OPTIMIZACIN DE PERFILES DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACEROLuis F. Zapata Baglietto2003conferencia1CONTENIDOINTRODUCCINMATERIAL ACEROTIPOS DE PERFILES DE ACEROESTRUCTURAS DE ACERO TPICASESPECIFICACIONES AISC COMO REGLAMENTO DE DISEOEJEMPLOS DE ANALISIS Y DISEO ESTRUCTURALACCION DEL VIENTO Y SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACEROESTRUCTURAS DE ACERO2INTRODUCCINLa industria de la construccin es vital para el desarrollo de nuestro pas, se dice que cuando la construccin camina el pas camina. La aplicacin del acero en la construccin es enorme.La Ingeniera Estructural es una ciencia y un arte para disear y realizar, con economa y elegancia, edificaciones, puentes, armazones y otras estructuras similares de tal modo que ellas resistan las fuerzas a las cuales pueden estar sujetas.ESTRUCTURAS DE ACEROINTRODUCCINEl acero es la base de construcciones livianas, grandes o pequeas, bellas y esculturales, que permite un trabajo limpio, planificado y de una rapidez sorprendente.El acero mejora la destreza del operario y ayuda a la imaginacin de los promotores de las construcciones a presentar interesantes propuestas.Es el nico material que disminuye su precio con los aos y que mejora en su resistencia y formas. ESTRUCTURAS DE ACEROINTRODUCCINLos puentes vehiculares y peatonales pueden edificarse con acero, las construcciones de establecimientos de industrias, las de minas, las de petrleo, las torres de electricidad, de comunicaciones, hangares, coliseos, etc.ESTRUCTURAS DE ACEROA continuacin algunos ejemplos de estructuras de acero

Alicorp, Lima10000 m2

Alicorp, Limaen construccin

Alicorp, Limaen construccin

Sandoval, Lima14000 m2

Tele2000, Limatorre de antena

Puente peatonal, Piura109 m, tendido de cables

Puente peatonal, Piuracolocacin de plataforma

Puente peatonal, Piuradetalles de los cables

Puente peatonal, Piura109 m de luz

Puente peatonal, Piuradetalle de anclaje

Puente peatonal, Piurapiezas de conexin de cables

Puente peatonal, Piurams detalles

Puente peatonal, Piuraplataforma, detallesMATERIAL ACEROEl material acero es de relativa reciente invencin, tal como se conoce ahora es de fines del siglo XIX. Es la fusin del mineral de hierro, carbono y otras aleaciones y que ahora se trabaja en las siderrgicas con un proceso industrial cada vez ms exacto.La industria del acero es muy grande.

ESTRUCTURAS DE ACEROMATERIAL ACEROEl acero se puede obtener de la materias primas por desoxidacin del hierro y la mezcla con otros minerales, o por tratamiento del acero de reciclaje. El material puede tener muchas variedades y formas al finalizar su manufactura.Los ingenieros y arquitectos apreciamos su resistencia y su facilidad de trabajo para la construccin de nuestras obras.ESTRUCTURAS DE ACEROMATERIAL ACEROHay una frase que define muy bien la importancia del acero en nuestras vidas:ESTRUCTURAS DE ACERO"Para su bien o para su mal, el material acero es uno de los materiales que mas ha influido en la historia de la humanidad; es agente de adelanto y civilizacin, de destruccin y miseria, de bienestar y libertad, de poder y opresin. El arado y la espada que caracterizan a la humanidad, son de acero"

FFyFp0.050.200.250.300.350.150.10dFde= EEsFuePPPROPIEDADES FSICO MECNICAS DEL ACERO1. Fy : Punto de Fluencia2. Fp : Lmite de ProporcionalidadFp = Fy - 705 kg/cm2perfiles laminados en caliente,Fp = Fy - 1130 kg/cm2perfiles soldados3. Fu : Resistencia a la FracturaMATERIAL ACEROESTRUCTURAS DE ACERO

FFyFp0.050.200.250.300.350.150.10dFde= EEsFuePPPROPIEDADES FSICO MECNICAS DEL ACERO4. Ductilidad5. Mdulo de Elasticidad: E6. Tenacidad del acero7. Densidad especfica del acero: 7.858. SoldabilidadMATERIAL ACEROESTRUCTURAS DE ACERO

F (kg/cm2)7000250035000.050.100.150.200.250.300.35A572A242A36eA36Para propsitos generales en estructuras: edificaciones soldadas o empernadas.A242Para puentes empernados o soldados, resistente a la oxidacin.A572Para perfiles estructurales, planchas, y barras para edificaciones empernadas o soldadas; puentes soldados slo en los Grados 42 y 50.ACEROSESTRUCTURALESASTMESTRUCTURAS DE ACERORESISTENCIA ALA CORROSINDEL ACERO

