDINAL                  
    • 2.6.2.1   Se adopta la sección         
    • 2.6.2.2   Materiales           
    • 2.6.2.3   Cargas                  
    • 2.6.2.4   Combinaciones  
    • 2.6.2.5   Máximas solicitaciones en los cordones      
    • 2.6.2.6   Verificación de los cordones           
    • 2.6.2.7   Máximas solicitaciones en las diagonales                   
    • 2.6.2.8   Uniones soldadas                              
    • 2.6.2.9   Verificación de deformaciones      
    • 2.6.3       VIGA TRANSVERSAL    
    • 2.6.3.1   Se adopta la sección         
    • 2.6.3.2   Materiales           
    • 2.6.3.3   Cargas                  
    • 2.6.3.4   Combinaciones  
    • 2.6.3.5   Máximas solicitaciones en los cordones      
    • 2.6.3.6   Verificación de los cordones           
    • 2.6.3.7   Verificación por iteración                
    • 2.6.3.8   Máximas solicitaciones en las diagonales                   
    • 2.6.3.9   Uniones soldadas                              
    • 2.6.3.10 Verificación de deformaciones      
    • 2.7       ESTUDIO DE COSTOS    
    • CAPITULO III                               CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
    • 3.1       Conclusiones      
    • 3.2       Recomendaciones             
    • BIBLIOGRAFÍA           
    •  ANEXO A         
    • ANEXO B         
    • ANEXO C         
    • ANEXO D
    • PLANOS

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Bibliografía, Anexos y Planos analisis comparativo entre un diseño sismoresistente y uno convencional

esta es la tesis Nº6 de las 100 que seran publicadas.
Este es el Anexos, planos y bibliografia de la tesis: Análisis comparativo de un edificio convencional Y un edificio sismoresistente 

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Bibliografía, Anexos y Planos análisis comparativo entre un diseño sismoresistente y uno convencional

bibliografia, anexos y planos

 

 

CONTENIDO:

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7.1. BIBLIOGRAFÍA
- Bazán-Meli, “Diseño Sísmico de Edificios”, Editorial Limusa, 1999, México D.F.
- José Creixell M. “Construcciones Antisísmica y Resistente al Viento”, Editorial
Limusa, 1993, México D.F.
- Alberta Sarria, “Ingeniería Sísmica”, Ediciones Uniandes, 1990, Colombia.
- D. J. Dowrick, “Diseño de Estructuras Resistentes a Sismos”, Editorial Limusa,
1992, México D. F.
- Dr. Ing. Oscar Möller, “Estructuras Sismo Resistentes”, 2004, Rosario-Argentina.
- Ernesto Cruz Z., Pedro Hidalgo O., Carl Luders SCH., Lecciones del Sismo del 3de
marzo de 1985”, Carl Luders SCH- Jorge Vásquez P. Editores, 1990, Chile.
- Boris Herrera Céspedes, Mario Edson Ortega Vera, “Introducción al Diseño de
Estructuras Sismo resistentes”, 1998, La Paz-Bolivia.
- T. Paulay, M.J.n. Priestley, “Seismic Design of Reinforced Concrete and Mansory
Buildings”, A Wiley Interscience Publication, 1992, Unites States of America.
- Mcs.Ing. Rolando Grandi, “Norma Boliviana de diseño Sísmico”, Octubre-2005, La
Paz-Bolivia.
- Enrique Bazán, Roberto Meli, “Manual de Diseño Sísmico de Edificios”, Editor
Instituto de Ingeniería, UNAM, México D. F.
110
- L. M. Bozzo, A.H. Barbat, “Diseño Sísmico de Edificios de Hormigón Armado”,
Monografía CIMNE IS-15, 1995, Barcelona España.
- J. Calavera, “Calculo de Estructuras de Cimentación”, Editorial Intemac, 1991,
Madrid- España.
- Lic. Franklin Anaya Vásquez, “Norma Boliviana del Hormigón Armado”, 1987,
Bolivia.
- Ing. Reynaldo Zabaleta Jordán, “Estructuras de costos”, Editorial Latinas Editores
Febrero del 2007, Oruro-Bolivia.
- Carlos Eduardo Méndez Álvarez, “Diseño y Desarrollo del Proceso de
Investigación”, Editorial Mc Graw Hill, 2001, Colombia.

