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“ANALISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL AVANZADO DISEÑO DE

1. FACULTAD DE INGENIERIA y Perno A32516mm Viga principal 2C 200x50x4mm l l Viga secundaria 2C 125x50x4mm A L 100x100x5mm Soldadura filete E70 hw 5mm Pos Cant Denominacion Normas Material Notas rocna nomar UNIVERSIDAD DE CUENCA Dibujado 02 07 2007 M Cedillo J Pizarro FACULTAD DE INGENIERIA Comprobado ESCALA UNION VIGA SECUNDARIA ESC CIVIL 1 7 5 VIGA PRINCIPAL ape MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 129 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA VISTA LATERAL 100mm Suelda de filete wud 125mm 200mm e Pos Cant Denominacion Normas Material Notas cee menue UNIVERSIDAD DE CUENCA Dibujado 02 07 2007 M Cedillo J Pizarro FACULTAD DE INGENIERIA Comprobado ESCALA UNION VIGA SECUNDARIA ESC CIVIL 1 7 5 VIGA PRINCIPAL ampa MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 130 2 007 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA AA A Pero A325 16mm f o j Supla Ae Nige Viga secundaria Viga principal Pos Cant Denominacion Normas Material Notas nae noe UNIVERSIDAD DE CUEN
2. CAPITULO 1 1 INTRODUCCION 1 1 Introducci n Las primeras estructuras met licas fueron hechas con el llamado hierro colado que se obtiene como producto del Alto Horno cuyo origen data del siglo XVI En 1615 el ingl s Dudley introdujo la primera reforma importante en el proceso del Alto Horno al reemplazar el carb n vegetal por coque en la fundici n resolviendo as el problema del agotamiento de las reservas forestales Coque es el producto de la combusti n del carb n mineral grafito es ligero gris y lustroso En 1750 ya se usa el coque corrientemente en los altos hornos Pero la sistematizaci n y generalizaci n del sistema en Europa data s lo de mediados del siglo XIX El proceso inventado por Bessemer en 1855 para conseguir acero no se generaliza igualmente hasta m s tarde S lo en 1878 se construye el primer puente de acero en Glasgow South Dakota y seis a os despu s se empiezan a fabricar los primeros perfiles de acero maleable para edificios La torre de la Exposici n de Paris de 1889 de Eifell fue construida en hierro forjado a un costo elevadisimo Las formas estructurales de las primeras construcciones en hierro son las mismas de la madera Tiempo despues se descubren sus posibilidades propias el primer puente colgante se construye en 1801 en Fayette County Inglaterra Las primeras r tulas aparecen en 1889 en la Galer a de M quinas de la Exposici n de Paris Paralelo al uso del hierro en
3. MACHALA HUAQUILLA ARENILLA BASAN LORENZO MALDONAD of ie TULCAN LA BONITA ubicada la edificacion Zona Sismica Fig 2 1 Ecuador zonas sismicas para propositos de diseno MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 22 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Fa Tabla 2 1 Valores del factor Z en funci n de la zona s smica adoptada Zona IV s smica Valor factor O O 0 3 0 Z 15125 O 4 Factor de uso destino e importancia depende de la categoria de la edificacion Tabla 2 2 Tipo de uso destino e importancia de la estructura Tipo de uso destino e Categoria importancia Hospitales Cl nicas Centros de Salud o de emergencia sanitaria Instaciones militares de policia bomberos defensa 1 Instalacione s esenciales civil y o Garajes o estacionamientos peligrosas para vehiculos y aviones que atienden emergencias Torres de control a reo Estructuras de centros de MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 23 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 2 Estructuras de ocupacion especial 3 Otras estructuras UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA telecomunicaciones u otros centros de atenci n de emergencias Estructuras que albergan equipo de generaci n y distribuci n el ctrica Tanques u otras estructuras utilizadas para dep sitos de agua u otras substancias anti Incendios Estructuras que albergan dep sitos
4. gt Se establece para cuando se encuentre presente la irregularidad tipo 4 en la estructura MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 33 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 ai UNIVERSIDAD DE CUENCA Ss FACULTAD DE INGENIERIA Tipo 4 Desalineamientos en ejes verticales Pri 0 8 b gt a Cuando una estructura no contempla ninguno de los tipos de irregularidades descritos en la Tabla 2 6 en ninguno de sus niveles g tomar el valor de 1 Adicionalmente se debe tomar en cuenta que cuando la deriva m xima de cualquier piso menor de 1 3 veces la derivada del piso inmediato superior puede considerarse que no existen irregularidades de los tipos 1 2 0 3 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 34 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA FA Tabla 2 6 Coeficientes de configuraci n en elevaci n Descripci n de la irregularidad en altura Piso flexible irregularidad en rigidez La estructura se considera irregular cuando la rigidez lateral de un piso es menor que el 70 de la rigidez lateral del piso superior O menor que el 80 del promedio de la rigidez lateral de los tres pisos superiores masas La estructura se considera irregular cuando la masa de cualquier piso es mayor que 1 5 veces la masa de uno de los pisos adyacentes con excepci n del piso de cubiertas que sean m s livianas que el piso inferior O i Irregularidad en la distribuci n de las 2 e MANU
5. 2 A continuaci n se presenta en la Fig 3 1 la estructura en el espacio en la cual se puede apreciar c mo se encuentran distribuidos sus elementos en el programa de c lculo SAP2000 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA 43 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA UK 3 D View fi a kl Fig 3 1 Estructura Espacial 3 2 Modelaci n de cargas y elementos de la edificaci n para la aplicaci n en SAP 2000 Para el c lculo de las cargas en los p rticos se ha considerado que el entrepiso est compuesto de una placa colaborante Cada una de las vigas tiene un rea de influencia por lo que para determinar la carga por metro lineal se considero los siguientes pasos 1 El rea de influencia que se aporta a cada viga 2 Se multiplica la carga viva o muerta por el rea de influencia 3 El resultado del paso 2 se divide para la longitud de la viga Para determinar el rea de influencia en cada viga se debe trazar desde los ngulos entre las vigas rectas a 45 de tal manera que se forman tri ngulos y o trapecios con lo MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 44 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA o cual se puede observar las areas de influencia que aportan carga a Cada viga Las areas de influencia en cada viga se tomo en areas trapezoidales y triangulares de las cargas muert
6. DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA 83 E UNIVERSIDAD DE CUENCA gt FACULTAD DE INGENIERIA 1 D1 1 02 Ca 1 1 3 Ga 5 07 Gp 1 Vemos en el nomograma Fig 6 3 Desplazamiento lateral permitido Observamos en el nomograma de desplazamiento lateral permitido que la escala de la izquierda es Ga la central es K y la del lado derecho es Gz trazando una l nea por los puntos ya indicados el valor de K para el caso 1 es K 1 45 y para el caso 2 es K 1 7 El caso 2 es el que se toma porque es el que produce una longitud efectiva mayor dando lugar a tener una Inestabilidad mayor MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 84 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA CAPITULO 7 7 ENTREPISO Placa Colaborante 7 1 Placa colaborante Para la soluci n del entrepiso se utiliz placas colaborantes que es una hoja met lica galvanizada de secci n trapezoidal rellena de hormig n y funciona como un solo elemento formando viga compuesta por la utilizaci n de conectores de cortante lo cual garantiza la resistencia del entramado y elimina el exceso de vibraci n en grandes luces y este sistema es usado para alivianar entrepisos El sistema posee tres elementos los cuales son 1 La lamina de Acero Colaborante que soporta los esfuerzos de tracci n 2 El Concreto que soporta los esfuerzos de compresi n 3 Una malla electrosoldada la cual no cumple ning n aporte estructura
7. M gt gt 594 734 KN cm M3 3 627 243 KN cm Acero Fy 24 KN cm E 20000KN cm La columna se conformara en cajon con dos perfiles en C 200x100x6 ver anexo 5 Datos del perfil en C b 1O0jem t 06 cm d 278j0m 1415 55 ly 225 25 3 14177138 r 09 Sometido a compresi n con carga conc ntrica K 1 7 AL 200 m Eje X X MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 79 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 e UNIVERSIDAD DE CUENCA ja KEL o 56 12 T Eje Y Y iy 2 E Ac gt a ly 2829 64018 cm4 ry 7 8 395247 cm4 56 13 y Tomamos la mayor esbeltez 56 13 y m E KLI Fe 62 642 KN cm A 0 618 0 618 lt 1 5 F 0 6584 R Fn 20 44 KN cm Comprobaci n de la abolladura a 2 E K 4 para elementosrigidizado AA 1 para elementos rigidizados a 0 476 lt 0 673 por lo tanto no hay abolladura y A Ae Pn A F MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 FACULTAD DE INGENIERIA 80 Pn 933 07 KN oc 0 89 pPn 793 11 KN Pu 6Pn cumple Sometido a compresi n y flexi n 0 244 gt 0 15 OcPn c 085 Cmx Cmy Mnx KN cm Mny KN cm Mux KN cm Muy Pno 2ZAF y Pno 1095 32 KN Pu y Mur May 1 GcPno DM De My 0 741 lt 1 cumple Kx 17 Kys A CEET e 260 0 9506091 0 68961024 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA JUAN CAR
8. ____ Y Se obtiene los valores de la expresi n anterior MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 102 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA gt Semar N 26 29 cm FComax f Ctmax Por lo tanto la fuerza en el perno sera _ Puxa Mu T 5115 4 Kg El n mero de pernos se determinara por la siguiente expresi n Resistencia del perno fp 3161 Kg cm2 Diametro del perno b 1 6 Cm Fuerza de un solo perno p 6355 57 Kg T de Pernos 0 8 Rp Asumo el numero de pernos 4 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 103 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA CONCLUSIONES 1 Los conocimientos que se adquirieron en clase fueron aplicados a esta monograf a puesto que por medio de conceptos b sicos se pudo aplicar a la problem tica del dise o de una edificaci n con lo cual se comprendi de mejor manera el manejo de las especificaciones AISI m todo LRFD 2 En la elaboraci n del presente trabajo la utilizaci n del Programa SAP 2000 fue de gran ayuda puesto que es una herramienta muy poderosa debido a que es un programa interactivo de f cil manejo por la ventana grafica que posee 3 Los resultados obtenidos en cuanto a solicitaciones en la estructura por medio del Programa SAP 2000 son validos y se obtiene un gran ahorro de tiempo 4 Las uniones se dise aron de acuerdo a la modelaci n de la estructura
9. aplicaci n en SAP 2000 2 1 ok coccoccccccnccncnonnnnnnnnnnnnnnos 44 CAPITULO 4 CONSIDERACIONES EN ELEMENTOS DE LA EDIFICACION METODO LRFD AISI MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 3 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 E UNIVERSIDAD DE CUENCA ms FACULTAD DE INGENIERIA 4 1 Elementos a ee 90 4 1 1 Limitaciones y consideraciones sobre las dimensiones 50 4 1 2 Anchos efectivos de los elementos rigidizados 51 4 1 3 Almas y elementos rigidizados con gradiente de TENSIONES 2 ee enn aaa a OL 4 1 4 Anchos efectivos de los elementos no rigidizados 54 4 1 5 Conjuntos estructurales o oo oo o o 55 CAPITULO 5 DISE O DE MIEMBROS EN FLEXION 5 1 Resistencia para flexi n exclusivamente 58 5 1 1 Resistencia nominal de la secci n 58 5 1 2 Resistencia al pandeo lateral 60 9 1 3 Resistencia para corte exclusivamente 65 5 1 4 Resistencia para flexion y corte 67 5 2 Dise o de la viga principal de la edificaci n 68 5 3 Dise o de la viga secundaria de la edificaci n 11 CAPITULO 6 DISE O DE MIEMBROS COMPRIMIDOS 6 1 Miembros comprimidos con carga conc ntrica as 6 2 Combinaci n de carga axial y flexi n 76 6 3 Dise o de la columna de la edificaci n 18 6 4 Obtenci n del factor K o ooooooooooooo o 82 CAPITULO 7 ENTREPISO PLACA COLABORANTE