ABCt (aos)Porcentajede Prdidade Espesor108642210684A: Acero estructural al CarbonoB: Acero estructural al Carbono mas cobreC: Acero Aleado ( Cr-Si-Cu-P )ESTRUCTURAS DE ACEROTIPOS DE PERFILES DE ACEROPERFILES LAMINADOS EN CALIENTEPERFILES PLEGADOSPERFILES SOLDADOSESTRUCTURAS DE ACEROPERFILES LAMINADOS EN CALIENTENGULOCANALSECCIN WSECCIN TSECCIN STUBULARNomenclatura y tipos definidos por el AISCESTRUCTURAS DE ACEROPERFILES PLEGADOSCANALESZETASSECCIN INGULOSOMBREROComportamiento normado por el AISIESTRUCTURAS DE ACEROPERFILES SOLDADOSCSCVSVSNomenclatura por ITINTEC -UNIESTRUCTURAS DE ACEROESTRUCTURAS DE ACERO TPICASESTRUCTURAS PARA PROCESOS INDUSTRIALESESTRUCTURAS PARA TELE-COMUNICACIONESESTRUCTURAS PARA LNEAS DE TRASMISINCUBIERTASEDIFICIOSPUENTES PEATONALES Y VEHICULARESESTRUCTURAS DE ACEROESTRUCTURASPARA PROCESOSINDUSTRIALESSILOSILOCOLUMNAARRIOSTREVIGASESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURASPARA TELE-COMUNICACIONESTORRES PARA ANTENASCUADRADA 100mCUADRADA 60mTRIANGULAR 15m

ESTRUCTURAS DE ACEROESTRUCTURASPARA LNEASDE TRASMISIN

ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURA ESPACIALCUBIERTASANILLOCENTRALARCOS

450150PLsDIMETRO 105mPESO EST. METLICA = 13 Kg/m2

4501502Ls2LsESTRUCTURAS DE ACEROCUBIERTASPRTICOS DEALMA LLENASISTEMA DEARRIOSTRAMIENTOESTRUCTURAS DE ACERO

CUBIERTASPRTICOS DEALMA LLENAPRTICOSDE CELOSAUSAPERyyESTRUCTURAS DE ACERO

CUBIERTASARMADURAS DE GRAN LUZ

L=60m h=6mSECCIN:BRIDASUPERIORSECCIN:BRIDAINFERIORESTRUCTURAS DE ACERO50

EDIFICIOSPRTICOS ARRIOSTRADOSPRTICOS TUBULARESESTRUCTURAS DE ACERO

PUENTES PEATONALESPUENTEPEATONALL=36mESTRUCTURAS DE ACEROLAS ESPECIFICACIONES A I S CCOMO REGLAMENTO DE DISEOINSTITUTO AMERICANO DE LA CONSTRUCCION EN ACERO (AISC). FUNDADO EN 1912.

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

DESDE 1921 HA PRESENTADO 11 EDICIONES DE LAS "ESPECIFICACIONES PARA EL DISEO, CONSTRUCCION Y MONTAJE DE ESTRUCTURAS DE ACERO PARA EDIFICACIONES".ESTRUCTURAS DE ACERO"DISEO POR ESFUERZOS PERMISIBLES", conocido por sus siglas ASD (ALLOWABLE STRESS DESIGN) 1989 - Novena Edicin.

"DISEO POR ESTADOS LMITES", conocido por sus siglas LRFD (LOAD AND RESISTANCE FACTOR DESIGN) 1993 - Segunda Edicin.LAS ESPECIFICACIONES A I S CCOMO REGLAMENTO DE DISEODOS SON LOS ENFOQUES DEL DISEO ESTRUCTURAL EN ACERO:ESTRUCTURAS DE ACEROLA FILOSOFA DEL DISEO POR EL MTODO ASD SE BASA:Fa faFa : ESFUERZO ADMISIBLEfa : ESFUERZO APLICADOSE APLICAN

