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DISEÑO BASICO DE ESTRUCTURAS DE ACEROParte 3-Criterios de Diseño

22/06/2010

Luis Garza Vasquez I.C., M.I.Universidad Nacional de Colombia en Medellin

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CRITERIOS CRITERIOS DE DE

DISEÑODISEÑODISEÑODISEÑO

The profession of structural engineering can becaracterized as the art of molding material we do notreally understand into shapes we cannot really analyseso as to withsand forces we can not really assess inso as to withsand forces we can not really assess insuch a way that the public does not really suspect.

– Dick Parmalee.

Diseño por Esfuerzos Admisibles. Diseño por Esfuerzos Admisibles. (Diseño Elástico ) (Diseño Elástico )

ASDASDQ < Qa = Rn / Ω

Q = carga de trabajoQa = carga admisibleRn = resistencia nominalΩ = factor de seguridadΩ 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 -- 0.25R0.25R1.25Q = 0.75R1.25Q = 0.75RΩ = = RR = = 1.251.25 = 1.67= 1.67

Q 0.75Q 0.75


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Techo Madera: Techo Madera: Teja Teja = 75= 75Impermeabilización Impermeabilización = 10= 10TablillaTablilla = 8= 8AlfardasAlfardas = 7= 7EstructuraEstructura = 15= 15DD 115115Lr Lr 3535 ⇒⇒ 7070

150150 185185

185/150 = 1 23185/150 = 1 23

EJEMPLO

185/150 1.23185/150 1.23

Mezzanine:Mezzanine: LosaLosa =180=180Steel DeckSteel Deck = 10= 10EstructuraEstructura = 50= 50DD 240240LL 500500 ⇒⇒ 10001000

740740 12401240

1240 / 740 = 1.671240 / 740 = 1.67

¡ La seguridad no es consistente!¡ La seguridad no es consistente!

∑∑ γγ Qi Qi ≤≤ φφ RnRn

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

Diseño por Estados límites Diseño por Estados límites (Método de la resistencia)(Método de la resistencia)

LRFDLRFD

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 cadacada carga carga

Por ej: Para estados límites de resistencia Por ej: Para estados límites de resistencia 1.4.D1.4.D1.2D+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 elCuando una está en el máximo (50 años), las otras en elpromedio. Nunca actúan dos máximos al mismo tiempo.promedio. Nunca actúan dos máximos al mismo tiempo.

φφ fluenciafluencia = 0.90, = 0.90, φφ roturarotura = 0.75 = 0.75

Para estados límites de servicio Para estados límites de servicio γγ ii = 1= 1

COMBINACIONES DE COMBINACIONES DE CARGACARGA1.1.-- 1.4 (D + F)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 (L0.5 (Lrr ó G )ó G )

3.3.-- 1.2D + 1.6(L1.2D + 1.6(Lrr ó G) + ó G) + (0.5L ó 0.8W(0.5L ó 0.8W↓↓))

4.4.-- 1.2D + 1.2D + 1.6W1.6W↓↓ + + L L + 0.5(L+ 0.5(Lrr ó G)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+ 1.6H

7.7.-- 0.9D + 1.0E + 1.6H0.9D + 1.0E + 1.6H

LRFD Y ASD son equivalentes si:LRFD Y ASD son equivalentes si:

Para combinaciones D + LPara combinaciones D + L

Ω φφ = 1.5= 1.5

L / D = 3 ?L / D = 3 ?


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PESO DE EDIFICACIONESPESO DE EDIFICACIONESPESO EN PESO EN kNkN/m/m22 EDIFICIOS EDIFICIOS

DE VIVIENDADE VIVIENDAEDIFICIOS DE EDIFICIOS DE

OFICINAOFICINA

EDIFICIOS EDIFICIOS DE DE

PARQUEOPARQUEOCUBIERTAS CUBIERTAS LIVIANASLIVIANAS

Peso PropioPeso Propio 2.002.00 2.002.00 2.002.00 0.100.10

AcabadosAcabados 1 001 00 1 001 00AcabadosAcabados 1.001.00 1.001.00

DivisionesDivisiones 3.003.00 1.001.00

Carga MuertaCarga Muerta 6.006.00 4.004.00 2.002.00 0.100.10

Carga VivaCarga Viva 1.801.80 2.002.00 2.502.50 0.35 (>150.35 (>15°°))

Carga TotalCarga Total 7.807.80 6.006.00 4.504.50 0.450.45

Viva/MuertaViva/Muerta 0.30.3 0.500.50 1.251.25 3.503.50

PARA CUBIERTASPARA CUBIERTASCarga Viva Lr 0.35 KN/m2 ( 35kg/m2) >15°, o 0.5 (50)

Granizo G p<15° 1.00 KN/m2 ( 100kg/m2)

Granizo G p>15° 0.50 KN/m2 (50kg/m2)

El granizo aplica para alturas mayores a 2000msnm

HISTORICA HISTORICA GRANIZADA 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 ciudadNorte de la ciudad

Avenida el doradoAvenida el dorado CERCA DE EL CAMPINCERCA DE EL CAMPIN


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En medio del caos los niños se En medio del caos los niños se divierten divierten Tarde de londres en bogotaTarde de londres en bogota

