1-CONCEPTOS BASICOS

27/10/2011

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DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO

V E N E Z U E L A


Msc. Eduardo Nuñez C.

DIPLOMADO EN INGENIERÍA ESTRUCTURAL VENEZUELA 2011

CONTENIDO

1. CONCEPTOS BÁSICOS.

2. PROPIEDADES DEL ACERO ESTRUCTURAL.

3. MÉTODOS DE DISEÑO.

4. NORMAS Y CÓDIGOS.

5. CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA.

6. REPASO GENERAL DE DISEÑO DE ELEMENTOS EN

ACERO.

V E N E Z U E L A Msc. Eduardo Nuñez C.



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CONCEPTOS BÁSICOS

Una edificación debe cumplir exigencias de:

• ESTABILIDAD

• RESISTENCIA

• RIGIDEZ

• FUNCIONALIDAD

• ECONOMÍA

• FÁCIL CONSTRUCCIÓN




TIPOLOGÍAS

. Marcos rígidos

. Marcos con arriostramientos concéntricos

. Marcos con arriostramientos excéntricos

. Marcos rígidos con muros de cortante, o

. Combinación de los sistemas anteriores




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CONCEPTOS BÁSICOS

Las conexiones pueden ser:

. Soldadas

. Apernadas DISEÑAR PARA EVITAR LA FALLA EN CONEXIONES




PROPIEDADES DEL ACERO ESTRUCTURAL

. Alta resistencia

. Homogéneo

. Rango elástico amplio

. Durabilidad

. Ductilidad

. Reciclable




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Curva idealizada Esfuerzo-Deformación del Acero

σ

ε

Rango elástico

Rango plástico

εu

Fyd

Fu

Endurecimientopor deformación

E




NORMA DESIG.Fy

kg/cm²Fu

kg/cm²

COVENIN AE-25 2500 3700

COVENIN AE-35 3500 5200

DIN St-37 2400 3700

DIN St-52 3600 5200

ASTM A36 2530 4080

ASTM A588 3520 4930

ASTM A500 Gr C 3520 4360

ASTM A500 Gr C 3240 4360

ASTM A572 Gr 42 2950 4220

ASTM A572 Gr 50 3520 4570

ASTM A572 Gr 60 4220 5270

ASTM A572 Gr 65 4570 5620

ASTM A53B 2460 4220

ASTM A992 3520 4570




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. Variabilidad de las solicitaciones:

– Cambio de uso

– Estimación poco conservativa de las solicitaciones

– Mala estimación de los efectos de las solicitaciones debido a simplificaciones excesivas durante análisis

– Diferencias en el proceso constructivo

Q

Solicitaciones

Qc

Probabilidad de exceder Qc

MÉTODOS DE DISEÑO




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. Variabilidad de la resistencia

– Imperfecciones geométricas

– Tensiones residuales.

– Variabilidad de la resistencia del material

– Defectos en el proceso constructivo

– Deterioro de resistencia con el tiempo

– Aproximación en fórmula para determinar la resistencia

R

Resistencia

Rc

Probabilidad de tenerresistencia menor que R c

MÉTODO DE DISEÑO




Q R

Qm RmFalla

Diseño estructural debe proveer confiabilidad adecuada para el caso de solicitaciones mayores que las consideradas o baja resistencia

MÉTODO DE DISEÑO




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AISC-LRFD

Combinaciones de carga β

(Índice de confiabilidad)

Carga permanente + carga viva (o nieve) 3 para miembros

4.5 para uniones

Carga permanente + carga viva + viento 2.5 para miembros

Carga permanente + carga viva + sismo 1.75 para miembros

MÉTODO DE DISEÑO




Q R

Qm Rm

γ⋅Qc

φ⋅Rc




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MÉTODOS DE DISEÑO




MÉTODOS DE DISEÑO




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� LRFD:

� Es una herramienta disponible.

� Permite cambios más fácilmente que ASD.

� Puede ser adaptado para solicitaciones no consideradas.

� Permite compatibilizar diseños con distintos materiales.

� ASD:

� Aún se sigue utilizando como método de diseño, aunque es difícil

determinar su nivel de seguridad (AISC-2005).

� Rehabilitación/reparación de estructuras antiguas.

MÉTODO DE DISEÑO







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CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA

� Cargas muertas (D).

� Cargas vivas estáticas (L, Lr).

� Cargas vivas móviles (L).

� Impacto (I).

� Nieve (S).

� Viento (W).

� Sismos (E).

� Lluvia (R).

� Empuje de suelos (H).

� Inundación (F).

� Otros.




Cargas Permanentes o Muertas:

� Peso propio de la estructura.� Peso propio de las terminaciones de pisos y muros.� Peso de ductos y servicios.� Peso de tabiques.





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Cargas vivas:

� Sobrecargas de uso � habitacional,� de oficinas,� de almacenamiento,� de estacionamiento

� Tráfico peatonal o vehicular� Cargas distribuidas� Cargas móviles




Acciones de Viento:

� Velocidad máxima Vmax de viento esperada (en N años)

� Localización geográfica

� Irregularidad del terreno

� Presión básica q = q(Vmax).

� Variación de la presión en altura.

� Modificación por

� Dirección de incidencia

� Inclinación de superficies

a

C2·q

C1·q

C3·q

C4·qViento





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Cargas Sísmicas:

W1

M·a

Movimiento del suelo

W2

W1

Q1 + Q2 = Q

Cortante basal

W2

Q2

Q1





� Combinaciones de carga LRFD (ASCE 7-05)

� 1.4(D + F)

� 1.2(D + F + T ) + 1.6(L + H) + 0.5(Lr or S or R)

� 1.2D + 1.6(Lr or S or R) + (L or 0.8W)

� 1.2D + 1.6W + L + 0.5(Lr or S or R)

� 1.2D + 1.0E + L + 0.2S

� 0.9D + 1.6W + 1.6H

� 0.9D + 1.0E + 1.6H




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REPASO GENERAL DE

DISEÑO DE ELEMENTOS EN ACERO




DISEÑO DE MIEMBROS A TRACCIÓN

AISC-D1: L/r<300V E N E Z U E L A Msc. Eduardo Nuñez C.



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DISEÑO DE MIEMBROS A COMPRESIÓN

AISC-E2: L/r<200








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DISEÑO DE MIEMBROS A FLEXIÓN




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DISEÑO DE MIEMBROS A FLEXIÓN




DISEÑO DE MIEMBROS A CORTE




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DISEÑO DE MIEMBROS POR FUERZAS COMBINADAS




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