APLICACIONES PRACTICAS DE LA INGENIERIA DE CAMPO
NTE E.090 – DISEÑO DE ESTRUCTURAS METALICAS
Ing. Daniel Munares García Líder de disciplina COSAPI S. A. Miembro del comité especializado encargado de actualizar la norma E.090 The Diamond Synchrotron Lab. - Inglaterra
El objetivo general es difundir la normatividad vigente y contenida en el Reglamento Nacional de Edificaciones. El actual RNE vigente es el emitido en Junio del 2006. La institución encargada para elaborar y actualizar las normas técnicas es SENCICO a través de sus comités especializados.
Carátula del RNE de El Peruano
El objetivo específico de esta presentación es describir el contenido de la Norma Técnica de Edificación E.090. Emitida en feb-2004, describe las exigencias mínimas para diseño, fabricación y montaje de estructuras metálicas para edificaciones en el Perú.
Carátula NTE E.090
Mapa extraído del web de Provías Nacional
En un proyecto con acero estructural se tiene el diseño, el suministro, la fabricación, el pintado y el montaje. ETAPA DEL PROYECTO
CAPITULO y/o APENDICE
Estructuración, Análisis y Diseño Estructural
Capítulos del 1 al 12 y todos los apéndices. Se complementa con NTE E.020, E.030, E.060 y el AISC.
Suministro de materiales (incluye control de calidad)
Capítulo 1. Se complementa con las normas ANSI, ASTM y AWS
Fabricación de estructuras (incluye control de calidad)
Capítulo 13. Se complementa con las normas ASTM y AWS.
Protección anticorrosiva (pintado en el taller)
Capítulo 13
Montaje (incluye tolerancias y control de calidad)
Capítulo 13. Se complementa con la NTE E.120
En los trece (13) capítulos y cuatro (4) apéndices en que se divide la norma se trata de enfocar todas las etapas del proyecto.
La norma aplica a los elementos de acero estructural destinados a soportar las cargas de las edificaciones. Estos pueden ser: Viguetas Vigas Columnas Otros elementos que forman parte de la estructura de acero.
Fotografía extraída de la presentación de Estructuras Metálicas del Ing. César Aranis del año 2006
La norma no aplica para secciones dobladas en frío o perfiles y/o planchas plegadas.
Figura extraída del Manual Técnico de Precor
Para estos casos se recomienda utilizar las normas del American Iron and Steel Institute (AISI).
Figura extraída del Manual Técnico de Acero-Deck
La norma E.090 acepta bajo sus alcances tres tipos de construcciones. Tipo 2 - Pórtico simple (no restringido) Tipo 3 – Pórtico semirrígido (parcialmente restringido)
Fotografía extraída de la presentación de Estructuras Metálicas del Ing. L. Zegarra del año 2008
Tipo 1 - Pórtico rígido (pórtico continuo) Fotografía extraída de la presentación de Estructuras Metálicas del Ing. César Aranis del año 2006
Para los diseños se acepta usar el método de factores de carga y resistencia (LRFD) como criterio de diseño.
Fórmula básica del método LRFD
LRFD – Load & Resistance Factor Design
Alternativamente se permite usar el método de Esfuerzos Admisibles (ASD) como criterio de diseño.
apl adm
ult FS
Por existir aún muchos profesionales que emplean el método de Diseño por Esfuerzos Admisibles (Allowable Stress Design - ASD), la norma presenta procedimientos mínimos de diseño con este método)
En el capítulo 1 se precisan las condiciones de carga a considerar en el análisis y diseño estructural. NTE E.020
NTE E.090
D=
Carga muerta
D:
Carga muerta debida al peso propio de los elementos y los efectos permanentes sobre la estructura.
L=
Carga viva
L:
Carga viva debida al mobiliario y ocupantes.
-
Lr:
Carga viva en las azoteas.
Carga de viento
W:
Carga de viento
-
S:
Carga de nieve
Carga de sismo según NTE E.030
E:
Carga de sismo de acuerdo a NTE E.030
-
R:
R: Carga por lluvia o granizo
W=
E= T=
Acciones por cambio de temperatura, etc.
