APLICACIONES PRACTICAS DE LA INGENIERIA DE
CAMPO
The Diamond Synchrotron Lab. - Inglaterra
NTE E.090 – DISEÑO DE
ESTRUCTURAS METALICAS
Ing. Daniel Munares García
Líder de disciplina COSAPI S. A.
Miembro del comité especializado
encargado de actualizar la norma E.090
El objetivo general es difundir la normatividad vigente y
contenida en el Reglamento Nacional de Edificaciones.
El actual RNE vigente es el emitido en Junio del 2006.
Carátula del RNE de El Peruano
La institución encargada para elaborar y actualizar las normas técnicas es SENCICO a través de sus comités especializados.
El objetivo específico de esta presentación es describir
el contenido de la Norma Técnica de Edificación E.090.
Emitida en feb-2004, describe las exigencias mínimas para diseño, fabricación y montaje de estructuras metálicas para edificaciones en el Perú.
Carátula NTE E.090 Mapa extraído del web de Provías Nacional
En un proyecto con acero estructural se tiene el diseño,
el suministro, la fabricación, el pintado y el montaje.
En los trece (13) capítulos y cuatro (4) apéndices en que se divide la norma se trata de enfocar todas las etapas del proyecto.
ETAPA DEL PROYECTO CAPITULO y/o APENDICE
Estructuración, Análisis y Diseño Estructural
Capítulos del 1 al 12 y todos los apéndices. Se complementa con NTE E.020, E.030, E.060 y el AISC. Suministro de materiales (incluye
control de calidad)
Capítulo 1. Se complementa con las normas ANSI, ASTM y AWS
Fabricación de estructuras (incluye control de calidad)
Capítulo 13. Se complementa con las normas ASTM y AWS.
Protección anticorrosiva (pintado en el taller)
Capítulo 13 Montaje (incluye tolerancias y control
de calidad)
Capítulo 13. Se complementa con la NTE E.120
La norma aplica a los elementos de acero estructural
destinados a soportar las cargas de las edificaciones.
Estos pueden ser:
Fotografía extraída de la presentación de Estructuras Metálicas del Ing. César Aranis del año 2006
Viguetas Vigas
Columnas
Otros elementos que forman parte de la estructura de acero.
La norma no aplica para secciones dobladas en frío o
perfiles y/o planchas plegadas.
Para estos casos se recomienda utilizar las normas del American Iron and Steel Institute (AISI).
Figura extraída del Manual Técnico de Acero-Deck Figura extraída del Manual
La norma E.090 acepta bajo sus alcances tres tipos de
construcciones.
Tipo 1 - Pórtico rígido (pórtico continuo)
Tipo 2 - Pórtico simple (no restringido)
Tipo 3 – Pórtico
semirrígido (parcialmente restringido)
Fotografía extraída de la presentación de Estructuras Metálicas del Ing. L. Zegarra
del año 2008
Fotografía extraída de la presentación de Estructuras Metálicas del Ing.
Para los diseños se acepta usar el método de factores
de carga y resistencia (LRFD) como criterio de diseño.
Fórmula básica del método LRFD
Alternativamente se permite usar el método de
Esfuerzos Admisibles (ASD) como criterio de diseño.
Por existir aún muchos profesionales que emplean el método de Diseño por Esfuerzos Admisibles (Allowable Stress Design - ASD), la norma presenta procedimientos mínimos de diseño con este método)
FS
ult
adm
apl
En el capítulo 1 se precisan las condiciones de carga a
considerar en el análisis y diseño estructural.
Se cumple con la NTE E.020 “Cargas”
NTE E.020 NTE E.090
D = Carga muerta D: Carga muerta debida al peso propio de los elementos y los efectos permanentes sobre la estructura.
L = Carga viva L: Carga viva debida al mobiliario y ocupantes.
- - Lr: Carga viva en las azoteas.
W = Carga de viento W: Carga de viento
- - S: Carga de nieve
E = Carga de sismo según NTE E.030
E: Carga de sismo de acuerdo a NTE E.030
- - R: R: Carga por lluvia o granizo
T = Acciones por cambio de temperatura, etc.
También se precisan las combinaciones de carga a usar
considerando el método LRFD.
