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Diseño de uniones en estructura metálica

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Diseño de uniones en estructura metálicaMáster en Ingeniería Agronómica.

Escuela de Ingenieros Agrónomos (Ciudad Real). Universidad de Castilla La Mancha.

Tema 1. Introducción.

IndiceingenieriaRural

El Código Técnico de la Edificación y la Estructura Metálica.

Criterios generales del cálculo de uniones.

Clasificación.3.

Tipología de uniones.4.

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El Código Técnico de la Edificación es el marco normativo que establece las exigencias que deben cumplir los edificios en relación con los requisitos básicos de seguridad y habitabilidad establecidos en la Ley 38/1999, de 5 de noviembre, de Ordenación de la Edificación.

http://www.codigotecnico.org/web/

El Código Técnico de la Edificacióny la Estructura Metálica

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La Ley 38/1999, de 5 de noviembre, de Ordenación de la Edificación, de la que nace el Código, es el pilar fundamental para el proceso de la edificación.

La LOE fija los requisitos básicos de los edificios y actualiza y completa la configuración legal de los agentes que intervienen en el proceso de la edificación, fija sus obligaciones y establece las responsabilidades y las garantías de protección a los usuarios.

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El CTE es aprobado por RD 314/2006, modificado por RD 1371/2007 y corregido en BOE 25/01/2008.

Los objetivos esenciales del CTE son mejorar la calidad de la edificación y promover la innovación y la sostenibilidad.

Se trata de una normativa que fija las exigencias de calidad de los edificios y sus instalaciones, para satisfacer los requisitos básicos de la LOE.

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REQUISITOS BÁSICOS - LOE

EXIGENCIAS BÁSICAS - CTE

DOCUMENTOS BÁSICOS - CTE

OBJETIVOS

EXIGENCIAS

MÉTODOS DE VERIFICACIÓN

LA NUEVA NORMATIVA EN LA EDIFICACIÓN. CÓDIGOS PRESTACIONALES

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La LOE establece los requisitos básicos que deben satisfacer los edificios con el fin de garantizar:

Seguridad de las personas-Bienestar de la sociedad-

Protección del medio ambiente-y

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Estos requisitos básicos se refieren a:

Funcionalidad: Utilización, accesibilidad, acceso a los servicios de telecomunicación, audiovisuales y de información.

Seguridad: Estructural, en caso de incendio, y de utilización.

Habitabilidad: Higiene, salud y protección del medio ambiente, protección contra el ruido, ahorro de energía, aislamiento térmico y otros aspectos funcionales.

SEGURIDAD

EstructuralSE1 Resistencia y estabilidadSE2 Aptitud al servicio

IncendiosSI1 Propagación interiorSI2 Propagación exteriorSI3 Evacuación de los ocupantesSI4 InstalacionesSI5 Intervención de bomberosSI6 Resistencia estructural

UtilizaciónSU1 Caídas SU2 Impacto y atrapamientoSU3 Aprisionamiento SU4 Iluminación inadecuadaSU5 Alta ocupación SU6 AhogamientoSU7 Vehíc. en movimiento SU8 Acción del rayo

Parte IExigencias Básicas Parte II

Documentos Básicos

Parte IExigencias Básicas Parte II

Documentos Básicos

HABITABILIDAD

SalubridadHS1 Protección humedadHS2 Eliminación residuosHS3 Calidad del aire interiorHS4 Suministro de aguaHS5 Evacuación de agua

Protección frente al ruidoHR Protección ruido

Ahorro de EnergíaHE1 Limitación demandaHE2 Instalaciones térmicasHE3 Instalaciones iluminaciónHE4 Energía Térmica solarHE5 Fotovoltaica

RD 1371/2007. Protección

frente al ruido.

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Art. 10. Exigencias básicas de seguridad estructural (SE)

El objetivo del requisito básico «Seguridad Estructural» es asegurar que el edificio tenga un comportamiento estructural adecuado frente a las acciones e influencias previsibles a las que pueda estar sometido durante su construcción y uso previsto.

Para satisfacer este objetivo los edificios se proyectarán, fabricarán, construirán y mantendrán de forma que cumplan con las siguientes exigencias básicas:

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Art. 10.1. Exigencia básica SE 1: Resistencia y Estabilidad

La resistencia y estabilidad serán las adecuadas frente a las acciones e influencias previsibles durante la construcción y uso previsto, y un evento extraordinario no ha de producir consecuencias desproporcionadas.

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Art. 10.2. Exigencia básica SE 2: Aptitud al servicio

La aptitud al servicio será conforme con el uso previsto del edificio, de forma que no se produzcan deformaciones inadmisibles, se limite a un nivel aceptable la probabilidad de un comportamiento dinámico inadmisible y no se produzcan degradaciones o anomalías inadmisibles.