COMBINACIN DE CARGAS:CARGAS DE GRAVEDAD = D + LCARGAS DE GRAVEDAD CON VIENTO O SISMO = 0.75 (D + L + W o E)AISC 89CARGAS DE SERVICIOESTRUCTURAS DE ACEROLA FILOSOFA DEL DISEO POR EL MTODO LRFD SE BASA:f Rn S g . Qif Rn: RESISTENCIA DE DISEORn: RESISTENCIA NOMINALf : FACTOR DE RESISTENCIA

g . Qi: CARGAS FACTORIZADASQi: CARGAS APLICADASg : FACTOR DE MAYORACIN DE CARGASAISC 93ESTRUCTURAS DE ACEROValor de fElemento0.90Seccin total en traccin0.90Seccin en flexin0.85Seccin en compresin axial0.75Seccin neta de conexin en traccinFACTORES DE RESISTENCIA fMENOR QUE LA UNIDAD, DEPENDEN DEL CONOCIMIENTO QUE SE TENGA DEL COMPORTAMIENTO DEL ELEMENTO ESTRUCTURALESTRUCTURAS DE ACERO

FACTORES DE CARGAD:Carga muertaL:Carga viva interiorLr:Carga viva sobre el techoS:Carga de nieveE:Carga debida a sismoW:Carga debida al vientoR:Lluvia retenidaS g . QiESTRUCTURAS DE ACERO

EJEMPLO:Carga Factorizada axial en la columna de un edificio sobre la que actan las siguientes cargas de servicio:D = 100 t, L = 150 t, Lr =30 t, W = 60 t, E = 50 tPP375 tESTRUCTURAS DE ACEROEJEMPLOS DE ANALISIS Y DISEO ESTRUCTURAL

PUENTE PEATONAL METLICOEN ARCO DE 36 m DE LUZ60CONTENIDOCONCEPTO ESTRUCTURALMATERIALESCARGAS Y ANLISISDISEO ESTRUCTURALPRESENTACIN DE PLANOSMETRADOSPRESUPUESTOCONCLUSIONES61

DPUENTEPEATONALMETLICOEFGH2134ABCESCALERASUPERESTRUCTURA: ARCOTORRE DE APOYOCONCEPTO ESTRUCTURALLas estructuras metlicas est conformada por tres componentes:

La superestructura con dos arcos de circunferencia, tubulares, de seccin cuadrada, con una luz de 36 m y una flecha de 4.5 m. El tablero del puente peatonal estar colgado del arco mediante tirantes y estar conformado por travesaos sobre los que descansar la superficie del tablero con tablas de madera empernadas a dichos travesaos. El ancho del tablero ser de 2.1 m para tener un ancho libre de 1.9 m aproximadamente. El tablero estar conformado por largueros sobre los que se apoyan los travesaos cada 1.5 m. Los travesaos soportarn el entablado. Las barandas tendrn una altura de 0.9 m y sern metlicas. CONCEPTO ESTRUCTURALDos torres de estructura de acero que servirn de apoyo a la superestructura, y asimismo, de apoyo a las escaleras metlicas.Dos escaleras que tendrn el mismo ancho del tablero de la superestructura. Las dimensiones de los pasos y descansos de las escaleras son idnticas a las de otros puentes peatonales y estarn constituidos por marcos metlicos de perfiles angulares y con superficies de tablas de madera.Estructura metlicaPerfiles laminados en caliente fabricadosde acero A36 o similar.Soldaduras con electrodos E70XX.Pernos A325-X.Entablado de maderaMadera Grupo A: Estoraque o PumaquiroMATERIALES65cm:Carga muertacv:Carga viva plena (375 kgf/m2)cvi:Carga viva en mitad izquierda del arco (225 kgf/m2)cvd:Carga viva en mitad derecha del arco(225 kgf/m2)ct+:Carga incremento de temperatura (10C)ct-:Carga decremento de temperatura (10C)cwn:Carga de viento norte-sur (veloc. 55KPH)cws:Carga de viento sur-norte (veloc. 55KPH)cs:Carga de sismo (RNC)CARGAS Y ANLISIS11.00cm+1.00cv21.00cm+1.00cvi31.00cm+1.00cvd41.00cm+1.00cv+1.00ct+51.00cm+1.00cv+1.00ct-61.00cm+1.00cvi+1.00ct+71.00cm+1.00cvi+1.00ct-81.00cm+1.00cvd+1.00ct+91.00cm+1.00cvd+1.00ct-100.75cm+0.75cwn110.75cm+0.75cws120.75cm+0.75cv+0.75cwn130.75cm+0.75cv+0.75cws140.75cm+0.75cvi+0.75cwn150.75cm+0.75cvi+0.75cws160.75cm+0.75cvd+0.75cwn170.75cm+0.75cvd+0.75cws180.75cm+0.75cv+0.75cs190.75cm+0.75cv-0.75cs200.75cm+0.75cvi+0.75cs210.75cm+0.75cvi-0.75cs220.75cm+0.75cvd+0.75cs230.75cm+0.75cvd-0.75csCOMBINACIONES DE CARGAScm: Carga muertacv: Carga viva plenacvi: Carga viva en mitad izq. del arcocvd: Carga viva en mitad der. del arcoct+: Carga incremento de temperaturact-: Carga decremento de temperaturacwn: Carga de viento norte-surcws: Carga de viento sur-nortecs: Carga de sismoCONDICIONES DE CARGA:Para el Anlisis Estructural, se ha empleado el programa de computo SAP90, A Series of Computer Programs for the Finite Element Analysis of Structures para la determinacin de los desplazamientos y esfuerzos a que est sometida la estructura segn cada condicin de carga y las 23 combinaciones consideradas.