Estas combinaciones no aparecen en la NTE E.020 “Cargas”
COMBINACION NUMERAL
1.4D
(1.4-1)
1.2D + 1.6L + 0.5(L
ró S ó R)
(1.4-2)
1.2D + 1.6(L
ró S ó R) + (0.5L ó 0.8W)
(1.4-3)
1.2D + 1.3W + 0.5L + 0.5(L
ró S ó R)
(1.4-4)
1.2D ± 1.0E + 0.5L + 0.2S
(1.4-5)
0.9D ± (1.3W ó 1.0E)
(1.4-6)
Se describe como se deben obtener las combinaciones
de carga usando el método ASD.
En la siguiente versión de la norma se está proponiendo precisar estas combinaciones.
La norma permite incrementar los esfuerzos admisibles
en un tercio cuando se usa el método ASD.
Este incremento es permitido, si y solo si, se usan las combinaciones en servicio de acuerdo a NTE E.090. Si se usan las combinaciones en servicio de la NTE E.020 los esfuerzos admisibles no se debe incrementar.
Los documentos de diseño mencionados por la norma
son los planos.
Se indica lo mínimo que deben mostrar e indicar, precisando además el tipo de estructura usada, las conexiones y para la soldadura, simbología y longitud.
Documento de Diseño NTE E.090
- Memoria Descriptiva - - Memoria de Cálculo -
- Planos Mencionado - Especificaciones Técnicas -
En el capítulo 2 se definen requisitos de diseño
comunes a toda la norma.
Estas definiciones, requisitos o restricciones se usan indistintamente en la parte concerniente a diseño.
NUMERAL PROPIEDAD O CARACTERISTICA A DEFINIR
2.1 ÁREA TOTAL 2.2 ÁREA NETA
2.3 ÁREA NETA EFECTIVA PARA MIEMBROS EN TRACCION 2.4 ESTABILIDAD
2.5 PANDEO LOCAL
2.6 RESTRICCIONES DE ROTACION EN PUNTOS DE APOYO 2.7 RELACIONES DE ESBELTEZ LIMITE
2.8 TRAMOS SIMPLEMENTE APOYADOS 2.9 RESTRICCION DE APOYO
En el capítulo 3 se definen requisitos generales para la
estabilidad de la estructura como un todo.
Para asegurar la estabilidad se debe tener en cuenta los efectos de segundo orden y el arriostramiento para la estabilidad de los pórticos.
Figuras extraídas de la presentación de “Estructuras de Acero para Edificios” de Romero Cortázar
El diseño de elementos sujetos solamente a tracción
axial por cargas estáticas se muestra en el capítulo 4.
Se describen los dos métodos de diseño, LRFD y ASD.
Figuras extraídas del libro “Diseño Básico de Estructuras de Acero” de B. Johnston
El capítulo 5 abarca el diseño de elementos sujetos
solamente a compresión axial.
Para miembros con elementos esbeltos en compresión, manda al Apéndice 2.5.3. Para miembros con peralte variable manda al Apéndice 6.3
Igualmente, se describen los dos métodos de diseño, LRFD y ASD.
Figuras extraídas del libro “Diseño Básico de Estructuras de Acero” de B. Johnston
El capítulo 6 aplica a los elementos prismáticos
compactos y no compactos sujetos a flexión.
Se dan expresiones para verificar flexión y/o corte y al igual que los capítulos previos, se describen los dos métodos de diseño, LRFD y ASD.
Se ha destinado el capítulo 7 para vigas fabricadas a
partir de planchas con esbeltez de alma menor a
l
r.
Se dan expresiones para verificar flexión y/o corte y también para determinar los rigidizadores transversales. Solo considera el método LRFD.
Figuras extraídas del libro “Diseño Básico de Estructuras de Acero” de B. Johnston
Para el caso de elementos prismáticos sometidos a
fuerzas combinadas y torsión se debe usar el capítulo 8.
Se dan expresiones para los casos de flexo–tracción, torsión sola y torsión combinada con flexión, corte y/o fuerza axial, considerando ambos métodos LRFD y ASD.
La norma también considera el diseño de algunos tipos
de elementos compuestos en su capítulo 9.
