Ejemplos - Acero Uap (1)

ESTRUCTURAS DE ACERO

TIPOS DE PERFILES DE ACERO



PERFILES LAMINADOS EN CALIENTE



PERFILES PLEGADOS



PERFILES SOLDADOS


PERFILES LAMINADOS EN CALIENTE SECCIÓN T

ÁNGULO

TUBULAR SECCIÓN W SECCIÓN S

Nomenclatura y tipos definidos por el AISC

CANAL


PERFILES LAMINADOS EN CALIENTE SECCIÓN T

ÁNGULO

TUBULAR SECCIÓN W SECCIÓN S

Nomenclatura y tipos definidos por el AISC

CANAL


PERFILES PLEGADOS CANALES

ZETAS

SECCIÓN I ÁNGULO

Comportamiento normado por el AISI

SOMBRERO


PERFILES SOLDADOS

CS

CVS

Nomenclatura por ITINTEC -UNI

VS


ESTRUCTURAS DE ACERO TÍPICAS 





  

ESTRUCTURAS PARA PROCESOS INDUSTRIALES ESTRUCTURAS PARA TELECOMUNICACIONES ESTRUCTURAS PARA LÍNEAS DE TRASMISIÓN CUBIERTAS EDIFICIOS PUENTES PEATONALES Y VEHICULARES


ESTRUCTURAS PARA PROCESOS INDUSTRIALES

COLUMNA SILO SILO


TORRES PARA ANTENAS

CUADRADA 100m

ESTRUCTURAS PARA TELECOMUNICACIONES

CUADRADA 60m

TRIANGULAR 15m


ESTRUCTURAS PARA LÍNEAS DE TRASMISIÓN


PLs 450 ANILLO CENTRAL 150

ESTRUCTURA ESPACIAL

2Ls

CUBIERTAS

450

ARCOS 2Ls 150

DIÁMETRO 105m PESO EST. METÁLICA = 13 Kg/m 2


CUBIERTAS

PÓRTICOS DE ALMA LLENA

SISTEMA DE ARRIOSTRAMIENTO


CUBIERTAS

PÓRTICOS DE ALMA LLENA

PÓRTICOS DE CELOSÍA y

USA

y

PERÚ


CUBIERTAS

SECCIÓN: BRIDA SUPERIOR

SECCIÓN: BRIDA INFERIOR

ARMADURAS DE GRAN LUZ L=60m h=6m


EDIFICIOS

PÓRTICOS ARRIOSTRADOS

PÓRTICOS TUBULARES


PUENTES PEATONALES

L=36m

PUENTE PEATONAL

EJEMPLOS DE ANALISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL PUENTE PEATONAL METÁLICO EN ARCO DE 36 m DE LUZ

CONTENIDO CONCEPTO ESTRUCTURAL  MATERIALES  CARGAS Y ANÁLISIS  DISEÑO ESTRUCTURAL  PRESENTACIÓN DE PLANOS  METRADOS  PRESUPUESTO  CONCLUSIONES 

SUPERESTRUCTURA: ARCO

C

ESCALER A H G

A

TORRE DE APOYO

F E

D

B

1

2

PUENTE PEATONAL METÁLICO

3

4

CONCEPTO ESTRUCTURAL Las estructuras metálicas está conformada por tres componentes: La s u p e r e s t r u c t u r a con dos arcos de circunferencia, tubulares, de sección cuadrada, con una luz de 36 m y una flecha de 4.5 m. El tablero del puente peatonal estará colgado del arco mediante tirantes y estará conformado por travesaños sobre los que descansará la superficie del tablero con tablas de madera empernadas a dichos travesaños. El ancho del tablero será de 2.1 m para tener un ancho libre de 1.9 m aproximadamente. El tablero estará conformado por largueros sobre los que se apoyan los travesaños cada 1.5 m. Los travesaños soportarán el entablado. Las barandas tendrán una altura de 0.9 m y serán metálicas. 