DIAGRAMASDEMOMENTOSFLECTOREScarga muerta +carga viva plena

DIAGRAMASDEMOMENTOSFLECTOREScarga muerta + carga vivaen mitad izq. del arco

Cambio de temperatura: incremento de 10CDiagrama de esfuerzosaxiales en los elementosDeformaciones dela estructura

ANALISIS PARAMOMENTOS DE SEGUNDO ORDENCarga Crtica:wcr = 2700 kgf/m

factor deseguridad = 4.37El diseo estructural se ha efectuado para el mximo efecto de las cargas sobre cada uno de los elementos empleando las combi-naciones y los esfuerzos permisibles de las Especificaciones del Instituto Americano de la Construccin en Acero, AISC versin ASD-89.DISEO ESTRUCTURALLas conexiones se han diseado para los mximos efectos cortantes en el caso de vigas, considerando un mnimo del 50% de la capacidad de la viga en carga uniformemente repartida y, para el caso de los arrios-tramientos, para los mximos efectos axiales considerando un mnimo del 50% de la capacidad del miembro.DISEO ESTRUCTURAL

DPUENTEPEATONALMETLICOEFGH2134ABCPRESENTACINDE PLANOSESCALERASUPERESTRUCTURA: ARCOTORRE DE APOYO

ESTRUCTURADEL PUENTE

DETALLESDE CONEXIONES

ESTRUCTURADEL PUENTE

DETALLE DEPLANCHA DE BASE

ESCALERAS

CIMENTACIN

DETALLE DE LACIMENTACINMETRADOS

Fecha: 30 de julio de1997PRESUPUESTOEL ACERO ES EL MATERIAL ADECUADO PARA PUENTES PEATONALES CON LNEAS ARMONIOSAS Y MODERNAS PARA EL EMBE-LLECIMIENTO DE LA CIUDAD.SE POSEE LA TECNOLOGA PARA SU DISEO Y CONSTRUCCIN.

CONCLUSIONESLOS PUENTES PEATONALES PUEDEN SER CONSTRUIDOS CON PERFILES LAMINADOS EN CALIENTE PARA CUBRIR LUCES GRAN-DES EN FORMA ECONMICA APROVE-CHANDO EL MATERIAL Y LA FORMA.PUEDEN REEMPLAZAR A LOS PUENTES PEATONALES DE CONCRETO ARMADO Y DE VIGAS METLICAS DE ALMA LLENA PESADAS.CONCLUSIONES88EJEMPLOS DE ANALISIS Y DISEO ESTRUCTURAL

ESTRUCTURA PARA PROCESOS INDUSTRIALESIND. QUIMICA DEL PACIFICOESTRUCTURAS DE ACERO89ESTRUCTURAS DE DOS O TRES PISOS

Descripcin de elementos:Angulos y tees para los sistemas de arriostramiento con resistencia en traccin y compresin.Vigas y columnas de perfiles de alma llena.Descripcin de las cargas:Las cargas debidas al sismo pueden ser apreciables.La masa de los silos es considerada en los elementos slidos.ESTRUCTURAS DE ACERO90

