ESTRUCTURAS METALICAS Y DE MADERA Profesor: Luis Zegarra C.

BIBLIOGRAFIA 1. Norma Técnica de Edificación E.090 ESTRUCTURAS METALICAS. Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento, 2004. 2. Manual of Steel Construction - Load & Resistance Factor Design (LRFD). American Institute of Steel Construction (AISC), 1993. 3. Detailing for Steel Construction. AISC Publication No. MO13. 1st. Edition, 1983. 4. Steel Structures. Design and Behavior. Emphasizing Load and Resistance Factor Design. Charles G. Salmon and John E. Johnson. Third Edition. Harper Collins Publishers Inc, New York, 1990.

BIBLIOGRAFIA 5. LRFD Steel Design. William T. Segui. 2nd. Edition. Brooks/Cole Publishing Company, 1999. 6. Diseño de Acero Estructural. Joseph E. Bowles. Editorial LIMUSA, 1991. 7. Diseño de Estructuras de Acero: Método LRFD. Jack Mc Cormac. 2ª. Edición. Alfaomega Grupo Editor, México, 2002. 8. Diseño Estructural en Acero (Con énfasis en el Método de diseño con Factores de Carga y Resistencia). Luis Zapata B. Libro 8 de la Colección del Ingeniero Civil, Colegio de Ingenieros del Perú, 1991. 9. Design of Steel Structures. Edwin H. Gaylord and Charles N. Gaylord. 2nd. Edition. Mc. Graw-Hill Book Co., New Cork, 1972 10.Designing Steel Structures. Sol E. Cooper, Andrew C. Chen. (PUCP: TA 684 C75)

Capitulo 1 INTRODUCCION

1.1 Generalidades

CRITERIOS DE BASE 1.- La Norma Peruana de Acero es la E.090 ESTRUCTURAS METALICAS. 2.- El sistema de unidades que emplea la Norma es el Sistema Internacional (SI).

SISTEMA INTERNACIONAL (SI) Unidades básicas: Longitud = metro = m Masa = kilogramo = kg Tiempo = segundo = s Unidades derivadas: Fuerza = newton = N Presión = pascal = Pa = 1N/m2 Energía = joule = J = 1 Nxm (1 newton es la fuerza que a un cuerpo con una masa de 1 kg le produce una aceleración de 1 m/s2)

EQUIVALENCIAS g = 9.806650 m/s2 1 kg-f = 9.806650 N (exacto) 1 kg-f = 2.204622 lb-f 1 MPa = 1 N/mm2 1 MPa = 10.2 kg-f/cm2 1 ksi = 6.894757 MPa 1 kip = 1 000 lb = 4448.222 N

VALORES USUALES E = 2 030 000 kg-f/cm2 = 200 000 MPa = 29 000 ksi G = 780 000 kg-f/cm2 = 77 200 MPa = 11 200 ksi Peso unitario del acero = 7 850 kg-f/m3 = 77 kN/m3 = 490 lb-f/ft3

DESARROLLO DEL CURSO 1.- Estudio de elementos aislados sometidos a diferentes solicitaciones. 2.- Su conexión a los elementos de apoyo. 3.- Ensamblado de estos elementos para constituir estructuras.

1.2 Clasificación de estructuras

TIPOS USUALES DE ESTRUCTURAS METALICAS 1.- Pórticos con conexiones rígidas 2.- Pórticos con conexiones de corte 3.- Pórticos biarticulados de alma llena 4.- Tijerales 5.- Arcos

EDIFICIO TUBULAR

Planta de un edificio tubular (Amit Urs – Stability Analisis of Frame Tall Buildings)

PORTICOS CONEXIÓNES RIGIDAS

PORTICOS CON CONEXIONES DE CORTE

PORTICO BIARTICULADO DE ALMA LLENA

TIJERALES

TIJERALES

UNIONES DE NUDOS EN TIJERAL

ARCOS Peso. 800kg Peso: 840kgf Peso: 840 kgf Área de planchas: 194m2

CUPULA ESFERICA

COLISEO BONILLA MIRAFLORES

ELEMENTOS LIVIANOS DE ACERO

LAMINA PREFORMADA ACERO - DECK

PLANCHA COLABORANTE

PLANCHA COLABORANTE

SISTEMA QUICKWALL PARA VIVIENDAS

1.3 Criterios de seguridad

CRITERIOS DE SEGURIDAD Debe cuidarse la Seguridad a la Rotura y el buen funcionamiento en Condiciones de Servicio. Debe tenerse en cuenta que todos estos factores se comportan con criterios probabilísticos.

RESISTENCIA CARACTERISTICA Para los materiales se emplea la Resistencia Característica que es menor que la resistencia promedio, y que se establece bajo la condición de que no más de 1 en un cierto número de ensayos (por ejemplo 1 en 10) dará una resistencia menor que la característica.