capitulo VI conclusiones analisis comparativo edificio convencional y sismoresistente

esta es la tesis Nº6 de las 100 que seran publicadas.
Este es el capitulo 6 de la tesis: Análisis comparativo de un edificio convencional Y un edificio sismoresistente 

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capitulo VI

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

conclusiones y recomendaciones

 

INDICE del capitulo VI

    • 6.1. CONCLUSIONES
    • 6.2. RECOMENDACIONES

CONTENIDO

nota: EL CONTENIDO FUE COPIADO Y PEGADO DEL DOCUMENTO ORIGINAL, (POR ESO ESTA EN MAL FORMATO),

6.1. CONCLUSIONES
• El edificio con diseño convencional se determinó que tiene un bajo nivel de
seguridad ante la acción sísmica, la estabilidad del edificio depende del grado
estático, cuando la estructura entra al estado plástico se van produciendo
articulaciones, mismas que van restando el grado estático de la estructura,
determinando que es inestable cuando llega a ser hipoestática.
• Observando la zonificación sísmica de La Paz se encontró que la edificación se
encuentra en una zonificación excelente, con una amplificación sísmica de 1.00 y
obteniendo un espectro de respuesta de Tipo A, aun siendo una zona buena ante la
acción de cualquier sismo, se observo que el edificio convencional no resulta
seguro ni confiable, se establece que el edifico sismo resistente es la mejor opción.
• Con el análisis que se realizó en ambas estructuras se llego a establecer que las
losas y elementos a flexión no tienen un cambio sustancial de esfuerzos de un
edificio a otro, debido al aumento de la rigidez del Edificio Sísmico.
• Los valores usados del proyecto de Norma Boliviana de Diseño Sísmico, sirvieron
para verificar que el edificio sísmico calculado tiene una ductilidad de dos,
asegurándonos que la estructura es dúctil, se podrá lograr que entre a un estado
elástico ante la oscilación provocada por la acción de un sismo.
• El Edificio Sismo Resistente al cumplir con las verificaciones del desplazamiento
lateral y vertical, se comprobó que es un edifico estable y seguro para la sociedad.
• La fuerza sísmica actúa directamente en los nudos de la estructura, observando que
el elemento donde tiene mayor efecto es en las columnas, comparando los edificios
se obtuvo que la mayoración de las secciones se refleja en las columnas, siendo lo
contrario en las vigas.
108
• Se determinó que el aumento de fierro de una estructura a otra es considerable,
teniendo mayor incidencia en las columnas, teniendo una mínima ocurrencia en las
vigas.
• En el análisis de costos de las estructuras se trato de obtener valores lo mas
aproximados posibles, mismos que se llegaron a comparar y tener una idea del costo
de ambos edificios.
• Se determinó que el incremento porcentual del costo de la estructura con diseño
convencional a una con diseño sismo resistente es del 3%, habiendo obtenido un
costo aproximado del 261500 $us mas el incremento de 7845$us, concluimos que
un edificio sismo resistente tiene un costo de 269345 $us.
6.2. RECOMENDACIONES
• Se recomienda que para la ciudad de La Paz al tener muchas pendientes y variantes
del suelo, se adquiera la cultura de tomar en cuenta los sismos, por lo que sus
edificaciones son en la mayoría de grandes alturas, la probabilidad que se tenga un
sismo es la misma que pueda resistir las estructuras.
• Se debe tener el cuidado al incrementar las secciones de las columnas, teniendo en
cuenta la optimización de la estructura, el menor costo posible, sin dejar a un lado
la seguridad y estabilidad del edificio.
• Los desplazamientos verticales y horizontales son valores fundamentales mismos
que nos ayuda a la optimización y la seguridad del edificio.
• Se debe tener en cuenta en el uso de los programas de software, los datos y valores
a usarse, saber el buen manejo de los paquetes o la ayuda de alguien que tenga
mayor conocimiento del tema.
• Tener un respaldo sobre los datos asumidos para cualquier cálculo, para así poder
tener un diseño estructural confiable y seguro.