ESTRUCTURAS METALICAS Y DE MADERA Profesor: Luis Zegarra C

ESTRUCTURAS METALICAS Y DE ESTRUCTURAS METALICAS Y DE MADERAMADERA

Profesor: Luis Zegarra C.Profesor: Luis Zegarra C.

BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA

1. Norma Técnica de Edificación E.090 1. Norma Técnica de Edificación E.090 ESTRUCTURAS METALICAS. Ministerio de Vivienda,ESTRUCTURAS METALICAS. Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento, 2004.Construcción y Saneamiento, 2004.

2. Manual of Steel Construction - Load & Resistance 2. Manual of Steel Construction - Load & Resistance Factor Design (LRFD). American Institute of Steel Factor Design (LRFD). American Institute of Steel Construction (AISC), 1993.Construction (AISC), 1993.

3. Detailing for Steel Construction. AISC Publication 3. Detailing for Steel Construction. AISC Publication No. MO13. 1st. Edition, 1983.No. MO13. 1st. Edition, 1983.

4. Steel Structures. Design and Behavior. 4. Steel Structures. Design and Behavior. Emphasizing Load and Resistance Factor Design. Emphasizing Load and Resistance Factor Design. Charles G. Salmon and John E. Johnson. Third Charles G. Salmon and John E. Johnson. Third Edition. Harper Collins Publishers Inc, New York,Edition. Harper Collins Publishers Inc, New York, 1990.1990.

BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA

5.5. LRFD Steel Design. William T. Segui. 2 LRFD Steel Design. William T. Segui. 2ndnd. Edition. Brooks/Cole. Edition. Brooks/Cole Publishing Company, 1999.Publishing Company, 1999.

6.6. Diseño de Acero Estructural. Joseph E. Bowles. Editorial LIMUSA, Diseño de Acero Estructural. Joseph E. Bowles. Editorial LIMUSA, 1991.1991.

7.7. Diseño de Estructuras de Acero: Método LRFD. Jack Mc Cormac. Diseño de Estructuras de Acero: Método LRFD. Jack Mc Cormac. 2ª. Edición. Alfaomega Grupo Editor, México, 2002.2ª. Edición. Alfaomega Grupo Editor, México, 2002.

8. Diseño Estructural en Acero (Con énfasis en el Método de diseño8. Diseño Estructural en Acero (Con énfasis en el Método de diseño con Factores de Carga y Resistencia). Luis Zapata B. Libro 8 de lacon Factores de Carga y Resistencia). Luis Zapata B. Libro 8 de la Colección del Ingeniero Civil, Colegio de Ingenieros del Perú, 1991.Colección del Ingeniero Civil, Colegio de Ingenieros del Perú, 1991.

9. Design of Steel Structures. Edwin H. Gaylord and Charles N. 9. Design of Steel Structures. Edwin H. Gaylord and Charles N. Gaylord. 2nd. Edition. Mc. Graw-Hill Book Co., New Cork, 1972Gaylord. 2nd. Edition. Mc. Graw-Hill Book Co., New Cork, 1972

10.Designing Steel Structures. Sol E. Cooper, Andrew C. Chen. 10.Designing Steel Structures. Sol E. Cooper, Andrew C. Chen. (PUCP: TA 684 C75)(PUCP: TA 684 C75)

Capitulo 1Capitulo 1

INTRODUCCIONINTRODUCCION

1.1 Generalidades1.1 Generalidades

CRITERIOS DE BASECRITERIOS DE BASE

1.- La Norma Peruana de Acero es la 1.- La Norma Peruana de Acero es la E.090 ESTRUCTURAS METALICAS.E.090 ESTRUCTURAS METALICAS.

2.- El sistema de unidades que emplea la2.- El sistema de unidades que emplea la Norma es el Sistema Internacional (SI).Norma es el Sistema Internacional (SI).

SISTEMA INTERNACIONAL (SI)SISTEMA INTERNACIONAL (SI)

Unidades básicas:Unidades básicas: Longitud = metroLongitud = metro = m = m MasaMasa = kilogramo = kg = kilogramo = kg TiempoTiempo = segundo = s = segundo = s

Unidades derivadas:Unidades derivadas: FuerzaFuerza = newton= newton = N= N PresiónPresión = pascal = pascal = Pa = 1N/m= Pa = 1N/m22

EnergíaEnergía = joule= joule = J = 1 Nxm= J = 1 Nxm

(1 newton es la fuerza que a un cuerpo con una (1 newton es la fuerza que a un cuerpo con una masa de 1 kg le produce una aceleración de 1 m/smasa de 1 kg le produce una aceleración de 1 m/s22))