Estos elementos pueden ser; columnas compuestas de perfiles o tubos de acero combinados con concreto estructural y vigas de acero conectadas con losas de concreto armado.
El capítulo 10 trata sobre el diseño de conexiones
sometidos a cargas estáticas.
Las conexiones mas conocidas en el mundo son las conexiones empernadas y las conexiones soldadas, con sus diferentes combinaciones y variantes. Se considera el método LRFD y el ASD.
Figuras extraídas del libro “Diseño Básico de Estructuras de Acero” de B. Johnston
El capítulo 11 cubre las consideraciones de resistencia
de elementos sujetos a fuerzas concentradas.
También se toca brevemente en este capítulo el empozamiento de aguas y el diseño por fatiga.
Figuras extraídas del libro “Diseño Básico de Estructuras de Acero” de B. Johnston
El capítulo 12 provee guías de diseño para condiciones
en servicio.
Servicio es un estado en que la función de la edificación, su apariencia, mantenimiento, durabilidad y comodidad de los ocupantes se conservan bajo condiciones de uso normal.
NUMERAL CONDICION DE SERVICIO
12.1 CONTRAFLECHA
12.2 EXPANSION Y CONTRACCION 12.3.1 DEFLEXIONES
12.3.2 VIBRACION DE PISO
12.3.3 DESPLAZAMIENTOS LATERALES
12.4 CONEXIONES DE DESLIZAMIENTO CRITICO 12.5 CORROSION
El capítulo 13 considera la fabricación, montaje y
control de calidad.
Una de las primeras actividades de esta etapa es la adquisición de los materiales, numerales 1.3 y 13.5.5 y la elaboración de los planos de taller por parte del fabricante, de acuerdo al numeral 13.1.
Figura extraída de la presentación de “Estructuras de Acero para Edificios” de Romero Cortázar
El numeral 13.2 proporciona requisitos para las diversas
etapas de fabricación.
Todas estas etapas deben tener su respectivo control de calidad
NUMERAL ETAPA DE FABRICACION
13.2.1 Contraflecha, Curvado y Enderezado 13.2.2 Corte Térmico 13.2.3 Alisado de Bordes 13.2.4 Construcción Soldada 13.2.5 Construcciones Empernadas 13.2.6 Juntas de Compresión 13.2.7 Tolerancias Dimensionales
El numeral 13.5 describe varias consideraciones para el
control de calidad durante la fabricación.
Se complementa con las normas ASTM, ANSI y AWS.
NUMERAL CONTROL DE CALIDAD
13.5.1 Cooperación 13.5.2 Rechazos
13.5.3 Inspección de la Soldadura
13.5.4 Inspección de Conexiones con Pernos de Alta Resistencia de Deslizamiento Crítico
El pintado en el taller corresponde al recubrimiento
base del sistema de protección anticorrosiva.
No se requiere el pintado de todas las capas de la estructura a menos que esté indicado en los planos y especificaciones del proyecto.
Los requisitos para el montaje de la estructura están
indicados en el numeral 13.4.
En todas estas etapas deben generarse protocolos de recepción y de montaje validados tanto por el constructor de obra civil, como por el montador.
NUMERAL ETAPA DE MONTAJE
13.4.1 Método de Montaje
13.4.2 Condiciones del Lugar de la Obra 13.4.3 Cimentaciones
13.4.4 Ejes de Edificación y Puntos de Nivel de Referencia 13.4.5 Instalación de Pernos de Anclaje y Otros
El montaje propiamente dicho se debiera ejecutar sin
tropiezos.
NUMERAL ETAPA DE MONTAJE
13.4.7 Apoyos Temporales de la Estructura de Acero 13.4.8 Tolerancias de la Estructuras
13.4.9 Corrección de Errores
Podemos concluir que cada parte de un proyecto de
estructuras de acero para edificaciones está cubierto
por la norma E.090.
Carátula NTE E.090
Se incluye el diseño,
el suministro, la
fabricación y el
montaje.
Podemos concluir que cada parte de un proyecto de
estructuras de acero para edificaciones está cubierto
por la norma E.090.
Carátula NTE E.090
