DISENO ESTRUCTURAS DE ACERO

Ing. Rommel E. Hidalgo Diaz

METODOS DE DISENO

Las especificaciones vigentes para construcciones de acero de EE.UU. AISC/2010b, considera

dos metodos de diseno:

Metodo ASD ( Alowable Strength Desing ):

Se basa en verificar que las tenciones inducidas en los elementos estructurales no excedan una

tension admisible, la que resulta de dividir la resistencia del material ( la tencion de fluencia Fy

) por un factro de seguridad

Ra Rn/

METODO DE FACTORES DE CARGA Y DE RESISTENCIA - LRFD ( Load and Resistance

Factor Desing ):

Metodo reciente, que se basa en la evaluacion de una serie de estados de limites, los que pueden

definirse como una condicion aplicable a toda la estructura o a una de sus componenetes.

Los estados limitesse dividen en dos grupo:

ESTADO LIMITE DE SERVICIO ELS: Vinculados a la condicion de funcionamiento y su

incumplimiento puede afectar el normal uso de la construccion, como ejemplo podemos

mencionar el control de las deflexiones en la vigas, las vibraciones de entrepisos cuando

se somenten a cargas de servicio.

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ESTADO LIMITE DE RESISTENCIA ( ELR): Directmente relacionados con la capacidad

resistente ante cargas ultimas, y esta directamente relacionado con la seguridad

estructural para prevenir dano y colapso.

La resistencia requerida Ru ( demanda ) La resistencia de diseno Rd ( Suministro )

i Qi Rn

Alguno de los estados limite de resistencia mas usuales son: Fluencia, rotura, formacion de

rotulas plasticas, pandeo local, pandeo lateral torcional, estabilidad globaletc

COMBINACIONES DE CARGA: Las combinaciones de carga segn lo requerido por ASCE/SEI 7-10 para el diseno por resistencia (estados ultimos ):

Donde:

D = Carga muerta o peso propio

L= Carga viva o sobrecarga

Lr= Sobre carga de cubierta

S = Carga de Nieve

R = Carga de Lluvia

W = Carga de Viento

E = Accion de sismo

ESTADOS DE LIMITES DE RESISTENCIA FACTRO DE REISITENCIA COEFICIENTE DE SEGURIDAD

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Ing. Rommel E. Hidalgo Diaz

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FACTOR DE RESISTENCIA COEFICIENTES DE SEGURIDAD

DISENO POR CONDICIONES DE SERVICIO.-

Si bien es cierto que las consideraciones de los estados de limite en el diseo tiene por objeto

asegurar el normal funcionamiento de la construccin, as como su confort de sus ocupantes

durante el uso de los mismo, en la actualidad ha variado y los valores Limites de comportamiento

estructural para condiciones de servicio (como deformaciones mximas, aceleraciones) deben

ser elegidos con mucha atencin con la finalidad de que la estructura satisfaga su funcin.

Las condiciones de servicio debe ser evaluada utilizando combinaciones de carga apropiadas

para los estados de lmite de servicio establecidos en ASCE 7 10,

DEFLEXIONES MAXIMAS

Para vigas de entrepisos L/360,

Para vigas o correas de cubiertas L/200

Las deflexiones del orden L/300 (de L/150 e voladizos) son visibles y pueden originar danos en

elementos arquitectnicos como revestimientos, si el valor de las deflexiones exceden L/200 se

puede comprometer el normal funcionamiento de puertas y ventanas

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ASPECTOS GENERALES DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL

La estructura de acero es un sistema formado por miembros vinculados entre si mediante

conexiones, de manera que toda la estructura cumpla con las condiciones de ESTABILIDAD,

RESISTENCIA Y RIGIDEZ, requeridas para un adecuado desempeo

El mayor desafo en el diseo de las estructuras de acero consisten limitar o controlar los

problemas de inestabilidad en miembros o zonas localizadas sometidas a compresin

CONDICION DE ESTABILIDAD.- Se define as a la capacidad de los miembros, placas y elementos

de acero sometidos a compresin de mantener su posicin de equilibrio y de soportar las cargas

que los solicitan.

CLASIFICACION DE LAS SECCIONES

El pandeo local es un fenmeno complejo propio de las secciones de acero (perfiles laminados

y secciones armadas) las que estn formadas por placas delgadas en relacin a las dimensiones

de la seccin para lograr un uso ptimo del material.

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El AISC clasifica las secciones de acero en dos o tres grupos a partir de la relacin ancho

espesor b/t o h/tw de los elementos componentes de la seccin, algunos autores lo denominan

cono esbeltez a esta relacin.

En el caso de miembros flexionados las secciones se clasifican en tres grupos:

SECIONES COMPACTAS: Las alas estn vinculadas en forma continua con el alma. Las almas y

todos los elementos comprimidos cumplen la relacin anchura espesor no exceda el valor p.

SECCIONES NO COMPACTAS: Todos los elementos comprimidos cumple que la relacin anchura

espesor no exceda el valor r.

SECCIONES ESBELTAS.- Al menos un elemento comprimido cumple que la relacin anchura

espesor es mayor que r.

En el caso de miembros comprimidos las secciones se clasifican en:

SECCIONES NO ESBELTAS.- Todos los elementos componentes cumplen que la relacin anchura

espesor es menor o igual que el valor r.

SECCIONES ESBELTAS.- Al menos un elemento cumple que la relacin anchura espesor es mayor

que r.

Donde:

p, r son esbelteces limitadas cuyo valor se determina de la tabla B4 del reglamento ANSI/AISC

360-10, segn el tipo de elemento, estado de solicitacin y otras caractersticas de la seccin.

Ejemplo si se considera perfil laminado sometido a flexin los valores lmites son:

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Para el diseo de miembros flexionados la norma ANSI/AISC 310 10 considera la plastificacin

de la seccin se logra solo en caso de secciones compactas, para los otros dos tipos de seccin

el momento nominal Mn, es menor que el momento de plastificacin de la seccin Mp

Las secciones esbeltas no permiten el desarrollo de la fluencia en la seccin porque el pandeo

local ocurre primero.

CLASIFICACION DE SWECCIONES DE ACERO PARA DEFINIR LAS CONSIDERACIONES DEL

PANDEO LOCAL EN VIGAS Y COLUMNAS

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Miembro a flexin con requerimiento de ductilidad los lmites para la relacin anchura espesor

son:

Donde Ca es u factor que representa la relacin entre la carga de compresin actuante en el

miembro y la resistencia de diseo.

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COMPORTAMIENTO FLEXIONAL DE UNA VIGA I EN BASE AL TIPO DE SECCION (EFECTO DE

PANDEO LOCAL )

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DISENO DE MIEMBROS EN FLEXION Y CORTE

VIGA TIPICA: FLEXION CORTE

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DEFINICION.-