1ZY432ESTRUCTURAS DE ACEROModelo de Presentacin de Proyecto

1ZY432PLANTA niveles +5650 y +6650ESTRUCTURAS DE ACERO

1ZY432PLANTA nivel +10900ESTRUCTURAS DE ACERO

1ZY432ELEVACINeje YESTRUCTURAS DE ACERO

1ZY432

ELEVACINejes 1 y 2ESTRUCTURAS DE ACERO

CONEXINDE APOYOESTRUCTURAS DE ACERO

CONEXINDE VIGA -COLUMNAESTRUCTURAS DE ACERO

CONEXIN DE EMPALME DE ARRIOSTRESESTRUCTURAS DE ACERO

CONEXINDE VIGA -TRABEESTRUCTURAS DE ACEROACCION DEL VIENTOSOBRE LAS ESTRUCTURASDE ACERO100ACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACEROEL VIENTO TIENE UN PAPEL IMPORTANTE EN LAS CONSTRUCCIONESSUS ASPECTOS SON POCO FAMILIARES A LOS INGENIEROSES TEMA MULTIDISCIPLINARIODEBE TRATARSE CON LA DEBIDA IMPORTANCIA EN LA CURRCULA DE ESTUDIOSES NECESARIO CONOCER LAS FUERZAS DEL VIENTO EN LAS ZONAS URBANAS Y RURALES DEL PAISACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO101VELOCIDAD DEL VIENTOEL MOVIMIENTO DEL AIRE SE DESCRIBE POR SU VECTOR VELOCIDAD.HAY VARIAS DEFINICIONES PARA LA VELOCIDAD DEL VIENTO:VELOCIDAD PICOVELOCIDAD MEDIALA MAYOR VELOCIDAD DE UNA MILLA DE VIENTO, USADA POR EL U.S. NATIONAL WEATHER SERVICE Y ADOPTADA POR EL AMERICAN NATIONAL STANDARD ASCE 7-88, Cap. 6. SE MIDE A UNA ALTURA DE 10m EN TERRENO PLANO LIBRE DE OBSTCULOSACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO102VARIACIN DEL VIENTO CON LA ALTURA

EL TERRENO Y LAS CONSTRUCCIONES RETARDAN EL AIRE CERCA DE LA SUPERFICIE.A CIERTA ALTURA LA VELOCIDAD YA NO SE ALTERA.DAVENPORT PROPUSO LAS CURVAS MOSTRADAS EN LA FIGURA.ACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO103EFECTOS DE LA TOPOGRAFALA TOPOGRAFA LOCAL INFLUYE SOBRE EL VIENTO.SUS EFECTOS PRINCIPALES SON:AMPLIFICACIONES SOBRE LA CIMA DE CERROS O COLINAS Y TUNELIZACIN EN LOS VALLES.SE REQUIERE INVESTIGACIN LOCAL.LOS REGLAMENTOS NO PARTICULARIZAN PARA ESTOS CASOS. ACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO104MAPA ELICO DE LA DISTRIBUCIN DE VIENTOS EXTREMOS EN EL PER(UNI, 1966)

Isotacas quantiles de 0.02K.P.H. a 10 m del sueloPeriodo de recurrencia :50 aosACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO105EFECTOS DEL VIENTO

ACCIONES EXTERNAS DEL VIENTOACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO106EFECTOS DEL VIENTO

ABERTURAS Y PRESIN INTERNA DEL VIENTOACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO107EL VIENTO EJERCE PRESIONES SOBRE LAS SUPERFICIES DE LA CONSTRUCCIN.PRESIN POSITIVA:HACIA LA SUPERFICIE

PRESIN NEGATIVA:DESDE LA SUPERFICIE

HAY EFECTOS GLOBALES Y LOCALES.EFECTOS DEL VIENTOACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO108NORMAS PARA CONSIDERAR EL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURASACCIONES DEL VIENTO PARA EL DISEO:PROCEDIMIENTO ANALTICO: RESULTADO DE ESTUDIOS EN MODELOS.TNELES DE VIENTO: INVESTIGACIN EN LABORATORIOSESTA CONFERENCIA TRATA SOBRE EL PROCEDIMIENTO ANALTICO PROPUESTO POR LAS NORMAS ASCE 7-88 MINIMUM DESIGN LOADS FOR BUILDINGS AND OTHER STRUCTURES, CAP. 6 ACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO109RELACIN ENTRE EL VIENTO Y SUS CORRESPONDIENTES PRESIONES p = q C GRFPresin del viento estimadaPresin por la velocidad del viento en la zonaFactor aerodinmico de formaFactor de respuesta dinmica de rfaga=ACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO110RELACIN ENTRE EL VIENTO Y SUS CORRESPONDIENTES PRESIONESq = 0.05 K ( I.V)2q :PRESIN QUE GENERA LA VELOCIDAD DEL VIENTO (N/m2)K :COEFICIENTE DE EXPOSICIN DE LA ZONA Y DE LA ALTURAI : FACTOR DE IMPORTANCIA DE LA CONSTRUCCINV :VELOCIDAD BSICA DE DISEO DEL VIENTO (km/h) ACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO111RELACIN ENTRE EL VIENTO Y SUS CORRESPONDIENTES PRESIONES(Continuacin)C : FACTOR DE FORMA AERODINMICA (OBTENIDOS EN TNELES DE VIENTO).GRF : FACTOR DE RESPUESTA DE RFAGA (GUST RESPONSE FACTOR), AMPLIFICA LOS EFECTOS DE LAS RFAGAS.Ga : GRF APLICABLE A ESTRUCTURAS FLEXIBLES.ACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO112COEFICIENTE DE EXPOSICIN KZ