Distribución Probabilística de Solicitaciones, Q, y Resistencias, R

INDICE DE CONFIABILIDAD, β

CONTROL DE CALIDAD

1.4 Procedimientos de diseño

PROCESO DE DISEÑO Es un proceso iterativo que pasa por las siguientes etapas: 1.- Anteproyecto 2.- Análisis 3.- Diseño

FUNCIONES DE UN BUEN DISEÑO 1. - Función de Uso 2 FUNCIONES DE UN BUEN DISEÑO 1.- Función de Uso 2.- Función de Seguridad 3.- Función Estética 4.- Función económica

RAZON Y SER DE LOS TIPOS ESTRUCTURALES Génesis del esquema estructural RAZON Y SER DE LOS TIPOS ESTRUCTURALES Eduardo Torroja

RAZON Y SER DE LOS TIPOS ESTRUCTURALES Génesis del esquema estructural RAZON Y SER DE LOS TIPOS ESTRUCTURALES Eduardo Torroja

RAZON Y SER DE LOS TIPOS ESTRUCTURALES Eduardo Torroja Génesis del esquema estructural RAZON Y SER DE LOS TIPOS ESTRUCTURALES Eduardo Torroja

METODOS DE DISEÑO Allowable Stress Design (ASD) 1.- Diseño por Esfuerzos Admisibles Allowable Stress Design (ASD) 2.- Diseño por Factores de Carga y Resistencia (Estados Límites) Load and Resistance Factor Design (LRFD)

ESTADOS LIMITES Pueden ser de RESISTENCIA o de SERVICIO. Son aquellas condiciones de una estructura en que ésta deja de cumplir su función específica Pueden ser de RESISTENCIA o de SERVICIO.

ESTADOS LIMITES DE RESISTENCIA 1.- Esfuerzos 2.- Pandeo 3.- Fatiga 4.- Volteo 5.- Deslizamiento

ESTADOS LIMITES DE SERVICIO 1.- Deflexiones 2.- Vibración 3.- Fisuración

1.5 Reglamentos

CARGAS PARA EL DISEÑO 1.- Norma E.020 CARGAS 2.- Norma E.030 DISEÑO SISMORRESISTENTE

1.- La Norma Peruana de Acero es la E.090 aprobada en Febrero de 2004. 2.- La Norma E.090 emplea el método de diseño por Factores de Carga y Resistencia (LRFD). 3.- Por existir aún muchos profesionales que emplean el método de diseño por Esfuerzos Admisibles (ASD), presenta procedimientos mínimos de diseño por este método.

CONDICION GENERAL DE SEGURIDAD

CARGAS, FACTORES DE CARGA Y COMBINACIÓN DE CARGAS-1 Las siguientes cargas nominales deben ser consideradas: D : Carga muerta debida al peso propio de los elementos y los efectos permanentes sobre la estructura. L : Carga viva debida al mobiliario y ocupantes. Lr : Carga viva en las azoteas. W : Carga de viento. S : Carga de nieve. E : Carga de sismo de acuerdo a la NTE E.030 Diseño Sismorresistente. R : Carga por lluvia o granizo.

CARGAS, FACTORES DE CARGA Y COMBINACIÓN DE CARGAS-2 La resistencia requerida de la estructura y sus elementos debe ser determinada para la adecuada combinación crítica de cargas factorizadas. Para la aplicación del método LRFD, las siguientes combinaciones deben ser investigadas: 1,4D (1.4-6) 1,2D + 1,6L + 0,5(Lr ó R) (1.4-2) 1,2D + 1,6(Lr ó S ó R) + (0,5L ó 0,8W) (1.4-3) 1,2D + 1,3W + 0,5L + 0,5(Lr ó S ó R) (1.4-4) 1,2D ± 1,0E + 0,5L + 0,2S (1.4-5) 0,9D ± (1,3W ó 1,0E) (1.4-6)

IMPACTO En el caso de estructuras que soporten carga viva que produce impacto, deberá considerarse un incremento en la carga viva nominal debido a este efecto. En el caso del método LRFD este incremento se aplica en las combinaciones 1.4-2 y 1.4-3

IMPACTO Si no hay indicación en contrario los incrementos serán los siguientes: (a) Apoyos de ascensores …...................... 100% (b) Apoyos de maquinaria liviana accionada por ejes o motores …………………………………. 20% (c) Apoyos de maquinas reciprocantes ………. 50% (d) Tirantes que soportan pisos y voladizos… 33% (e) Vigas de puente grúa con cabina de operador y sus conexiones .................. 25% (f) Vigas de puente grúa con control colgante y sus conexiones …………………………………… 10%

FUERZAS HORIZONTALES EN PUENTES GRUA La fuerza lateral nominal que se genera en la vía del puente grúa por el movimiento del polipasto no debe ser menor al 20% de la suma del peso izado y el peso del polipasto. No debe incluirse el peso de otras partes de la grúa.

FUERZAS HORIZONTALES EN PUENTES GRUA Esta fuerza debe aplicarse en la parte superior de los rieles actuando en la dirección normal al desplazamiento del puente grúa y debe ser distribuida considerando la rigidez lateral de la estructura que soporta los rieles.

FUERZAS HORIZONTALES EN PUENTES GRUA La fuerza longitudinal nominal tendrá un valor mínimo de 10% de las máximas cargas de rueda de la grúa aplicada en la parte alta del riel, a menos que se especifique otra cosa.

1.6 Ayudas de diseño

DOCUMENTOS DE DISEÑO 1. - Planos: - de Ingeniería Básica - de Taller 2 DOCUMENTOS DE DISEÑO 1.- Planos: - de Ingeniería Básica - de Taller 2.- Especificaciones Técnicas 3.- Memoria Descriptiva

MANUAL DEL AISC Datos de perfiles

Gráfico para diseño de Vigas. MANUAL AISC

AYUDAS PARA EL DISEÑO