DISEÑO POR CARGAS DISEÑO POR CARGAS DE VIENTODE VIENTO

NSRNSR--10 Titulo B10 Titulo B


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VORTICESVORTICES


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DINAMICA DEL DINAMICA DEL VIENTOVIENTOVIENTOVIENTO

VIBRACIONES VIBRACIONES TRANSVERSALESTRANSVERSALES


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Bases teóricasBases teóricasLíneas de corriente generadas alrededor de un edificioLíneas de corriente generadas alrededor de un edificio

Bases teóricasBases teóricasAproximación estática de la distribución de viento en función de la alturaAproximación estática de la distribución de viento en función de la altura

VELOCIDAD DE VIENTO BASICAVELOCIDAD DE VIENTO BASICA


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METODO 1: ANALISIS SIMPLIFICADOMETODO 1: ANALISIS SIMPLIFICADO

SPRFVSPRFV

1)1) Edificio sin juntasEdificio sin juntas2)2) h ≤ 18m o menor h ≤ 18m o menor

dimensióndimensión

COMPONENTES Y COMPONENTES Y REVESTIMIENTOS (C y R)REVESTIMIENTOS (C y R)

1)1) h ≤ 18mh ≤ 18m2)2) CerradoCerrado3)3) RegularRegular

3)3) CerradoCerrado4)4) RegularRegular5)5) Rígido: T < 1segRígido: T < 1seg6)6) Sin comportamientos Sin comportamientos

rarosraros7)7) Simétrico y Simétrico y θθtechotecho ≤ 45≤ 45°°8)8) Sin torsiónSin torsión

4)4) Sin comportamientos Sin comportamientos rarosraros

5)5) Techo plano Techo plano 2 aguas 2 aguas θθtechotecho ≤ 45≤ 45°°4 aguas 4 aguas θθtechotecho ≤ 27≤ 27°°

METODO 1: PROCEDIMIENTOMETODO 1: PROCEDIMIENTO

1)1) Velocidad BásicaVelocidad Básica2)2) Factor de Importancia Factor de Importancia II3)3) Categoría de exposiciónCategoría de exposición4)4) Coeficiente de exposición y altura λCoeficiente de exposición y altura λ5)5) Factor de topografía Factor de topografía KKztzt

6)6) Para SPRFV Para SPRFV ppss = λ = λ KKztzt II ppS10S10

7)7) Para C y R Para C y R ppnetaneta = λ = λ KKztzt II ppneta10neta10

Factor de Importancia Factor de Importancia II

Grupo de USO I

I 0.87II 1III 1.15IV 1.15

Categoría de ExposiciónCategoría de Exposición

EXPOSICION EXPOSICION BB EXPOSICION EXPOSICION BB


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EXPOSICION EXPOSICION CC EXPOSICION EXPOSICION DD

Coeficiente de exposición y altura λCoeficiente de exposición y altura λ Factor de topografía Factor de topografía KKztzt

KKztzt = (1+K= (1+K11KK22KK33))22 Para SPRFV Para SPRFV ppss = λ = λ KKztzt II ppS10S10


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ppS10S10 Para C y R Para C y R ppnetaneta = λ = λ KKztzt II ppneta10neta10

ppneta10neta10ppneta10neta10

METODO 2 : Procedimiento METODO 2 : Procedimiento AnalíticoAnalítico

Factor de direccionalidad Factor de direccionalidad KKdd Categorías de exposiciónCategorías de exposición


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Factor de ráfaga GFactor de ráfaga G Clasificación de cerramientosClasificación de cerramientos

Coeficiente de Presión Interna Coeficiente de Presión Interna CCpipi

Coeficiente de presión ExternaCoeficiente de presión Externa

Presión por velocidadPresión por velocidadFuerzas de viento de diseño SPRFV:Fuerzas de viento de diseño SPRFV:

Edificios cerrados o parcialmente cerrados, varias Edificios cerrados o parcialmente cerrados, varias alturas, bajos, parapetos, voladizos, etc.alturas, bajos, parapetos, voladizos, etc.


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Fuerzas de viento de diseño C y R:Fuerzas de viento de diseño C y R:Edificios cerrados o parcialmente cerradosEdificios cerrados o parcialmente cerrados

Fuerzas de viento de diseño SPRFV:Fuerzas de viento de diseño SPRFV:Edificios abiertosEdificios abiertos

Fuerzas de viento de diseño C Y R:Fuerzas de viento de diseño C Y R:Edificios abiertosEdificios abiertos EJEMPLOEJEMPLO

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 1d) Kzt = (1+ K1K2K3)2 Tabla B.6.5-1) Google Earthe) G factor de ráfaga si no está incluido en las tablase) G, factor de ráfaga, si no está incluido en las tablasf) Abierto, cerrado, o parcialmente cerrado. Ver definiciones.g) Presión interna, fig. B.6.5-2h) Cpf ó GCpf Según 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) qz ó 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.

METODO 3: TUNEL DE METODO 3: TUNEL DE VIENTOVIENTO

EJEMPLO PARA EJEMPLO PARA CARGASCARGAS

Correa con presión y succión, Correa con presión y succión, y con o sin templeros.y con o sin templeros.

M9M9


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Meter TTM yMeter TTM y

METER FOTOS CON LAS METER FOTOS CON LAS TABLAS TABLAS CORRESPONDIENTESCORRESPONDIENTES

Meter TTM y Meter TTM y CincuentenarioCincuentenario

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