10. factoreadas para LRFD La m xima separaci n admisible Smax de las conexiones depende de la intensidad de la carga directamente en la conexi n Por lo tanto si las conexiones est n separadas uniformemente en toda la longitud de la viga sta se debe determinar en el punto de m xima intensidad de carga localizada En caso que la separaci n obtenida mediante este procedimiento resultara inconveniente desde el punto de vista econ mico se puede adoptar uno de los m todos siguientes a se puede variar la separaci n de las conexiones a lo largo de la viga de acuerdo con la variaci n de la intensidad de la carga o b se pueden soldar platabandas a las alas en los puntos donde est n aplicadas las cargas concentradas Luego la resistencia al corte de c lculo de las conexiones que unen estas platabandas a las alas se debe tomar como ITs y g se debe tomar igual a la profundidad de la viga 2 p gs 74 75 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 57 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA CAPITULO 5 5 DISE O DE MIEMBROS EN FLEXI N 5 1 Resistencia para flexi n exclusivamente La resistencia nominal a la flexi n Mn debe ser el menor de los valores calculados de acuerdo con las Secciones C3 1 1 y C3 1 2 C3 1 3 C3 1 4 del AISI cuando corresponda 9 1 1 Resistencia nominal de la secci n secci n C3 1 1 del AISI La resistencia nominal a la flexi n Mn se debe calcular ya sea en
11. fluencia inicial es en compresi n f Fy MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 5 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Fi Cuando la fluencia inicial es en tracci n la tensi n de compresi n f en el elemento considerado se debe determinar en base a la secci n efectiva en My momento que provoca la fluencia inicial 2 Si se utiliza el procedimiento II de la Secci n C3 1 1 AISI f es la tensi n en el elemento considerado en Mn determinada en base a la secci n efectiva 3 Si se utiliza la Secci n C3 1 2 del AISI f es la tensi n Mc Sf de acuerdo con lo descripto en dicha Secci n al determinar Sc En el caso de los miembros comprimidos f se toma igual a Fn de acuerdo con lo determinado en las Secciones C4 o D4 1 del AISI seg n sea aplicable E M dulo de elasticidad longitudinal k Coeficiente de pandeo de placas 4 para elementos rigidizados apoyados sobre un alma en cada borde longitudinal En las secciones aplicables se dan valores para diferentes tipos de elemento 2 pags 40 41 E 0 0 Elemento efectivo b y tension f sobre los elementos efectivos Fig 4 7 Elementos rigidizados 4 1 3 Almas y elementos rigidizados con gradiente de tensiones a Determinacion de la capacidad de carga MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 52 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA o Los anchos efectivos b1 y b2 se deben de
12. n transversal Cw Constante de alabeo torsional de la secci n transversal i 21 1 x dA xy ial X A b Para secciones doble T C o Z flexionadas alrededor del eje baric ntrico perpendicular al alma MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 64 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 ES UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA a Eje x En vez de a para evaluar Me se pueden utilizar las siguientes ecuaciones TEC o l 3 Parasecciones doble T con simetria doble _ T ECadl A 12 para secciones con simetria puntual d Profundidad de la secci n L Longitud no arriostrada del miembro lyc Momento de inercia de la porci n comprimida de una secci n respecto al eje baric ntrico de la totalidad de la secci n paralelo al alma utilizando la secci n total no reducida Los dem s t rminos fueron definidos en a 2 p gs 51 55 9 1 3 Resistencia para corte exclusivamente La resistencia nominal al corte Vn en cualquier secci n se debe calcular de la siguiente manera a Para h t lt 0 96 Fx JE Vn 0 60F ht v 1 0 LRED b Para 0 962 78 lt h t lt 1 415 Vn 0 64 t ER75 bv 0 90 LRFD MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 65 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA gt ah c Para h t gt 1 415 Ek 7 _ PER none aa Y na a O SOSEK t fh v 0 90 LRFD Donde Vn Resistencia nomina
13. que est directamente aplicado al perno para el c lculo de la fuerza actuante no se tomo este momento puesto que era muy peque o y por lo tanto despreciable Datos de la Soldadura Electrodo E7Oxx 50 KN cm2 tw 05 cm 0 75 La altura de la suelda tw se considerara el espesor del perfil angular que cumple con las especificaciones ya que nos dice que el tama o m nimo de soldadura es de tw 0 8 cm MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 94 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 rn UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Fi Dise o de la Suelda Garganta Efectiva Ge 0 707 tw 0 35 cm Resistencia para un centimetro lineal de suelda Fw 0 6 Foxy G lem 10 61 KN fem Resistencia factorizada Rs Fw 7 95KN cem Longitud Requerida Lreg aet 0 9 cm Se colocara en dos cordones de suelda Liado 0 45 cm La longitud m nima que se tomara de acuerdo a las normas ser igual a la longitud del lado del ngulo por lo tanto breg 12 5 cm Como son dos cordones entonces se tiene Lado 6 25 Cm MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 95 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 a po Datos del perno Fn 41 4 Ns 1 O 0 75 Diametro 1 6 Dise o de los pernos Resistencia de un perno R F A 83 24 KN Resistencia Factorada UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA KN cm2 Por aplastamiento cm Rn 0 75 Rn 62 430 KN En este caso el esfuerzo cortante q
14. t XICOS explosivos qu micos u otras substancias peligrosas Museos Iglesias escuelas y centros de educaci n o deportivos que albergan m s de trescientas personas Todas las estructuras que albergan m s de quinientas personas Edificios p blicos que requieren operar continuamente Todas las estructuras de edificaci n y otras que no clasifican dentro de las categor as anteriores C Coeficiente s smico Es la fracci n del peso de la edificaci n W que debe tomarse para la determinaci n de la fuerza cortante en la base 1 255 T C MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 24 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA c No debe exceder del valor de c_establecido en la Tabla 2 3 no debe ser menor a 0 5 y puede utilizarse para cualquier estructura S Factor de suelo Este factor considera los efectos de amplificaci n de la acci n s smica que se produce por las caracter sticas del suelo de cimentaci n s gt Su valor y el de su exponente se obtienen en la Tabla 2 3 C gt Depende del perfil de suelo a utilizar Tabla 2 3 Coeficiente de suelo s y Coeficiente c an Be Suelos intermedios 2 0 Suelos blandos y estrato profundo Condiciones especiales de suelo T Periodo de vibraci n El valor de rTpuede determinarse de manera aproximada mediante la expresi n 3 T Ca a MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 25 JUA
15. 20 Y MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 69 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA ES FACULTAD DE INGENIERIA K 24 1 052 av F 7 F A 0 141 0 141 lt 0 673 por lo tanto no hay abolladura P rdida de estabilidad lateral m2 ECbaly LE 12 h 2 iy 2 lie Ac a Iy 1 2 2 Me 41512 76 KN cm My SxFy My 2880 KN cm 2 8My 8007 KN cm Me 41512 76 KN cm 2 2 78My 8007 KN cm Mc My por lo tanto no hay perdida de estabilidad Mn My Mn SxFy Mn 2880 KN cm pbMn 2736 KN cm Mu 2532 KN cm lt bMn 2736 KN cm cumple MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 70 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 Ta UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Fi Resistencia a corte exclusivamente h EKv 45 0 96 64 04 Vn 103 68 VnT 2 103 68 207 36 KN Vu 29 38 KN OvVnT 207 36KN Cumple MM po V 2 Pr Mae DV 0 931 1 cumple 5 3 DISE O DE LA VIGA SECUNDARIA DE LA EDIFICACION Datos obtenidos mediante la modelaci n en el SAP 2000 Elemento 98 C2 M3 3 1035 101 KN cm V 13 798 KN Acero Fy 24 KN cm E 20000KN cm La viga se conformar en caj n con dos perfiles en C Mu BbFy MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 7 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Sx 45 4 cm El perfil en C que tomaremos sera de 125x50x4 que tiene un Sx 30 7 cm co
16. 7 1 Placa colaborante 0 0 cee es 85 7 2 Cargas para la placa colaborante 86 CAPITULO 8 DISE O DE LAS UNIONES ENTRE LOS ELEMENTOS 8 1 Tipo de soldadura 0 0 cc ee 89 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 4 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 E UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA MEAT i i 8 2 Dise o de la uni n viga principal columna 89 8 3 Dise o de la union viga secundaria viga principal 93 8 4 Dise o de la uni n columna placa de apoyo 98 8 5 Dise o de la placa base oooooooooooo o 100 ConcluSioneS 0 0 0 eee ee ee ee eee ens 104 RecomendacioneS cee eee ee eee ee ee 106 Referencia bibliografica Bibliografia ANEXOS 1 Planos arquitectonicos de la edificacion Porticos de la edificacion Viga principal Viga secundaria Columna Entre piso Union viga principal columna Union viga secundaria viga principal Oo 0 N QO Aa Bb W N Union columna placa de apoyo MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 5 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 o UNIVERSIDAD DE CUENCA i gt S FACULTAD DE INGENIERIA A a Universidad de CUENCA UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA ANALISIS Y DISENO ESTRUCTURAL AVANZADO DISENO DE ESTRUCTURAS METALICAS ANALISIS Y DISENO DE UNA EDIFICACION CON PERFILES LAMINADOS EN FRIO Autores Manuel Rogerio Cedillo Chica Juan Carlos Piz
17. A _ FACULTAD DE INGENIERIA No se tomar en cuenta la carga de viento ya que la cubierta es una losa plana Concentraci n de la masa a cada nivel rea de entrepisos 39 6 m Nivel 1 Nivel 2 W1 W2 425 Kg m x 39 6 m 16830 Kg W2 16830 WV 16830 a Determinacion del cortante basal ma AC ROD W W1 W2 16830 Kg 16830 Kg 33660 Kg Z 0 25 1 R 10 Op 0 9 DE 1 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 39 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA T Ct im Ct 0 09 para p rticos en acero hn 5 2 m T 0 09 5 2 0 309917 S 1 tipo de suelo C 4 033 Cm 2 5 Se toma el menor valor para C entre C y Cm C 2 5 02541425 V o 433660 2337 5 Kg Distribucion del cortante basal VU Ft Wihi X Wihi i Nivel ifm Ko Wini SK Nivel hi m Kg Wihi Fi Kc 16830 Fi 16830 87516 1558 33 CE po o 2337 497 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 40 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA 1558 33 779 167 Kg MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 4 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA CAPITULO 3 3 MODELACION DE LA EDIFICACI N Este proceso consiste en definir con claridad todos los elementos de la edificaci n entre los cuales son los llamados muros de ladrillo placas columnas tab
18. A 12 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA T Q S Columna Conformada por 3 2 perfiles en C Ha om R9mm el Y A el 2C 200x100x6mm S Va S 3 O 3 A 100mm 100mm e N Q D 3 3 Y el S 3 3 el S 3 3 Pos Cant Denominacion Normas Material Notas dal della UNIVERSIDAD DE CUENCA Dibujado 02 07 2007 M Cedillo J Pizarro FACULTAD DE INGENIERIA Comprobado ESCALA ESC CIVIL aps COLUMNA ds LaminaN A MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 129 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA ANEXO 6 ENTREPISO MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 123 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Malla Hormigon O 4 88mm io 975 pa D Y 1 A 155 1122 colaborante 0 65mm Pos Cant Denominacion Normas Material Notas dilo ne UNIVERSIDAD DE CUENCA Dibujado 02 07 2007 M Cedillo J Pizarro FACULTAD DE INGENIERIA Comprobado ESCALA ESC CIVIL a DETALLE DEL ENTREPISO Lamina N MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 124 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA ANEXO 7 UNI N VIGA PRINCIPAL COLUMNA MANU