CONCEPTO ESTRUCTURAL D o s t o r r es de estructura de acero que servirán de



apoyo a la superestructura, y asimismo, de apoyo a las escaleras metálicas. que tendrán el mismo ancho del tablero Dos esc aleras



de la superestructura. Las dimensiones de los pasos y descansos de las escaleras son idénticas a las de otros puentes peatonales y estarán constituidos por marcos metálicos de perfiles angulares y con superficies de tablas de madera.

MATERIALES •

•

Estructura metálica Perfiles laminados en caliente fabricados de acero A36 o similar. Soldaduras con electrodos E70XX. Pernos A325-X. Entablado de madera Madera Grupo A: Estoraque o Pumaquiro

CARGAS Y ANÁLISIS cm cv cvi cvd ct+ ctcwn cws cs

: Carga muerta : Carga viva plena (375 kgf/m2) : Carga viva en mitad izquierda del arco (225 kgf/m2) : Carga viva en mitad derecha del arco (225 kgf/m2) : Carga incremento de temperatura (10ºC) : Carga decremento de temperatura (10ºC) : Carga de viento norte-sur (veloc. 55KPH) : Carga de viento sur-norte (veloc. 55KPH) : Carga de sismo (RNC)

COMBINACIONES DE CARGAS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1.00cm 1.00cm 1.00cm 1.00cm 1.00cm 1.00cm 1.00cm 1.00cm 1.00cm 0.75cm 0.75cm 0.75cm

+ + + + + + + + + + + +

1.00cv 1.00cvi 1.00cvd 1.00cv + 1.00cv + 1.00cvi + 1.00cvi + 1.00cvd + 1.00cvd + 0.75cwn 0.75cws 0.75cv +

1.00ct+ 1.00ct1.00ct+ 1.00ct1.00ct+ 1.00ct-

0.75cm 0.75cm 0.75cm 0.75cm 0.75cm 0.75cm 0.75cm 0.75cm 0.75cm 0.75cm 0.75cm

+ + + + + + + + + + +

0.75cv + 0.75cvi + 0.75cvi + 0.75cvd + 0.75cvd + 0.75cv + 0.75cv 0.75cvi + 0.75cvi 0.75cvd + 0.75cvd -

0.75cws 0.75cwn 0.75cws 0.75cwn 0.75cws 0.75cs 0.75cs 0.75cs 0.75cs 0.75cs 0.75cs

0.75cwn

CONDICIONES DE CARGA: cm cv cvi cvd

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

: Carga muerta : Carga viva plena : Carga viva en mitad izq. del arco : Carga viva en mitad der. del arco

ct+ : Carga incremento de temperatura ct- : Carga decremento de temperatura cwn : Carga de viento norte-sur cws : Carga de viento sur-norte cs : Carga de sismo

Para el Análisis Estructural, se ha empleado el programa de computo SAP90, A Series of Computer Programs for the Finite Element Analysis of Structures para la determinación de los desplazamientos y esfuerzos a que está sometida la estructura según cada condición de carga y las 23 combinaciones consideradas.

Carga viva = 375 kgf/m

Carga muerta = 250 kgf/m

DIAGRAMAS DE MOMENTOS FLECTORES

carga muerta + carga viva plena



carga muerta + carga viva en mitad izq. del arco

DIAGRAMAS DE MOMENTOS FLECTORES

Cambio de temperatura: incremento de 10ºC Diagrama de esfuerzos axiales en los elementos

Deformaciones de la estructura



Carga Crítica: wcr = 2700 kgf/m factor de seguridad = 4.37

ANALISIS PARA MOMENTOS DE SEGUNDO ORDEN

DISEÑO ESTRUCTURAL 

El diseño estructural se ha efectuado para el máximo efecto de las cargas sobre cada uno de los elementos empleando las combinaciones y los esfuerzos permisibles de las Especificaciones del Instituto Americano de la Construcción en Acero, AISC versión ASD89.

