ELEVACION PLANTA
3.2 CRITERIOS DE DISEÑO DE ACERO Y CONCRETO.
Todo diseño estructural se auxilia de métodos, criterios de diseño, normas estándares internacionales (ACI, AISC-LRFD) así como el reglamento nacional (RNC-07) y basarse en el sistema de estructuración especificado para el análisis y diseño del edificio.
Para la obtención de resultados más reales, el sistema estructural se ha modelado en el software ETABS 9.2, el cual está orientado para satisfacer las múltiples asunciones que se aplicaron para el análisis y diseño de la superestructura.
Además del diseño de los elementos; de entrepiso, vigas de entramado, columnas, muros de corte, mampostería, pedestales, zapatas, placa base y soldaduras serán corroboradas de forma manual aplicando el criterio de los códigos ACI-318_05 y el AISC-LRFD 2005.
Capítulo III DISEÑO METODOLOGICO
D i s e ñ o d e S e c c i o n e s C o m p u e s t a s p o r A I S C L R F D 42
3.2.1 Diseño de Miembros de Acero.
En los sistemas estructurales los elementos secundarios, son aquellos cuya falla individual no ponen en peligro el colapso total de la estructura. Estos elementos denominados secundarios son los primeros en recibir antes que cualquier otro, las cargas gravitacionales aplicadas al sistema.
3.2.1.1 Diseño de elementos secundario a flexión, por el Método del LRFD.
Todas las secciones transversales de los elementos, tiene un par de ejes mutuamente perpendicular entre sí, para los cuales el producto de inercia de estos es igual a la unidad. Cuando la flexión ocurre respecto a cualquier otro eje que no sea principal se tendrá una flexión asimétrica o biaxial, de igual manera cuando las cargas externas no son coplanares con alguno de los ejes principales o se aplican de modo simultánea desde dos o más direcciones se tendrán también una flexión asimétrica. Entre los elementos con estas condiciones más frecuente tenemos: clavadores, viguetas secundarias y viga- columna.
3.2.1.2 Elementos inclinados: clavadores, viguetas secundarias.
Los largueros o clavadores de techo y viguetas secundarias inclinadas generalmente se diseñan como vigas simplemente apoyadas, que sostiene una carga uniformemente distribuidas. Los largueros y algunas viguetas inclinadas tienen que resistir flexión asimétrica porque las cargas de gravedad no son coplanares con ninguno de los ejes principales.
Los elementos secundarios inclinados serán verificados con la ecuación particular de flexión biaxial:
.
Ec. 5Ecuación particular de flexión biaxial determinada de la ecuación general AISC-LRFD, H1-1b. Donde:
Φb: Factor de resistencia a flexión, 0.90 Mux: Momento actuante en el eje fuerte (Eje X).
Mnx: Momento nominal resistente de la sección en el eje fuerte (Eje X). Muy: Momento actuante en el eje débil (Eje Y).
Mny: Momento nominal resistente de la sección en el eje débil (Eje Y).
Un elemento que casi siempre debe de tomarse en cuenta es el sag-rod. Estos reducen los momentos respecto al alma de los largueros hasta en un 91 %, proporcionan soporte lateral y son muy útiles para mantener alineados a los largueros durante el montaje, hasta que la cubierta sea instala.
Capítulo III DISEÑO METODOLOGICO
3.2.1.3 Capacidad a flexión de las Vigas Secundarias de Acero para la losa de entrepiso.
El principal sistema para resistir las cargas del sistema de entrepiso, además de las cargas de servicio son vigas de acero tipos cajas, las que son conformadas por perlines tipo C, unidos por soldaduras intermitente. Para criterio de diseño se consideran las cajas como secciones rectangulares. Los aspectos principales para el diseño que vamos a considerar son la flexión, el corte y deflexión. Las vigas van a ser diseñadas por el software además de ser revisadas de forma manual por el código del AISC_LRFD-2005. El diseño de los miembros a flexión esta determinado en este trabajo monográfico por el Capítulo F del AISC-LRFD, Vigas y Otros Miembros a Flexión.
3.2.1.4 Capacidad a Flexo-Compresión de las Secciones de Acero.
El sistema estructural del último piso está basado en marcos de acero, vigas con columnas de acero tipo cajas, esto se utiliza para aligerar masa, lo que conduce a un mejor comportamiento sísmico. Para criterio diseño se consideran las cajas como secciones rectangulares conformadas de perlines C unidos con soldadura intermitente. Entre los aspectos principales considerados de revisión tenemos la flexo- compresión y el corte.
La resistencia nominal de los miembros a flexo-compresión esta determinado como el valor mínimo obtenido de la falla flexionante o pandeo de Euler, falla torsional o pandeo local y falla por combinación de pandeo torsional más pandeo flexionante. Para miembros a flexo-compresión la relación de esbeltez (K*L)/r, debe de ser menor de 200. El diseño por análisis plástico está permitido, si los parámetros de esbeltez de los miembros a compresión λc no exceden 1.50*K.
El diseño de los miembros a compresión esta determinado para este trabajo monográfico por el Capitulo H del AISC-LRFD, Miembros Sometidos a Fuerzas Combinadas y Torsión.
La capacidad de estos miembros será verificada por medio de la ecuación general de flexo-compresión. Para secciones con relaciones de carga de compresión Pu/ΦcPn > 0.20, se va utilizar la Ec. 101. Para secciones con relaciones de carga de compresión Pu/ ΦcPn < 0.20, se va utilizar la Ec. 104.
3.2.1.5 Capacidad de Carga Axial de las secciones de Acero.
El sistema estructural (Armaduras de Acero), de soporte de la losa en el anexo y el sistema principal de techo, además de los arriostres de los marcos en los ejes principales están diseñadas de acuerdo con el código de Acero estipulado.
Capítulo III DISEÑO METODOLOGICO
D i s e ñ o d e S e c c i o n e s C o m p u e s t a s p o r A I S C L R F D 44 Estos elementos de soporte de carga son considerados como armaduras en el sistema estructural, serán diseñados principalmente de angulares dobles en las cuerdas y angulares simples en las diagonales. Las Armaduras soportan carga principalmente en su eje longitudinal, por lo que su carga se considera axial. Por lo tanto el diseño de estos elementos va a estar basados el Capitulo D del AISC-LRFD, Miembros Sometidos a Tensión; Capitulo E del AISC-LRFD, Columnas y Otros Miembros a Compresión.
3.2.2 Capacidad Carga de los Miembros de Concreto.
El anexo del edificio, fundaciones, muros de corte, losas de entrepiso del Edificio Hospital Monte España está construido de Concreto Reforzado. Para la revisión del anexo y demás sistemas Estructurales se utilizará los Capítulos del ACI:
- 10 Flexión y Cargas Axiales. - 11 Corte y Torsión.
- 12 Longitudes de Desarrollo y Empalmes de Refuerzo. - 13 Sistema de Losas en dos Direcciones.
- 14 Muros. - 15 Zapatas.
3.2.3 Diseño de las Conexiones Restringidas con Soldaduras.
La capacidad de la soldadura a tensión y compresión para las conexiones en las secciones compuesta de Vigas-Columnas está basada en esta obra en el código del AISC-LRFD, Parte 10-7 Conexiones de Momento Totalmente Restringidas y Parte 10-35 Rigidizante para Columnas en Conexiones de Momentos Totalmente Restringidas. Además de este código se utilizo él, documento de ejemplos del AISC-LRFD 05 y el documento de la Sociedad Americana de Soldadura (AWS).