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El dimensionamiento en estructura metálica se hará cumpliendo el CTE, principalmente a través de los DB:

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Se requieren dos tipos de verificaciones de acuerdo con el DB SE, relativas a:

- Estabilidad y Resistencia (ELU)

- Aptitud para el servicio (ELS)

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La comprobación frente a los ELU supone, en el DB SE-A (Acero), el análisis y la verificación ordenada de la Resistencia de:

- Secciones

- Barras

- Uniones

Construcciones e Infraestructuras

Rurales

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Resumen del procedimiento para dimensionar estructuras de acero:

1. Determinar la clase de sección: Depende de los esfuerzos solicitantes y de la esbeltez de las partes de la pieza.

2. Verificación de la resistencia de las secciones.

3. Verificación de la inestabilidad de las barras: Comprobación de la esbeltez y del pandeo lateral.

4. Verificación de la resistencia de las barras.

5. Verificación de la deformación.

ingenieriaRuralEl Código Técnico de la Edificación

y la Estructura Metálica

Normativa:

1. DB SE-A. Acero. Este DB se destina a verificar la seguridad estructural de los elementos metálicos realizados con acero de edificación.

2. Eurocódigo 3. Proyecto de estructuras de acero. UNE ENV 1993-1-1:1996. Normativa europea experimental que es la base del DB SE-A.

3. EAE. Instrucción de acero estructural. El ámbito de aplicación se extiende a estructuras y elementos de acero estructural, tanto de edificación como de ingeniería civil.

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Definiciones:

Resistencia de cálculo:

Resistencia última:

Coeficientes parciales de seguridad:gM0 = 1,05. Relativo a la plastificación del material.

gM1 = 1,05. Relativo a los fenómenos de inestabilidad.

gM2 = 1,25. Relativo a la resistencia última del material y a la resistencia de los medios de unión.

gM3 = 1,10. Relativo a la resistencia al deslizamiento de uniones con tornillos pretensados en ELS.

gM3 = 1,25. Relativo a la resistencia al deslizamiento de uniones con tornillos pretensados en ELU.

gM3 = 1,40. Relativo a la resistencia al deslizamiento de uniones con tornillos pretensados y agujeros rasgados o con sobremedida.

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Criterios generales de cálculo de uniones

En toda unión debe verificarse que los valores de los efectos de las acciones (Ed)para cualquiera de las situaciones de cálculo, no superan la correspondiente resistencia de cálculo (Rd)

Video Arianna Guardiola (UPV)

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Criterios generales de cálculo de uniones

Se deben dimensionar las uniones para resistir los mínimos siguientes:

En el caso de nudos rígidos y empalmes: La mitad de la resistencia última de cada una de las barras a unir.

En el caso de nudos articulados: La tercera parte del axil o el cortante último de las barras a unir.

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Clasificación de las uniones

Según su rigidez: Considerando la posibilidad que se produzcan giros relativos apreciables entre barras unidas.

Articuladas--

Las que permiten el giro entre barras unidas.

Las únicas reacciones que se producen son fuerzas.

Rígidas-

Las que no permiten el giro entre barras unidas.

Las reacciones que se producen son fuerzas y momentos.

Semirrígidas

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Clasificación de las uniones

Según su resistencia

Articuladas-

Las uniones cuya resistencia a flexión no supera el 25% del momento plástico de la barra unida menos resistente.

De resistencia completa-

Uniones cuya resistencia a flexión es al menoscomo la de la barra unida más resistente. Si aumentan las cargas, fallan las barras antes que la unión.

Menor resistencia que la de algún elemento unido. Se dimensionan para soportar los esfuerzos en el nudo.

De resistencia parcial

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Tipología de uniones

Las uniones se ejecutan mediante:

Soldadurasa)

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Tornillosb)

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Pasadores o bulonesc)

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Roblonesd)

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En el proceso de ejecución de las uniones se tendrá en cuenta:

Que haya suficiente espacio para apretar los tornillos y para soldar, con buena accesibilidad.

Que existan tolerancias entre longitud y ángulo entre las caras de las piezas a unir.

Las necesidades relativas a inspecciones futuras, tratamientos superficiales y mantenimiento.

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Apoyo sobre angular (articulado)

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Apoyo sobre cartela (articulado)

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Apoyo con chapa frontal atornillada (articulado)

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Unión por soldadura directa (articulado)

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Unión soldada con angulares al alma (articulado)

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Unión atornillada con angulares al alma (articulado)

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Unión con soldadura perimetral (rígido)

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Unión con soldadura continua perimetral (rígido)

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Unión con soldadura continua perimetral y refuerzo con chapa en tracción (rígido)

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Uniones rígidas de nudo de esquina

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Unión con angular en el almay refuerzo en las alas (rígido)

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Unión rígida con arriostramientos

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Prolongación de vigas (articuladas)

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Prolongación de vigas (rígidas)

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Prolongación de pilares (rígidas)

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Brochales

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