TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de Cd. Victoria
INFORME FINAL DEL PROYECTO DE RESIDENCIA PROFESIONAL
Proyecto: “ANÁLISIS, DISEÑO Y DETALLADO ESTRUCTURAL EN ACERO DE NAVES INDUSTRIALES CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. VIGENTES”. Especialidad: INGENIERIA CIVIL Alumno: JOSE EDUARDO MOTA CARRILLO Número de control: 10380733 Asesor interno: ING. JAIME IBARRA HINOJOSA Asesor externo: ING. ANDRES VIRGILIO RODRIGUEZ GARCIA
Cd. Victoria, Tamaulipas, Junio de 2015
INDICE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN.................................................................................................. 2 2. JUSTIFICACIÓN.................................................................................................. 3 3. OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS..................................................... 4 3.1 OBJETIVO GENERAL............................................................................ 4 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS................................................................... 4 4. CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA EN QUE PARTICIPÉ.................................... 5 4.1 ENTIDAD……………………………………………………………………... 5 4.2 UBICACION…………………………………………………………………... 6 5. PROBLEMAS A RESOLVER............................................................................... 7 6. ALCANCES Y LIMITACIONES............................................................................ 8 7. FUNDAMENTOS TEÓRICOS.............................................................................. 9 8. PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES REALIZADAS. 19 9. RESULTADOS, PLANOS, GRÁFICAS Y PROGRAMAS..................................72 10. COMPETENCIAS DESARROLLADAS.........................................................…73 11. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES....................................................74 12. GLOSARIO.......................................................................................................75 13. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................82
ANEXOS
1. INTRODUCCIÓN. El presente proyecto, muestra una metodología aplicada para realizar un análisis y diseño estructural de una nave industrial con las especificaciones de la A.I.S.C. 1
(American Institute for Steel Construction). Se pretende que pueda ser usado como marco de referencia para otros proyectos, es dirigida principalmente para los estudiantes de ingeniería civil que deseen incursionar en el ámbito estructural de la edificación, así como para ingenieros que recién egresan de la Carrera. Es posible que al realizar este proyecto con el paso del tiempo y con el desarrollo de nuevas teorías destinadas a la solución de problemas estructurales, se introduzca a un proceso de obsolescencia de la metodología presente, sin embargo, las teorías sobre las cuales se basa este proyecto, nos han demostrado que por la sencillez, tanto de aprendizaje como de realización, son sumamente utilizadas y conocidas por los ingenieros civiles dedicados al diseño estructural. Estas condiciones hacen que este trabajo sea realizado bajo bases sólidas, que a pesar del paso del tiempo servirá al quehacer estructural. Es interesante hacer notar que actualmente en la mayoría de las escuelas de ingeniería la manera de enseñar el diseño estructural es con un plumón y un pintarron, aunque en los programas de estudio en proyecto y en la mayoría de las oficinas de ingeniería estructural, ya se contempla el uso de las computadoras como complemento del análisis y diseño. Debido a estas consideraciones se ha decido utilizar el programa STAAD PRO V8i para el análisis y diseño estructural. Y el programa de AUTOCAD (herramienta de dibujo) lo utilizaremos para la representación de los planos estructurales, debido a la rapidez y la calidad al presentar los planos.
2. JUSTIFICACIÓN. Los proyectos de acero estructural son cada día mas frecuentes en las edificaciones ya que estos presentan muchas ventajas con respecto al concreto, ya sea en su 2
rapidez de instalación, en elementos con menores dimensiones como también su composición permite tener estudios con un mayor control del comportamiento que presenta ante la aplicación de cargas, así como su funcionalidad y predicción de fallas que pudiera presentar en servicio. El empleo del acero estructural en edificios tipo naves industriales son casos de cómo es eficiente emplear este material ya que debido a los requerimientos económicos requeridos por el cliente, en este caso en particular, se debe tener un edificio capaz de comportarse de manera adecuada ante las diferentes cargas y factores ambientales, así como el de llegar a un peso optimo (aceptable) el cual no rebase el de otros edificios calculados que presentan similitudes en su arquitectura y tamaños. Y si fuese posible el de tener un peso aun menor de lo que se proyecta, haciendo uso de propuestas diferentes a las iniciales en la estructuración de los marcos de las naves industriales entregados en los proyectos arquitectónicos.
3. OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS 3.1 Objetivo general
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Realizar el análisis y el diseño estructural de una nave industrial mediante la aplicación de las normas para el diseño de estructuras de acero de acuerdo con las especificaciones ANSI/AISC 360-10
método ASD (allowable stress Design), empleando software de cálculo de estructuras (STAAD.Pro V8i) para llevar a cabo con eficiencia en tiempo la realización del proyecto.
3.2 Objetivos Específicos
A partir de los modelos arquitectónicos asegurar una correcta modelación de la estructura en cuestión.
Llevar a cabo un análisis y diseño estructural integro apegado a las especificaciones y normas del código de diseño en cuestión
Realizar planos estructurales en base a los criterios arquitectónicos de dibujo.
Entregar en tiempo y forma de los planos estructurales del proyecto en cuestión.
4. CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA EN QUE PARTICIPE. 4.1 Entidad
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AVR proyectos de ingeniería y desarrollos tecnológicos Es un estudio de Ingeniería estructural con diez años de experiencia en el medio de la ingeniería de proyectos, siendo la especialidad edificios de tipo industrial y centros comerciales en el sector privado. Recientemente también ha incursionado en el desarrollo de software para la ingeniería estructural. El proyecto que se presenta en este informe, fue desarrollado en las oficinas de la empresa, la cual consta de un equipo de ingeniería de detalle, el cual tiene como funciones especificas, el análisis, diseño y desarrollo de proyectos de ingeniería que requieren del servicio de un estudio estructural, como también de revisiones generales de proyectos ya elaborados que necesiten una segunda opinión (revisión estructural), asesoría técnica y corresponsabilidad en seguridad estructural, en la zona centro del país. Este departamento también participa en el desarrollo de aplicaciones y programas informáticos de ingeniería, orientadas a la ingeniería de estructuras Para llevar a cabo tales tareas, el departamento cuenta con el siguiente personal: Gerente general, cinco ingenieros calculistas, 1 Practicante auxiliar y 1 dibujante.
4.2 Ubicación
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La empresa se encuentra al sur de la ciudad de Querétaro, Querétaro, cerca de la avenida Louis Pasteur sur, en la calle Galaxia N°333 Col. Universo 2000 con referencia a 500m al norte del libramiento Sur-Poniente.
5. PROBLEMAS A RESOLVER. a) Correcta interpretación de planos arquitectónicos y plantas de niveles, para la estructuración de la nave industrial y sus contenciones. 6
b) Estructuración de la nave con respecto a su altura libre, desde el nivel de piso terminado hasta el nivel sobre estructura en marcos, que se requiere para los diferentes usos que se le vaya a dar al edificio.
c) Correcto modelado de la estructura en el entorno CAD y su importación al software de análisis en cuestión (Staad Pro V8i).
d) Encontrar el peso óptimo por metro cuadrado de la nave industrial, que no sobrepase al de otras naves con similitud de condiciones.
e) Dibujo
y
detallado
estructural,
que
encuentre
los
requerimientos
arquitectónicos que satisfagan una buena interpretación por parte de los contratistas.
6. ALCANCES Y LIMITACIONES. Al finalizar el proyecto de residencias, se cumplieron los objetivos marcados en capítulos anteriores, se llevo acabo un análisis, diseño y detallado estructural integro, en tiempo, en forma y con los lineamientos de las especificaciones y códigos 7
de diseño utilizados; tratando siempre de obtener una estructura ligera y mecánicamente optima. Algunos procedimientos de análisis de cargas (sísmicas y por viento), y de diseño de conexiones, placas base, análisis y diseño de muros de contención de gran altura estuvieron fuera del alcance del proyecto, siendo estos analizados y estructurados por el gerente general de la empresa.
7. FUNDAMENTO TEÓRICO. 7.1 El proceso del diseño estructural El diseño es un proceso creativo mediante el cual se definen las características de
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un sistema de manera que cumpla en forma óptima con sus objetivos. El objetivo de un sistema estructural es resistir las fuerzas a las que va a estar sometido, sin colapso o mal comportamiento. Las soluciones estructurales están sujetas a las restricciones que surgen de la interacción con otros aspectos del proyecto y a las limitaciones generales de costo y tiempo de ejecución. Cualquier intento de clasificación o subdivisión del proceso de diseño resulta hasta cierto punto arbitrario. Sin embargo, es útil para entender su esencia, considerar tres aspectos fundamentales: la estructuración; en análisis y el diseño. Estructuración. En esta parte del proceso se determinan los materiales de los que va a estar constituida la estructura, la forma global de ésta, el arreglo de sus elementos constitutivos y sus dimensiones y características más esenciales, es está la parte fundamental del proceso. De la correcta elección del sistema o esquema estructural depende más que de ningún otro aspecto la bondad de los resultados. En esta etapa es donde desempeñaran un papel preponderante la creatividad y el criterio. Análisis. Se incluyen bajo esta denominación las actividades que llevan a la determinación de la respuesta de la estructura ante las diferentes acciones exteriores que puedan afectarla, es decir se trata de determinar los efectos de las cargas que pueden afectar a la estructura durante su vida útil. Para esta determinación se requiere lo siguiente. a) Modelar la estructura, o sea idealizar la estructura real por medio de un modelo teórico factible de ser analizado con los procedimientos de cálculo disponibles. Un ejemplo es la idealización de un edificio de columnas, vigas y losas de concreto por medio de un sistema de marcos planos formados por barras de propiedades equivalentes. b) Determinar las acciones de diseño. En muchas situaciones las cargas y los otros agentes que introducen esfuerzos en la estructura están definidos por los códigos y 9
es obligación del proyectista sujetarse a ellos. c) Determinar los efectos de las acciones de diseño en el modelo de la estructura elegida. En esta etapa, que constituye el análisis propiamente dicho, se determinan las fuerzas internas (momentos flexionantes y de torsión, fuerzas axiales y cortantes), así como las flechas y deformaciones de la estructura. Los métodos de análisis suponen en general un comportamiento elástico lineal. Diseño. En esta etapa se define en detalle la estructura y se revisa si cumple con los requisitos de seguridad adoptados. Además, se elaboran los planos y especificaciones de construcción de la estructura. Nuevamente, estas actividades están con frecuencia muy ligadas a la aplicación de uno o más códigos que rigen el diseño de la estructura en cuestión.
