Troglia - Estructuras de Acero Con Tubos y Secciones Abiertas Conformadas - Tomo I

ESTRUCTURAS DE ACERO CON TUBOS Y SECCIONES ABIERTAS CONFORMADAS EN FRÍO

Tomo 1

GABRIEL R. TROGLIA

ESTRUCTURAS DE ACERO CON TUBOS Y SECCIONES ABIERTAS CONFORMADAS EN FRÍO Proy Pr oyecto ecto por Estados Lím Límites

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El cuidado de la presente edición estuvo a cargo de Gabriel Troglia

ISBN: 978-987-24343-4-2 Prohibida su reproducción, almacenamiento y distribución por cualquier medio, total o parcial sin el permiso previo y por escrito de los autores y/o editor. Esta también totalmente prohibido su tratamiento informático y distribución por internet o por cualquier otra red. Se pueden re producir produ cir párrafos citando al autor y edito editorial rial y envia enviando ndo un ejempl ejemplar ar del materia materiall public publicado ado a esta editorial.

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Acerca del Autor El Ingeniero Civil Gabriel R. Troglia es egresado de la Universidad Nacional de Córdoba. Es Profesor Titular de Estructuras Metálicas y de Madera en la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales y Profesor Titular de Estructuras IA en la Facultad de Arquitectura, Urbanismo y Diseño, ambas de la Universidad Nacional de Córdoba. Es Coordinador de la Comisión Permanente de Estructuras Metálicas del CIRSOC. Redactor de la versión final del Reglamento CIRSOC 301/2005, Comentarios y Ejemplos de Aplicación. Redactor del Reglamento CIRSOC 302/2005, Comentarios y Ejemplos de Aplicación. CoRedactor del Proyecto de Reglamento CIRSOC 303 – Estados Límites, Comentarios y Ejemplos de Aplicación. CoRedactor del Proyecto de Reglamento CIRSOC 701 y Comentarios (Estructuras de Aluminio). Es autor del Libro “Estructuras “Estructuras Metálicas, Proyecto por Es- tados Límites ” y de otras publicaciones sobre la temática estructural. Ha dictado y dicta cursos y seminarios de Especialización y Postgrado en diversas Universidades y Colegios Profesionales del país. Durante mas de 37 años ha realizado numerosos pro yectos de Estructuras de Acero, Hormigón Armado, Mixtas y de Madera para edificios, naves industriales, puentes, silos, tanques y otros construcciones.