19. AD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA EDO NOVALOSA Doo I 2 Y NOVALOSA VIGA VIGA N 2 60 J T y Ma e res 6 00 A 3 00 CORTE A A Pos Cant Denominaci n Normas Material Notas re ne UNIVERSIDAD DE CUENCA Dibujado 02 07 2007 M Cedillo J Pizarro FACULTAD DE INGENIERIA Comprobado ESCALA ESC CIVIL ae CORTE DE EDIFICACION Lamina N MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 112 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA ANEXO 2 P RTICOS DE LA EDIFICACI N PLANTA DEL NIVEL 1 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 113 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA 3 Y Z Plane X 4 5 PORTICO X1 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 114 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA pol PORTICO X2 PORTICO X3 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 115 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA PORTICO X4 PORTICO Y1 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 116 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD D
20. CA Dibujado 02 07 2007 M Cedillo J Pizarro FACULTAD DE INGENIERIA Comprobado ESCALA UNION VIGA SECUNDARIA ESC CIVIL 1 7 5 VIGA PRINCIPAL een MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 13 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA ANEXO 9 UNI N COLUMNA PLACA DE APOYO MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 132 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA _200mm _ O 16mm 350mm m E E Pos Cant Denominacion Normas Material Notas dla OMIE UNIVERSIDAD DE CUENCA Dibujado 02 07 2007 M Cedillo J Pizarro FACULTAD DE INGENIERIA Comprobado ESCALA ESC CIVIL EY Lamina N MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 133 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007
21. E INGENIERIA PORTICO Y3 2 007 117 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA lt 2 Q 3 200mm o 3 y e U c gt o Q 3 OO s TN B gt 3 2 os 3 gt 3 la S 3 S 5 O D 3 m N O jad o ad gt CD O o CD o N S D Sy Pos Cant Denominacion Normas Material Notas hee Nombre UNIVERSIDAD DE CUENCA Dibujado 02 07 2007 M Cedillo J Pizarro FACULTAD DE INGENIERIA Comprobado ESCALA ESC CIVIL E VIGA PRINCIPAL j Lamina N B MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 118 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA ANEXO 4 VIGA SECUNDARIA MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 119 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Viga Secundaria conformada por 2 perfiles en C AMM oa R6mm J o o 7 7 Y 2C 125x50x4mm 50mm _ AN _ 00mm Espaciamiento de la soldadura Pos Cant Denominacion Normas Material Notas reon omora UNIVERSIDAD DE CUENCA Dibujado 02 07 2007 M Cedillo J Pizarro FACULTAD DE INGENIERIA Comprobado ESCALA ESC CIVIL oe VIGA SECUNDARIA LaminaN C MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 120 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA ANEXO 5 COLUMNA MANUEL ROGERIO CEDILLO CHIC
22. E UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA RESUMEN ANALISIS Y DISE O ESTRUCTURAL AVANZADO DISE O DE ESTRUCTURAS METALICAS El tema tratado en el trabajo trata la como se debe analizar modelar y dise ar una estructura en nuestro caso es una edificaci n de dos pisos En el cap tulo 1 se trata una breve introducci n antecedentes y beneficios del acero tambi n se encuentran los objetivos planteados en el presente trabajo En el cap tulo 2 se describe los tipos de carga que pueden actuar en la edificaci n el uso de los requisitos del c digo ecuatoriano de la construcci n la distribuci n de la fuerza cortante y las diferentes combinaciones de carga que se pueden realizar En el cap tulo 3 se describe la modelaci n de la estructura la concepci n estructural que se debe tener y el empleo del Programa SAP 2000 El capitulo 4 trata sobre las consideraciones que se debe de realizar en los elementos de acuerdo al metodo LRFD elementos anchos efectivos de los elementos no rigidizados y conjuntos estructurales En el capitulo 5 se trata del diseno de miembros en flexion el diseno de la viga principal y secundaria con respecto a las especificaciones AISI En el capitulo 6 se MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA Sa FACULTAD DE INGENIERIA encuentra el dise o de miembros comprimidos con las respectivas combinaciones de carga axial y de flexi n En el capitulo se
23. EL ROGERIO CEDILLO CHICA 125 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Columna 2C 200x100x6mm 7 Viga principal 2c 200x50x4mm 5 q Q L 100x100x5mm Pos Cant Denominacion Normas Material Notas neona NOT UNIVERSIDAD DE CUENCA Dibujado 02 07 2007 M Cedillo J Pizarro FACULTAD DE INGENIERIA Comprobado ESCALA ESC CIVIL UNION VIGA PRINCIPAL COLUMNA Lamina N MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 126 2 007 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA VISTA LATERAL 200mm 77 Columna 2C 200x100x6mm v Viga principal 2C 200x50x4mm pa E E E E E E z Pos Cant Denominacion Normas Material Notas dt nee UNIVERSIDAD DE CUENCA Dibujado 02 07 2007 M Cedillo J Pizarro FACULTAD DE INGENIERIA Comprobado ESCALA ESC CIVIL 175 UNION VIGA PRINCIPAL COLUMNA horno Ny os amina N MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 127 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 ANEXO 8 UNI N VIGA SECUNDARIA MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA VIGA PRINCIPAL 128 UNIVERSIDAD DE CUENCA
24. EL ROGERIO CEDILLO CHICA 35 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Irregularidad geom trica La estructura se considera irregular cuando la dimensi n en planta del sistema resistente en cualquier piso es mayor que 1 3 veces la misma dimensi n en un piso adyacente exceptuando el caso de los altillos de un solo piso Desalineamientos de ejes verticales La estructura se considera irregular cuando existen desplazamientos en el alineamiento de elementos verticales del sistema resistente dentro del mismo plano en el 4 que se encuentran y estos desplazamientos son mayores que la dimensi n horizontal del elemento Se except a la aplicabilidad de este requisito cuando los elementos desplazados solo sostienen la cubierta de la edificaci n sin otras cargas adicionales de tanques o equipos Piso d bil Discontinuidad en la MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 36 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA resistencia La estructura se considera irregular cuando la resistencia del piso es menor que el 70 de la resistencia del piso inmediatamente superior entendi ndose la resistencia del piso como la suma de las resistencias de todos los elementos que comparten el cortante del piso para la direcci n considerada W representa la carga reactiva por sismo igual a la carga muerta total de la estructura En el caso de estructuras
25. LOS PIZARRO ALMEIDA UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA 8 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Pu CmeMue CmyMuy GcPn OM D Mp 0 1 0 982 lt 1 cumple 6 4 Obtenci n del factor K Para la obtenci n del factor K utilizaremos nomogramas este m todo toma en cuenta las rigideces de los elementos que llegan a los nudos se emplea el par metro G de rigidez relativa el cual suponiendo que Ec y Ev son Iguales es _ XU L e EQU Ljw Esto es la sumatoria de la relaci n I L de todas las columnas dividida por la relaci n I L de las vigas que convergen en el mismo nudo en el plano de flexi n que se analiza Este par metro se calcula para cada uno de los extremos de la columna en estudio Si el extremo de la columna conectada a tierra cimentaci n es articulado G ser a te ricamente infinito pero tomar a el valor de 10 en la pr ctica Si la base de la columna est rigidamente anclada a una cimentaci n G se aproxima a cero y el valor pr ctico que se toma es 1 Calculo del factor K MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 82 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 Caso 1 1 1 1 I L 3 G I L 4 I L 2 GB Fig 6 7 columna central con vigas _ U lji 1 12 a 3 D4 Ga 2 54 Gp 1 Caso 2 1 1 1 1 1 3 G I L 2 GB S77 Fig 6 2 columna de borde con viga MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD
26. N CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Donde h Altura maxima de la edificaci n de n pisos medida desde la base de la estructura C gt 0 09 para p rticos de acero C gt 0 08 para p rticos espaciales de hormig n armado c gt 0 06 para p rticos espaciales de hormig n armado con muros estructurales o con diagonales y para otras estructuras R Factor de reducci n de resistencia s smica Tabla 2 4 Coeficiente de reducci n de respuesta estructural R Sistema Estructural Estructuras con p rticos espaciales sismorresistentes de hormig n armado o de estructura de acero laminado en caliente Sistemas de p rticos espaciales sismorresistentes de hormig n o de acero laminado en caliente con muros estructurales de hormig n armado sistemas duales Estructuras con p rticos espaciales sismorresistentes y diagonales rigidizantes Estructuras con vigas MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 26 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA perdidas en las losas losas planas y con muros estructurales Estructuras con vigas perdidas en las losas losas planas y sin muros estructurales Estructuras con p rticos espaciales sismorresistentes en conjunto con mamposter a confinada Estructuras de acero doblado en fr o Estructuras de madera Estructuras de mamposter a reforzada Estructura de tierra p Coeficie
27. NOS ARQUITECT NICOS DE LA EDIFICACI N MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 109 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA N 5 20 Y N 2 60 T NN o Bal H Ba VISTA FRONTAL Pos Cant Denominacion Normas Material Notas fa a UNIVERSIDAD DE CUENCA Dibujado 02 07 2007 M Cedillo J Pizarro FACULTAD DE INGENIERIA Comprobado ESCALA ESC CIVIL a VISTA FRONTAL DE EDIFICACION Lamina N 2 007 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA LO N Oo A E A LO oa o Oo T 00 Oo N Pos Cant Denominacion Normas Material Notas G aone UNIVERSIDAD DE CUENCA Dibujado 02 07 2007 M Cedillo J Pizarro FACULTAD DE INGENIERIA Comprobado ESCALA ESC CIVIL ee Lamina N MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 111 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSID
28. O CEDILLO CHICA 29 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA estructura calculada incluyendo la torsi n accidental y medida perpendicularmente a un eje determinado es mayor que 1 2 veces la deriva promedio de los dos extremos de la estructura con respecto al mismo eje de referencia La torsi n accidental se define en el apartado rojo del presente c digo Entrantes excesivos en las esquinas La configuraci n de una estructura se considera irregular cuando presenta retrocesos excesivos en sus esquinas Un retroceso en una esquina se considera excesivo cuando las proyecciones de la estructura a ambos lados del retroceso son mayores que el 15 por ciento de la dimensi n de la planta de la estructura en la direcci n del retroceso Discontinuidades en el sistema de piso La configuraci n de la estructura se considera irregular cuando el sistema de piso tiene discontinuidades apreciables o variaciones significativas en su rigidez incluyendo las causadas por aberturas MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 30 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA entrantes o huecos con reas mayores al 50 del rea total del piso o con cambios en la rigidez efectiva en el plano del sistema de piso de m s del 50 entre niveles consecutivos Desplazamientos del plano de acci n de elementos verticales Una estructura se considera irregular cuando ex