7.2 Materiales. El acero es una aleación que está compuesta principalmente de hierro (más del 98%). Contiene también pequeñas cantidades de carbono, silicio, manganeso, azufre, fósforo y otros elementos. El carbono es el elemento que tiene la mayor influencia en las propiedades del acero. La dureza y la resistencia aumentan con el porcentaje de carbono pero desafortunadamente el acero resultante es más frágil y su soldabilidad se ve afectada. Una menor cantidad de carbono hará más suave y dúctil al acero, pero también más débil. La adición de cromo, silicio y níquel dan como resultado aceros con resistencias mucho mayores. Esos aceros son apreciablemente más costosos y más difíciles de fabricar.
Acero estructural El material que se ajuste a una de las siguientes normas podrá ser usado, bajo ciertas especificaciones:
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- Acero estructural con limite de fluencia mínimo de 29.5 kg/mm2 y con espesor máximo de 12.7 mm, NOM-B-99-1986 (ASTM A529). - Acero estructural, NOM-b254-1987 (ASTM A36). - Acero estructural de baja aleación y alta resistencia, NOM-B-282-1987 (ASTM A242) - Acero estructural de alta resistencia y baja aleación al manganeso-vanadio, NOMB-347-1981 (ASTM A570).
7.3 Diseño económico de miembros de acero El diseño de un miembro estructural de acero implica mucho más que el cálculo de las propiedades requeridas para resistir las cargas y la selección del perfil más ligero que tenga tales propiedades. Aunque a primera vista este procedimiento parece que presenta los diseños más económicos. Deben considerarse otros factores. Algunos de estos son los siguientes: - El proyectista necesita seleccionar las dimensiones en que se fabrican los perfiles laminados. Vigas, placas y barras de tamaño poco comunes serán difíciles de conseguir en periodos de mucha actividad constructiva y resultarán costosos en cualquier época. - En ciertos casos, pueden ser un error suponer que el perfil más ligero es el más barato. Una estructura diseñada según el criterio de la “sección más ligera” consistirá en un gran número de perfiles de formas y tamaños diferentes. Tratar de conectar y adaptar todos estos perfiles será bastante complicado y el costo del acero empleado probablemente será muy alto. - Los costos de montaje y fabricación de vigas de acero estructural son aproximadamente los mismos para los miembros ligeros o pesados. - Es muy conveniente usar la sección el mayor número de veces posible. Tal manera 11
de proceder reducirá los costos del detallado; fabricación y montaje. - Los edificios tienen con frecuencia una gran cantidad de tuberías, conductos, etcétera, por lo que deben escogerse elementos estructurales que sean compatibles con los requisitos de forma y tamaño impuestos por tales instalaciones - Los miembros de una estructura de acero, a veces están expuestos al publico, sobre todo en los caso de los puentes de acero y auditorios. La apariencia puede ser el factor principal al tener que escoger el tipo de estructura, como en el caso de los puentes.
7.4 Perfiles El Instituto Mexicano de la construcción en Acero, A.C (IMCA), pública un manual por medio del diseño de esfuerzos permisibles, que es tomado como base del AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION, INC. (A.I.S.C.), en el cual contiene la siguiente información. Disponibilidad de aceros estructurales en perfiles, placas y barras, Disponibilidad de tipos de tubos de acero, Tablas de dimensiones y propiedades de los perfiles como son: ángulo de lados iguales (LI), ángulo de lados desiguales (LD) perfil C estándar (CE), Perfil I estándar (IE), Perfil I rectangular (IR), Perfil T rectangular (TR), Perfil I soldado (IS), Redondo sólido liso (OS), Tubo circular (OC), Tubo cuadrado o rectangular (OR), Perfil C formado en frío (CF), Perfil Z formado en frío (ZF), Varilla corrugado para refuerzo de concreto y Láminas antiderrapantes realzadas. Los nombres y símbolos de los perfiles que contienen el manual, se muestran a continuación, así como la designación de los perfiles.
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Fig. 2. Nombres y símbolos de perfiles.
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7.5 Especificaciones y códigos de construcción El diseño de la mayoría de las estructuras está regido por especificaciones o normas. Aun si éstas no rigen al diseño, el proyectista quizá las tomará como una guía. No importa cuántas estructuras haya diseñado, es posible que el proyectista haya encontrado toda situación posible, por lo mismo a recurrir a las especificaciones, él recomendará el mejor material con el que se dispone. Las especificaciones de ingeniería son desarrolladas por varias organizaciones y contienen las opiniones más valiosas de esas instituciones sobre la buena práctica de ingeniería. Las autoridades municipales y estatales, preocupadas por la seguridad pública, han establecido códigos de control de la construcción de las estructuras bajo su jurisdicción. Estos códigos, que en realidad son reglamentos, especifican las cargas de diseño, esfuerzos de diseño, tipos de construcción, calidad de los materiales y otros factores; varían considerablemente de ciudad en ciudad, hecho que origina cierta confusión entre arquitectos e ingenieros. Algunas organizaciones publican prácticas que se recomiendan para uso regional o nacional; sus especificaciones no son legalmente obligatorias, a menos que estén contenidas en el código de edificación local entre estas organizaciones se encuentra el AISC.
7.6 Cargas consideradas Debe de entenderse como una carga estructural aquella que debe ser incluida en el cálculo de los elementos de la estructura que la componen (losas, trabes, columnas, cimientos, etc.). El reglamento del Distrito Federal, clasifica las cargas estructurales como; cargas muertas, vivas y accidentales (sismo y viento). 14
- Carga muerta. Se considerarán como cargas muertas los pesos de todos los elementos constructivos, de los acabados y de todos los elementos que ocupan una posición permanente y tienen un peso que no cambia sustancialmente con el tiempo. Para la evaluación de las cargas muertas se emplearán las dimensiones especificadas de los elementos constructivos y los pesos unitarios de los materiales. Para estos últimos, se utilizarán valores mínimos cuando sea más desfavorable para la estabilidad de la estructura considerar una carga muerta menor, como en el caso de volteo, flotación, lastre y succión producida por viento y en otros casos se emplearán valores máximos. - Carga viva. Se considerarán cargas vivas las fuerzas que se producen por el uso y ocupación de las construcciones y que no tienen carácter permanente. Las cargas especificadas no incluyen el peso de muros divisorios de mampostería o de otros materiales, ni de muebles, equipos u objetos de peso fuera de lo común, como cajas fuertes de gran tamaño, archivos importantes, libreros pesados o cortinajes en salas de espectáculos. Cuando se prevean tales cargas deberán cuantificarse y tomarse en cuenta en el diseño en forma independiente de la carga viva especificada. - Carga accidental. Este tipo de cargas no se deben al funcionamiento normal de la estructura, pero llega a alcanzar valores muy significativos durante breves periodos en la vida útil de la construcción. En esta clasificación se tiene el sismo y el viento principalmente.
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7.7 Filosofías del diseño Dos filosofías del diseño están en actual uso. El diseño por esfuerzos de trabajo (referido por AISC como Diseño por esfuerzos permisibles) y el diseño por estados límite (referido por AISC como el Diseño por Factor de Carga y Resistencia). El diseño por esfuerzos de trabajo ha sido la principal filosofía usada durante los pasados 100 años. Durante los pasados 20 años aproximadamente, el diseño estructural se ha estado moviendo hacia un más racional diseño basado en probabilidad, referido el procedimiento como el diseño de “estados límite“ Haaijer y Kennedy presentaron el actual concepto de estados límite y su uso en diseño. Las estructuras y los miembros estructurales deben de tener una adecuada fuerza, como una adecuada rigidez y resistencia que permita un correcto funcionamiento durante la vida de servicio de la estructura. El diseño debe proveer alguna fuerza de reserva superior que las cargas de servicio que necesita sostener; es decir, la estructura debe proveer la posibilidad de sobrecarga. El diseño estructural tiene que proveer una adecuada seguridad no importa que filosofía de diseño se use. La provisión debe hacerse por sobrecarga y por una fuerza menor. El estudio del que esta constituido la correcta formulación de la seguridad estructural ha estado continuando durante los pasados treinta años.
7.8 A.I.S.C. – Diseño por Esfuerzos Permisibles (ASD) El método tradicional de las especificaciones AISC diseño por esfuerzos permisibles (también llamado diseño por esfuerzos de trabajo) En el ASD la idea principal son las condiciones de las cargas de servicio (La unidad de esfuerzos asumen una estructura elástica) cuando se satisface el requerimiento de seguridad (resistencia adecuada) por la estructura. El AISC 1989 la especificación para el diseño por esfuerzos permisibles es referido también como la especificación ASD.