-
-
Se cumple con la NTE E.020 “Cargas”
También se precisan las combinaciones de carga a usar considerando el método LRFD. COMBINACION
NUMERAL
1.4D
(1.4-1)
1.2D + 1.6L + 0.5(Lr ó S 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)
Estas combinaciones no aparecen en la NTE E.020 “Cargas”
Se describe como se deben obtener las combinaciones de carga usando el método ASD.
Extracto de la página 34 de la NTE E.090
En la siguiente versión de la norma se está proponiendo precisar estas combinaciones.
La norma permite incrementar los esfuerzos admisibles en un tercio cuando se usa el método ASD.
Extracto de la página 36 de la NTE E.090
Este incremento es permitido, si y solo si, se usan las combinaciones en servicio de acuerdo a NTE E.090. Si se usan las combinaciones en servicio de la NTE E.020 los esfuerzos admisibles no se debe incrementar.
Los documentos de diseño mencionados por la norma son los planos.
Documento de Diseño
NTE E.090
- Memoria Descriptiva
-
- Memoria de Cálculo
-
- Planos
Mencionado
- Especificaciones Técnicas
-
- Listas de cantidades (metrados)
-
Se indica lo mínimo que deben mostrar e indicar, precisando además el tipo de estructura usada, las conexiones y para la soldadura, simbología y longitud.
En el capítulo 2 se definen requisitos de diseño comunes a toda la norma. NUMERAL
PROPIEDAD O CARACTERISTICA A DEFINIR
2.1
ÁREA TOTAL
2.2
ÁREA NETA
2.3
ÁREA NETA EFECTIVA PARA MIEMBROS EN TRACCION
2.4
ESTABILIDAD
2.5
PANDEO LOCAL
2.6
RESTRICCIONES DE ROTACION EN PUNTOS DE APOYO
2.7
RELACIONES DE ESBELTEZ LIMITE
2.8
TRAMOS SIMPLEMENTE APOYADOS
2.9
RESTRICCION DE APOYO
2.10
DIMENSIONES DE VIGA
Estas definiciones, requisitos o restricciones se usan indistintamente en la parte concerniente a diseño.
En el capítulo 3 se definen requisitos generales para la estabilidad de la estructura como un todo.
Figuras extraídas de la presentación de “Estructuras de Acero para Edificios” de Romero Cortázar
Para asegurar la estabilidad se debe tener en cuenta los efectos de segundo orden y el arriostramiento para la estabilidad de los pórticos.
El diseño de elementos sujetos solamente a tracción axial por cargas estáticas se muestra en el capítulo 4.
Figuras extraídas del libro “Diseño Básico de Estructuras de Acero” de B. Johnston
Se describen los dos métodos de diseño, LRFD y ASD.
El capítulo 5 abarca el diseño de elementos sujetos solamente a compresión axial.
Figuras extraídas del libro “Diseño Básico de Estructuras de Acero” de B. Johnston
Para miembros con elementos esbeltos en compresión, manda al Apéndice 2.5.3. Para miembros con peralte variable manda al Apéndice 6.3 Igualmente, se describen los dos métodos de diseño, LRFD y ASD.
El capítulo 6 aplica a los elementos prismáticos compactos y no compactos sujetos a flexión. Se dan expresiones para verificar flexión y/o corte y al igual que los capítulos previos, se describen los dos métodos de diseño, LRFD y ASD.
Figura extraída del libro “Diseño Básico de Estructuras de Acero” de B. Johnston
Se ha destinado el capítulo 7 para vigas fabricadas a partir de planchas con esbeltez de alma menor a lr.
Figuras extraídas del libro “Diseño Básico de Estructuras de Acero” de B. Johnston
Se dan expresiones para verificar flexión y/o corte y también para determinar los rigidizadores transversales. Solo considera el método LRFD.
Para el caso de elementos prismáticos sometidos a fuerzas combinadas y torsión se debe usar el capítulo 8.
Figura extraída del libro “Diseño Básico de Estructuras de Acero” de B. Johnston
Se dan expresiones para los casos de flexo–tracción, torsión sola y torsión combinada con flexión, corte y/o fuerza axial, considerando ambos métodos LRFD y ASD.
La norma también considera el diseño de algunos tipos de elementos compuestos en su capítulo 9.
Figura extraída del libro “Diseño Básico de Estructuras de Acero” de B. Johnston
Estos elementos pueden ser; columnas compuestas de perfiles o tubos de acero combinados con concreto estructural y vigas de acero conectadas con losas de concreto armado.
