ICNC: Diseo de sistemas de arriostramiento transversal y fuera de plano para estructuras aporticadas

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ICNC: Diseo de sistemas de arriostramiento transversal y fuera de plano para estructuras aporticadas

Esta ICNC ofrece orientaciones sobre el diseo de sistemas de arriostramientos transversal y fuera de plano para estructuras aporticadas.

ndice

1. Generalidades 2

2. Arriostramiento vertical 3

3. Arriostramiento de cubierta 4

4. Referencias 6

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1. Generalidades El arriostramiento es necesario para resistir cargas laterales, principalmente cargas del viento y efectos desestabilizadores de las imperfecciones definidas en 5.3 de EN 1993-1-1. Este arriostramiento debe estar correctamente posicionado y tener una resistencia y rigidez adecuadas para justificar las suposiciones realizadas en el anlisis y las comprobaciones de los elementos.

Es esencial proveer arriostramiento que sea lo suficientemente fuerte y rgido en todos los puntos que se supone van a estar restringidos en los clculos de diseo. Esto es especialmente cierto cuando el ala interior del prtico est en compresin. Por consiguiente, este documento slo puede dar orientaciones generales, no informacin detallada. Los criterios de diseo indicados en EN 1993-1-1 estn resumidos en este documento.

EN 1993-1-1 5.3 permite que las imperfecciones sean descritas tanto como imperfecciones geomtricas o esfuerzos horizontales equivalentes.

Los esfuerzos horizontales equivalentes que producen los esfuerzos en el arriostramiento no aumentan la carga total en toda la estructura, ya que forman un caso de carga auto equilibrante.

Leyenda: a) unin resistente a momento b) arriostramiento transversal vertical c) arriostramiento horizontal

Figura 1.1 Arriostramientos

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2. Arriostramiento vertical 2.1 General Es fundamental que los pilares de las estructuras estn estabilizados. En el plano de un prtico, esta estabilidad es aportada por la accin del prtico y la unin pilar/viga resistente a momento (ver Figura 1.1). Hay que suministrar fijacin perpendicular al plano del prtico mediante elementos adicionales para mantener los pilares verticales y resistir las cargas, tales como cargas del viento, que se producen perpendiculares al prtico. Se asume que los pilares se construyen ligeramente fuera de la vertical, y el mtodo ms simple para tener en cuenta este efecto es por medio de las fuerzas horizontales equivalentes indicadas en la Figura 2.1. Estas fuerzas se pueden producir en cualquier direccin, pero se considera que actan en una direccin cada vez.

Imperfecciones laterales iniciales

N N

N N

N

N

E d E d

E d E d

Ed

Ed

Figura 2.1 Sustitucin de imperfecciones iniciales por fuerzas horizontales equivalentes

El arriostramiento est diseado para resistir cargas del viento y fuerzas horizontales equivalentes. Las fuerzas equivalentes se calculan a partir de las imperfecciones para el anlisis global de prticos indicadas en 5.3.2 (3) de EN 1993-1-1, y constituyen aproximadamente el 0,5% de las fuerzas verticales que provocan la compresin axial.

Si los pilares soportan un esfuerzo de traccin neto, como en un caso de carga ascendente debida al viento, esta carga no desestabiliza la estructura, por lo que puede ser despreciada al calcular las fuerzas equivalentes.

Los resultados del anlisis elstico de primer orden no necesitan ser modificados para tener en cuenta los efectos de segundo orden donde VEd / Vcr 0,1 (no-traslaccional 5.2.1 de EN 1993-1-1). Esto es muy probable en la prctica. En este caso, VEd es la suma de las cargas verticales sobre todos los pilares que dependen del sistema de arriostramiento para la estabilidad, y Vcr es la carga crtica para todo el grupo de pilares arriostrado por el prtico de arriostramiento.

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En SN033 se presentan mtodos simples para tener en cuenta efectos de segundo orden en prticos.

2.2 Prtico de arriostramiento El trmino prtico de arriostramiento se utiliza normalmente para describir un sistema de arriostramiento que se compone de prticos en lugar de arriostramiento en cruz para ofrecer la sujecin normal a las estructuras principales. Un ejemplo de arriostramiento en prtico se indica en la Figura 2.2. Se utiliza frecuentemente para ofrecer estabilidad lateral a la parte superior de los pilares internos, ya que el uso del arriostramiento en cruz de San Andrs (ver Figura 1.1) tendra como resultado una limitacin inaceptable de la libertad de uso. Tambin se utiliza en muros exteriores, donde el arriostramiento en cruz podra obstruir ventanas, puertas, etc.