P R E S E N T A C I Ó N 1ª Edi Edici ción ón El objetivo de este libro es presentar en forma resumida los fundamentos y los procesos operativos utilizados para el proyecto por el Método de los Estados Límites (LRFD) de estructuras de acero formadas por tubos y por barras de sección abierta conformadas en frío, aplicables aplicables a los casos mas comunes de la práctica en nuestro medio. El proyecto por Estados Limites permite al proyectista un conocimiento y control mas cierto de la seguridad real de la estructura y de sus elementos estructurales. Asimismo una confiabilidad confiabilidad mas uniforme, independiente del tipo de acciones que actúen sobre la estructura. Es, en esos aspectos, un apreciable avance sobre los procedimientos de cálculo que utilizan un coeficiente de seguridad único (método por tensiones admisibles) antiguamente utilizados en el proyecto de estructuras de acero. En la Argentina el CIRSOC (Centro de Investigación de los Reglamentos de Seguridad para las Obras Civiles) ha elaborado para el proyecto por Estados Límites de estructuras de acero para edificios realizadas con tubos y con secciones abiertas conformadas en frío los Reglamentos CIRSOC 302 (EL) y CIRSOC 303(EL) respectivamente. Para ello se han tomado como base las Especificaciones de la AISC (American Institute of Steel Construcción) para los tubos y de la AISI (American Iron and Steel Institute) para las secciones abiertas conformadas en frío. Con ello se han mantenido el origen de las especificaciones y las bases conceptuales adoptadas para el Reglamento CIRSOC 301 (EL) aplicable a las estructuras de edificios realizadas con perfiles laminados y secciones armadas con chapas, y se han incorporado a nuestro medio las especificaciones mas actualizadas. La aparición de los Reglamentos citados y la existencia de muy escasa bibliografía actualizada en castellano sobre el proyecto por Estados Límites de los elementos estructurales cubiertos por aquellos, me ha impulsado a encarar este libro, reuniendo y tratando de ordenar aspectos dispersos en publicaciones de distintos autores y organizaciones. Además, el hecho de que las Especificaciones tomadas como base para los CIRSOC 302 y 303, han sido elaboradas por Organizaciones de origen, desarrollo y financiamiento diferente, ha llevado a que los formatos y varios procesos operativos sean distintos y también a que la bibliografía existente se refiera en muchos casos en forma separada a los elementos cubiertos por una u otra Especificación. Esto puede hacer suponer que los fundamentos de las Especificaciones son distintos cuando en realidad son los mismos o similares, con las particularidades resultantes de la forma y del proceso de elaboración de los tubos y las secciones abiertas. Buscando la clarificación de lo anteriormente expresado en la SECCIÓN A de la PARTE I del libro se presentan en 4 Capítulos las bases y fundamentos generales del proyecto, comunes a los tubos y a las secciones abiertas conformadas en frío. Ellos están referidos a las bases del proyecto estructural, al comportamiento de las placas sometidas sometidas a flexión flexión y a corte, a la estabilidad de la estructura y de sus barras componentes incluyendo sus sistemas de arriostramiento, y a los Estados Límites seccionales considerados. Por la común fundamentación citada y para darle a este libro una unidad conceptual y operativa, se reiteran en la SECCIÓN A algunos temas tratados y desarrollados en el libro “Estructuras Metálicas. Proyecto por Estados Límites”. En la SECCIÓN B se desarrollan los aspectos específicos del proyecto de estructuras con elementos tubulares tanto con costura como sin costura. Se hace especial hincapié en el proyecto de vigas planas y espaciales de alma abierta sometidas a flexión y a torsión, y de columnas armadas con tubos sometidas a fuerza axil y flexión. Se desarrollan los distintos tipos de uniones entre tubos incluyendo especialmente las uniones directas soldadas y las uniones de placas a tubos. En la SECCIÓN C se desarrolla el proyecto de estructuras con barras de secciones abiertas conformadas en frío incluyendo el proyecto de algunos conjuntos estructurales como los tabiques