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Para el diseño por esfuerzos permisibles la ecuación puede ser formulada como sigue:
En está filosofía todas las
cargas
son
asumidas
hacia
tener la misma variabilidad promedio. La variabilidad completa de las cargas y las fuerzas esta puesta sobre el lado de la fuerza de la ecuación. Para examinar la ecuación los términos de el diseño por esfuerzos permisibles para vigas, el lado izquierdo puede representar la fuerza de la viga nominal M n dividido por un factor de seguridad FS.(Igual a γ φ ) y el lado derecho puede representar las cargas de servicio del momento M resultando a partir de todos los tipos de carga. Por consiguiente la ecuación puede corresponder a:
El término Diseño Por Esfuerzos
Permisibles implica un elástico
cálculo de esfuerzos. La ecuación anterior puede ser dividida Por I C (El momento de inercia I dividido por la distancia c desde el eje neutral hacia la fibra del extremo) para obtener las unidades de esfuerzos. Así si uno asume la resistencia nominal M n es alcanzada cuando el esfuerzo de la fibra extrema es el esfuerzo cedido Fy(Mn =Fy I c), la ecuación puede corresponder a:
ó
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En el ASD el Fy FS puede
ser el esfuerzo permisible Fb y
fb puede ser el esfuerzo
elástico calculado debajo del
total de las cargas de servicio. Si la resistencia nominal M n ha estado basada sobre la realización de un esfuerzo Fcr menor que Fy debido por dicha fijación, entonces el esfuerzo permisible Fb puede ser Fcr
FS . Así, el criterio de seguridad en el ASD
puede ser escrito.
Los esfuerzos permisibles de la especificación ASD son derivadas de la idónea fuerza lograda si la estructura es sobrecargada. Cuando la sección es dúctil y sujeta esto no ocurre, la fuerza es mayor que la “primer cedida” esfuerzo , puede existir en la sección ( Es es el modulo de elasticidad ). Similar al comportamiento inelástico dúctil puede permitir cargas altas a ser transportadas que las posibles si la estructura tiende a seguir siendo enteramente elástica. En tales casos los esfuerzos permisibles son ajustados hacia arriba. Cuando la fuerza es limitada por unión o alguna otra conducta tal que el esfuerzo no llega el esfuerzo cedido, el esfuerzo permitido es ajustado hacia abajo.
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8. PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES REALIZADAS. Semana del lunes 26 de enero al sábado 31 de enero del 2015. Como parte del dibujo de planos, se comenzó con la realización de los dibujos de la cimentación de un edificio de un proyecto que está en fase de terminación por parte de la empresa. Estos planos consisten en hacer el dibujo en planta de zapatas propuestas con fines de dibujo solamente, por lo que solo se supusieron zapatas con dimensiones estimadas para poder insertarlo en el plano de cimentación correspondiente a un edificio que tiene por nombre Edificio 1 del Modulo 4, mas adelante describiré la nomenclatura utilizada en el proyecto.
Figura 3. Plano de cimentación en planta del Edificio 1, Modulo 4.
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Además también se propone las dimensiones para placas base para las columnas que se emplean en los marcos de este edificio, así como dados de las zapatas para las respectivas placas bases a emplear. De la misma manera se llevan a cabo los dibujos de los detalles de los elementos a emplear en un plano con su nomenclatura correspondiente.
Figura 4. Dibujo de las zapatas del plano del Edificio 1, Modulo 4.
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Figura 5. Plano de detalles de cimentación del Edificio 1, Modulo 4.
Semana del lunes 02 de febrero al viernes 06 de febrero del 2015. Como se mencionó en la semana del miércoles 28 de enero al sábado 31 de enero del 2015. Se continuó con el dibujo estructural de cimentación de un edificio tipo nave industrial el cual se llama para propósitos de la empresa “CN.ES.M4E1.101-A” el cual significa: CN. La abreviatura del proyecto ES. Refiriéndose a que es un plano estructural M4E1. Es el nombre del edificio dentro del proyecto, ya que estos se nombraron así por cuestiones de identificación más rápida dentro del proyecto. El cual significa “modulo 4, edificio 1” 101. se refiere a la serie del plano, la cual significa que los de serie 100 son de cimentación. En este caso es un plano estructural de cimentación en planta.
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Por último el “-A” es el numero de revisión del plano, para este caso es la primera revisión, para los subsecuentes se nombraran en orden alfabético. Pasando al dibujo del plano se diseñaron zapatas cuadradas para la mayoría de columnas que tiene el edificio, las cuales son perfiles HSS12x12, W16x16, W12x12, W10x10 y columnas de viento W8x8. Para las columnas HSS se propusieron zapatas de 1.8x1.8 mts del eje 6 al 9, y de 1.5x1.5 mts del eje 5 al 1, esto se empleo en los ejes B y C. Para las columnas W16x16 que se encuentran en el eje D se propuso el mismo criterio pero por cuestiones de espacio, causado por un muro de contención que se construirá sobre ese eje, se propuso mover las columnas 5 cm mas separadas del muro para poner la placa base y modificando la geometría de la zapata a rectangulares pero cubriendo la misma área que las zapatas de las HSS.
Figura 6. Zapata del las columnas w16x16 del eje D.
En las columnas W12x12 y W10x10 se plantearon zapatas esquineras y rectangulares respectivamente que cubrieran un área de 1.5x1.5, con la modificación de la orientación de las que se encuentran entre los ejes 1’ y 1 por cuestiones de conexión con las vigas. Por último se emplearon zapatas de 0.7x1.0 mts para las columnas de viento ubicadas todas sobre el eje D.
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Figura 7. Planta de las zapatas en el eje 1’ y 1. A las cuales se les rotó la orientación.
También durante esta semana se realizo la misma actividad para 2 edificios de otro modulo el cual consiste en 3 edificios. Se propuso las zapatas, dados y placas bases de los respectivos perfiles de columnas que se diseñaron con el programa empleado en la empresa. La diferencia con estos dos edificios de este modulo 2 con respecto al edificio 1 del modulo 4 consiste en los desniveles que presentan ambos en sus pisos, y como tienen colindancia con 1 edificio de ese mismo modulo, respecto a ese edificio también hay desniveles de piso. Para llevar a cabo los detalles de los planos de estos edificios se empleo muros de contención para los desniveles, los cuales fueron propuestos inicialmente por los arquitectos encargados del proyecto, como “muros de contención de mampostería”. Como se mencionó en un principio, el objetivo fue de dibujo para que el cliente apreciara como quedarían los detalles de los edificios.
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Semana del lunes 09 de febrero al viernes 13 de enero del 2015. Después de llevar a cabo la entrega de los planos de dibujo, donde se plasmaron lo mencionado anteriormente, se procedió a hacer los cálculos de los mismos. En esta semana se propuso trabajar con otros compañeros para llevar a cabo el análisis de los muros de contención de mampostería (MCM) de lindero con otros edificios e interiores de los edificios, que se presentan en los desniveles de sus pisos. Se creó una plantilla de cálculo en Excel para analizar los muros colindantes con desniveles entre piso en promedio de 1.0 mts (+,-) 0.40 mts. En la hoja de cálculo se incluyen datos como los que se muestran en las figuras que se presentan, así como también los cálculos empleados en las celdas de la hoja de cálculo. Al analizar los muros, hubo principalmente dos inconvenientes, en el orden que se fue analizando, el primero fue, la estabilidad del muro por momento de volteo y por deslizamiento, ya que el uso que tendrá dichas naves es para emplearse como bodegas, por lo cual los clientes emplearan una carga de 4 ton/m2 para los pisos de dichos edificios. Ese fue el primer inconveniente, ya que por ser esta una carga muy grande, las dimensiones de la zapata quedaron de medidas mayores a la que recomiendan libros especializados en muros de contención, los cuales van en promedio de 0.6 a 0.65 veces la altura total. En estas condiciones los muros no pasaban por volteo ni por deslizamiento, los cuales especifican un factor mínimo de 1.5 para ambos.
a)
b) 24
c)
Figuras 8 a), 8 b) y 8 c). Capturas de la hoja de de cálculo de Excel.
Esto fue llevado a cabo para una revisión, en la segunda revisión de estos muros se corrigió la dimensión de la zapata para aumentarla y tras la nueva propuesta de dimensión, el muro fue estable ante las condiciones mencionadas. Otro punto importante a destacar fue, el diseño de castillos embebidos en el block que se empleara en la construcción de los muros de contención. Los cuales se diseñaron para emplear una varilla cada 40 cms. El diámetro varía según los cálculos arrojados por la hoja de Excel. Solo fueron hechos estos cálculos para desniveles en los que se aplicara relleno detrás de los muros. Figuras 9 a), 9 b).
25
a)
b)
Semana del lunes 16 de febrero al sábado 21 de febrero del 2015. Durante esta semana se comenzó complementando la hoja de cálculo de Excel que se había creado días antes, a los cálculos de le agrego una revisión por cortante en la parte del muro que se une con la zapata del mismo. Para esto se empleó la formula de cortante proporcionada por el reglamento de construcción del distrito federal, la cual viene especificada en el documento creado En los edificios asignados no existe relleno a emplear, y aun que no pase por volteo y deslizamiento en la hoja de cálculo, no habrá inconvenientes ya que estos construirán sobre terreno de corte. En esta semana se inicio el análisis de los muros del edificio que se me asigno, y como se describe en el párrafo anterior, estos no presentan problemas debido a que se presentan en terreno de corte. Se continuó con los dibujos de los planos faltantes del actual proyecto “CONIN”, en el cual se dibujaron los cortes longitudinales de marcos del “M1E3” (Módulo 1, Edificio 3). 26
Captura de los planos que se han estado editando durante estas semanas.
Figura 11.
Como se puede observar en la figura 11, existe una lista de planos que se han estado editando durante este tiempo, los que aparecen son planos que ya se han llevado a revisión y ajustes, y como también se puede ver existe una carpeta con fecha 24 de febrero que es la próxima fecha de entrega de revisión de los planos con los ajustes y correcciones que identificaron los arquitectos. En la imagen siguiente se muestra una parte de los documentos recibidos por los arquitectos con indicaciones y correcciones de los planos enviados, estos son pertenecientes a los planos modificados por otros dibujantes antes de que se me asignara corregirlos.
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Figura 12. Documento “PDF” con correcciones marcadas en los planos que se enviaron.