Los prticos de arriostramiento estn diseados para resistir las fuerzas horizontales equivalentes totales de todos los pilares cuya estabilidad depende de estos prticos, junto con la carga del viento pertinente.

b)a)

a) Prticos de arriostramiento b) Prticos principales

Figura 2.2 Arriostramiento en prtico

Una solucin ms eficiente es disponer algunos pilares de manera que el eje fuerte est en la direccin longitudinal y las fuerzas puedan ser tomadas por la resistencia a la flexin.

3. Arriostramiento de cubierta Se debe proveer arriostramiento en los planos de la cubierta para dar resistencia y rigidez a los puntos de sujecin considerados en las verificaciones de pandeo de los elementos. Adems, el arriostramiento debe resistir cualquier esfuerzo aplicado perpendicular al prtico.

El arriostramiento de cubierta, o una accin de diafragma equivalente en las chapas de acero de la cubierta, es necesario para soportar las fuerzas horizontales resultantes de lo siguiente:

Fuerzas del viento en el extremo del pin Fuerzas de estabilidad procedentes de pilares que no estn arriostrados por su propio

sistema de arriostramiento de plano vertical

Fuerzas de estabilidad local de las alas de las vigas y los refuerzos.

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Debe quedar claro que las fuerzas de estabilidad locales de las alas no pueden afectar al equilibrio horizontal global de la cubierta.

Es una prctica comn disear el arriostramiento en plano, por ejemplo la viga de viento en el extremo de un edificio, para soportar la carga total del viento y cualquier otra carga necesaria de inestabilidad global. Sin embargo, considerando la flecha terica de la viga de viento, resulta claro que en la mayora de los casos estas cargas estn compartidas con accin de diafragma de las chapas de cubierta, incluso cuando las chapas no han sido especialmente diseado para este fin. La informacin sobre los efectos de estabilizacin horizontal de las chapas debe ser suministrada por los fabricantes.

Es una prctica comn asumir que las chapas actan como un diafragma, que une efectivamente las correas a los nudos de la viga de viento. Cuando no se puede considerar que las chapas actan como un diafragma, la viga de viento ser entonces necesaria para ofrecer un nudo en cada lnea de correas que soporte las fuerzas de sujecin de las alas de la estructura aporticada. El desplazamiento vertical entre el plano de la sujecin y el plano del ala comprimida podra ser considerado bajo normas muy extremas.

Las cargas en el arriostramiento en plano debidas a imperfecciones se indican en la Figura 3.1. La chapa adecuadamente fijada ayudar a resistir cargas de arriostramiento en plano, pero el uso de las chapas para este fin puede estar prohibido en algunos pases y su eficacia puede ser difcil de demostrar.

L

q

e0

d

NN EdEd

1

imperfeccin e0 fuerza equivalente por longitud unitaria qd

1 sistema de arriostramiento

Figura 3.1 Fuerzas de estabilizacin equivalentes

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4. Referencias Las reglas de esta ICNC estn basadas en:

(1) EN 1993-1-1: Eurocdigo 3: Diseo de Estructuras de Acero Parte1-1: Reglas generales y reglas para edificios

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Registro de Calidad TTULO DEL RECURSO ICNC: Diseo de sistemas de arriostramiento transversal y fuera de

plano para estructuras aporticadas

Referencias(s)

DOCUMENTO ORIGINAL

Nombre Compaa Fecha

Creado por Matthias Oppe RWTH Aachen

Contenido tcnico revisado por Christian Mller RWTH Aachen

Contenido editorial revisado por

Contenido tcnico respaldado por los siguientes socios de STEEL:

1. Reino Unido G W Owens SCI 07/04/06

2. Francia A Bureau CTICM 07/04/06

3. Suecia A Olsson SBI 07/04/06

4. Alemania C Mller RWTH 07/04/06

5. Espaa J Chica Labein 07/04/06

Recurso aprobado por el Coordinador tcnico

G W Owens SCI 12/12/06

DOCUMENTO TRADUCIDO

Traduccin realizada y revisada por: eTeams International Ltd. 20/06/06

/ecurso de traduccin aprobado por: J Chica Labein 18/07/06

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1. GeneralidadesFigura1.1 Arriostramientos

2. Arriostramiento vertical2.1 GeneralFigura2.1 Sustitucin de imperfecciones iniciales por fuerzas horizontales equivalentes

2.2 Prtico de arriostramientoFigura2.2 Arriostramiento en prtico

3. Arriostramiento de cubiertaFigura3.1 Fuerzas de estabilizacin equivalentes

4. Referencias