29. PE MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 74 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA CAPITULO 6 6 DISE O DE MIEMBROS COMPRIMIDOS 6 1 Miembros comprimidos con carga conc ntrica En miembros en los cuales la resultante de todas las cargas que actuan sobre el miembro es una carga axial que pasa a trav s del baricentro de la secci n efectiva calculada a la tensi n Fn La resistencia axial nominal Pn se calcula de la siguiente manera Pn A F Donde A Superficie efectiva a la tension Fp Fn Tensi n nominal de pandeo se determina de la siguiente manera Para c lt 1 5 E 0 6584 A Para c gt 1 5 _ 10 877 n Pz Donde 1 Ir Fe Tensi n de pandeo el stico Donde MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 75 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA E mE KLfr Donde E Modulo de elasticidad longitudinal K Factor de longitud efectiva L Longitud no arriostrada del miembro r Radio de giro de la seccion transversal total no reducida 2 pags 65 66 La relacion de esbeltez KL r de todos los miembros comprimidos no debe ser mayor que 200 6 2 Combinacion de carga axial y flexion Las secciones cargadas de forma conc ntrica se deben dise ar para un momento flector adicional Mux Muy m todo LRFD Las resistencias requeridas Pu Mux Y Muy deben satisfacer las siguien
30. ROGERIO CEDILLO CHICA 77 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA o 1 Para miembros comprimidos en porticos sujetos a traslacion conjunta desplazamiento lateral Cr 0 85 2 Para miembros comprimidos restringidos en p rticos arriostrados contra la traslaci n conjunta y no sometidos a cargas transversales entre sus apoyos en el plano de flexi n Cn 0 6 0 4 M1 M2 Donde M1 M2 es la relaci n entre el menor y el mayor momento en los extremos de la porci n del miembro analizado que no est arriostrado en el plano de flexi n M1 M2 es positivo cuando el miembro se flexiona con curvatura inversa y negativo cuando se flexiona con curvatura simple 3 Para miembros comprimidos en p rticos arriostrados contra la traslaci n conjunta en el plano de carga y sometidos a cargas transversales entre sus apoyos el valor de Cm se puede determinar mediante an lisis racional Sin embargo en vez de este analisis se pueden utilizar los siguientes valores a para miembros cuyos extremos est n restringidos Cm 0 85 b para miembros cuyos extremos no estan restringidos Em 1 2 p gs 71 72 6 3 DISE O DE LA COLUMNA DE LA EDIFICACION Datos obtenidos mediante la modelaci n en el SAP 2000 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 78 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA FA Elemento 21 C5 en direcci n sismo en X Pu 194 2 KN
31. RRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA q Tensi n f HTT GS GS ae e Elemento efectivo y tensi n sobre los elementos efectivos Fig 4 3 Elemento no rigidizado con compresi n uniforme Elemento real b Determinaci n de la deflexi n El ancho efectivo bg utilizado para calcular la deflexion se debe determinar de acuerdo con el Procedimiento de la Secci n B2 1b del AISI excepto que fy se sustituye por f y k 0 43 2 p g 44 4 1 5 Conjuntos estructurales SECCIONES COMPUESTAS POR DOS PERFILES C La m xima separaci n longitudinal admisible Smax de las soldaduras u otros conectores que unen dos perfiles C para formar una secci n doble es a Para miembros comprimidos Er max on Donde L Longitud no arriostrada del miembro comprimido r4 Radio de giro de la secci n doble respecto al eje perpendicular a la direcci n en la cual se producir a pandeo para las condiciones dadas de apoyo y arriostramiento intermedio MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 55 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA TS fey Radio de giro de un perfil C respecto a su eje baric ntrico paralelo al alma b Para miembros flexados Donde L Longitud de la viga Ts Resistencia de c lculo de la conexi n traccionada g Distancia vertical entre las dos filas de conexiones m s pr ximas a las alas superior e inferior q Carg
32. UENCA PE FACULTAD DE INGENIERIA Electrodo E 0 Fw 50 KN cm2 Ew 30 cm A 2 0 707 h L 42 43hw Sw 2 1 6 0 707 hy Ly 212 13hy Calculo de hw fu fit Fra Phy P U O K 0 75 Se debe cumplir fo Ya Entonces E F Vu GNZ LwvV2 a 00 6 Fw MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 92 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA PS FACULTAD DE INGENIERIA Se asume hw 6 mm Se realizara 1 pasada por el proceso SAP de hw 6mm con dos cordones cada uno de Lw 15 cm 8 3 Dise o de la uni n viga secundaria viga principal Datos de los elementos a unir Viga Principal 2 C 200 x 100 x 4 mm B 10 cm H 20 cm t 0 4 cm Viga Secundaria 2 C 125 x 100 x 4 mm B 10 cm H 12 5 cm t 0 4 cm Datos del angulo estructural L L1 10 cm L2 10 cm t 0 5 cm MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 93 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA ra Las Cargas a considerar son Elemento 98 C2 Vu 13 8 KN Pu 0 KN Como se puede observar no existe carga axial por lo que se disenara solo a cortante ultimo Vier E P2 13 8 KN Pero en realidad la fuerza cortante actuante en nuestro caso ser la mitad puesto que se colocaran dos perfiles angulares uno a cada lado de la viga secundaria raz n por la cual se tendr a Vice 6 9KN En la uni n se genera un momento debido a la excentricidad que genera el
33. ZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA FR REFERENCIA BIBLIOGRAFICA 1 Roberto Mili Piralla Dise o Estructural 2 edici n editorial Limusa 2 American Iron and Steel Instute AISI Specification for the Design of Cold Formed Steel Structural Members LRFD edici n 1996 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 107 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 FA UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA BIBLIOGRAFIA 1 American Institute of Steel Construction Load and Resistance Factor Design Specification for Structural Steel Buildings USA 2005 American Iron and Steel Instute AISI Specification for the Design of Cold Formed Steel Structural Members LRFD edicion 1996 Mc Corman J Dise o de Estructuras Met licas M todo LRFD 2 Edici n Grupo Editorial Alfaomega M xico 2002 Gabriel Valencia Clement ESTRUCTURAS DE ACERO Dise o con Factores de Carga y Resistencia 2 edici n Escuela Colombiana de Ingenier a Roberto Mili Piralla Dise o Estructural 2 edici n editorial Limusa Roberto Rochel Awad Hormig n Reforzado Segunda Parte 1 edici n editorial Digital Express C digo Ecuatoriano de la construcci n sismo P ginas de Internet MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 108 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA ANEXOS ANEXO 1 PLA
34. a de c lculo sobre la viga para separaci n de los conectores m Distancia entre el centro de corte de un perfil C y el plano medio de su alma Para perfiles C simples sin labios rigidizadores en los bordes exteriores z oe 2W d 3 Para perfiles C con labios rigidizadores en los bordes exteriores Wed 2p a 4D me AL OF 3d Wf Proyecci n de las alas a partir de la cara interna del alma para perfiles C con alas de diferentes anchos wf se debe tomar como el ancho del ala mas ancha d Profundidad del perfil C o la viga D Profundidad total del labio rigidizador MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 56 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Po Ix Momento de inercia de un perfil C respecto a su eje baric ntrico normal al alma La carga q se obtiene dividiendo las cargas concentradas o reacciones por la longitud de apoyo Para las vigas dise adas para una carga uniformemente distribuida q se debe tomar igual a tres veces la carga uniformemente distribuida en base a las cargas nominales para ASD cargas factoreadas para LRFD Si la longitud de apoyo de una carga concentrada o reacci n es m s peque a que la separaci n entre soldaduras s la resistencia de c lculo requerida de las soldaduras o conexiones m s pr ximas a la carga o reacci n es T P m 2g Donde Ps es una carga concentrada o reacci n en base a las cargas nominales para ASD cargas
35. a succi n y esto produce una fuerza vertical hacia arriba 1 P g 209 2 9 Factores de carga y combinaciones de cargas Las estructuras y sus componentes se deben dise ar de manera que las resistencias de c lculo sean mayores o Iguales que los efectos de las cargas nominales factoreadas para cada una de las siguientes combinaciones de cargas C1 14D L C2 12D 16L 0 5 LroSoRr C3 1 2D 1 6 Lro S o Rr 0 5 L 60 8 W C4 1 2D 1 3W 0 5L 0 5 LroSo Rr C5 1 2D 1 5E 05L 02S C6 0 9D 13W61 5E Donde D carga permanente E carga sismica L sobrecarga debida a la ocupacion peso del hormigon fresco en el caso de construccion mixta Lr sobrecarga de la cubierta Rr carga de lluvia sobre la cubierta S carga de nieve W carga de viento 2 6 M todo general para la determinaci n de las fuerzas s smicas horizontales seg n el c digo ecuatoriano de la construcci n La fuerza horizontal o cortante total en la base debido a la acci n s smica se determinar por la formula siguiente MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 2 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 AAA ZI V W ROG UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Z Factor de zona depende de la zona s smica donde est LIMONE TESMERALDAS 4 ATACAME PEDERNALE SANTO DOMINGO DE Lg BAHIA DE CARAQUEZ P Ny PORTOVIEJO JNPIJAPA PAG SALINAS sq Pp ANCONCITO al BALALO NI SNA E GENERAL VILLAMIL F oy
36. a y viva respectivamente Para la solucion del entrepiso se ha decidido colocar una losa de hormig n de 5cm de espesor de acuerdo con las especificaciones del manual t cnico de placa colaborante de la f brica de _ Tugalt seg n sus recomendaciones y sugerencias el cual se detallara m s adelante Cabe tambi n indicar que las vigas principales son aquellas que se encuentran colocadas entre las columnas y se han considerado empotradas mientras que las vigas secundarias han sido consideradas articuladas puesto que se encuentran conectadas entre las vigas principales esto se ha hecho con el objeto que la viga secundaria no transmita momento a la viga principal La distribuci n de la carga s smica se la realizo como fuerzas horizontales por medio del M todo de los Desplazamientos en donde se obtuvo las fuerzas que actuarian en cada nodo de los p rticos de acuerdo a cada direcci n los cuales fueron introducidos en el Programa SAP 2000 de la misma manera para poder utilizar este m todo se consider el entrepiso como un diafragma r gido con el objeto de que los desplazamientos producidos por la fuerza s smica haga que los puntos o nodos se desplacen al mismo tiempo En la fig 3 2 se observan las fuerzas s smicas que provoca un sismo en la direcci n de X MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 45 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA gt z FACULTAD DE INGENIERIA Fig 3 2 Fuerzas S smicas que provoca u
37. actorizaci n de estas cargas seg n las normas del ACI Carga Total CT 1 4 CM CV Carga Total 1 4 386 190 730 4 Kg m En consecuencia para una carga total de 730 4 Kg m se ha considerado un espesor de 0 65mm para la placa colaborante con un espesor de losa de 5cm y separaci n entre apoyos de 1 50m seg n estas consideraciones el manual t cnico de Tugalt nos dice que la placa colaborante que fue escogida resiste una sobre carga de 2000 Kg m con una separaci n de 1 60m por lo cual 730 4 Kg m lt 2000 Kg m Ver anexo 6 Tabla tomada del manual t cnico de placa colaborante de Tugalt MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 87 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA SEPARACION ENTRE APOYOS LES MIE a es ME MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 38 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA CAPITULO 8 8 DISE O DE LAS UNIONES ENTRE LOS ELEMENTOS 8 1 Tipo de soldadura En la estructura analizada se utiliza la soldadura tipo filete Soldadura de Filete La soldadura tipo filete es m s resistente a la tensi n o compresi n que al corte por lo tanto debe arreglarse las conexiones de tal modo que al uso de esta soldadura resista fundamentalmente corte y su falla se realice en el plano de dimensiones menor esto a 45 con respecto a la dimensi n W tama o que llamaremos garganta de la soldadura Estos son algunos de los diferen