Se vio en esta semana una introducción para usar el programa de análisis estructural “STAAD.Pro V8i” que se empezará a utilizar en los edificios de los módulos de las naves industriales. Se mostró que después de realizar el modelo alambrico del edificio en autocad 3D, este se exporta como formato .dfx para que el otro programa (“STAAD.Pro V8i”) pueda reconocerlo como archivo que se pueda utilizar en su interface y así comenzar a manipular el dibujo para realizar acciones como son: Asignar al dibujo propiedades geométricas, cargas a las que estará sometido, combinación de cargas, modificar los puntos de unión de los elementos del dibujo, aplicar condiciones de apoyo, así como su análisis con respecto a un reglamento seleccionado en el programa para observar resultados y ver si los elementos asignados al dibujo son aceptados para poder pasar al siguiente proceso del análisis del dibujo. Semana del lunes 23 de febrero al sábado 28 de febrero del 2015.
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Se continuó con las correcciones de los planos para la entrega del día 24 de febrero, se editaron los planos de las siguientes naves. -“modulo 2, edificio 2” -“modulo 2 edificio 3” Y los planos fueron los siguientes: - Planta de cimentación. - Detalles de cimentación. - Planta de pisos. - Detalles de pisos. - Estructuración de marcos. - Planta de cubierta. Al día siguiente llegaron más correcciones de todos los planos enviados y se procedió a hacer los cambios en los próximos dos días. Solo se agregaron o quitaron algunos elementos en los planos, detalles relacionados a calidad del dibujo.
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Figura 13. Imagen de las carpetas que tendrán correcciones.
Durante esta semana se empezó a recibir información y a generar planos preliminares del proyecto “NAVES INDUSTRIALES CHAPALA”. A partir de los planos arquitectónicos y de cortes por fachadas, se generó el plano de la “estructuración de marcos” de un edificio de nombre “M1” (Módulo 1). En el cual se observa que se emplearán, según información mostrada en los planos recibidos, armaduras para sostener la cubierta de esta nave, debido a que esta presenta claros grandes y se busca tener un peso económico para su construcción. Y de acuerdo a los planos, se empleará el mismo tipo de arquitectura y estética que el proyecto anterior (CONIN).
Figura 14. Dibujo de estructuración de un marco longitudinal del “CH.ES.M1-302-A”
Semana del lunes 02 de marzo al viernes 06 de marzo del 2015.
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En esta semana comenzó con la continuación de los planos del proyecto de CHAPALA, se prosiguió realizando el plano de la estructuración de los marcos que corresponden al Edificio 1 del módulo 1, pero debido a otra reasignación de actividades relacionadas con el proyecto de CONIN, se dio revisión a un conjunto de planos que habían estado realizando otros compañeros, para lo cual se me dieron a revisar el Edificio 2 del Modulo 3 del proyecto, el cual al revisarlo se observó que había unos planos que no concordaban con sus medidas y se realizaron los ajustes correspondientes para una entrega de planos que se programó para el día 06 de marzo del 2015.
Dentro de los planos que se tuvieron que corregir están: - Planta de cimentación. - Planta de cubierta. - Estructuración de marcos. - Estructuración de fachadas. - Cortes por fachadas. Antes de finalizar la semana se comenzó con otra plática sobre el software que se emplea para el análisis de las naves. “STAAD.Pro V8i” Se nos dio una introducción a los comandos mas útiles del programa así como su interface y manera en la que se interactúa el programa para poder comenzar a modelar el edificio (Modulo 2), esto a través de un “modelo alámbrico” previamente creado en AutoCAD. Modelo alámbrico del modulo 2. 31
Este modelo alámbrico consta solo de líneas principales que corresponde a los ejes centrales de los elementos de acero que se emplearan en toda la nave. Para llevar a cabo el modelo alámbrico de la nave. Se realiza lo siguiente. 1.- Primeramente se reciben los planos arquitectónicos, en archivos de AutoCAD (formato “.dwg”), las naves en los cuales se muestra la información base para crear el dibujo. Como son las dimensiones en planta, niveles de piso, suposición de la posición de columnas, también se reciben los planos de cortes por fachada de los mismos con el fin de conocer primeramente la altura requerida para las naves, así como el tipo de material a emplear en sus fachadas ya que en base a eso se proponen otros elementos no tantos estructurales pero si necesarios
para la
colocación del material de las fachadas.
Figura 15. planta arquitectónica con niveles.
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Figura 16. plano de corte de fachada.
Figura 17. plano de fachada posterior.
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Figura 18. plano de fachada lateral.
2.- Después de tener los planos anteriores, se abre el archivo del dibujo arquitectónico en planta y se cambia la vista de dibujo de “AutoCAD”, a una vista en isométrico para dibujar en tres dimensiones, de esta manera el dibujo nos servirá de base para desplantar las líneas base del modelo alámbrico. 3.- Nos colocamos sobre la marca de una columna que este en el plano, damos clic en el comando de línea y trazamos una línea perpendicular al plano de la columna, tecleamos la altura de la columna y así sucesivamente se van erigiendo las columnas que están marcadas en la planta arquitectónica, en caso de que alguna propuesta de columna, no parezca lógica o razonable, se propone una columna en otro lugar.
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Figura 19. Dibujo en tres dimensiones de la nave basado en los planos arquitectónicos.
4.- Después de tener todas las columnas prácticamente el resto del modelo alámbrico es más sencillo, solo se tiene que ser cuidadoso a la hora de proyectar los otros elementos en fachadas, ya que al ser más elementos, estos no se interceptan correctamente con otros miembros y prácticamente quedan “volando” en el dibujo. 5.- Una vez concluido el dibujo con sus detalles requeridos, está listo para ser exportado al “STAAD.Pro V8i” para llevar a cabo el modelado y análisis de la estructura.
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Figura 20. Guardado del dibujo alámbrico en tres dimensiones en formato “.dfx”.
Semana del lunes 09 de marzo al sábado 14 de marzo del 2015. Análisis del modelo alámbrico en “STAAD.Pro V8i”. Se continuó con el análisis del modelo alámbrico de Módulo 2 en el programa de “STAAD.Pro V8i”. Se procedió a analizar el edificio de dos maneras. Una aplicando las cargas que actúan en el edificio directamente en los marcos. La otra fue aplicar las cargas directamente a los elementos que se apoyan en los marcos, estos son los postes que se colocan en los lados del edificio para formar las fachadas en los muros de la nave.
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Como se mencionó anteriormente en esta semana se analizó el modelo solo aplicando las cargas a los marcos para esto después de exportar el modelo se realizó lo siguiente. Ya en la interfaz de “STAAD.Pro V8i” se procede a “importar el modelo alámbrico”. - Primero damos doble clic al icono de “STAAD.Pro V8i” en el escritorio que es donde se crea un acceso directo una vez que está instalado el programa. - Se abrirá una pantalla mostrando los siguiente, aquí lo que haremos será dar clic en “new proyect” nos mandara una pequeña pantalla que nos dice que tipo de elementos dibujar y qué tipo de espacio se utilizará.
Fig. 21. a) Pantalla de inicio de “STAAD.Pro V8i”
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Fig. 22 b) Configuración de las preferencias y unidades a emplear.
- Una vez configurado el nuevo proyecto damos clic en la pestaña de file, y la siguiente secuencia, file, import as, nos abre una ventana pequeña donde nos dice que si queremos cambiar los ejes para trabajar con los ejes de “STAAD.Pro V8i”. Ya que el programa trabaja con los ejes diferentes a como se emplea en “AutoCAD”. Para el ancho y largo de un dibujo, el programa utiliza las coordenadas “X y Z” por lo que el eje “Y” lo utiliza para definir la altura, en “AutoCAD” al contrario se utiliza los ejes “X y "Y” para largo y ancho y el eje “Z” para definir la altura, esto en los casos por defecto de AutoCAD. Ya en la ventana que nos abrió “STAAD.Pro V8i” damos clic en “change up” y nos aparecerá el dibujo como lo tenemos en AutoCAD, si se realizo correctamente el dibujo se verá tal y como se guardo en “AutoCAD”, caso contrario será que aparecerán líneas de mas que distorsionaren el modelo y se tendrán que eliminar manualmente desde el programa, si es que no es muy difícil o no interfiere mucho con el modelo. Una vez con el modelo en pantalla, se puede seguir el orden que se guste para seguir con el análisis. Entonces lo primero que haremos es definir los casos de cargas que se aplicaran a la estructura, todo esto basándose en el reglamento de construcción del Distrito Federal. 38
Damos clic en “load page”, que es donde introduciremos los casos de cargas para el edificio
Fig. 23. Modelo alámbrico importado de AutoCAD en formato dxf.
Se nos abrirá en el lado derecho de la pantalla un recuadro donde introduciremos los casos.
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Fig. 24. Modelo con ventana de definición de cargas.
En ese recuadro seleccionaremos la opción que dice “load cases details” Una vez seleccionada damos clic abajo en el botón “Add” y nos abrirá una ventana para introducir datos.
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Fig. 25. Ventana para definir un caso de carga.
En ese recuadro cambiaremos solo el titulo para poder ordenar los casos, en la empresa se maneja dejar el titulo por defecto, agregar el tipo de caso que se aplicará al edificio, en este caso será por carga muerta, peso propio, carga viva, carga viva reducida, sismo en el eje x, sismo en el eje z, viento en el eje x, viento en el eje z. y damos clic en “Add” y se creara el caso de carga. Una vez terminado se verá el recuadro de la siguiente manera. Se puede apreciar que debajo de los casos de carga vienen puesta las combinaciones de carga a emplear, estos casos son los que maneja la empresa para analizar el edificio, como se verá adelante estos se generan o se crean a partir del código que se copia de otro archivo base que tiene la empresa, y se pega en el código del archivo que se está manejando.
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Fig. 26. Combinaciones de carga definidas.
