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• Waldir Raúl Valero Vilca

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CURSO ESPECIALIZADO EN ESTRUCTURAS METÁLICAS SESION 2: ANÁLISIS DE ESTRUCTURA TIJERAL

PREDIMENSIONAMIENTO

El Pre-dimensionamiento debe garantizar el correcto funcionamiento de la estructura en estado de servicio, es decir que al planteamiento estructural se debe verificar los desplazamiento admisibles.

Verificación carga muerta D

Límite de Deflexión

L/360

Verificación carga muerta D+L

Límite de Deflexión

L/240

PREDIMENSIONAMIENTO DE ARMADURAS DE TIJERAL -

Altura (Dimensiones) Pendiente Secciones

PREDIMENSIONAMIENTO Las armaduras tiene por finalidad aligerar el peso de las estructuras, reflejando el mismo comportamiento que una sección de alma llena, por lo cual el pre-dimensionamiento puede ser similar al de vigas usualmente usado con una excedencia por la sobrerresistencia del acero:

𝐿/12 < ℎ < 𝐿/10

Concreto armado

𝐿/15 < ℎ < 𝐿/10

Acero Estructural

h

L

Figura 1: Armadura tipo Warren y su equivalente en alma llena

PREDIMENSIONAMIENTO

h

L

Cordón superior: Conjunto de elementos que forman la cabeza o cordón superior. En las vigas simplemente apoyadas se encuentra sometido a compresión limitando sus barras la estructura por su parte superior Cordón inferior: Conjunto de elementos que forman la cabeza o cordón inferior. En vigas simplemente sustentadas está solicitado a tracción. Montantes: Son las barras perpendiculares a los cordones, dispuestas en el alma de la viga. Diagonales: Son las barras inclinadas respecto a los cordones, dispuestas en el alma de la viga.

PREDIMENSIONAMIENTO La pendiente está en función de distintos factores: - De existir nieve se requiere una mayor pendiente para eliminar por gravedad la nieve acumulada. - Para impedir la acumulación de elementos que puedan caer sobre el techo. - Disminuir la carga de viento. La más común es evitar cargas excesivas de viento para lo cual la pendiente de 1:10 es muy usada, con lo que se obtiene el peralte en los extremos del tijeral

1 m

PREDIMENSIONAMIENTO

Tipos de Estructuras A) Pratt: Es adecuado para luces moderadas. Su ventaja principal radica en que las diagonales, que son las barras más largas de la celosía del alma, están solicitadas, generalmente, a tracción; mientras que los montantes (barras· más cortas) resisten a compresión.

B) Howe: También se emplea para luces moderadas, si bien tiene como inconvenientes las ventajas atribuidas al tipo Pratt. Es decir, si los cordones son paralelos, las diagonales trabajan a compresión, mientras que los montantes lo hacen a tracción.

PREDIMENSIONAMIENTO

Tipos de Estructuras A) Warren: Se utiliza con luces pequeñas y medianas. Su aspecto es más agradable, ya que la malla es menos tupida.

B) Forma K y Rombo: Se usa en grandes luces

PREDIMENSIONAMIENTO

ESTRUCTURA

El sistema de arriostramiento incluye las tres' funciones siguientes a) Estabilizar los pórticos principales frente a movimientos horizontales, figura a. b) Resistir la acción del viento y transmitirla a los entramados laterales, figura b. e) Crear puntos indesplazables del cordón superior de las cerchas o del borde comprimido de las vigas, para limitar sus longitudes de pandeo, figura c.

HIPÓTESIS DE COMPORTAMIENTO (SOLO TRACCIÓN-COMPRESIÓN)

Para que las barras queden sometidas, exclusivamente, a esfuerzos axiles es necesario que se cumplan las condiciones siguientes: • • • •

Los ejes de las barras que constituyen la estructura se sitúan en el plano medio de la viga. Todas las cargas exteriores están contenidas también en el plano medio de la viga y ubicadas en los nudos. Los ejes de las barras que forman un nudo coinciden en un punto. Los centros de gravedad de las costuras, atornilladas o soldadas, de las barras con las cartelas, deben coincidir con los ejes de las barras.

HIPÓTESIS DE COMPORTAMIENTO (SOLO TRACCIÓN-COMPRESIÓN)

Miembros sin flexión Miembros con flexión (Tensiones secundarias)

APLICACIÓN DE CARGAS DE VIENTO

PREDIMENSIONAMIENTO La selección depende de las principales cargas que queremos resistir, en estructuras metálicas en muchos casos las combinaciones más resaltantes son las de viento sobre las de sismo. Las cargas de viento pueden ser de succión o presión, siendo las de succión de mayor valor se debe tener en cuenta los siguientes resultados.

CARGAS - Z

CARGAS + Z

Rojo – Compresión Azul – Tracción

TRANSMISION DE CARGAS

PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS Existen 4 posibles procedimientos para el pre-dimensionamiento de columnas 1.- Tanteos, prueba-error para cumplir con la condición de resistencia ØRn>Ru. 2.- Analítico: Utilizar fórmulas que nos permitan conocer características de la sección que debemos escoger. McCormac propone el siguiente procedimiento: - Suponer esbeltez KL/rmin entre 40 y 60 - Calcular Fe=𝜋 2 E/(kL/r)2 - Calcular Fcr - Calcular Ag de la desigualdad ØcPn = 0.90*Fcr*Ag > Pu despejar Ag 𝑃𝑢 𝐴𝑔 ≥ 0.9 𝐹𝑐𝑟

- Calcular el radio de giro mínimo rmin de la primera suposición - Seleccionar la sección de prueba con 𝐴𝑔 y rmin y revisarla. 3.- Usar las tablas del manual AISC (Mnual PART 3 – pag 250 265 pdf) 4.- Diseño por software

APLICACIÓN DE CARGAS DE VIENTO

APLICACIÓN DE CARGAS DE VIENTO

HOJA DE CÁLCULO PARA E-020

Aplicación en SAP2000

APLICACIÓN DE CARGAS SÍSMICAS

La magnitud de la carga sísmica es proporcional al peso de una estructura, al usar estructuras metálicas buscamos reducir el peso de una edificación, por lo que el cortante por sismo debe ser de un valor proporcional, las cargas sísmicas dependen de la región en la que se encuentre ubicada la estructura, en este caso usaremos la norma E-030 para una edificación con las siguiente condiciones: Z = 0.45 (Zona 4) U = 1.5 (Categoría B) S = 1.05 (Suelo Intermedio – Tipo 2) R : Según el sistema de la edificación.

APLICACIÓN DE CARGAS SÍSMICAS

HOJA DE CÁLCULO PARA E-030 Aplicación en SAP2000