38. ajen juntos en la creaci n de edificaciones urbanas es el sismo ya que este grave fen meno natural es un grave atentado contra la vida y destruye inversiones El comportamiento s smico de una edificaci n depende fundamentalmente de la forma de la edificaci n de su simetr a en planta y elevaci n de la distribuci n de su masa y de sus elementos resistentes y de su simplicidad con que es capaz de transmitir al terreno las cargas s smicas es por esta circunstancia el dise o en conjunto Las estructuras de acero utilizadas para edificaciones se pueden clasificar de acuerdo al tipo de construcci n es decir si se encuentra apoyada sobre muros de cargas reticular de claros grandes y combinadas de acero con concreto esto es para edificios de poca altura es decir cuyas dimensiones en planta Con el objeto de realizar el presente proyecto sea tomado de base los planos de una edificaci n de dos niveles que se ocupara para vivienda bifamiliar esto se puede ver en los anexos 1 a partir de esto se procedi a determinar los p rticos de la misma y de esta manera se obtuvo los datos para la modelaci n de la estructura ver anexo 2 En nuestro caso se ha determinado lo p rticos de la edificaci n de acuerdo a los consejos anteriores tomando en cuenta que dicha estructura se base solo de p rticos resistentes de acero los cuales deber n soportar las cargas muerta viva carga s smica etc Todo esto ya fue indicado en el capitulo
39. alabra el t rmino dise o incluye tanto arte creativo como an lisis cient fico La construcci n de los monumentos egipcios los templos griegos y los puentes romanos era arte basado principalmente en reglas emp ricas intuici n y experiencia El enfoque racional del dise o estructural cuyo desarrollo tuvo comienzo en el siglo diecisiete representa un acuerdo entre el arte y la ciencia entre la experiencia y la teor a La teor a de las estructuras y la evidencia experimental son herramientas valiosas para el dise o estructural mas no son suficientes para establecer un procedimiento de dise o completamente cient fico ya que en primer t rmino para hacer posible un an lisis te rico es necesario idealizar considerablemente el comportamiento estructural por medio de suposiciones ingenieriles bien fundamentadas de modo que las fuerzas internas y los desplazamientos calculados representen solamente aproximaciones de los que realmente se presentan en las estructuras Asimismo la resistencia de las estructuras reales a las cargas y a las deformaciones pueden determinarse s lo MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 13 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA aproximadamente Adem s las estructuras est n sujetas frecuentemente a fuerzas y condiciones de servicio que no pueden ser previstas con precisi n De esta manera la experiencia y el buen juicio siempre juegan un papel importante
40. arro Almeida Tutor Prof Dr Ing Roberto Gamon Torres Cuenca Julio del 2007 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 6 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA Sa FACULTAD DE INGENIERIA AGRADECIMIENTO A Dios por haberme ayudado a culminar mis estudios a mis padres por el apoyo que me han brindado y a los profesores de la Facultad de Ingenier a Civil que han sabido inculcar sus conocimientos M ROGERIO MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA Sa FACULTAD DE INGENIERIA AGRADECIMIENTO A todos los que me han apoyado para tratar de ser una mejor persona en la vida en especial a mi madre y a Dios que han sido los que me han dado la fuerzas para seguir siempre adelante JUAN PIZARRO MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 E UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA CAS DEDICATORIA El presente trabajo dedico a mis padres en especial a la memoria de mi abuelo quienes supieron ser maestros y amigos brid ndome su apoyo y confianza incondicional Anranta tada mi vida M ROGERIO Y MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 9 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 JUAN PIZARRO MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA DEDICATORIA El presente trabajo dedico a mi madre y hermanos 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA
41. base a la iniciaci n de la fluencia en la secci n efectiva Procedimiento o en base a la capacidad de reserva inelastica Procedimiento ll seg n corresponda Para secciones con alas comprimidas rigidizadas o parcialmente rigidizadas pb 0 95 LRFD Para secciones con alas comprimidas no rigidizadas pb 0 90 LRFD a Procedimiento En base a la iniciaci n de la fluencia El momento de fluencia efectivo en base a la resistencia de la secci n Mn se debe determinar de la siguiente manera Mn SeFy Donde Fy Tension de fluencia de calculo Se Modulo elastico de la seccion efectiva calculado con la fibra extrema comprimida o traccionada a Fy MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 58 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA gt b Procedimiento II En base a la capacidad de reserva inelastica La capacidad de reserva flexional inel stica se puede utilizar cuando se satisfacen las siguientes condiciones 1 El miembro no est sujeto a torsi n ni a pandeo lateral torsional o torsional flexional 2 El efecto de la conformaci n en fr o no se incluye al determinar el l mite de fluencia Fy 3 La relaci n entre la profundidad de la porci n comprimida del alma y su espesor no es mayor que Ay 4 El esfuerzo de corte no es mayor que 0 35Fy por la superficie del alma ht 5 El ngulo entre cualquier alma y la vertical no es mayor que 30 grados La resistencia nom
42. como son vigas principales empotradas vigas secundarias articuladas 5 Las uniones se dise aron respetando las especificaciones AISC referidas al m todo LRFD MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 104 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA FA 6 Los elementos como las vigas y columnas se dise aron de acuerdo a las especificaciones AISI que est n referidas al m todo LRFD 7 El M todo LRFD por el cual se dise o los elementos de la edificaci n al igual que sus uniones representa un ahorro de material 8 En el dise o del entrepiso de esta edificaci n se uso el sistema de placa colaborante para lo cual el dise ador se tiene que regir a las especificaciones del fabricante en este caso Tugalt MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 105 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA FA RECOMENDACIONES 1 Se debe de tener en cuenta que los resultados que se obtienen del Programa SAP 2000 dependen mucho de los datos ingresados es decir que si en alg n momento se ingres un dato que era err neo los resultados tambi n ser n err neos raz n por la cual se recomienda en esta fase tener mayor atenci n 2 Las uniones que se han realizado en este proyecto son de tipo b sicas por lo que se deber a de profundizar m s debido a la gran cantidad y tipos de uniones que existe en la realidad MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 106 JUAN CARLOS PI
43. de bodegas o de almacenaje W se calcula como la carga muerta m s un 25 de la carga viva de piso 2 6 1 Distribuci n de la fuerza cortante V La fuerza horizontal o cortante V en la base calculada en cada direcci n se distribuir en la altura de la edificaci n seg n la siguiente f rmula Y FtWihi gt Wihi i Fi Donde Fi Fuerza de inercia MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 37 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA ry Wi Peso de cada piso hi Altura de cada piso Sin embargo Ft no necesita exceder el valor de 0 25 V y puede considerarse nulo cuando T es menor o igual a 0 7 seg 2 Cargas de diseno para la edificacion Cargas para el entrepiso Carga Viva Por ocupaci n 190 Kg m Carga Muerta Por recubrimiento de piso 60 Kg m Por paredes 150 Kg m Por instalaciones 20 Kg m Por cielo raso 15 Kg m Por peso hormig n de la losa 126 Kg m Por peso de la placa colaborante y malla electro soldada 15 Kg m Por peso de 10 Columnas 14 Kg m Por peso de 19 Vigas 17 Kg m Carga muerta 417 Kg m asumo una carga de 425 Kg m Para la cubierta se considera la misma placa colaborante y el mismo espesor de la losa ya que son los m nimos espesores que da el manual t cnico de placas colaborantes de la f brica de Tugalt MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 38 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENC
44. den cambiar de un lugar a otro en la estructura provocando en algunos casos efectos din micos que es importante considerar en el dise o de los elementos En general incluyen e Peso de personas e Todo aquello que no tiene una posici n fija y definitiva como muebles e Cargas resultantes de la acci n del viento y cambios de temperatura e Presi n de fluidos y empuje de tierras e Peso de veh culos e Cargas din micas provenientes de un impacto o de un movimiento s smico 2 2 Carga muerta Son cargas de tipo permanente como son el peso propio de los elementos estructurales y otras cargas permanentes debidas a instalaciones fijas y en general todas aquellas que tienen la caracter stica de mantener invariable su posici n y magnitud a lo largo del tiempo Para un edificio con estructura de acero algunas de las cargas muertas se deben a la estructura en si los muros los pisos el techo la plomer a etc Para dise ar una estructura es necesario estimar los pesos o cargas muertas de sus partes Los tama os y pesos MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 19 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA FA exactos de las partes no se conocen hasta que se hace el an lisis estructural y se seleccionan los miembros de la estructura Los pesos determinados de acuerdo con el dise o deben compararse con los pesos estimados Si se tienen grandes discrepancias ser necesario repetir el an lisi
45. edentes El prop sito fundamental del dise ador de estructuras es lograr una estructura econ mica y segura que cumpla con ciertos requisitos funcionales y est ticos Para alcanzar esta meta el dise ador debe tener un conocimiento completo de las propiedades de los materiales del comportamiento estructural de la mec nica y an lisis estructural y de la relaci n entre la distribuci n y la funci n de una estructura As mismo debe de tener una apreciaci n clara de los valores est ticos con objeto de trabajar en colaboraci n con otros MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 12 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA o especialistas y contribuir asi al desarrollo de las cualidades funcionales y ambientales deseadas en una estructura La mayor parte del diseno estructural es un arte basado en la habilidad creativa imaginacion y experiencia del disenador Siempre que el diseno estructural tenga estas cualidades sera un arte Sin embargo no debe permanecer como un arte puro ya que el usuario debe recibir los mayores beneficios dentro de sus posibilidades economicas Para esto se requiere el desarrollo de nuevos tipos de estructuras y nuevas tecnicas de construccion las que a menudo necesitan soluciones mas cient ficas y rigurosas asi pues la mecanica y el analisis economico deben intervenir en el arte de crear mejores edificios puentes maquinas y equipos En el sentido amplio de la p
46. en la pr ctica del dise o estructural aunque no son suficientes por s solos sino que deben ser guiados por el an lisis cient fico basado en la comprensi n completa de la teor a de las estructuras y de la mec nica estructural 1 3 Beneficios del acero gt Beneficios para el constructor v Cada viga se fabrica con rigurosa precisi n Los sistemas de estructuras livianas en acero eliminan la necesidad de buscar las piezas adecuadas entre las remesas del producto v Las estructuras livianas en acero pueden fabricarse en los tama os espec ficos de la obra evitando cortes y desechos innecesarios en el sitio de construcci n v Las estructuras livianas permiten construcciones m s r pidas cargas reducidas en los cimientos y alta resistencia a los movimientos s smicos gt Beneficios para el propietario Y La solidez inherente y las propiedades incombustibles de las estructuras met licas livianas las hacen bastante resistentes en caso de calamidad como incendios terremotos o huracanes Las casas est n dise adas para cumplir con los requisitos m s estrictos a nivel MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 14 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA mundial sobre capacidad de resistencia al viento v Las estructuras met licas livianas no requieren tratamientos contra termitas u otros problemas biol gicos v Los muros de estructura met lica permanecen r gidos a pesa