Después de haber creado los casos de carga nos iremos a aplicar las cargas a la estructura y agregarlas dentro de los casos como sigue. Damos clic en el nombre del caso (Carga muerta) y luego en el botón “Add” se abrirá la ventana siguiente: Dado que cargaremos los miembros del marco se seleccionará la opción de “member load”. Y después “uniform Force”
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Fig. 27. Introducción de valores de las cargas.
Aquí rellenaremos solo donde dice W1 con la carga que deseemos; dado los tiempos que se tenía para este proyecto, se tomo una carga resumida a aplicar a los miembros, por parte del encargado del proyecto se supuso que la carga seria de 18 kg/m2, estos los multiplicamos por un ancho tributario del miembro que en los cabeceros seria la separación de los marcos entre dos, ya que es solo eso lo que carga el marco. Y para los intermedios seria de la misma manera que los cabeceros, dado que por la geometría de la nave que presenta escalonamientos es lo que le tocaba a cada marco. Después de introducir la carga ((18 x 7.5)/1000), seleccionamos el sentido en el que actuará. En la parte que dice “Direction” damos clic en la dirección que queramos. Para este caso como es carga muerta, se seleccionará la dirección “GY” que significa global en el eje y. Dado que el programa trabaja con coordenadas locales y globales, se toma el global por ser a todos los miembros iguales. Damos clic en “Add” y se creara una sub opción dentro del caso de carga muerta. 43
Fig. 28. Visualización grafica de las cargas que se van aplicando. El color azul indica la carga seleccionada y el verde las cargas que existen en total para esa definición de carga.
En el recuadro de la derecha se muestra el valor en ton/m que se aplicará al miembro. Una vez seleccionada la carga, nos pasamos al modelo y seleccionamos lo miembros a aplicar esa carga. En este caso será todas las vigas. Ya seleccionadas damos clic en la parte de abajo del recuadro en la opción que dice “Assing to selected entities” y se le aplicara la carga a esos miembros y se verá en color azul la carga sobre el elemento. Una vez hecho esto, el proceso es idéntico para los otros miembros de la estructura. Se repite el procedimiento para cargar los otros elementos con los diferentes casos de cargas. Una vez terminado la asignación de cargas, nos iremos al código del modelo que se mencionó anteriormente. Damos clic en este icono y se abrirá lo siguiente. 44
Fig. 29. Editor de código del programa.
En esta pantalla se nos muestra en código, todo lo que se ha agregado al programa, como son, los miembros, sus nodos, sus incidencias con otros elementos, propiedades y demás entradas que se le harán al programa Se busca en el código la parte donde vengan las definiciones de los casos de carga que se han introducido anteriormente y debajo de este pegamos un código de combinación de cargas que se toma de otro modelo base que utiliza la empresa para estos casos como se muestra.
Fig. 30. Se muestra las combinaciones de carga empleadas en la empresa de color verde, y en color rojo la manera que se debe escribir para que el programa las ejecute.
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Una vez hecho esto, damos clic en el icono de guardar y cerramos el editor del código, para comprobar que se ha hecho correctamente, volvemos a abrir la opción de “load page” y después de abierto el menú de “load cases details” aparecerán las combinaciones de carga que se pegaron en el editor. Concluido las cargas, asignaremos los perfiles o propiedades a los elementos. Para esto haremos los siguiente buscaremos el icono de “Property page” y nos abrirá un recuadro.
Fig. 31. Cuadro de propiedades de toda la estructura, en color azul es la numeración que maneja el programa de cada perfil asignado.
En ese cargaremos los perfiles a utilizar en la nave. Lo primero que se hará será dar clic en el botón de “Section Database”. Ahí nos mostrará otra ventana con lo siguiente.
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Fig. 32. Tabla con el contenido de los perfiles que maneja en su base de datos “STAAD Pro V8i”
Por defecto nos aparece así la ventana. En ella están los perfiles del acero que existen y de los distintos países que maneja el programa. Seleccionamos el perfil o los perfiles requeridos en este caso nos basamos en los perfiles empleados en el proyecto anterior para proponerlos, los cuales serán de mayores dimensiones dado que la nave es mucho mayor a las del proyecto pasado. Una vez seleccionado un perfil, resaltará el botón de “Add” y se incluirá en el recuadro anterior. Seguimos seleccionando los perfiles que necesitemos y damos clic en “Add” hasta que hayamos acabado y damos clic en “close” Hay que verificar en este caso que el material sea “STEEL”, ya que el programa también maneja concreto y madera, aluminio, etc. Una vez concluido los perfiles, vamos a asignar las propiedades a los elementos. Para ello seguimos con la ventana de las propiedades abierta y resaltamos los miembros, damos clic en la opción de “Assig to selected beams” para poner las propiedades a estos elementos y listo, se les asignará una letra y un numero indicando que están con la propiedad que propusimos.
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El procedimiento se repite para todos los miembros que necesitemos hasta llenar todos los miembros con sus propiedades. Ya hecho todo lo anterior queda realizar el análisis de la estructura checándola con el código A.I.S.C. Para checar los elementos con el código tendremos que meternos de nuevo al editor de código del programa y copiar el texto de otro ejemplo, ya que por cuestiones de tiempo no se pudo explicar detalladamente como proponerlo uno mismo. Entonces abrimos otro ejemplo base y copiamos el texto que se muestra a continuación.
Fig. 33. Editor de código del “STAAD.Pro V8i”
Que es prácticamente realizar el análisis de la combinación de los casos de carga anteriormente copiados y pegados. Damos clic en guardar y cerramos el editor. Por último faltaría agregar las condiciones de restricciones de los elementos (columnas) en la base para poder llevar a cabo el análisis. Para esto damos clic en el botón superior “”Support page” y nos abre le siguiente recuadro.
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Fig. 34. Cuadro de definición de tipo soporte en la base de la estructura.
Aquí damos clic en el botón “Create” y se no abre otra ventana con lo siguiente.
Fig. 35. Selección de tipo de apoyo a agregar.
Seleccionamos en las pestañas de ese recuadro el tipo de restricción a poner. En este caso solo se manejaron dos. El apoyo fijo y el empotrado. Seleccionamos en las pestañas y damos clic en el botón “Add” y se agregan al recuadro anterior, ya teniendo los dos soportes, solo nos queda seleccionar los
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nodos donde irán cada tipo de soporte y damos clic en “Assign to selected nodes” y listo. Se tomó por consideración que las columnas de marcos de la nave tendrían un apoyo empotrado, mientras que los postes de viento y postes para la fachada llevarían un apoyo de tipo fijo. Semana del lunes 16 de marzo al sábado 20 de marzo del 2015. Después de llevar a cabo todo lo anterior, se procede a realizar el análisis y diseño de los elementos de la nave. Para esto se escogieron unos perfiles previos basados en el proyecto anterior llamado “CONIN”, pero dado que las dimensiones de las nuevas naves son mayores que el proyecto anterior, fue conveniente proponer desde un principio perfiles más robustos. Terminado lo anterior nos vamos a la pestaña “Analyze” y después “Run Anayisis” En ese momento el programa te pide que se guarde el trabajo, aceptamos y empieza a ejecutar un análisis del modelo en pantalla, dependiendo del tamaño del edificio el programa se tomara el tiempo en realizar su análisis.
Fig. 36. Ejecución en curso del análisis del modelo.
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Una vez concluido nos pasara a una opción llamada “Postprocessing”, en ese apartado nos muestra los resultados del análisis; primero nos mostrara la siguiente pantalla, damos clic en la opción anterior para que después nos muestre otras opciones referentes al tipo de resultados a mostrar.
Fig. 37. Finalizado del análisis del programa
Solo se seleccionaran las combinaciones de carga que se requieren, así como los resultados a una escala apropiada para visualizar los diagramas de los elementos sin dificultad.
Fig. 38. Selección resultados de los diferentes tipos de carga empleados.
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Fig. 39. Configuración de resultados.
Fig. 40. Opciones de resultados.
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Después se nos aparece el modelo en el pos procesado, es entonces que se realiza el análisis minucioso del edificio, checando el tipo de fallas que presenta el edificio con los elementos y cargas propuestas previamente. La primera opción que muestra el programa son los nodos del modelo y en este se muestra las desplazamientos que se generan en cada uno para cada combinación de cargas antes seleccionadas.
Fig. 41. Post-proceso del análisis.
Así se muestra el modelo después de pasar a la pantalla del post-proceso. Se ilumina el edificio de color verde y se marca la pestaña “Postprocessing” como se muestra en la imagen de arriba. De igual manera en las pestañas laterales se muestra que está en el apartado de los nodos y a la vez en los desplazamientos del edificio. En la parte derecha de la pantalla se muestran los resultados numéricos de los desplazamientos en el apartado del cuadro superior, para cada combinación de carga seleccionada antes. Y en el apartado inferior se muestran desplazamientos relativos y máximos relativos.
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Para evitar las fallas típicas en los edificios se checa cada nodo en sus distintas direcciones para verificar que estos no se desplacen más de lo que se permite según el “RCDF” y para evitar deformaciones muy visibles en la fachada de la nave. Las otras sub pestañas dentro de la pestaña “node” se verá más adelante. Accedemos después en la pestaña lateral a la opción “Beam” y en esta pestaña se muestra la sub pestaña “Forces” en esta se muestran los diagramas de momentos que se forman con las fuerzas aplicadas y se muestra también dos recuadros en la parte derecha de la pantalla. Son resultados numéricos de los diagramas mostrados en el dibujo en color rojo.
Fig. 42. Resultados sobre los elementos de la estructura. (Las fuerzas en este caso)
Nos pasamos directamente a la sub pestaña “Until Check” y en este apartado se muestran las relaciones de esfuerzo actuante entre el esfuerzo admisible que existe en los miembros de la nave.
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Fig. 43. Resultado de las relaciones de esfuerzo de los elementos de la estructura.