El capítulo 10 trata sobre el diseño de conexiones sometidos a cargas estáticas.
Figuras extraídas del libro “Diseño Básico de Estructuras de Acero” de B. Johnston
Las conexiones mas conocidas en el mundo son las conexiones empernadas y las conexiones soldadas, con sus diferentes combinaciones y variantes. Se considera el método LRFD y el ASD.
El capítulo 11 cubre las consideraciones de resistencia de elementos sujetos a fuerzas concentradas.
Figuras extraídas del libro “Diseño Básico de Estructuras de Acero” de B. Johnston
También se toca brevemente en este capítulo el empozamiento de aguas y el diseño por fatiga.
El capítulo 12 provee guías de diseño para condiciones en servicio. NUMERAL
CONDICION DE SERVICIO
12.1
CONTRAFLECHA
12.2
EXPANSION Y CONTRACCION
12.3.1
DEFLEXIONES
12.3.2
VIBRACION DE PISO
12.3.3
DESPLAZAMIENTOS LATERALES
12.4
CONEXIONES DE DESLIZAMIENTO CRITICO
12.5
CORROSION
Servicio es un estado en que la función de la edificación, su apariencia, mantenimiento, durabilidad y comodidad de los ocupantes se conservan bajo condiciones de uso normal.
El capítulo 13 considera la fabricación, montaje y control de calidad. Figura extraída de la presentación de “Estructuras de Acero para Edificios” de Romero Cortázar
Una de las primeras actividades de esta etapa es la adquisición de los materiales, numerales 1.3 y 13.5.5 y la elaboración de los planos de taller por parte del fabricante, de acuerdo al numeral 13.1.
El numeral 13.2 proporciona requisitos para las diversas etapas de fabricación. NUMERAL
ETAPA DE FABRICACION
13.2.1
Contraflecha, Curvado y Enderezado
13.2.2
Corte Térmico
13.2.3
Alisado de Bordes
13.2.4
Construcción Soldada
13.2.5
Construcciones Empernadas
13.2.6
Juntas de Compresión
13.2.7
Tolerancias Dimensionales
13.2.8
Acabado de Bases de Columna
Todas estas etapas deben tener su respectivo control de calidad
El numeral 13.5 describe varias consideraciones para el control de calidad durante la fabricación. NUMERAL
CONTROL DE CALIDAD
13.5.1
Cooperación
13.5.2
Rechazos
13.5.3
Inspección de la Soldadura
13.5.4
Inspección de Conexiones con Pernos de Alta Resistencia de Deslizamiento Crítico
13.5.5
Identificación del Acero
Se complementa con las normas ASTM, ANSI y AWS.
El pintado en el taller corresponde al recubrimiento base del sistema de protección anticorrosiva.
Fotografía extraída de la web: wvdot.com/10_contractors/mcst/aspl/.../21203scefpres.ppt
No se requiere el pintado de todas las capas de la estructura a menos que esté indicado en los planos y especificaciones del proyecto.
Los requisitos para el montaje de la estructura están indicados en el numeral 13.4.
NUMERAL
ETAPA DE MONTAJE
13.4.1
Método de Montaje
13.4.2
Condiciones del Lugar de la Obra
13.4.3
Cimentaciones
13.4.4
Ejes de Edificación y Puntos de Nivel de Referencia
13.4.5
Instalación de Pernos de Anclaje y Otros
13.4.6
Material de Conexión de Campo
En todas estas etapas deben generarse protocolos de recepción y de montaje validados tanto por el constructor de obra civil, como por el montador.
El montaje propiamente dicho se debiera ejecutar sin tropiezos. NUMERAL
ETAPA DE MONTAJE
13.4.7
Apoyos Temporales de la Estructura de Acero
13.4.8
Tolerancias de la Estructuras
13.4.9
Corrección de Errores
13.4.10
Manipulación y Almacenamiento
Podemos concluir que cada parte de un proyecto de estructuras de acero para edificaciones está cubierto por la norma E.090.
Se incluye el diseño, el suministro, la fabricación y el montaje.
Carátula NTE E.090
Podemos concluir que cada parte de un proyecto de estructuras de acero para edificaciones está cubierto por la norma E.090.
Se incluye el diseño, el suministro, la fabricación y el montaje.
GRACIAS Carátula NTE E.090