47. encuentra el dise o del entrepiso de acuerdo a las especificaciones del fabricante En el capitulo 8 trata el dise o de las uniones con sueldas y tornillos respectivamente PALABRAS CLAVES Aceros edificaci n flexi n m todo LRFD modelaci n MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 ur UNIVERSIDAD DE CUENCA ms FACULTAD DE INGENIERIA INDICE CAPITULO 1 INTRODUCCION 1 1 INtrOdUCCI N aoaaa 11 1 2 Antecedentes nananana ees 12 1 3 Beneficios del acero o o ooooooooooooo ooo 14 1 4 Objetivos nanana aana ee eee 16 1 5 Especificaci n AISI oooooocoooooooooo ooo 16 1 6 M todo LRFD a 16 1 7 Requisito de resistencia para LRFD 4 17 CAPITULO 2 CARGAS EN LA EDIFICACION 2 1 Carga viva 2 6 ee ee ees 19 2 2 Carga muerta aaea es 19 2 3 Carga de SISMO 0 20 2 4 Carga de viento naana aaa rss 20 2 9 Factores de carga y combinaciones de cargas 21 2 6 M todo general para la determinaci n de las fuerzas s smicas horizontales seg n el c digo ecuatoriano de la CONS TUCCI N ooooooocoooo cece eee cette eee nn n rr rra 2 6 1 Distribuci n de la fuerza cortante V 3 2 Cargas de dise o para la edificaci n 38 CAPITULO 3 MODELACION DE LA EDIFICACION 3 1 Concepci n estructural ooooooo o 42 3 2 Modelacion de cargas y elementos de la edificacion para la
48. eterminaci n del rea de la Placa Base Dimensiones de la columna b 20 cm d 20 cm Amin bxd 400 cm2 Caso 1 bc 0 6 fc 210 Kg cm2 Pu 6 085 x f cx AT Donde Ai _ c 184 9020 cm2 pr OBS fle O e Caso 2 L1 45 cm L2 45 cm MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 100 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 ar Pu 0 85 flex A1 x 23 Pu 06 117 f cxA1 Donde Pu 2 a Soap a2 A1 1 688E 01 cm2 o tambien So A er LT fle Al A1 92 4510 cm2 De las 2 anteriores se tomara la mayor A1 92 4510 cm2 El area de la placa sera A 400 00 cm2 Determinacion del espesor de la placa Nos imponemos las distancias de m y n m 7 5 cm n 7 5 cm Dimensiones de la placa B b 2n 35 cm N d 2m 35 cm UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Calculo de los esfuerzos de tracci n y compresi n MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 101 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Pu 6 Miu femes oy BNI 8 05 Kg cm2 Pu 6Mu _ Comas GN BN 24 28 Kg cm2 fc se debe tomar el maximo de compresion fc 24 28 Kg cm2 fy 2520 Kg cm2 El espesor de la placa se obtiene de las siguientes expresiones xfe E 10 9 Fy ED 1 10 cm gd ae e 09 Fy n Entonces el espesor de la placa sera to 1 10 cm Asumo el espesor de tp 1 250 cm Determinaci n del n mero de pernos Fuerza en el perno Py Puxa Mu Entonces Puxa Mu y
49. huelas o barras de acero al carbono o de baja aleaci n El c lculo se puede efectuar utilizando el m todo de las tensiones admisibles o el m todo de los factores de carga y resistencia Aunque ambos m todos son igualmente aceptables no se los debe mezclar al dise ar los diferentes componentes de una estructura El espesor de las planchas o flejes de acero habitualmente utilizadas para los miembros estructurales de acero conformado en fr o est n comprendidos entre 0 0147 in 0 373 mm y in 6 35 mm Es posible conformar en fr o placas y barras de espesores de hasta 1 in 25 4 mm para obtener perfiles estructurales 1 6 M todo LRFD El m todo LRFD Load and Resistance Factor Design Dise o por factores de carga y de resistencia M todo para dimensionar componentes estructurales miembros conectores elementos de conexi n y conjuntos ensamblados de manera tal MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 16 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA gt FACULTAD DE INGENIERIA que cuando la estructura es sometida a todas las combinaciones de cargas que corresponda no se supera ninguno de los estados l mites aplicables Este m todo refleja el concepto de factorizar la resistencia y las cargas El t rmino estado l mite se usa para describir una condici n en la que una estructura o parte de ella deja de cumplir su funci n espec fica Existen dos tipos de estado l mite Los de resistencia y los de servic
50. igual a la unidad E Modulo de elasticidad longitudinal M1 Crr 0 6 0 4 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 63 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA FA Donde M1 es el menor y M2 es el mayor momento flector en los extremos de la longitud no arriostrada en el plano de flexi n y M1 M2 relaci n entre los momentos de los extremos es positiva cuando M1 y M2 tienen el mismo signo flexi n con curvatura inversa y negativa cuando son de signos contrarios flexi n con curvatura simple Cuando el momento flector en cualquier punto de una longitud no arriostrada es mayor que en los dos extremos de dicha longitud y para miembros sometidos a carga axial y momento flector Secci n C5 del AISI CTF se debe tomar igual a la unidad ro Radio de giro polar de la totalidad de la secci n transversal respecto al centro de corte hhhro r3 i x2 rx ry Radios de giro de la totalidad de la seccion transversal respecto a los ejes principales baricentricos G Modulo de elasticidad transversal Kx Ky Kt Factores de longitud efectiva para flexion alrededor de los ejes X e Y y para torsion Lx Ly Lt Longitud no arriostrada del miembro comprimido para flexi n alrededor de los ejes X e Y y para torsi n xo Distancia entre el centro de corte y el baricentro a lo largo del eje principal X considerada negativa J Constante de torsi n de St Venant de la secci
51. inal a la flexi n Mn no debe ser mayor que 1 25 SeFy determinada de acuerdo con el Procedimiento ni que aquella que provoca una m xima deformaci n por compresi n de Cyey no se limita la m xima deformaci n por tracci n Donde ey Deformaci n de fluencia Fy E E M dulo de elasticidad longitudinal Cy Factor de deformaci n por compresi n determinado de la siguiente manera a Elementos comprimidos rigidizados sin rigidizadores intermedios Cy 3 para w t lt M C 3 3 p An lt w t lt A 2 A ZA WIT Az w t F MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 59 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Cy 1 para wit 2 Az Donde Lii a EJE 1 28 i EJE b Elementos comprimidos no rigidizados Cy 1 c Elementos comprimidos con rigidizacion multiple y elementos comprimidos con rigidizadores de borde A Cuando sea aplicable para calcular las propiedades de la secci n se deben utilizar los anchos efectivos de c lculo Mn se debe calcular considerando el equilibrio de tensiones suponiendo una curva tensi n deformaci n idealmente elastopl stica igual para compresi n y tracci n suponiendo peque as deformaciones y suponiendo que las secciones planas permanecen planas durante la flexi n La combinaci n de flexi n y abolladura del alma se debe verificar de acuerdo con los requisitos de la Secci n C3 5 del AISI 9 1 2 Resistencia al pandeo lateral
52. io Los estados l mites de resistencia se basan en la seguridad o capacidad de carga de las estructuras e incluyen las resistencias pl sticas de pandeo fractura fatiga etc Los estados l mites de servicio se refieren al comportamiento de las estructuras bajo cargas normales de servicio y tienen que ver con aspectos asociados con el uso y ocupaci n como deflexiones excesivas deslizamientos vibraciones y agrietamientos MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 17 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA 1 Requisito de resistencia para LRFD Un diseno satisface los requisitos de esta Especificacion cuando la resistencia de calculo de cada uno de los componentes estructurales es mayor o igual que la resistencia requerida determinada en base a las cargas nominales multiplicadas por los factores de carga correspondientes para todas las combinaciones de cargas aplicables El dise o se debe efectuar de acuerdo con la siguiente ecuaci n Rus RN Donde Ru Resistencia requerida Rn Resistencia nominal a Factor de resistencia especificado en los Cap tulos Ba E Rn Resistencia de c lculo MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 18 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA CAPITULO 2 2 CARGAS EN LA ESTRUCTURA 2 1 Carga viva Estas cargas no son permanentes varian con el tiempo tanto en magnitud como en localizaci n ya que pue
53. iques escalera etc Para poder realizar una buena modelaci n o estructuraci n es indispensable la participaci n conjunta del ingeniero estructural el arquitecto de los ingenieros el ctricos sanitarios etc con la finalidad de definir los ambientes geometr a y las caracter sticas que deben tener los diferentes elementos estructurales de tal manera que la edificaci n sea funcional segura y econ mica 3 1 Concepci n estructural La concepci n estructural implica en saber definir las principales caracteristicas de la estructura tales como su forma la ubicaci n de los elementos resistentes y el detallado b sico En nuestro medio generalmente ocurre que el inicio o nacimiento de un proyecto de edificaci n est en manos del arquitecto El cual define la forma de la edificaci n la ubicaci n y geometr a de los elementos resistentes tales como columnas placas muros portantes etc El ingeniero estructural no participa en la etapa creativa y posteriormente debe calcular solo el acero de una estructura que ya fue definida lo cual es incorrecto Los dos profesionales desde el inicio del proyecto deben coordinar de esta manera el arquitecto aportara los enfoques funcionales y est ticos y el ingeniero estructural los relacionados a seguridad y economia MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 42 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 Fi La raz n fundamental que amerita que el arquitecto y el Ingeniero estructural trab
54. isten discontinuidades en los ejes verticales tales como desplazamientos del plano de acci n de elementos verticales del sistema resistente Ejes estructurales no paralelos 5 La estructura se considera irregular cuando los ejes estructurales no son paralelos o sim tricos con respecto a los ejes ortogonales principales de la estructura MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 3 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA f Coeficiente de configuraci n estructural en elevaci n Pr Pi XPepXPxc Donde gt El minimo valor de cada piso de la estructura obtenido de la Tabla 2 6 para cuando se encuentran presentes las irregularidades tipo 1 y o 5 en cada piso se calcula como el minimo valor expresado a continuaci n para las dos irregularidades Tipo 1 Piso flexible 4 0 9 Rigidez Kx lt 0 70 Rigidez x F E D C B A O Rigidez x lt 0 80 OS Tipo 5 Piso d bil 0 8 Resistencia Piso B lt 0 70 Resistencia Piso C MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 32 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA A d 2 gt oe establece de manera an loga para cuando se encuentran presentes las Irregularidades tipo 2 y o 3 en la estructura Tipo 2 Distribucion de F masas 4 0 9 E D C B Mp gt 1 50 M p A O m gt 1 00 Mo Tipo 3 Irregularidad o Geom trica x D C Py 0 9 B A a gt 1 30b f