En el cuadro de la derecha de la imagen muestra el perfil, su relación actual, la relación permisible y la clausula del A.I.S.C. donde nos dice el tipo de falla que presenta el miembro. En la imagen del dibujo se muestra en tres tipos de colores, lo cual indica que el color verde, significa que la relación de esfuerzos del miembro es menor a 1, por lo tanto el miembro no fallara. El color verde indica que la relación de esfuerzos es mayor a 1, pero por poco y hay que poner atención a esos miembros. Y el color rojo indica que la relación de esfuerzos esta mucho mayor a 1.5 o más y estos miembros hay que cambiarlos porque debido a la relación el miembro colapsará. Estos son los que se tienen que cambiar inmediatamente. Aunado a los resultados mostrados en la relación de esfuerzos, hay que checar los desplazamientos de los miembros para que no se rebase los desplazamientos permisibles en el edificio.
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Una vez visto los resultados, se procede a optimizar la nave, por lo que se repite le procedimiento anterior a partir de cambiar los perfiles propuestos anteriormente. Una vez llegado a un punto equilibrado entre que las relaciones de esfuerzos queden cerca de 1 y que los desplazamientos no rebasen los permisibles el modelo está prácticamente listo para proyectarse en planos estructurales. En base del modelo del “STAAD.Pro V8i” se dibujarán los siguientes planos. - Estructuración de marcos (CH.ES.M2-302) - Planta de cimentación (CH.ES.M2-101) - Estructuración de fachadas (CH.ES.M2-401) Semana del lunes 23 de marzo al sábado 27 de marzo del 2015. -Después de tener el análisis completo de la nave en el programa, se procedió a realizar los dibujos mencionados. Para proyectar los dibujos en la planta de cimentación se emplea una hoja de cálculo de Excel de la empresa que con ayuda de las reacciones proporcionadas por el programa se diseñan las zapatas. Se realiza lo siguiente para el diseño de las cimentaciones. Estando sobre el “STAAD.Pro V8i” nos vamos a la pestaña de post procesado y damos clic en la sub pestaña “Reactions” de ahí seleccionamos solo los nodos donde van las restricciones de movimiento, es decir, las columnas de los marcos. Una vez localizado esos nodos, copiamos el cuadro de resultados de la derecha y los pegamos en una hoja de Excel con pegado especial para que nos pegue los resultados en números Después conviene acomodarlos por orden que tiene la hoja de cálculo de diseño de zapatas aisladas. La cual es la que por defecto nos da el “STAAD.Pro V8i”. 56
Una vez con los datos numéricos los pegamos otra vez en la platilla definitiva de diseño de cimentaciones. En esta hace una conversión automática de los resultados que se presentan en “STAAD.Pro V8i”, en néwtones, para tenerlos en toneladas y metros que es con lo que trabaja la hoja de Excel Una vez pegada en esta parte y ya identificados los nodos y sus datos que corresponden a cada reacción lo que se hace es ir a la primera pestaña del libro de Excel para diseñar la primera zapata.
Fig. 44. Hoja de cálculo con los resultados de los nodos donde propondrá la zapata.
En esta hoja lo primero que se coloca es el nombre del proyecto, después el nombre de la persona que manipulará la hoja y al final la fecha que se realiza el diseño. Inmediatamente lo que sigue es donde dice “Datos de entrada” La combinación de diseño para las zapatas es por carga y viento, o sea a flexo compresión.
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En el nudo de la corrida se escriben todos los nudos para los que diseñará dicha zapata. Para saber que datos se tomaran en cuenta en los nudos, estos serán los que presenten los valores más altos de carga vertical en eje Y, y el mayor momento entre los ejes X y Z, y los datos mayores se colocan en las celdas siguientes. En las celdas siguientes dentro de “Materiales” se escriben valores típicos del material a emplearse y demás datos. En “cargas adicionales” son casos especiales, por lo tanto, no se requiere escribir nada. Y la “Capacidad de carga del suelo” está sujeta al estudio de mecánica de suelos.
Fig. 45. Hoja de cálculo del diseño de la zapata.
En el tipo de zapata se emplearán zapatas centrales para todas las columnas, es por eso que algunas profundidades de desplante variaran unas con otras.
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Lo que sigue es jugar con los datos de las dimensiones de la zapata y sus dados de manera equilibrada para que las revisiones por capacidad de carga, el diseño por flexión y diseño por cortante sean menores al permisible.
Fig. 46. Hoja de cálculo para diseño de zapatas aisladas.
Después de tener los datos anteriores, solo selección el diámetro de la varilla a emplear en la zapata y más abajo el diámetro de varilla para el dado a emplear.
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Fig. 47. Hoja de cálculo para el diseño de zapatas aisladas.
Fig. 48. Hoja de cálculo para el diseño de zapatas aisladas.
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Fig. 49. Fin de la hoja de cálculo del diseño de la zapata.
Una vez obtenido las zapatas para los nodos, se procede a realizar los planos de cimentación en planta y sus detalles, en donde se pondrá la tabla con las dimensiones de dados y zapatas. -Detalles de cimentación (CH.ES.M2-102) Una vez concluidos los planos anteriores se procede a checar que estos contengan los datos que se han puesto en una hoja de Excel. (Checklist). Para cada plano específicamente.
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Fig. 50. Checklist para cada unos de los planos, para verificar que los planos contengan lo necesario.
En cuanto a los planos de detalles de conexiones en marcos, conexiones en fachadas y conexiones en cubierta, estos quedaron a cargo de un ingeniero especializado. Para el plano de pisos se busca que las losas tengan un tamaño máximo de 26 veces el espesor del piso, y que la relación entre su ancho y largo no se rebase 1.15. Encontrada ya las dimensiones de las losas solo se pasa a dibujar en un plano con las acotaciones necesarias. En cuanto al plano de cubierta, se tiene que basar en el plano de estructuración de marcos, ya que en estos se muestra la separación de los Joist que se pondrán sobre la cubierta y las columnas. Ya que se terminaron de colocar los Joist, se agregaron los Contraflambeos y Contraventeos sobre la cubierta. Además de agregar una tabla con los perfiles que existen en el plano.
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Semana del lunes 30 de marzo al viernes 03 de abril del 2015. Cuantificación de elementos de la nave industrial. En esta semana se comenzó a realizar una cuantificación del peso total de la nave ya que el proyecto pide que estos pesen aproximadamente menos de 26.700 kg/m2 en promedio entre todas las naves. Entonces se cuantificó lo que se había plasmado en los planos, además de hacer un segundo conteo con la cuantificación que realiza el “STAAD.Pro V8i”, estos tendrían que dar aproximadamente datos parecidos, con poca variación. En la hoja de cálculo se separó en las siguientes partes la cuantificación. El primer apartado se cuantifico la estructura que soporta los materiales de la fachada.
Fig. 51. Cuantificación de la nave.
Más abajo se cuantifico la estructura secundaria que consiste en la cubierta y muros donde solo va lámina. Y para la parte de los marcos, se agrupó como estructura principal, que son las columnas y vigas.
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En esta parte, se tomaron valores del programa y lo que está reflejado en planos, y como se puede observar en la imagen siguiente. Los valores son parecidos, pero aun así, se pasan del peso que se busca por lo tanto, se procede a realizar un ajuste en los elementos para así poder reducir el peso total del edifico.
Fig. 52. Cuantificación de la estructura principal.
También se realizó en esta semana una modificación al modelo, para agregar una estructura o una restructuración de la fachada ya que existen unos elementos que no se había proyectado en el modelo porque no existía en los planos anteriores. Estos son un ventanal que queda en voladizo y otra estructura para poner anuncios que le llaman deck. Entonces hay que agregarlos al modelo, definir los perfiles y analizar el comportamiento, así mismo todo esto influenciará en peso y comportamiento de los marcos. Entonces comenzamos a editar el modelo agregando en la parte del ventanal los detalles necesarios para observar el comportamiento de la estructura ya definido lo anterior como los pasos anteriores se observa que la deflexión en la parte central del ventanal se cuelga aproximadamente 2 centimetros. por lo que tendrá que ponerle 64
más soportes para evitar que esta tenga deflexiones más de lo permitido ya que ahí habrá un vidrio para dar la apariencia que los arquitectos buscan.
Fig. 53. Detalle de modelado del ventanal.
Fig. 54. Render del detalle del ventanal.
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Como se puede observar en la imagen, se agregaron unos elementos horizontales para formar un tipo de armadura para reducir los desplazamientos en esos elementos y los transmita directamente a los postes que lo soportan y estos a la vez al puntal. De igual manera se procedió a realizar el modelado del detalle del deck como se muestra en la imagen y también se propuso ponerle otros elementos horizontales simulando una pequeña armadura para reducir los desplazamientos en la parte que queda en voladizo.
Fig. 55. Modelado detalle del deck de madera.
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Fig. 56. Render del deck de madera.
También a estos detalles se les aplico la carga de viento y sismo apropiada para su análisis. Una vez que los resultados son permisibles de desplazamiento, se proyecta en los planos de la fachada para dar por definitivo que estos elementos se emplearan para el detalle. Semana del lunes 06 de abril al viernes 10 de abril del 2015. La actividad de esta semana fue la de realizar un modelo reducido de la nave con la que se está trabajando, a fin de tener una propuesta alterna para tener un peso menor de las naves industriales que se están trabajando, por lo tanto se procedió a tomar solo dos marcos de la nave los cuales fueron un marco intermedio y un marco cabecero.
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Fig. 57 Render del modelo reducido con propiedades geométricas asignadas.