VARIACIN DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CON LA ALTURA.EXPOSICIN A : CENTRO DE CIUDAD O TERRENOS RUGOSOSEXPOSICIN B : REAS SUBURBANAS O TERRENOS BOSCOSOSEXPOSICIN C : CAMPO ABIERTO, SEMBROS, ARBUSTOSEXPOSICIN D : REAS COSTERAS EXPUESTAS AL MARACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO113COEFICIENTE DE PRESIN CLOS COEFICIENTES DE PRESIN AERODINMICOS, QUE SE DAN EN LAS NORMAS DE VIENTO, SE BASAN EN RESULTADOS DE PRUEBAS DE MODELOS EN TNELES DE VIENTO. ESTAS PRUEBAS CON FLUJOS TURBULENTOS SE HAN HECHO PARA EDIFICIOS CERRADOS.LOS VALORES DE LOS COEFICIENTES DE PRESIN SE DAN EN LAS TABLAS 4 A 19 Y FIG. 2 A 4 DE LAS NORMAS DE VIENTO DEL ASCE 7-88, CAP. 6. SLO TRATAREMOS LAS FIG. 2, 3 Y 4, Y LAS TABLA 9 Y 10 DE LAS NORMAS, CON EL OBJETO DE DESARROLLAR, MS ADELANTE, UN EJEMPLO DE APLICACIN.ACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO114COEFICIENTES DE PRESIN EXTERNA (Cp)SOBRE PAREDES

ACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO115COEFICIENTES DE PRESIN EXTERNA (Cp)SOBRE TECHOS(CONTINUACIN)

ACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO116COEFICIENTES DE PRESIN INTERNA (GCpi)

ACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO117COEFICIENTES DE PRESIN EXTERNA PARA COMPONENTES Y CERRAMIENTOS

ACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO118

EJEMPLO DE APLICACINACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO119

SOLUCIN - PASO 4 (Continuacin)(c) Viento paralelo a la cumbrePRESIONES DEL VIENTO SOBRE LOS PRTICOS A DOS AGUASp = qGhCp - qh(GCpi)(a) Viento normal a la cumbre(b) Viento normal a la cumbreACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO120SOLUCIN - PASO 5 (Continuacin)COMPONENTES Y CERRAMIENTOS

Las presiones mostradasson para valores deenvolvente para reastributarias de1 m2 o menos(a)reas tributarias de 1 m2 o menos, ver este esquema.(b)reas tributarias de 10 m2 o ms:Zona 1p = -191 N/m2Zonas 2 y 3 p = -231 N/m2reas tributarias de 50 m2 o ms:Zonas 4 y 5p =+177 N/m2 -210 N/m2Nota: Las presiones de diseo por viento interpoladas para otras reas tributarias son conservadorasRESULTADOSACCIN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO121ACCION DE LOS SISMOSSOBRE LAS ESTRUCTURASDE ACERO122CONEXIONES DE PRTICOSAISC DEFINE TRES TIPOS DE CONEXIONES:ACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO

Conexiones articuladasConexiones semi-rgidasConexiones rgidas123CONEXIONES DE PRTICOS

ACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACEROESTRUCTURAS DE CUBIERTA:Cargas livianasEj. galpones, depsitos, industria liviana, auditorios, hangares, etc.ESTRUCTURAS DE DOS O TRES PISOS:Cargas livianas en el piso superior y cargas pesadas en los pisos inferiores.Ej. Oficinas, depsitos de almacenamiento, industriasEDIFICIOS DE PISOS MLTIPLES:Cargas significativasTIPOS MAS COMUNES DE ESTRUCTURAS DE ACEROACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO125ESTRUCTURAS DE CUBIERTATIPOS MAS COMUNES DE ESTRUCTURAS DE ACEROACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO126ESTRUCTURAS DE DOSO TRES PISOS

TIPOS MAS COMUNES DE ESTRUCTURAS DE ACEROACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO127TIPOS MAS COMUNES DE ESTRUCTURAS DE ACEROEDIFICIOS DEPISOS MLTIPLES

ACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO128ESTRUCTURAS DE CUBIERTA:Arriostramiento para resistencia slo en traccinESTRUCTURAS DE DOS O TRES PISOS:Arriostramiento para resistencia en traccin y compresinEDIFICIOS DE PISOS MLTIPLES:Arriostramiento para resistencia en traccin y compresinConexiones rgidas como una reserva de ductilidad para zonas ssmicas Soluciones Tubulares SISTEMAS SISMORRESISTENTESACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO129