EQUIVALENCIASEQUIVALENCIAS

g g = 9.806650 m/s= 9.806650 m/s22

1 kg-f 1 kg-f = 9.806650 N (exacto)= 9.806650 N (exacto) 1 kg-f 1 kg-f = 2.204622 lb-f= 2.204622 lb-f 1 MPa 1 MPa = 1 N/mm= 1 N/mm22

1 MPa1 MPa = 10.2 kg-f/cm= 10.2 kg-f/cm22

1 ksi 1 ksi = 6.894757 MPa= 6.894757 MPa 1 kip 1 kip = 1 000 lb = 4448.222 N= 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 CURSODESARROLLO DEL CURSO

1.- Estudio de elementos aislados sometidos1.- Estudio de elementos aislados sometidos a diferentes solicitaciones.a diferentes solicitaciones.

2.- Su conexión a los elementos de apoyo.2.- Su conexión a los elementos de apoyo.

3.- Ensamblado de estos elementos para3.- Ensamblado de estos elementos para constituir estructuras.constituir estructuras.

1.2 Clasificación de estructuras1.2 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 TUBULAREDIFICIO TUBULAR

Planta de un edificio tubularPlanta de un edificio tubular

(Amit Urs – Stability Analisis of Frame Tall Buildings)(Amit Urs – Stability Analisis of Frame Tall Buildings)

PORTICOS CONEXIÓNES RIGIDASPORTICOS CONEXIÓNES RIGIDAS

PORTICOS CON CONEXIONES PORTICOS CON CONEXIONES DE CORTEDE CORTE

PORTICO BIARTICULADO DE ALMA LLENAPORTICO BIARTICULADO DE ALMA LLENA

TIJERALESTIJERALES

TIJERALESTIJERALES

UNIONES UNIONES DE NUDOSDE NUDOSEN TIJERALEN TIJERAL

Área de planchas194m2

Peso. 800kg

Peso: 840 kgf

Peso: 840kgfÁrea de planchas:

194m2

ARCOSARCOS

CUPULA ESFERICACUPULA ESFERICA

COLISEO BONILLA COLISEO BONILLA MIRAFLORESMIRAFLORES

ELEMENTOS LIVIANOS DE ACERO

LAMINA PREFORMADA LAMINA PREFORMADA ACERO - DECKACERO - DECK

PLANCHA COLABORANTE

PLANCHA PLANCHA COLABORANTECOLABORANTE

SISTEMA QUICKWALL PARA VIVIENDASSISTEMA QUICKWALL PARA VIVIENDAS

1.3 Criterios de seguridad1.3 Criterios de seguridad

CRITERIOS DE SEGURIDADCRITERIOS DE SEGURIDAD

Debe cuidarse la Seguridad a la Rotura y el Debe cuidarse la Seguridad a la Rotura y el buen funcionamiento en Condiciones de buen funcionamiento en Condiciones de Servicio.Servicio.

Debe tenerse en cuenta que todos estos Debe tenerse en cuenta que todos estos factores se comportan con criterios factores se comportan con criterios probabilísticos.probabilísticos.

RESISTENCIA CARACTERISTICARESISTENCIA CARACTERISTICA

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

Distribución Probabilística de Solicitaciones, Q, y Resistencias, R

INDICE DE CONFIABILIDAD, INDICE DE CONFIABILIDAD, ββ

CONTROL DE CALIDADCONTROL DE CALIDAD

1.4 Procedimientos de diseño1.4 Procedimientos de diseño

PROCESO DE DISEÑOPROCESO DE DISEÑO

Es un proceso iterativo que pasa por las Es un proceso iterativo que pasa por las siguientes etapas:siguientes etapas:

1.- Anteproyecto1.- Anteproyecto2.- Análisis2.- Análisis3.- Diseño3.- Diseño

FUNCIONES DE UN BUEN DISEÑOFUNCIONES DE UN BUEN DISEÑO

1.- Función de Uso1.- Función de Uso2.- Función de Seguridad2.- Función de Seguridad3.- Función Estética3.- Función Estética4.- Función económica4.- Función económica

Génesis del esquema estructuraGénesis del esquema estructurall

RAZON Y SER DE LOS TIPOS ESTRUCTURALESRAZON Y SER DE LOS TIPOS ESTRUCTURALESEduardo TorrojaEduardo Torroja

Génesis del esquema estructurGénesis del esquema estructuralal

RAZON Y SER DE LOS TIPOS ESTRUCTURALESRAZON Y SER DE LOS TIPOS ESTRUCTURALESEduardo TorrojaEduardo Torroja

Génesis del esquema estructuralGénesis del esquema estructural

RAZON Y SER DE LOS TIPOS ESTRUCTURALESRAZON Y SER DE LOS TIPOS ESTRUCTURALESEduardo TorrojaEduardo Torroja

METODOS DE DISEÑO

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

Son aquellas condiciones de una estructura en que ésta deja de cumplir su función específica

Pueden ser de RESISTENCIA o deSERVICIO.