55. l al corte de la viga t Espesor del alma h Profundidad de la porci n plana del alma medida a lo largo del plano del alma Kv Coeficiente de pandeo por corte determinado de la siguiente manera 1 Para almas no reforzadas Kv 5 34 2 Para almas de vigas con rigidizadores transversales que satisfacen los requisitos de la Secci n B6 del AISI Cuando a h lt 1 0 ky 4 00 25 o ah Cuando a h gt 1 0 4 00 ko 5 34 77 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 66 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA FA Donde a longitud del panel de corte en el caso de elementos de almas no reforzadas a distancia libre entre rigidizadores transversales en el caso de elementos con almas reforzadas Para un alma compuesta por dos o m s planchas cada plancha se debe considerar como un elemento independiente que soporta su parte del esfuerzo de corte 9 1 4 Resistencia para flexi n y corte M todo LRFD Para vigas con almas no reforzadas la resistencia flexional requerida Mu y la resistencia al corte requerida Vu deben satisfacer la siguiente ecuaci n de interacci n MP y y 1 0 Py M TIO Para vigas con rigidizadores transversales en las almas la resistencia flexional requerida Mu y la resistencia al corte requerido Vu no deben ser mayores que HbMn y HvVn respectivamente Si Mu bMnxo gt 0 5 y Vu vVn Mu y Vu deben satisfacer la siguiente ec
56. l al sistema compuesto La funci n de la malla es la de manejar los esfuerzos que se presenten en el concreto por la retracci n debido a cambios de temperatura y fraguado durante la fundida de la losa Tiene la ventaja de no usar encofrado bajo la placa met lica el montaje e instalaci n es simple y r pido en esta losa se usa acero m nimo para retracci n de fraguado y temperatura la longitudes de la hoja met lica pueden fabricarse bajo pedido a la medida que se requiera MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 85 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 e Recubrimiento del acero por temperatura y retracci n 2 5 cm ht Altura total PLACA COLABORANTE m s chapa de hormig n h Altura de la chapa de compresi n a Altura de la PLACA COLABORANTE 5 5 cm A Ancho util 97 5 cm Fig 7 2 Seccionamiento de la placa colaborante 71 2 Cargas para la placa colaborante Carga Viva MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA 86 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA FA Por ocupaci n 190 Kg m Carga Muerta Por recubrimiento de piso 60 Kg m Por paredes 150 Kg m Por instalaciones 20 Kg m Por cielo raso 15 Kg m Por peso hormig n de losa 126 Kg m Por peso de la placa colaborante y malla electro soldada 15 Kg m Carga muerta 386 Kg m Finalmente para el dise o de la placa colaborante de Tugalt se han efectuado la f
57. lcular utilizando la ecuaci n para secciones doble T con simetr a doble o secciones con simetr a puntual dadas en b M CAs j Conf G Csx Cre Para flexi n alrededor del eje baric ntrico perpendicular al eje de simetr a s lo para secciones con simetr a simple Cs 1 para momento que provoca compresi n del lado del baricentro donde se encuentra el centro de corte Cs 1 para momento que provoca tracci n del lado del baricentro donde se encuentra el centro de corte mE K L tJ m E Tay Kly MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 62 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA o i GJ w EC 7 i K L o A Superficie total de la secci n transversal 12 53M nax 2 5 Mmax 3M 4Mg 3Mo Donde Mmax valor absoluto del momento maximo en el segmento no arriostrado MA valor absoluto de momento correspondiente al punto ubicado a un cuarto del segmento no arriostrado MB valor absoluto del momento en el eje del segmento no arriostrado MC valor absoluto del momento correspondiente al punto ubicado a tres cuartos del segmento no arriostrado En todos los casos esta permitido tomar Cb igual a la unidad valor conservador Para los voladizos en los cuales el extremo libre no esta arriostrado Cb se debe tomar igual a la unidad Para los miembros sometidos a carga axial combinada con momento flector Secci n C5 del AISI Cb se debe tomar
58. mo son dos C Sx 2x30 7 61 4 cm ver anexo 4 Datos del perfil en C K 4 elemento comprimido rigidizado Chequeo si el Ala es efectiva 1 052 av F a E E A 0 364 0 364 lt 0 673 por lo tanto no hay abolladura Chequeo si el alma es efectiva a p 4 2 r f ty aD fi 20 16 KN cm f2 20 16KN cm MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 72 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 K 4 2 1 7 20 K 24 1 052 aw F a R G F A 0 136 0 136 lt 0 673 por lo tanto no hay abolladura P rdida de estabilidad lateral m EChbdL EN FE Iy 2 lo Ac a Me 3990 KN cm My SxFy My 1473 6 KN cm 2 8My 4096 6 KN cm 0 56My 825 21 KN cm 0 56My 825 21 lt Me 3990 KN cm lt 2 78My e 10 1 _ Mc 1469 34 KN cm MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA 4096 6 KN cm 73 y UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA kE ri Me TL C SF MC 2393 F 1052 my IF 7 Ke F 0 363 lt 0 673 no hay abolladura Sc Sf Mn Mc Mn 1469 34 KN cm pbMn 1322 4 KN cm Mu 1035 101 KN cm lt pbMn 1322 4 KN cm cumple Resistencia a corte exclusivamente Fa E a r 0 9 fh on 0 L 04 t Fy Vn 60 48 KN VnT 2 60 48 120 96 KN Vu 13 798 KN vVnT 120 96 KN Cumple M 2 y y il 0 601 1 cumple au
59. n sismo en la direcci n X De la misma manera se introdujo las fuerza s smica que provoca un sismo en la direcci n de Y como se ve en la fig 3 3 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 46 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA amp a T ri ih 8 Joint Loads SISMOY As Defined co Fig 3 3 Fuerza Sismica que provoca un sismo en la direcci n Y CALCULO CON EL PROGRAMA SAP 2000 El programa SAP 2000 es una herramienta poderosa que permite realizar c lculos de estructuras complejas con mucha facilidad y rapidez Entre una de las principales caracter sticas que posee el SAP 2000 es su interfaz gr fica lo cual nos ayuda para cualquier modificaci n que se desee realizar desde el mismo programa o ya sea exportar desde el programa AUTOCAD Este programa tambi n dispone de visualizaci n en 3D con lo cual se vuelve un programa m s sencillo interactivo y de f cil manejo MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 47 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 Fi Otra de las ventajas del SAP 2000 es la facilidad que posee de introducir las mallas o grillas de la estructura de la manera m s sencilla Para lograr esto se debe de definir un nuevo modelo en el que se escoger el grid de modo que todos los nodos de la malla se encuentren en sus intersecciones Cuando la malla no es tan f cil de introducir se crea en un archivo de gr ficos como el AUTOCAD y luego se introducir en el prog
60. nes entre el ancho plano y el espesor Las m ximas relaciones entre el ancho plano y el espesor w t despreciando los rigidizadores intermedios y considerando t como el espesor real del elemento deben ser las siguientes 1 Elemento comprimido rigidizado que posee un borde longitudinal conectado a un alma o ala el otro rigidizado por 2 p g 38 Labio rigidizador simple 60 Cualquier otro tipo de rigidizador en el cual Is 2 la y D w lt 0 8 90 2 Elemento comprimido rigidizado con ambos bordes longitudinales conectados a otros elementos rigidizados 900 3 Elemento comprimido no rigidizado y elementos con un rigidizador de borde en el cual Is lt la y D w lt 0 8 60 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 50 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA FA 4 1 2 Anchos efectivos de los elementos rigidizados Elementos rigidizados uniformemente comprimidos a Determinaci n de la capacidad de carga El ancho efectivo b se debe determinar utilizando las siguientes ecuaciones b w cuando lt 0 673 b pw cuando gt 0 673 donde w Ancho plano p 1 0 22 A es un factor de esbeltez que se determina de la siguiente manera AO Donde t Espesor de los elementos rigidizados uniformemente comprimidos f es de la siguiente manera Para los miembros flexados 1 Si se utiliza el Procedimiento de la Secci n C3 1 1 AISI Cuando en el elemento considerado la
61. nte de configuraci n estructural en planta Pp PraXO pg Donde Pp gt El minimo valor de cada piso de la estructura obtenido de la Tabla 2 5 para cuando se encuentran presentes las irregularidades tipo 1 2 y o 3 4 en cada piso se calcula como el m nimo valor expresado a continuaci n para las tres irregularidades MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 27 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA IRREGULARIDADES EN PLANTA Tipo Irregularidades torsional 4 0 9 I CxD gt 0 5A x B 2 CxD CxE gt 05AxB Pp gt Se establece de manera an loga para cuando se encuentran presentes laS irregularidades tipo 4 y o 5 en la estructura MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 28 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 o UNIVERSIDAD DE CUENCA Ss FACULTAD DE INGENIERIA Cuando una estructura no contempla ninguno de los tipos de irregularidades descritos en la Tabla 2 5 en ninguno de sus pisos tomar el valor de 1 Tipo 4 Desplazamiento de los planos de Acci n de los elementos verticales 4 0 8 Desplazamiento del plano de acci n a Direcci n bajo estudio Tipo 5 Ejes estructurales no paralelos 4 0 9 Ejes no paralelos Planta Tabla 2 5 Coeficientes de configuraci n en planta Descripci n de la irregularidad en planta Irregularidad torsional Existe irregularidad por torsion cuando la m xima deriva de piso de un extremo de la MANUEL ROGERI
62. puentes los arquitectos empiezan a utilizarlo en techumbres MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 1 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA El primer edificio con una estructura completa de hierro fue el Pabell n Real de John Nash en Brighton 1818 recubierto por otros materiales El Crystal Palace dise ado por Joseph Paxton para la Exposici n de 1851 en Londres es el primer edificio construido con piezas prefabricadas de hierro adelant ndose en m s de 30 a os al edificio de la Home Life Insurance del arquitecto William Le Baron Jenney en Chicago 1885 El Crystal Palace fue seg n Nikolaus Pevener la primera gran huida de los arquitect nicos y en su tiempo fue calificado por John Ruskin respectivamente como estructura de pepino El desarrollo de las comunicaciones ferroviarias fue el impulsor m s efectivo el empleo masivo del hierro como material estructural y tambi n de su perfeccionamiento como acero Los primeros perfiles laminados industriales unieron rieles para el ferrocarril El complejo sistema ferroviario necesitaba un material que fuera f cil de trasportar y de r pido montaje para sus estaciones y puentes Los ferrocarriles crearon as sistem ticamente y no como ejemplos aislados una arquitectura que rompi forzosamente y sin intenci n con los estilos tradicionales una estaci n de ferrocarril nunca sera arquitectura decia John Ruskin 1 2 Antec
63. r del contacto con la humedad El acero es muy estable y presenta bajas posibilidades de doblarse expandirse o contraerse v El acero es competitivo en precio y abundante para responder a la demanda v Las estructuras livianas en acero eliminan la necesidad de equipo pesado de construcci n y permiten a los trabajadores aprender f ciles t cnicas de ensamblaje gt Beneficios para el medio ambiente v Las estructuras met licas livianas requieren poco mantenimiento y est n dise adas para durar v El acero es 100 reciclable y puede ser reciclado varias veces sin degradarse ni perder ninguna de sus propiedades Y La separaci n magn tica hace del acero el material m s f cil y m s econ mico de extraer de los residuos s lidos MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 15 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA FA 1 4 Objetivos e Aplicar las especificaciones del AISI para el dise o de los perfiles de acero doblados en frio e Modelar la edificaci n y obtener resultados a trav s del SAP 2000 e Modelar y dise ar los entrepisos de la edificaci n utilizando el sistema de placa colaborante e Aplicaci n del c digo ecuatoriano de la construcci n 1 5 Especificaci n AISI American Iron and Steel Institute La Especificaci n que combina ASD y LRFD AISI 1996 se limita al dise o de miembros estructurales de acero conformado en fr o a partir de l minas planchas planc