Una vez que se tienen los dos marcos se procede a incluirles los elementos que serán la propuesta alterna de estructuración de los marcos, esta consta de incluir una viga entre los dos marcos tomados y así de esta manera se cambiaron las armaduras (Joist 30k7) por montenes perfil “C” y de esta manera el peso se reduce ya que el peso de estos perfiles son mucho menores al peso de las armaduras consideradas primeramente y también se observó que la viga propuesta tiene un comportamiento similar a las vigas de los marcos principales, además de ponerse también un puntal que se conectará de marco a marco en las columnas, al hacer esto se observa que el peso si se reduce, pero no es tan significativo debido a que el peso del puntal al ser de un perfil tipo HSS es muy pesado, entonces la diferencia del peso es poca por lo que esta propuesta no es optima. También se probó un modelo incluyendo dos vigas para así poner montenes tipo “C” pero de menor peso, y al igual que el anterior bajó aun mas de peso y parecía la solución de alternativa definitiva, pero se procedió a diseñar las armaduras por parte de otro compañero con el fin de dejarlas como en un principio se tenía propuesto
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solo que no sería un Joist de catálogo, estas se mandaran a hacer, ya que el peso de las armaduras diseñadas dieron un peso de 14 kg/m aproximadamente comparado con el peso de los de catalogo de 18 kg/m. Al colocar estas en la cuantificación el peso de la nave se redujo considerablemente hasta llegar casi a los 25 o 26 kg/m2 peso aproximado que requieren los clientes para la construcción de las naves. Por lo que se dio como alternativa el emplear armaduras que se mandaran a fabricar para poder ahorrar peso de en las naves.
Fig. 58. Renderizado del modelo total empleado la propuesta de diseño alterno, en el cual se observa que se colocaron vigas entre marcos y estas no están sujetas a columnas en toda su longitud, solo apoyadas sobre los puntales de las fachadas posterior y principal, también comparado con el modelo original, en las vigas de los marcos se le quitó el aperaltamiento (cartelas), ya que no son requeridas debido a que hay un mejor comportamiento mecánico al incluir una viga intermedia de mas como la propuesta; por ultimo y de igual manera se observa que se incluyó unos elementos que conectan las columnas de marco a marco, estos son los puntales HSS propuestos para que soportaran a las vigas descritas anteriormente.
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Fig. 59. Otro modelo alterno propuesto en el que el único cambio que se realizó fue el de sustituir el puntal que va de columna a columna en los marcos por un perfil tipo W 24x41, ya que al emplear esta opción se reduce considerablemente el peso, solo que el comportamiento no era adecuado debido a que los esfuerzos en el elemento no eran permisibles, por lo que esta opción se descartó.
Semanas del lunes 13 de abril al viernes 24 de abril del 2015. En estos días se realizó otro chequeo general de los planos a entregar del modulo 2 de el proyecto “CHAPALA” por lo que se enfatizó en detalles que tuvieran que ver con elementos que no se sobre encimaran unos con otros y a fin de que en obra no tengan problemas de construcción, esto debido a que se recibió información a cerca de muros de contención en las naves debidos a los grandes desniveles que presenta el proyecto, dentro de esto procedió a realizar el análisis de estos muros y la alternativa de cómo solucionar el problema que fueran a presentar en lo real. Se observó que en el modulo 2 existen muros de contención que fueron proyectados para contener un desnivel de 1.75 metros, por lo que esto representa una interferencia con las zapatas de las columnas proyectadas, ya que estas están desplantadas a una profundidad no mayor de 1 metro, entonces estas influirá en el diseño del muro de contención. 70
La primera alternativa a modo de dibujo fue la de proyectar la zapata de la columna más abajo del nivel de la zapata del muro de contención, pero debido a que la zapata del muro tiene que estar forzosamente debajo del piso para que pueda ser estable, lo que se propuso fue la de combinar el dado de la columna con el muro de contención y diseñar la zapata para ambas condiciones en las que trabajará la zapata. Para ello se modificó una plantilla de Excel y realizar en este los cálculos de estabilidad del muro de contención. Una vez calculado los muros se dispuso a proyectarlos en los planos de cimentación, generando estos una revisión más en los planos, por lo que después de estos se emitieron los planos con revisión 0, los cuales van directo a construcción. Semana del lunes 27 de abril al miércoles 29 de abril del 2015. Se comenzó con la elaboración del documento final de residencia y a checar la redacción de las actividades realizadas durante las semanas. De igual manera a ordenar los datos para la entrega del reporte final, la información generada durante este periodo se anexara en sus respectivos apartados como parte de la evidencia de las actividades realizadas.
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9. RESULTADOS, PLANOS, GRÁFICAS Y PROGRAMAS. Ver planos anexos, al final del documento. Lista de planos: CH.ES.M2-101-1 (Planta de cimentación) CH.ES.M2-102-1 (Detalles de cimentación) CH.ES.M2-102a-1 (Detalles de cimentación) CH.ES.M2-201-1 (Planta de pisos) CH.ES.M2-301-1 (Planta de cubierta) CH.ES.M2-302-1 (Estructuración de Marcos) CH.ES.M2-302a-1 (Estructuración de Marcos) CH.ES.M2-401-1 (Estructuración de Fachadas)
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10. COMPETENCIAS DESARROLLADAS.
Resolver sistemas estructurales estáticamente indeterminados en el espacio, aplicando metodos de primer orden aplicando software profesional existente en el mercado.
Diseñar y revisar elementos estructurales de acero, sujetos a diferentes tipos de solicitaciones, de acuerdo a la normatividad A.I.S.C. vigente.
Aplicar
criterios
de
análisis
de
costos,
para
la
integración
cuantificaciones.
Dibujar e interpretar planos constructivos de obras de ingeniería civil, identificar la forma y la función de los elementos que las integran, manejar técnicas de representación gráfica con software de dibujo por computadora, apegado a la normatividad vigente.
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11. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. El haber realizado la residencia profesional en la empresa AVR Ingeniería de proyectos industriales, me ha sido de gran aporte a mi experiencia profesional, debido a gran manera a que he reforzado conocimientos básicos adquiridos durante mi formación estudiantil en diferentes áreas de la ingeniería civil, como son costos y presupuestos, diseño de elementos de acero, mecánica de suelos y principalmente en la aplicación de software en la ingeniería civil, para así proveer un servicio eficiente en tiempo en el análisis estructural de cierta edificación. Dentro de las actividades principales que se me asignaron fue la de modelar desde el principio la estructura principal de una nave industrial, donde observé que gracias a la nueva tecnología presentada al menos en México, se llevan a cabo la realización de proyectos con un reducción de tiempo gracias a la automatización que proporciona el software estructural. Este documento como se explico en los alcances y limitaciones, y por cuestiones de la gran amplitud del tema de la aplicación del software estructural (STAAD.Pro V8i), se decidió que solo se manejaría la metodología empleada para desarrollar el análisis, diseño y dibujo de un edificio tipo nave industrial. Después de obtener los resultados mostrados en los planos generados, se envían hacia los clientes para que estos decidan el siguiente paso de la construcción de los planos. Será responsabilidad de los clientes el validar los planos generados con las instancias adecuadas dar supervisión a la información plasmada en planos emitidos.
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12. GLOSARIO. Acero resistente a la intemperización. Acero estructural de alta resistencia y baja aleación sin pintura protectora, que, con ciertas precauciones, puede quedar expuesto a la intemperie (no marino) sin sufrir daño. Análisis de primer orden. Diseño estructural que hace caso omiso de los efectos de segundo orden y establece las condiciones de equilibrio considerando la forma no deformada de la estructura. Análisis elástico. Análisis estructural basado en el supuesto de que la estructura regresa a su geometría original cuando se le quita la carga. Análisis estructural. Es el cálculo de los efectos de carga sobre miembros y conexiones, basado en los principios de la mecánica estructural. Análisis inelástico. Cálculos estructurales, incluyendo el análisis plástico, que consideran el comportamiento inelástico. Análisis plástico. Método de diseño estructural basado en la suposición de un comportamiento plástico-rígido; es decir, que el equilibrio se logra en toda la estructura con esfuerzos no mayores que al esfuerzo de fluencia. Ancho efectivo. Ancho reducido de una placa o losa de concreto con distribución de esfuerzos supuestamente uniforme, que produciría el mismo efecto que la placa o losa con distribución no uniforme de esfuerzos que sustituye el comportamiento de un miembro estructural. Aplastamiento. En una conexión atornillada, el estado límite de la fuerza cortante transmitida por el sujetador mecánico a los elementos de la conexión. Estado limite que ocurre al fluir localmente por compresión un elemento apoyado sobre otro o sobre una superficie. Aplastamiento local del alma. Estado límite de falla local del alma de un perfil, en la inmediata cercanía a una carga o reacción concentrada. Arriostramiento lateral. Elementos diagonales, muros de cortante, conectores u otros elementos diseñados para inhibir el pandeo lateral o el pandeo lateral torsional en miembros estructurales.
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Arriostramiento nodal. Elemento estructural que no permite movimiento lateral ni torcedura de un miembro, independientemente de otros arriostramientos adicionales. Arriostramiento o contraviento. Miembro o sistema que limita el desplazamiento lateral de otro miembro en el punto donde esta aplicado. Arriostramiento relativo. Miembro estructural que limita el desplazamiento entre dos puntos arriostrados adyacentes a lo largo de una viga o columna, o que limita el desplazamiento lateral relativo entre dos pisos de un edificio. Aseguramiento de calidad. Sistema de control en las actividades en taller y en sitio para hacer constar al dueño y a la autoridad correspondiente que se está cumpliendo con los requisitos de calidad de la estructura y su montaje. Puede ser implementado por cualquiera de las partes interesadas mediante los debidos resultados del control de calidad. Base de columna. Conjunto de elementos estructurales que se utilizan para transmitir fuerzas entre la superestructura y los cimientos. Carga. Las fuerzas u otros efectos producidos por el peso de los materiales de construcción, peso de los ocupantes y los requeridos por el uso, los efectos ambientales, desplazamientos diferenciales o la restricción de los cabios dimensionales. Efecto de la gravedad, de la operación de máquinas o actividades humanas, vientos, sismos, desplazamientos diferenciales o la restricciones los cambios dimensionales. Carga
concentrada
simple.