DISEÑO ESTRUCTURAL 

Las conexiones se han diseñado para los máximos efectos cortantes en el caso de vigas, considerando un mínimo del 50% de la capacidad de la viga en carga uniformemente repartida y, para el caso de los arriostramientos, para los máximos efectos axiales considerando un mínimo del 50% de la capacidad del miembro.

PRESENTACIÓN DE PLANOS SUPERESTRUCTURA: ARCO

C

ESCALERA

B A

H G

TORRE DE APOYO

F E

D

1

2

PUENTE PEATONAL METÁLICO

3

4

ESTRUCTURA DEL PUENTE

DETALLES DE CONEXIONES

ESTRUCTURA DEL PUENTE

DETALLE DE PLANCHA DE BASE

ESCALERAS

CIMENTACIÓN

DETALLE DE LA CIMENTACIÓN

METRADOS 1. CONSTRUCCIÓN METÁLICA a) Puente, torres de apoyo y escaleras PERFIL

LONG. (m)

kgf/m

kgf

L3x3x1/2

115.0

14.10

1622

L3x3x3/8

412.5

10.80

4455

L3x3x5/16

103.2

9.15

944

L2.5x2.5x5/

166.9

7.50

1252

L3x3x1/4

538.2

7.35

3956

L2.5x2.5x1/

104.0

6.15

640

46.2

4.78

221

L2x2x3/16

120.0

3.66

439

L1.5x1.5x3/

256.0

3.18

814

7.0

8.70

61

16

4 L2x2x1/4

16 C4x5.8 Varios

1152 total =

15555

b) Barandas metálicas PERFIL L3x3x1/4 L2.5x2.5x3/16 Varilla 5/8"

LONG. (m) 254.2 404.0 303.0

2. ENTABLADO DE MADERA 2

Madera tipo A

pie 2047.0

kgf/m 7.35 4.57 1.56 total =

kgf 1868 1846 473 4187

3. BASES DE CONCRETO a) Excavación

b) Concreto

3

44.1

m

13 2.5 59.6 50

m 3 m 3 m 3 m

3

3/8" 1/2" 5/8" 3/4"

Long.-m 92.6 10 149 264

Kgf/m 0.56 1 1.6 2.24

 = 1"  = 5/8"

43.2 33.2

5.08 1.6

c) Varillas de refuerzo  =  =  =  =

Kgf 51.9 10.0 238.4 591.4 891.6

d) Pernos de anclaje 219.5 53.1 273.0

PRESUPUESTO ITEM

DESCRIPCION

1.00.00 ESTRUCTURAS DE ACERO 1.00.01 Materiales, Fabricación, Pintura y Montaje de la estructura 1.00.02 Materiales, Fabricación, Pintura y Montaje de las barandas 2.00.00 ESTRUCTURAS DE MADERA 2.00.01 Pisos de Madera Grupo A de 1½” 3.00.00 ESTRUCTURAS DE CONCRETO (Cimentaciones) 3.00.01 Excavaciones 2 3.00.02 Concreto f’c = 210 Kgf/cm 3.00.03 Acero de Refuerzo 3.00.04 Pernos de Anclaje varilla lisa de Acero A36 o similar

UNID.

CANT

Kg

15555

6.7

104218

Kg

4187

5.4

22609

2

2047.0

4.9

10030

59.6 50.0 892.0 273.0

38.7 170.0 2.5 5.4

2306 8500 2230 1474

pie

3

m 3 m Kg Kg

CU (S/.)

TOTAL

SubTotal: S/. 151367 + IGV 27246

Fecha: 30 de julio de1997

TOTAL S/ 178613

CONCLUSIONES •

•

EL ACERO ES EL MATERIAL ADECUADO PARA PUENTES PEATONALES CON LÍNEAS ARMONIOSAS Y MODERNAS PARA EL EMBELLECIMIENTO DE LA CIUDAD. SE POSEE LA TECNOLOGÍA PARA SU DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN.

