DISEÑO BASICO DE ESTRUCTURAS DE ACERO Parte 3-Criterios de Diseño

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DISEÑO BASICO DE ESTRUCTURAS DE ACERO

Parte 3-Criterios de Diseño

22/06/2010

Luis Garza Vasquez I.C., M.I.

Universidad Nacional de Colombia en Medellin

1 CRITERIOS

CRITERIOS

DE

DISEÑO

The profession of structural engineering can be

caracterized as the art of molding material we do not

really understand into shapes we cannot really analyse

so as to withsand forces we can not really assess in

such a way that the public does not really suspect.

– Dick Parmalee.

Diseño por Esfuerzos Admisibles.

(Diseño Elástico )

ASD

Q < Qa = Rn/ Ω Q = carga de trabajo Qa = carga admisible Rn = resistencia nominal Ω = factor de seguridad Ω factor de seguridad Ω fluencia= 1.67 Ω rotura = 2

¿De donde viene el factor de seguridad? ¿De donde viene el factor de seguridad? Q+ 0.25Q = R Q+ 0.25Q = R -- 0.25R0.25R 1.25Q = 0.75R 1.25Q = 0.75R Ω = = RR = = 1.251.25 = 1.67= 1.67 Q 0.75 Q 0.75

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2

Techo Madera:

Techo Madera: Teja Teja = = 7575 Impermeabilización Impermeabilización = 10= 10 Tablilla Tablilla = 8= 8 Alfardas Alfardas = 7= 7 Estructura Estructura = 15= 15 D D 115115 Lr Lr 3535 ⇒⇒ 7070 150 150 185185 185/150 = 1 23 185/150 = 1 23

EJEMPLO

185/150 1.23 185/150 1.23 Mezzanine:

Mezzanine: LosaLosa =180=180 Steel Deck Steel Deck = 10= 10 Estructura Estructura = 50= 50 D D 240240 L L 500500 ⇒⇒ 10001000 740 740 12401240 1240 / 740 = 1.67 1240 / 740 = 1.67 ¡ La seguridad no es consistente! ¡ La seguridad no es consistente!

∑

∑ γγ Qi

Qi

≤≤ φφ Rn

Rn

i = Tipo de carga: muerta viva etc i = Tipo de carga: muerta viva etc

Diseño por Estados límites

(Método de la resistencia)

LRFD

i Tipo de carga: muerta, viva, etc i Tipo de carga: muerta, viva, etc

γγ = Coeficiente de mayoración que depende de la probabilidad de = Coeficiente de mayoración que depende de la probabilidad de exedencia de

exedencia de cadacadacarga carga

Por ej: Para estados límites de resistencia Por ej: Para estados límites de resistencia

1.4.D 1.4.D

1.2D+1.6L+0.5(Lr ó G)

1.2D+1.6L+0.5(Lr ó G) GG--Granizo)Granizo)

Cuando una está en el máximo (50 años), las otras en el Cuando una está en el máximo (50 años), las otras en el promedio. Nunca actúan dos máximos al mismo tiempo. promedio. Nunca actúan dos máximos al mismo tiempo.

φφfluenciafluencia= 0.90, = 0.90, φφroturarotura= 0.75 = 0.75

Para estados límites de servicio Para estados límites de servicio γγii= 1= 1

COMBINACIONES DE

COMBINACIONES DE CARGA

CARGA

1. 1.--

1.4 (D + F)

2. 2.--

1.2(D + F +T)

1.2(D + F +T) +

+ 1.6(L + H) +

1.6(L + H) + 0.5 (L

0.5 (L

_rr

ó G )

3. 3.--

1.2D + 1.6(L

rr

ó G) +

ó G) + (0.5L ó 0.8W

(0.5L ó 0.8W

↓↓

))

4. 4.--

1.2D +

1.2D + 1.6W

1.6W

_↓↓

+

+ L

L + 0.5(L

+ 0.5(L

_rr

ó G)

5. 5.--

1.2D + 1.0E +

1.2D + 1.0E + L

L

6. 6.--

0.9D

0.9D + 1.6W

+ 1.6W

_↑↑

+ 1.6H

7. 7.--

0.9D + 1.0E + 1.6H

LRFD Y ASD son equivalentes si:

¾

Para combinaciones D + L

¾

Ω

φφ = 1.5

= 1.5

¾

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3 PESO DE EDIFICACIONES

PESO DE EDIFICACIONES

PESO EN

PESO EN kNkN/m/m22 _EDIFICIOS_EDIFICIOS

DE VIVIENDA

DE VIVIENDA EDIFICIOS DE EDIFICIOS DE OFICINAOFICINA

EDIFICIOS EDIFICIOS

DE DE PARQUEO

PARQUEO CUBIERTAS CUBIERTAS LIVIANASLIVIANAS Peso Propio Peso Propio 2.002.00 2.002.00 2.002.00 0.100.10 Acabados Acabados 1 001 00 1 001 00 Acabados Acabados 1.001.00 1.001.00 Divisiones Divisiones 3.003.00 1.001.00 Carga Muerta Carga Muerta 6.006.00 4.004.00 2.002.00 0.100.10 Carga Viva Carga Viva 1.801.80 2.002.00 2.502.50 0.35 (>150.35 (>15°°)) Carga Total Carga Total 7.807.80 6.006.00 4.504.50 0.450.45 Viva/Muerta Viva/Muerta 0.30.3 0.500.50 1.251.25 3.503.50