Diseo de columna como volado empotrado en el suelo tijeralcolumna deconcretoESTRUCTURAS DE CUBIERTAACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO130ESTRUCTURAS DE CUBIERTASe emplean planchas de cubierta de peso ligero.Las cargas de viento pueden ser ms importantes que las cargas de sismo.

pata de galloFUNCIN:tijeralcolumnade acerorigidizar el nudo de esquinaACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO131

tirante protegido prtico dealma llenanudos rgidosabcESTRUCTURAS DE CUBIERTAACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO132ESTRUCTURAS DE CUBIERTAarriostres en Xsistema de arriostramientoACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO133ESTRUCTURAS DE CUBIERTA

Para una cruja: resistencia slo en traccin

ACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACEROESTRUCTURAS DE DOS O TRES PISOS

Las cargas debidas al sismo pueden ser apreciables y conviene emplear ngulos, Tees para los sistemas de arriostramiento con resistencia en traccin y compresin.

Cuando se cruzan se conectan en el centro y la diagonal en traccin contribuye a la resistencia de la diagonal en compresin como un apoyo elstico.ACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO135

ESTRUCTURAS DE DOS O TRES PISOSSi g = 0:Si g = :

K = 1.0 K = 0.5 Resistencia en traccin y compresinACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACEROEDIFICIOS DE PISOS MLTIPLES

Tienen pisos de losas de concreto (diafragma rgido).

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

Se debe controlar la deformacin lateral con una rigidez lateral mediante el ndice:D/h 1/200ACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO137

Estos dependen ntegramente de la rigidez de los nudos para su estabilidad lateral. Se emplean conexiones con nudos rgidos. Se debe procurar ubicar crujas con arriostramientos en los planos de los ejes dbiles de las columnas para mejorar la seguridad y la economa de la edificacin.Edificios sin arriostramientos verticalesEDIFICIOS DE PISOS MLTIPLESACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO

EDIFICIOS DE PISOS MLTIPLESPara edificios de mayor altura es necesario usar arriostramientos verticales para seguridad contra las acciones laterales y controlar las deflexiones laterales.Prticos con arriostramientos verticalesPrticos arriostrados (P.A.) Prticos soportados (P.S.)P.A. resisten cargas de gravedad y cargas lateralesP.S. resisten cargas verticalesEn P.S. usar conexiones rgidas como una reserva de ductilidad para zonas ssmicas.ACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO

EDIFICIOS DE PISOS MLTIPLESTipos de enrejados para arriostramientos verticales:1Arriostramiento en X2Arriostramiento en K3Arriostramiento en V4Arriostramiento excntrico, patrocinado por Popov (Univ. de California, Berkeley) con el objeto de producir rtulas plsticas localizadas y disipar energa a travs de ellas.443321ACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO

EDIFICIOS DE PISOS MLTIPLESPara edificios de gran altura (ms de 40 pisos)Se recomiendan las llamadas Soluciones Tubulares que han probado ser muy apropiadas para edificios de gran altura, ya que abarca todo el edificio y reparten mejor las cargas sobre el terreno.En este caso no es necesario arriostrar internamente los prticos, propiciando grandes espacios libres.ACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACEROCONCLUSIONESSe ha presentado el estado del conocimiento de la forma de arriostrar las estructuras de acero para enfrentar las acciones de los sismos controlando los desplazamientos laterales y la resistencia de los elementos estructurales, en especial, de los arriostramientos, las conexiones y sus detalles.Se debe evitar la formacin de rtulas plsticas en los nudos de las vigas con las columnas, desplazando las rtulas hacia las vigas.Para edificios de gran altura es preferible la solucin de prticos arriostrados, controlando mejor la rigidez lateral de las edificaciones.ACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO142MUCHAS GRACIASPRIVADO Frmula

AISC-LRFD

Combinacin de Carga

Mxima posibilidad de carga

en la vida til de 50 aos(A4.1)

(A4.2)

(A4.3)

(A4.4)

(A4.5)