CONCLUSIONES •

•

LOS PUENTES PEATONALES PUEDEN SER CONSTRUIDOS CON PERFILES LAMINADOS EN CALIENTE PARA CUBRIR LUCES GRANDES EN FORMA ECONÓMICA APROVECHANDO EL MATERIAL Y LA FORMA. PUEDEN REEMPLAZAR A LOS PUENTES PEATONALES DE CONCRETO ARMADO Y DE VIGAS METÁLICAS DE ALMA LLENA PESADAS.


EJEMPLOS DE ANALISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL ESTRUCTURA PARA PROCESOS INDUSTRIALES IND. QUIMICA DEL PACIFICO


ESTRUCTURAS DE DOS O TRES PISOS Descripción de elementos: Angulos y tees para los sistemas de arriostramiento con resistencia en tracción y compresión. Vigas y columnas de perfiles de alma llena. Descripción de las cargas: Las cargas debidas al sismo pueden ser apreciables. La masa de los silos es considerada en los elementos sólidos.


Modelo de Presentación de Proyecto

Z

Y

1

2

3

4


PLANTA niveles +5650 y +6650

Z

Y

1

2

3

4


PLANTA nivel +10900

Z

Y

1

2

3

4


Z

Y

1

2

3

ELEVACIÓN eje Y

4


Z

Y

1

2

3

ELEVACIÓN ejes 1 y 2

4


CONEXIÓN DE APOYO


CONEXIÓN DE VIGA COLUMNA


CONEXIÓN DE EMPALME DE ARRIOSTRES


CONEXIÓN DE VIGA TRABE

ACCIÓN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO

EJEMPLO DE APLICACIÓN Áreas tributarias (en m2 ): Techos: correas 11.2 planchas 2.4 tirafones 0.6 Paredes: largueros 15.0 planchas 2.4 tirafones 0.6

a = 0.1x60 = 6 m ó = 0.4x6 = 2.4 m EL MENOR

Ver Zonas en Fig. 3 a = 2.4 m


SOLUCIÓN - PASO 4 (Continuación) PRESIONES DEL VIENTO SOBRE LOS PÓRTICOS A DOS AGUAS p = qGhCp - qh(GCpi)

(a) Vientonormal normal aalala cumbre (a) Viento cumbre

(b) Viento normal a a la (b) Viento normal lacumbre cumbre

(c) Viento paralelo a la cumbre


SOLUCIÓN - PASO 5 (Continuación) COMPONENTES Y CERRAMIENTOS Las presiones mostradas son para valores de envolvente para áreas tributarias de 1 m2 o menos

RESULTADOS (a) Áreas tributarias de 1 m2 o menos, ver este esquema. (b)Áreas tributarias de 10 m2 o más: Zona 1 p= -191 N/m2 Zonas 2 y 3 p = -231 N/m2

Nota: Las presiones de diseño por viento interpoladas para otras áreas tributarias son conservadoras

ACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO


CONEXIONES DE PÓRTICOS AISC DEFINE TRES TIPOS DE CONEXIONES:

Conexiones “articuladas”

Conexiones semi-rígidas

Conexiones rígidas


CONEXIONES DE PÓRTICOS


TIPOS MAS COMUNES DE ESTRUCTURAS DE ACERO 





ESTRUCTURAS DE CUBIERTA: Cargas livianas Ej. galpones, depósitos, industria liviana, auditorios, hangares, etc. ESTRUCTURAS DE DOS O TRES PISOS: Cargas livianas en el piso superior y cargas pesadas en los pisos inferiores. Ej. Oficinas, depósitos de almacenamiento, industrias EDIFICIOS DE PISOS MÚLTIPLES: Cargas significativas


TIPOS MAS COMUNES DE ESTRUCTURAS DE ACERO ESTRUCTURAS DE CUBIERTA


TIPOS MAS COMUNES DE ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE DOS O TRES PISOS


TIPOS MAS COMUNES DE ESTRUCTURAS DE ACERO

EDIFICIOS DE PISOS MÚLTIPLES


SISTEMAS SISMORRESISTENTES 

ESTRUCTURAS DE CUBIERTA: Ar riostr amiento para r esistencia sólo en tr acción



ESTRUCTURAS DE DOS O TRES PISOS: Ar riostr amiento para r esistencia en tr acción y compresión