utilizados en el sistema constructivo denominado “Steel Framing”. Se analizan particularmente los sistemas de arriostramiento y su dimensionado. El libro se divide en dos partes. En la PARTE I se desarrolla el contenido conceptual y operativo, planteando además criterios generales de diseño para el proyecto de los distintos elementos estructurales obtenidos a partir del análisis cualitativo de su comportamiento, análisis que el proyectista debiera acostumbrarse a realizar como paso previo al análisis numérico. Se incluye el Apéndice 1 con fórmulas para obtener los parámetros mecánicos y geométricos de secciones tubulares y de algunas secciones abiertas comúnmente utilizadas. En el Apéndice 2 se incorporan tablas con los parámetros geométricos y mecánicos de tubos y perfiles de sección abierta normalizados por IRAM-IAS. En la PARTE II se dan ejemplos de aplicación referidos a los Capítulos de la PARTE I . Todos los temas se han desarrollado en base a las especificaciones de los Reglamentos CIRSOC, Estados Límites (CIRSOC 301-2005, CIRSOC 302-2007, CIRSOC 303-2009, CIRSOC 304-3007, Recomendación CIRSOC 305-2007). 305- 2007). Para la comprensión acabada del contenido de esta publicación son necesarios conocimientos previos de Estática, Resistencia Resiste ncia de Materiales y Análisis estructural, y también conocimientos básicos sobre el proyecto de estructuras de acero por Estados Límites. Se debe hacer notar que en este libro se cubren sólo aspectos del proyecto de las estructuras y elementos estructurales mas comunes y simples. Para el estudio, proyecto y cálculo de aquellos casos no cubiertos por esta publicación el lector podrá remitirse a la bibliografía que se acompaña. Es necesario también aclarar que por razones r azones de espacio y alcance, en este libro sólo se hace una somera referencia refer encia a las etapas posteriores posterior es al proyecto, que son la fabricación, fabricac ión, montaje y constr cons trucc ucció iónn de las estructuras est ructuras metálicas. Estas etapas son tan importantes como el proyecto, se interrelacionan interrelacionan con él y necesitan de profesionales con buenos conocimientos sobre ellas. Un buen proyecto no alcanza. El usuario necesita una buena obra que es un buen proyecto bien ejecutado. Agradezco: al Ing. Daniel Troglia por sus aportes y su colaboración en la revisión de este libro; al Ing. José Angulo por su colaboración en la revisión de los Ejemplos de Aplicación; al Dr. Carlos A. Prato por su asesoramiento en aspectos del análisis estructural estructural y en la resolución de algunos algunos modelos de vigas tubulares realizados r ealizados por el Ing. Miguel Ruiz; a los integrantes de la Cátedra de Estructuras Metálicas y de Madera de la F.C.E.F. y N., Ings. Ricardo Rosso, Gabriela Culasso, Daniel Troglia, Juan Fernández y José Angulo por la ejecución de las tablas de perfiles. Es deseo del autor que este trabajo sea útil a estudiantes y profesionales para su introducción en el conocimiento conocimient o y proyecto de las estructuras con tubos y secciones abiertas conformadas en frío, y que el mismo sea un aporte para el desarrollo de la construcción en acero en nuestro medio. Ing. Civil Gabriel R. TROGLIA Profesor Titular Estructuras Metálicas y de Madera. F.C.E.F. y N. U.N. de Córdoba Profesor Titular Estructuras IA, F.A.U. y D. U.N. de Córdoba Córdoba, diciembre de 2009.

I

INDICE PARTE I: FUNDAMENTOS, PROCEDIMIENTOS PROCEDIMIENTOS Y CRITERIOS CRITERIOS DE PROYECTO SECCIÓN A: BASES Y FUNDAMENTOS GENERALES PARA EL PROYECTO DE SECCIONES TUBULARES Y DE SECCIONES SECCIO NES AB ABIERTAS IERTAS CONFOR CONFORMADA MADAS S EN FR FRÍO ÍO

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CAPÍTULO 1: GENER GENERAL ALIDADES. IDADES. BASES BA SES DEL PROYECTO ESTRUCTU ESTRUCTURAL RAL 1.1.- EL PROYECTO PROYECTO ESTRUCTURAL ESTRUCTURAL 1.2.- ESTRUCTURAS DE ACERO CON TUBOS Y CON SECCIONES ABIERTAS DE CHAPA CONFORMADAS EN FRÍO 1.3.- ESPECIFICACIONES Y REGLAMENTOS DE APLICACIÓN 1.4.- LA SEGURIDAD SEGURIDAD ESTRUCTURA ESTRUCTURALL 1.5.- ACCIONES 1.6.- BASES DEL PROYECTO 1.6.1.-- Dimensionamien 1.6.1. Dimensionamiento to para Estados Límites Últimos 1.6.2.-- Dimensionamiento para Estados Límites de Servicio 1.6.2. 1.7.- ANÁLISIS ESTRUCTURAL 1.7.1.- Generalidades 1.7.2.-- Análisis Global Elástico 1.7.2. 1.7.3.-- Análisis Global Plástico 1.7.3. 1.8.- EFECTO DE LAS DEFORMACIONES DEFORMACIONES 1.8.1.- Generalidades 1.8.2.- Cálculo de los Momentos de Segundo Orden 1.8.3.- Método Aproximado de Amplificación de Momentos de Primer Orden 1.8.4.- Método iterativo