(A4.6)1.4 D

1.2 D + 1.6 L + 0.5 ( S Lr R )

1.2 D + 1.6 ( Lr S R ) + ( 0.8 W 0.5 L )

1.2 D + 1.3 W + 0.5 L + 0.5 ( Lr S R )

1.2 D + 1.5 E + ( 0.5 L 0.2 S )

0.9 D - ( 1.3 W 1.5 E )Carga muerta D durante la construccin

Carga viva L

Carga en el techo

Carga de viento W ms carga muerta

Carga de sismo ms carga muerta

W E opuesta a la carga muerta

Sheet: A4.1A4.2A4.3aA4.3bA4.4A4.5aA4.5bA4.6aA4.6bCarga viva = 375 kgf/m

Carga muerta = 250 kgf/m

Carga viva = 225 kgf/m

Carga muerta = 250 kgf/m

Carga viva = 375 kgf/m

Carga muerta = 250 kgf/m

1. CONSTRUCCIN METLICAa) Puente, torres de apoyo y escalerasPERFILLONG.

(m)kgf/mkgfL3x3x1/2115.014.101622L3x3x3/8412.510.804455L3x3x5/16103.29.15944L2.5x2.5x5/16166.97.501252L3x3x1/4538.27.353956L2.5x2.5x1/4 104.06.15640L2x2x1/446.24.78221L2x2x3/16120.03.66439L1.5x1.5x3/16256.03.18814C4x5.87.08.7061Varios1152total =15555

b) Barandas metlicasPERFILLONG.

(m)kgf/mkgfL3x3x1/4254.27.351868L2.5x2.5x3/16404.04.571846Varilla 5/8"303.01.56473total = 41872. ENTABLADO DE MADERApie2Madera tipo A2047.0

3. BASES DE CONCRETOa) Excavacin44.1m313m32.5m359.6m3b) Concreto50m3c) Varillas de refuerzoLong.-mKgf/mKgff = 3/8"92.60.5651.9f = 1/2"10110.0f = 5/8"1491.6238.4f = 3/4"2642.24591.4891.6d) Pernos de anclajef = 1"43.25.08219.5f = 5/8"33.21.653.1273.0

ITEMDESCRIPCIONUNID.CANTCU (S/.)TOTAL

1.00.00ESTRUCTURAS DE ACERO

1.00.01Materiales, Fabricacin, Pintura Kg155556.7104218

y Montaje de la estructura

1.00.02Materiales, Fabricacin, PinturaKg4187 5.4 22609

y Montaje de las barandas

2.00.00ESTRUCTURAS DE MADERA

2.00.01Pisos de Madera Grupo A de 1pie22047.04.9 10030

3.00.00ESTRUCTURAS DE CONCRETO

(Cimentaciones)

3.00.01Excavacionesm359.6 38.7 2306

3.00.02Concreto fc = 210 Kgf/cm2m350.0170.0 8500

3.00.03Acero de RefuerzoKg892.0 2.5 2230

3.00.04Pernos de Anclaje varillaKg273.0 5.41474

lisa de Acero A36 o similar

SubTotal: S/. 151367

+ IGV27246

TOTALS/. 178613

SuperficieL / BCpPara usar conpared de

barlovento

pared de

sotavento

paredes

lateralestodos los valores

0 - 1

2

( 4

todos los valores0.8

-0.5

-0.3

-0.2

-0.7qz

qh

qh

barloventodireccin

del vientongulo ( en gradosh / L010-1520304050( 60sotaventonormal a la cumbre(0.3

0.5

1.0

(1.5-0.7

-0.7

-0.7

-0.7 0.2*

-0.9*

-0.9

-0.9

-0.90.2

-0.75

-0.75

-0.90.3

-0.2

-0.2

-0.90.4

0.3

0.3

-0.350.5

0.5

0.5

0.20.01(

0.01(

0.01(

0.01(-0.7

para todos los valores de

h / L y (paralelo a la cumbreh/B o

h/L(2.5

h/B o

h/L>2.5

-0.7

-0.8

-0.7

-0.8

CondicionesGCpiCondicin I

Condicin IITodas las condiciones excepto las que se indican bajo la Condicin II.

Edificios en los cuales se cumple simultneamente lo siguiente:

1.El porcentaje de las aberturas en una pared excede la suma de los porcentajes de las aberturas en las superficies de las paredes y techos restantes por 5% o ms.

2.El porcentaje de las aberturas en cualquiera de los muros y techo restantes no excede 20%.+0.25

-0.25

+0.75

-0.25

reas tributarias (en m2):

Techos:

correas11.2

planchas2.4

tirafones0.6

Paredes:

largueros15.0

planchas2.4

tirafones0.6

a= 0.1x60 = 6 m

= 0.4x6 = 2.4 m

EL MENOR

Ver Zonas en Fig. 3

a = 2.4 m

(a) Viento normal a la cumbre

(b) Viento normal a la cumbre

H

L

A

h

a

N

D

D1

a

a

g

g=0

g=(

P.S.

P.A.

INCRUSTAR Word.Picture.6