64. rama SAP 2000 en formato DXF Para realizar los c lculos con el Programa SAP 2000 una vez introducidas todas las cargas en la estructura se debe considerar las combinaciones de carga las cuales se encuentran indicadas en el capitulo 2 En nuestro caso las cargas consideradas son las que se pueden ver en la fig 3 4 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA 48 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA interactive Name Change x A Edit Whew Choose A Mamed ltem Type ltem Type Frefis First Relabel Order Hest Humber Second Aelabel Order Increment Minimum Murcer Digits Name List for Load Cases CurrentName New Name aj MUERTA MUERTA SISMOX SISMOY AJ O VIA E or Cancel Fig 3 4 Cargas Considerados Una vez obtenidos los resultados del Programa SAP 2000 se procede el al dise o pero de acuerdo a las combinaciones de carga que se realizo se toma el elemento m s desfavorable es decir donde se producen los mayores esfuerzos MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 49 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA CAPITULO 4 4 COSIDERACIONES EN ELEMENTOS DE LA EDIFICACION METODO LRFD AISI 4 1 Elementos 4 1 1 Limitaciones y consideraciones sobre las dimensiones Consideraciones sobre la relaci n entre el ancho plano de las alas y su espesor a M ximas relacio
65. s y efectuar el dise o con una estimaci n m s precisa de las cargas 2 3 Carga de sismo Son conocidos los efectos devastadores que producen los sismos Con el fin de prevenir esos efectos existen m todos simplificados de an lisis estructural que tratan de representar lo m s fielmente posible el comportamiento de la estructura en el momento del sismo Uno de estos m todos basado en efectos est ticos equivalentes consiste en aplicar a la estructura fuerzas horizontales distribuidas de tal manera que produzcan efectos similares a los que sufrir a bajo la acci n s smica 2 4 Carga de viento Esta carga depende de la velocidad del viento en funci n de la localizaci n geogr fica del entorno de la forma geom trica de la estructura y de sus dimensiones en planta y en altura Conceptualmente digamos que la energ a cin tica de la masa de aire en movimiento al encontrar un obst culo se transforma en una presi n est tica Cuando el libre flujo del viento se ve obstaculizado por un objeto fijo tiene que desviarse para rodearlo por lo cual produce presiones sobre el objeto Las part culas de aire golpean la cara expuesta directamente al efecto del viento cara de barlovento ejerciendo sobre ella un empuje MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 20 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA En la cara opuesta de sotavento las estelas del flujo se separa del objeto provocando un
66. secci n C3 1 2 del AISI La resistencia nominal de los segmentos sin arriostramiento lateral de las secciones con simetr a simple simetr a doble y simetr a puntual sujetas a pandeo lateral Mn se debe calcular de la siguiente manera MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 60 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Pb 0 90 LRED Donde S M dulo el stico de la secci n total no reducida calculado para la fibra extrema comprimida Sc M dulo el stico de la secci n efectiva calculado para una tensi n Mc Sf en la fibra extrema comprimida Mc Momento cr tico calculado de la siguiente manera Para Me 22 78My Mc My Para 2 8My gt Me gt 0 56My ee is 1 Me 3 LY 36Me Para Me lt 0 56My Mc Me Donde My Momento que provoca la fluencia inicial en la fibra comprimida extrema de la totalidad de la secci n My Sf Fy MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 6 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Me Momento el stico cr tico calculado de acuerdo con a o b a Para secciones con simetr a simple doble y puntual M Gn foo Para flexi n alrededor del eje de simetr a Para secciones con simetr a simple el eje x es el eje de simetr a orientado de manera tal que el centro de corte tiene una coordenada x negativa Para secciones con simetr a puntual utilizar 0 5Me Alternativamente Me se puede ca
67. ser t 0 4 cm Se comprueba esta a la resistencia de fluencia y rotura A b xt 4 00 em A Nx d 0 32 m t 298 cm Los Ot que se deben de tomar son 0 90 Fluencia 0 75 Rotura Fy 248 KN cm2 Resistencia por Fluencia P d F A 89 28 KN Cumple Resistencia por Rotura P F An 55 35 KN Cumple Por lo tanto resiste el cortante 8 4 Dise o de la uni n columna placa de apoyo Ver anexo 9 Datos de la suelda Electrodo E70 50 00 KN cm2 hw 0 80 cm MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 98 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA p 0 75 Elemento 18 C5 Y Vio 4 56 KN Va 418 KN Garganta efectiva Ge 0 707 hw 0 566 crn Se asume Ge 0 6 cm Resistencia para un cent metro lineal de suelda Pw 0 6 Fryy Ga 1em 16 97 KN fem Resistencia Factorizada Rs dx Fw 12 73 KN em Longitud Requerida de Suelda Va Laa 0 36 cm Longitud de Requerida de suelda en el otro sentido Yu3 3 _ 933 cm L3 3 Como se puede observar las longitudes requeridas son menores al centimetro por lo que se colocara un cordon de soldadura de MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 99 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA rae 10cm con lo que se asegura la resistencia de la soldadura a las cargas actuantes 8 5 Diseno de la placa base Pu max 19803 Kg Mumax 580 Kg m D
68. terminar utilizando las siguientes ecuaciones 3 49 Para y lt 0 236 b2 be 2 b1 b2 no debe ser mayor que la porci n comprimida del alma calculada en base a la secci n efectiva Para y gt 0 236 b2 be b1 Donde be Ancho efectivo b determinado de acuerdo con elementos rigidizados uniformemente comprimidos sustituyendo f1 por f y determinando k de la siguiente manera k 4 2 1 w 2 1 w ap PJ e f1 12 Tensiones ilustradas en la figura 4 2 calculadas en base a la secci n efectiva f1 es compresi n y f2 puede ser tracci n o compresi n En caso que tanto f1 como f2 sean compresi n f1 2f2 2 p g 42 43 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 53 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Elemento real f compresion f compresi n a ti a a a et ni ie cin t f 5 tracci n Din i Do f 9 compresi Elemento efectivo y tensi n sobre los elementos efectivos Fig 4 2 de Elemento no rigidizado con compresi n uniforme 4 1 4 Anchos efectivos de los elementos no rigidizados Elementos no rigidizados uniformemente comprimidos a Determinaci n de la capacidad de carga El ancho efectivo b se debe determinar de igual manera como en los elementos rigidizados uniformemente comprimidos excepto que k se debe tomar igual a 0 43 y w como se define en la figura 4 3 MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 54 JUAN CARLOS PIZA
69. tes ecuaciones de interacci n gt 0 15 ePn Para cn GM Ez p May y Pu Max Muy GcPno M p May Pu Max Muy MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 76 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA FA Donde Pu Resistencia a la compresi n axial requerida carga que se aplica Mux Muy Resistencias flexionales requeridas respecto a los ejes baric ntricos de la secci n efectiva determinada s lo para la resistencia a la compresi n axial requerida Pn Resistencia axial nominal Pno Resistencia axial nominal con Fn Fy Mnx Mny Resistencias flexionales nominales respecto a los ejes baric ntricos 0 0 90 0 95 para resistencia a la flexi n 0 90 para vigas sin arriostramiento 0 0 85 Ix Momento de inercia de la secci n total no reducida respecto al eje x no se considera abolladura ly Momento de inercia de la secci n total no reducida respecto al eje y no se considera abolladura o Pu o P Ex Pu 0 1 y Po a t El Ex T K L Tr Ely RL Lx Longitud no arriostrada real para flexion respecto al eje x Ly Longitud no arriostrada real para flexion respecto al eje y Kx Factor de longitud efectiva para pandeo respecto al eje x Ky Factor de longitud efectiva para pandeo respecto al eje y Emx E Coeficientes de momento cuyos valores se deben tomar de la siguiente manera MANUEL
70. tes tipos de soldadura en filete Filete de caber Filete plano Filete vertical Fig 8 1 Tipos de suelda de filete 8 2 Dise o de la uni n viga principal columna Dimensiones del ngulo de la m nsula MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 89 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA L 10 cm e 05 cm Diseno de la suelda para la mensula Los esfuerzos que deber soportar la m nsula ser n Lw Vu de montaje vita principal 0 8 KN ex 0 1 m Mmensula Mu 0 08 KN m Electrodo E70 50 KN cm2 10 00 cm A 2 D707 hy tLe 14 14 hy Sw 2 1 6 0 707 h L 23 57 hy Calculo de hw pa J faul fru fy P Cox Fy 0 75 Se debe de cumplir 6 Entonces fe N Unu Uva E p 06 xRy MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 90 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Muy Vu E 2 Ox 0 6 Fw SM W Donde se obtiene ES z EN 2 Luv 2 0 6 Fw hw 0 2 mm Se asume hw 4 mm Se realizara 1 pasada por el proceso SAP de hw 4 mm Dise o de la suelda de la uni n viga columna Suelda en la seccion de la viga Dimensiones de la viga principal B 10 cm H 20 cm t 0 4 cm r 0 6 cm Esfuerzos en la Viga Elemento 62 C2 Vu 28 42 KN Mu 25 32 KN m MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 9 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 s UNIVERSIDAD DE C
71. uaci n de interacci n o6 A fe s1a z a Mave o V B Donde Pb Factor de resistencia para flexi n Secci n C3 1 1 del AISI Mv Factor de resistencia para corte Secci n C3 2 del AISI MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 67 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA Fi Mn Resistencia nominal a la flexi n cuando s lo existe flexi n Mnxo Resistencia nominal a la flexi n respecto al eje x baric ntrico determinada de acuerdo con la Secci n C3 1 1 del AISI Vn Resistencia nominal al corte cuando s lo existe corte 2 pags 57 59 5 2 DISE O DE LA VIGA PRINCIPAL DE LA EDIFICACION Datos obtenidos mediante la modelaci n en el SAP 2000 Elemento 62 C2 M3 3 2532 KN cm V2 28 42 KN Acero Fy 24 KN cm E 20000KN cm La viga se conformar en caj n con dos perfiles en C Mu ObFy Sx 111 1 cm El perfil en C que tomaremos ser de 200x50x4 que tiene un Sx 60 cm como son dos C Sx 2x60 120 cm ver anexo 3 Datos del perfil en C MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 68 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA K 4 elemento comprimido rigidizado Chequeo si el Ala es efectiva _ 1 052 pw F JE A JE 0 364 0 364 lt 0 673 por lo tanto no hay abolladura Chequeo si el alma es efectiva y p 2 r YP fi 21 6 KN cm fe 21 6 KN cm _ fe Y 1 K 44 2 1
72. ue actua es el total es decir Vor 13 8 KN Determinacion del numero de pernos N Voce 0 22 a por lo tanto Z II De acuerdo con los resultados anteriores un perno es suficiente pero para estar del lado de la seguridad y como en ninguna construcci n se coloca un solo perno en nuestro caso se colocaran dos coloc ndolos a 5cm para as cumplir con las MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 96 2 007 ES UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA a normas y as obtenemos la longitud m nima que se debe de colocar N 2 La longitud minima al borde para un perno A325 M16 de acuerdo a las especificaciones ser Lmin Diametro 2 2 3 52 cm Comprobaci n de la resistencia al aplastamiento Se debe cumplir lo siguiente En 12 L i FE lt 24xdx tx Fn En donde d Di metro del perno t Menor espesor del elemento unido al ngulo Fn Resistencia nominal del perno Lc Distancia menor ya sea entre los ejes de los pernos o el eje y el borde en la direcci n de la fuerza Entonces 12 L t E 67 56 KN 24teadete Fn 7949 KN Calculamos la fuerza de aplastamiento Rn 67 56 KN Pu Rn 50 67 KN Por lo que resiste MANUEL ROGERIO CEDILLO CHICA 97 JUAN CARLOS PIZARRO ALMEIDA 2 007 ES UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA ry Se debe tomar el menor espesor entre el perfil angular y el elemento que se va a conectar por lo tanto este espesor

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