3 4 5 7 7 10 12 14 16 16 17 18 18 18 19 20 25

CAPÍTULO 2: PLACAS PLA CAS SOLICITADAS A COMP COMPRESIÓ RESIÓN N Y A CORT CORTE E 2.1.- INTRODUCCIÓN 2.2.- PANDEO CRÍTICO DE PLACAS PLANAS 2.2.1.-- Pandeo crítico elástico 2.2.1. 2.2.1.1.- Tensiones normales 2.2.1.2.- Tensiones tangenciales 2.2.1.3.2.2.1. 3.- Tensiones normales y tangenciales simultáneas 2.2.2.-- Pandeo crítico inelástico 2.2.2. 2.3.- PANDEO POSCRÍTICO DE PLACAS PLANAS 2.3.1.-- Resistencia poscrítica. Concepto. Ancho efectivo 2.3.1. 2.3.2.- Ancho efectivo de elementos rigidizado rigidizadoss uniformemente comprimidos 2.3.3.-- Ancho efectivo de almas y otros elementos rigidizados con 2.3.3. tensiones linealmente variables 2.3.4.- Ancho efectivo de elementos no rigidizad rigidizados os uniforme uniformemente mente comprimidos 2.3.5.- Ancho efectivo de elementos no rigidizados con tensiones linealmente variables 2.3.6.-- Ancho efectivo de elementos uniformemente comprimidos con 2.3.6. con rigidizadores intermedios y/o rigidizador rigidizador de borde

27 27 27 27 32 33 33 35 35 36 40 40 43 44

II

Estructuras de Acero con Tubos y Secciones Abiertas Conformadas en Frío. G.R. Troglia

2.4.- PANDEO LOCAL DE TUBOS CIRCULARES 2.4.1.- Pandeo local de tubos circulares bajo compresión axil 2.4.2.- Pandeo local de tubos circulares sometidos a flexión 2.4.3.- Pandeo local de tubos circulares sometidos a torsión 2.4.4.- Pandeo local de tubos circulares sometidos a corte

44 44 47 48 49

CAPÍTULO 3: ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA Y DE SUS BARRAS COMPONENTES 3.1.- LA ESTABILIDAD ESTRUCTURAL 3.2.- ESTABILIDAD GLOBAL DE LA ESTRUCTURA 3.3.- ESTABILIDAD GLOBAL DE BARRAS AXILMENTE COMPRIMIDAS 3.3.1.- Teoría de Euler 3.3.2.- Teorías de Engesser y Shanley 3.3.3.- Factores que influyen en la tensión crítica de pandeo flexional de las columnas reales 3.3.3.1.- Tensiones residuales 3.3.3.2.- Deformación inicial 3.3.3.3.- Condiciones de vínculo. Longitud de pandeo de barras. Factor de longitud efectiva 3.3.3.3.1.- Pórticos 3.3.3.3.2.- Reticulados (Triangulaciones) 3.3.3.3.3.- Arcos 3.3.4.- Tensión crítica de pandeo flexional de las columnas reales. Curvas de pandeo 3.3.5.- Tensión crítica de pandeo torsional y pandeo flexotorsional 3.3.6.- Efecto del Pandeo local sobre la tensión crítica de pandeo 3.4.- ESTABILIDAD DE BARRAS FLEXADAS. PANDEO LATERAL 3.5.- SISTEMA DE ARRIOSTRAMIENTO 3.5.1.- Alcance y fundamentos generales 3.5.2.- Pórticoa 3.5.3.- Columnas 3.5.4.- Vigas 3.5.4(a).- Arriostramiento lateral 3.5.4(b).- Arriostramiento para torsión

51 51 53 53 55 56 57 58 59 60 68 71 72 74 77 79 81 81 84 85 86 86 88

CAPÍTULO 4: ESTADOS LÍMITES SECCIONALES Y OTROS ASPECTOS GENERALES 4.1.- ESTADOS LÍMITES SECCIONALES. CLASIFICACIÓN DE SECCIONES 4.1.1.- Estados Límites seccionales 4.1.2.- Clasificación de secciones 4.1.3.- Especificaciones Reglamentarias 4.2.- MÉTODO LINEAL PARA LA DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS SECCIONALES.