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 Reglamentos1.5 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 aprobada1.- La Norma Peruana de Acero es la E.090 aprobada en Febrero de 2004.en Febrero de 2004.

2.- La Norma E.090 emplea el método de diseño por 2.- La Norma E.090 emplea el método de diseño por Factores de Carga y Resistencia (LRFD).Factores de Carga y Resistencia (LRFD).

3.- Por existir aún muchos profesionales que emplean el3.- Por existir aún muchos profesionales que emplean el método de diseño por Esfuerzos Admisibles (ASD),método de diseño por Esfuerzos Admisibles (ASD), presenta procedimientos mínimos de diseño porpresenta procedimientos mínimos de diseño por este método.este método.

CONDICION GENERAL DE SEGURIDADCONDICION GENERAL DE SEGURIDAD

CARGAS, FACTORES DE CARGA Y CARGAS, FACTORES DE CARGA Y COMBINACIÓN DE CARGAS-1COMBINACIÓN DE CARGAS-1

Las siguientes cargas nominales deben ser Las siguientes cargas nominales deben ser consideradas: consideradas:

D D :: Carga muerta debida al peso propio de los Carga muerta debida al peso propio de los elementos y los efectos permanentes sobre laelementos y los efectos permanentes sobre la estructura.estructura.L L :: Carga viva debida al mobiliario y ocupantesCarga viva debida al mobiliario y ocupantes..Lr Lr :: Carga viva en las azoteas.Carga viva en las azoteas.W W :: Carga de vientoCarga de viento..S S :: Carga de nieveCarga de nieve..E E :: Carga de sismo de acuerdo a la NCarga de sismo de acuerdo a la NTE TE E.030 Diseño E.030 Diseño Sismorresistente.Sismorresistente.R R :: Carga por lluvia o granizoCarga por lluvia o granizo..

CARGAS, FACTORES DE CARGA Y CARGAS, FACTORES DE CARGA Y COMBINACIÓN DE CARGAS-2COMBINACIÓN 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)

IMPACTOIMPACTO

En el caso de estructuras que soporten carga En el caso de estructuras que soporten carga viva que produce impacto, deberá considerarse viva que produce impacto, deberá considerarse un incremento en la carga viva nominal debido un incremento en la carga viva nominal debido

a este efecto. a este efecto. En el caso del método LRFD este incremento se En el caso del método LRFD este incremento se

aplica en las combinaciones 1.4-2 y 1.4-3aplica en las combinaciones 1.4-2 y 1.4-3

IMPACTOIMPACTO

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

FUERZAS HORIZONTALES EN PUENTES GRUAFUERZAS HORIZONTALES EN PUENTES GRUA

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

otras partes de la grúa.otras partes de la grúa.

FUERZAS HORIZONTALES EN PUENTES GRUAFUERZAS HORIZONTALES EN PUENTES GRUA

Esta fuerza debe aplicarse en la parte superior de los Esta fuerza debe aplicarse en la parte superior de los rieles actuando en la dirección normal al rieles actuando en la dirección normal al

desplazamiento del puente grúa y debe ser distribuida desplazamiento del puente grúa y debe ser distribuida considerando la rigidez lateral de la estructura que considerando la rigidez lateral de la estructura que

soporta los rieles.soporta los rieles.

FUERZAS HORIZONTALES EN PUENTES GRUAFUERZAS HORIZONTALES EN PUENTES GRUA

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

1.6 Ayudas de diseño1.6 Ayudas de diseño

DOCUMENTOS DE DISEÑODOCUMENTOS DE DISEÑO

1.- Planos: - de Ingenier1.- Planos: - de Ingenieríía Ba Báásicasica - de Taller - de Taller 2.- Especificaciones T 2.- Especificaciones Téécnicascnicas 3.- Memoria Descriptiva 3.- Memoria Descriptiva

MANUAL DEL MANUAL DEL AISCAISC

Datos de Datos de perfilesperfiles

Gráfico paradiseño de

Vigas.

MANUAL AISC

AYUDASAYUDASPARAPARA

ELELDISEÑODISEÑO