PARA CUBIERTAS

Carga Viva Lr 0.35 KN/m2 _{( 35kg/m}2_{) >15°, o 0.5 (50)} Granizo G p<15° 1.00 KN/m2 _{( 100kg/m}2₎ Granizo G p>15° 0.50 KN/m2 _(50kg/m2₎

El granizo aplica para alturas mayores a 2000msnm

HISTORICA

GRANIZADA

Las situaciones de emergencia más graves se Las situaciones de emergencia más graves se produjeron en calles, avenidas y barrios del centro, el produjeron en calles, avenidas y barrios del centro, el oeste, el sur y el norte de la ciudad. acompañada por oeste, el sur y el norte de la ciudad. acompañada por un intenso aguacero,;4 de noviembre Europa en La un intenso aguacero,;4 de noviembre Europa en La

capital colombiana.. capital colombiana..

Norte de la ciudad

Avenida el dorado

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4 En medio del caos los niños se

En medio del caos los niños se

divierten

Tarde de londres en bogota

DISEÑO POR CARGAS

DE VIENTO

NSR

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10 VORTICES

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12

DINAMICA DEL

VIENTO

VIBRACIONES

TRANSVERSALES

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13 Bases teóricas

Bases teóricas

Líneas de corriente generadas alrededor de un edificio Líneas de corriente generadas alrededor de un edificio

Bases teóricas

Aproximación estática de la distribución de viento en función de la altura Aproximación estática de la distribución de viento en función de la altura

VELOCIDAD DE VIENTO BASICA VELOCIDAD DE VIENTO BASICA

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14 METODO 1: ANALISIS SIMPLIFICADO

METODO 1: ANALISIS SIMPLIFICADO

SPRFV

1)

Edificio sin juntas

2) 2)

h ≤ 18m o menor

dimensión

COMPONENTES Y

REVESTIMIENTOS (C y R)

1) 1)

h ≤ 18m

2) 2)

Cerrado

3) 3)

Regular

3) 3)

Cerrado

4) 4)

Regular

5)

Rígido: T < 1seg

6)

Sin comportamientos

raros

7)

Simétrico y

Simétrico y θθ

techotecho

≤ 45

≤ 45°°

8)

Sin torsión

4)

Sin comportamientos

raros

5)

Techo plano

2 aguas

2 aguas θθ

techotecho

≤ 45

≤ 45°°

4 aguas

4 aguas θθ

techotecho

≤ 27

≤ 27°°

METODO 1: PROCEDIMIENTO

1)

Velocidad Básica

2)

Factor de Importancia

Factor de Importancia II

3)

Categoría de exposición

4)

Coeficiente de exposición y altura λ

5)

Factor de topografía

Factor de topografía K

K

zt

6)

Para SPRFV

Para SPRFV pp

ss

= λ

= λ K

K

zt

II pp

S10

7)

Para C y R

Para C y R pp

neta

= λ

= λ K

K

zt

II pp

neta10

Factor de Importancia

Factor de Importancia II

Grupo

de USO

I

I 0.87 II 1 III 1.15 IV 1.15

Categoría de Exposición

EXPOSICION

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15 EXPOSICION

EXPOSICION

C

EXPOSICION

D

Coeficiente de exposición y altura λ

Factor de topografía

Factor de topografía K

K

zt

K

_zt

= (1+K

₁₁

K

₂₂

K

₃₃

))

22 _{Para SPRFV}

_{Para SPRFV p}

_p

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16 pp

_S10

Para C y R

Para C y R pp

_neta

= λ

= λ K

K

_zt

II pp

_neta10

pp

_neta10

pp

_neta10

METODO 2 : Procedimiento

Analítico

Factor de direccionalidad

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17 Factor de ráfaga G

Factor de ráfaga G

Clasificación de cerramientos

Coeficiente de Presión Interna

C

_pi

Coeficiente de presión Externa

Presión por velocidad

Edificios cerrados o parcialmente cerrados, varias

Fuerzas de viento de diseño SPRFV:

alturas, bajos, parapetos, voladizos, etc.

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18 Fuerzas de viento de diseño C y R:

Fuerzas de viento de diseño C y R:

Edificios cerrados o parcialmente cerrados

Fuerzas de viento de diseño SPRFV:

Edificios abiertos

Fuerzas de viento de diseño C Y R:

Edificios abiertos

_EJEMPLO

Dibujo de AutoCAD

a) Kd= 0.85 (Tabla B.6.5-4)

b) I = 0.87 (Ver A.2 y tabla B.6.5-1)

c) Cat B → para h = altura promedio de cubierta (Para θ < 10°, h = hcornisa),Kh= Tabla B.6.5-3, para z= Hmedia cubierta)caso 1

d) Kzt= (1+ K1K2K3)2Tabla B.6.5-1) Google Earth

e) G factor de ráfaga si no está incluido en las tablas e) G, factor de ráfaga, si no está incluido en las tablas f) Abierto, cerrado, o parcialmente cerrado. Ver definiciones. g) Presión interna, fig. B.6.5-2

h) Cpfó GCpfSegún figura que aplique, con varias combinaciones de

W, y distinguiendo SPRFV ( Tabla B.5.5-7) ó C y R (Tablas B.6.5-8) i) qzó qh

j) Presión, según aplique a cerrados o Parcialmente , abiertos o pc, altura baja o no, SPRFV ( cerchas), C y R (tejas y correas, con sus respectivas áreas efectivas), etc.