EDIFICIOS DE PISOS MÚLTIPLES: Ar riostr amiento par a resistencia en tr acción y compresión Conexiones r ígidas como una r eserva de ducti lidad para zonas sí smi cas Soluciones Tubul ares


ESTRUCTURAS DE CUBIERTA

tijeral

columna de concreto

Diseño de columna como volado empotrado en el suelo


ESTRUCTURAS DE CUBIERTA Se emplean planchas de cubierta de peso ligero. Las cargas de viento pueden ser más importantes que las cargas de sismo. tijeral

“pata de gallo”

columna de acero

FUNCIÓN: rigidizar el nudo de esquina


ESTRUCTURAS DE CUBIERTA

nudos rígidos

b

pórtico de alma llena

a

c tirante protegido


ESTRUCTURAS DE CUBIERTA arriostres en X


ESTRUCTURAS DE CUBIERTA 

H 

N

A

1

h L





Para una crujía: resistencia sólo en tr acción H N



 cos 

H h 2

EA cos  sen 


ESTRUCTURAS DE DOS O TRES PISOS Las cargas debidas al sismo pueden ser apreciables y conviene emplear ángulos, Tees para los sistemas de arriostramiento con resistencia en tracción y compresión. Cuando se cruzan se conectan en el centro y la diagonal en tracción contribuye a la resistencia de la diagonal en compresión como un apoyo elástico.


ESTRUCTURAS DE DOS O TRES PISOS Resistencia en tr acción y compr esión 

=0

=

Si  = 0:

K =

C ce

1.0  

Si  = 

K =

0.5

2

EI c 2



P e

Cce



4 P e


EDIFICIOS DE PISOS MÚLTIPLES Tienen pisos de losas de concreto (diafragma (diafragma rígido). rígido). Se debe conseguir que el centro de gravedad coincida con el centro de rigidez del piso. Se debe controlar la deformación lateral con una rigidez lateral mediante lateral mediante el índice: /h 1/200


EDIFICIOS DE PISOS MÚLTIPLES

Edi f i ci os si n Edif arriostramientos verticales

Estos dependen íntegramente de la rigidez de los nudos para su estabilidad lateral. Se emplean conexiones con nudos rígidos.. Se debe procurar ubicar crujías con arriostramientos rígidos en los planos de los ejes débiles de las columnas para mejorar la seguridad y la economía de la edificación.


EDIFICIOS DE PISOS MÚLTIPLES Pórr ti co Pó coss con con ar arrr i os ostr tr ami amie en tos ve verr ti ca call es

Para edificios de mayor altura es necesario usar arriostramientos verticales para seguridad contra las acciones laterales y controlar las deflexiones laterales. P.A. resisten P.A. resisten cargas de gravedad y cargas laterales

P.S.

P.A.

•

•

P.S. resisten P.S. resisten cargas verticales

En P.S. usar conexiones rígidas como una reserva de ductilidad para zonas sísmicas.

Pórticos arriostrados (P.A.) Pórticos soportados (P.S.)


EDIFICIOS DE PISOS MÚLTIPLES Tipos de enrejados para arriostramientos verticales: 1 Arriostramiento en X 2 Arriostramiento en K 3 Arriostramiento en V 4 Arriostramiento excéntrico, patrocinado por Popov (Univ. de California, Berkeley) con el objeto de producir rótulas plásticas localizadas y disipar energía a través de ellas.

1

2

3

3

4

4


EDIFICIOS DE PISOS MÚLTIPLES Para edificios de gran altura (más de 40 pisos) Se recomiendan las llamadas que han Soluciones Tubul ares probado ser muy apropiadas para edificios de gran altura, ya que abarca todo el edificio y reparten mejor las cargas sobre el terreno. En este caso no es necesario arriostrar internamente los pórticos, propiciando grandes espacios libres.

Ejemplos - Acero Uap (1)

Recommend Documents