Fuerza
de
tensión
o
compresión
aplicada
perpendicularmente al eje longitudinal de un miembro. Carga de diseño. Carga aplicable en el diseño obtenida mediante la aplicación de las combinaciones de cargas correspondientes al método de diseño empleado, Diseño por Factores de Carga y Resistencia DFCR (LRDF por sus siglas en inglés) o Diseño por Resistencia Permisible DRP (ASD por sus siglas en ingles). Carga de servicio. Carga que determina el estudio límite de servicio. Carga estática. Estructura no sujeta a esfuerzos importantes de fatiga. La gravedad, viento y sismos son consideradas cargas estáticas. Carga estipulada. Magnitud de las cargas requeridas por las normas de construcción. 76
Carga ficticia. Carga hipotética o virtual que se aplica durante el análisis estructural para tomar en cuenta los efectos desestabilizantes que no son considerados en el diseño. Las cargas ficticias generan desplazamientos equivalentes a las máximas imperfecciones toleradas en la estructura en el montaje. Carga incrementada. Producto del factor de carga y la carga nominal. Carga lateral. Cargas como las producidas por viento o sismo. Carga permanente. Carga cuya variación con el tiempo es despreciable. Todas las demás cargas son variables. Carga punzonante. Componente de la fuerza transmitida perpendicularmente a la cuerda por un montante o diagonal en armaduras con perfil tubular, estructural rectangular OR o circular OC. Columna.
Miembro estructural montado en posición vertical, que resiste
principalmente cargas verticales axiales de compresión y momento de flexión. Columna en flexo compresión. Miembro estructural que resiste fuerza axial y momento de flexión. Columna inclinada o puntal. Elemento diseñado solamente para resistir cargas gravitacionales, que se inclina por no tener conexiones que le permitan resistir cargas laterales. Combinación de cargas de servicio. Forma de hacer simultaneas las cargas que determinan el estado límite de servicio. Combinaciones de carga DRP. Procedimiento para establecer la simultaneidad de cargas de diversas índoles, propias del Diseño por Resistencia Permisible, estipuladas en las normas de construcción. Combinaciones de cargas DFCR. Conjunto de formas de hacer simultaneas cargas de diversas índoles, propias del método de Diseño por Factores de Carga y Resistencia, estipuladas en las normas de construcción. Componente estructural. Se refiere a un miembro, sujetadores, elemento de conexión o conjunto de elementos. Conexión. Todos los elementos que forman parte de la unión entre miembros estructurales que transmiten las fuerzas entre ellos.
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Conexión a momento o rígida. Unión entre miembros, realizada de manera que la transmisión de momentos por flexión es transmitida entre ellos. Conexión a momento parcialmente restringida o semirrígida. Unión capaz de transmitir momento de flexión, en la que el cambio en el ángulo de los componentes es apreciable. Conexión critica al deslizamiento. Es la conexión atornillada en la que la presión entre sus superficies de contacto producido por los tornillos desarrolla la fricción suficiente para evitar movimiento relativo entre sus partes. Conexión rígida. Unión capaz de restringir movimiento de manera que no permite ninguna rotación apreciable entre los miembros conectados. Conexión simple. Unión entre miembros con capacidad de trasmisión de momento despreciable. Control de calidad. Sistema de control de las actividades en un taller y en el sitio, implementado por el fabricante y montador de la estructura, para hacer cumplir los requisitos de calidad. Cuerda. Miembros principales de armaduras que no se interrumpen en las conexiones con los montantes y diagonales. Curvatura doble. La forma deformada que tiene una viga que contiene dos o más puntos de inflexión dentro de su claro. Curvatura inversa. Ver curvatura doble. Curvatura simple. Configuración deformada que toma una viga cuando no se tiene punto de inflexión en su claro. Dimensión teórica. Medida nominal o designada en las tablas de dimensiones de perfiles estructurales. Diseño por Factores de Carga y Resistencia, DFCR. Método para determinar el tamaño de los componentes estructurales de manera que la resistencia de diseño iguala o excede la resistencia requerida o esfuerzo requerido del elemento, considerando los efectos de las consideraciones de carga DFCR. Diseño por Resistencia Permisible, DRP. Metodología para determinar el tamaño de los componentes estructurales, en el cual la resistencia permisible o esfuerzo
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permisible es igual o mayor que la resistencia requerida o esfuerzo requerido del elemento, considerando los efectos de las combinaciones de cargas DRP. Efectos de carga. Las fuerzas, esfuerzos y deformaciones producidos en un componente estructural por la aplicación de una carga. Efectos de longitud. Fenómeno que obliga a considerar la reducción de la capacidad de carga de un elemento por razón de su longitud sin apoyo lateral. Eje de mayor inercia. Es el eje centroidal de una sección sobre el que se obtienen las propiedades de sección de mayor magnitud. Eje de menor inercia. Es el eje centroidal de una sección transversal sobre el que se obtienen las propiedades de sección de menor magnitud. Ejes geométricos. Líneas de referencia paralelas a las paredes de un perfil tubular, las alas o alma de un perfil estructural o lados de perfil angular. Esfuerzo. Fuerza dividida por unidad de área producida por fuerza axial, momento, cortante o torsión. Esfuerzo disponible. Esfuerzo de diseño o permisible, según el caso. Esfuerzo permisible. Resistencia permisible dividida entre una propiedad de la sección, como el módulo de sección o el área de la sección transversal. Especificaciones. Son los documentos escritos en que se establecen los requisitos de los materiales, las normas, y la calidad de hechura. Espesor de diseño. Espesor o grueso teórico de la pared de un perfil tubular estructural rectangular OR o circular OC usado para calculas las propiedades de una sección. Estabilidad. Es la condición que se logra cuando al aplicar cargas a un componente estructural, marco o estructura, un cambio pequeño de la cara o la geometría no produce deformaciones importantes. Estado limite. Condición en la que un elemento o estructura deja de cumplir con la función para la que se diseñó llamado estado límite de servicio, o que llegó al punto de no tener la capacidad de soportar la carga requerida llamado estado límite de resistencia.
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Estado límite de resistencia. Es la condición límite en la que se alcanza la máxima resistencia de la estructura o de alguno de sus componentes y por consiguiente, se pierde la condición de seguridad de una estructura. Estado límite de servicio. Condición en la que un elemento o estructura deja de cumplir,
en
condiciones
normales
de
uso,
los
requisitos
de
apariencia,
mantenimiento, durabilidad, comodidad, tranquilidad de los usuarios o el correcto funcionamiento de la maquinaria que soporta. Extremo libre. El extremo de un miembro cuyo giro no queda restringido por atiesadores o elementos de una conexión. Factor de carga. Coeficiente aplicado a la carga nominal para tomar en cuenta la incertidumbre de su verdadera magnitud al realizar el análisis que transforma la carga en efecto de carga. También sirve para considerar la probabilidad de que pueda ocurrir más de una carga máxima simultáneamente. Factor de comportamiento sísmico. Factor por el que se reduce la fuerza sísmica elástica para obtener la fuerza sísmica inelástica. Factor de longitud efectiva, K. Relación entre la longitud efectiva y la longitud sin arriostrar de un elemento. Factor de resistencia. Multiplicador que incrementa la resistencia nominal, para tomar en cuenta las inevitables desviaciones de la resistencia nominal de su verdadera magnitud y del mecanismo y consecuencias de la falla. Factor de seguridad. Multiplicador que reduce la resistencia nominal para tomar en cuenta la variación de la resistencia real de la resistencia nominal, las cargas reales de las nominales, las incertidumbres del cálculo de los efectos de las cargas y los modos de falla y sus consecuencias. Fuerza. Efecto de la aplicación de una carga. Fuerzas concentradas dobles. Par de fuerzas aplicadas en un lado de una viga que le producen momentos de flexión. Inestabilidad. Estado limite que se obtiene al aplicar una carga a un componente, marco o sistema estructural en el que una pequeña alteración en las cargas o geometría produce grandes deformaciones.
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Ingeniero responsable. Es el profesional autorizado para revisar y aprobar los planos y las especificaciones. Marco arriostrado o contraventeado. Sistema de armadura vertical que resiste las fuerzas laterales y proporciona estabilidad al sistema estructural. Marco rígido. Conjunto de miembros capaces de resistir cargas laterales y estabilizar un sistema estructural, principalmente por la capacidad de sus componentes y conexiones de soportar fuerzas de flexión y fuerzas cortantes. Miembro. Miembro, sección transversal, sección o perfil armado que se forma al unir entre sí con soldaduras o tornillos dos o más elementos estructurales, de manera que trabajen en conjunto. Miembro estructural formado en frio. Perfiles diferentes al perfil tubular estructural rectangular OR o circular OC que se manufacturan por diversos procesos sin uso de calor, usando lamina o placa, en hojas o en rollos, cuyas especificaciones y normas no se incluyen en este manual, sino en las especificaciones y normas del Instituto Americano del Hierro y el Acero (AISI por sus siglas en ingles). Miembro principal. Se trata de a cuerda, columna o miembro al que se conectan montantes o diagonales u otros elementos secundarios en conexiones con PTE. Momento de fluencia. En un miembro sujeto a flexión, es el momento que produce el esfuerzo de fluencia en la fibra más alejada del eje neutro en una sección transversal. Momento plástico. Es el momento resistente teórico en una sección transversal que ya cedió. Montante o diagonal. Se refiere a los elementos que conectan las dos cuerdas en armaduras fabricadas con perfil tubular estructural rectangular OR o circular OC. Norma de construcción aplicable. Reglamento o norma de construcción aplicable l diseño.
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13. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
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CONSTRUCTIVO DE UN EDIFICIO DE OFICINAS Y NAVE INDUSTRIAL UTILIZANDO ESTRUCTURAS METÁLICAS, año 2000, UNAM, Escuela Nacional De Estudios Superiores Aragón.
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ANEXOS.
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