SECCIÓN B: PROYECTO DE SECCIONES TUBULARES

91 93 95 98

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CAPÍTULO 5: SECCIONES TUBULARES. GENERALIDADES 5.1.- TIPOS DE TUBOS ESTRUCTURALES 5.2.- PROCESO DE FABRICACIÓN 5.3.- USOS Y VENTAJAS DE LOS PERFILES DE SECCIÓN TUBULAR 5.4.- EL REGLAMENTO CIRSOC 302-EL. CAMPO DE VALIDEZ 5.5.- ACEROS. NORMAS DEL MATERIAL. TOLERANCIAS DE FABRICACIÓN

103 103 104 105 106


5.6.- FABRICACIÓN. MONTAJE. PROTECCIÓN DE LA ESTRUCTURA 5.6.1.- Fabricación 5.6.2.- Montaje 5.6.3.- Protección contra la corrosión 5.6.4.- Protección contra el fuego

III

107 107 108 108 109

CAPÍTULO 6: TUBOS SOMETIDOS A TRACCIÓN AXIL 6.1.- GENERALIDADES. ESBELTECES LÍMITES 6.2.- ÁREA BRUTA Y ÁREA NETA 6.3.- ÁREA NETA EFECTIVA PARA BARRAS TRACCIONADAS 6.4.- RESISTENCIA DE DISEÑO A TRACCIÓN AXIL. ESTADOS LÍMITES 6.5.- ESTADO LÍMITE POR ROTURA DE BLOQUE DE CORTE 6.6.- PROYECTO DE TUBOS SOMETIDOS A TRACCIÓN 6.7.- EMPALME DE TUBOS TRACCIONADOS

111 111 112 117 118 119 120

CAPÍTULO 7: TUBOS Y ELEMENTOS CON TUBOS SOMETIDOS A COMPRESIÓN AXIL 7.1.- GENERALIDADES. FACTOR DE LONGITUD EFECTIVA. ESBELTECES LÍMITES 7.2.- RESISTENCIA DE DISEÑO A LA COMPRESIÓN AXIL DE BARRAS CON SECCIONES TUBULARES 7.3.- COLUMNAS ARMADAS CON TUBOS SOMETIDAS A COMPRESIÓN AXIL 7.3.1.- Columnas de Grupo IV 7.3.2.- Columnas de Grupo V 7.4.- APOYO EXTREMO POR CONTACTO Y EMPALME DE TUBOS AXILMENTE COMPRIMIDOS

121 121 123 125 128 131

CAPÍTULO 8: TUBOS Y ELEMENTOS CON TUBOS SOMETIDOS A FLEXIÓN Y A CORTE 8.1.- GENERALIDADES 8.2.- COMPORTAMIENTO DE LOS TUBOS EN FLEXIÓN SIMPLE 8.2.1.- Estados Límites últimos 8.2.2.- Estados Límites Últimos por acción del Momento Flector 8.2.2.1.- Plastificación 8.2.2.2.- Pandeo Lateral-Torsional 8.2.2.3.- Pandeo Local 8.2.3.- Estados Límites Últimos por acción del Esfuerzo de Corte 8.2.3.1.- Tubos rectangulares 8.2.3.2.- Tubos circulares 8.2.4.- Estados Límites Últimos por acción de Fuerzas concentradas 8.3.- FLEXIÓN DISIMÉTRICA 8.3.1.- Resistencia de Diseño a flexión 8.3.2.- Resistencia de Diseño al corte 8.4.- DEFORMACIONES DE TUBOS EN FLEXIÓN 8.5.- VIGAS DE ALMA ABIERTA CON TUBOS 8.5.1.- Vigas planas de alma abierta 8.5.1.1.- Diseño 8.5.1.2.- Determinación de las solicitaciones en las barras 8.5.1.3.- Dimensionado y verificación de las barras 8.5.1.4.- Deformaciones 8.5.2.- Vigas espaciales de alma abierta 8.5.2.1.- Vigas espaciales 8.5.2.2.- Emparrillados planos

133 134 134 134 135 135 141 144 144 146 147 152 152 153 153 154 154 154 157 160 160 161 161 169

IV


8.6.- EMPALMES DE TUBOS EN FLEXIÓN

176

CAPÍTULO 9: TUBOS Y ELEMENTOS CON TUBOS SOMETIDOS A TORSIÓN 9.1.- GENERALIDADES 9.2.- RESISTENCIA DE DISEÑO A TORSIÓN DE TUBOS 9.2.1.- Torsión en tubos circulares 9.2.2.- Torsión en tubos rectangulares 9.3.- TORSIÓN EN VIGAS ESPACIALES CON TUBOS 9.3.1.- Generalidades 9.3.2.- Vigas espaciales rectangulares 9.3.3.- Vigas espaciales triangulares

177 177 178 178 179 180 182

CAPÍTULO 10: TUBOS Y ELEMENTOS CON TUBOS SOMETIDOS A ACCIONES COMBINADAS 10.1.- TUBOS SOMETIDOS A FUERZA AXIL Y FLEXIÓN 185 10.2.- TUBOS SOMETIDOS A SOLICITACIONES COMBINADAS DE TORSIÓN, CORTE, FLEXIÓN, Y/O FUERZA AXIL 186 10.3.- COLUMNAS ARMADAS CON TUBOS SOMETIDAS A COMPRESIÓN Y FLEXIÓN 188 CAPÍTULO 11: UNIONES DE TUBOS Y MEDIOS DE UNIÓN 11.1.- GENERALIDADES 11.2.- BULONES. UNIONES CON BULONES 11.2.1.- Tipos de bulones. Formas de instalación 11.2.2.- Tipos de uniones abulonadas 11.2.3.- Tipo, tamaño y uso de agujeros 11.2.4.- Uniones tipo APLASTAMIENTO 11.2.4.1.-Generalidades 11.2.4.2.- Resistencia de Diseño de los bulones a TRACCIÓN y a CORTE en uniones tipo aplastamiento 11.2.4.3.- Resistencia de Diseño al aplastamiento de la chapa en los agujeros 11.2.4.4.- Resistencia al aplastamiento de la pared en uniones con bulón pasante 11.2.5.- Distribución de bulones en una unión 11.2.6.- Repartición de la fuerza entre bulones. Largo del bulón. Diámetro del bulón 11.2.7.- Uniones de DESLIZAMIENTO CRÍTICO. Generalidades 11.2.7.1.- Uniones de deslizamiento crítico proyectadas para CARGAS DE SERVICIO 11.2.7.2.- Uniones de deslizamiento crítico proyectadas para CARGAS MAYORADAS (estado último) 11.2.8.- Uniones con bulones 11.2.8.1.- Uniones con bridas abulonadas y sometidas a tracción 11.2.8.2.- Otras uniones abulonadas 11.3.- UNIONES SOLDADAS 11.3.1.- Generalidades 11.3.2.- Soldaduras a tope de penetración completa o parcial 11.3.3.- Soldaduras a tope ACAMPANADAS 11.3.4.- Soldaduras de filete 11.3.5.- Soldaduras de uniones directas

191 192 194 195 196 198 201 204 204 205 207 208 209 210 210 215 216 217 221 224 229


11.4.- UNIONES SOLDADAS DIRECTAS DE TUBOS EN RETICULADOS 11.4.1.- Generalidades 11.4.2.- Nudos soldados entre tubos circulares 11.4.3.- Nudos soldados entre barras de alma de sección circular, cuadrada o rectangular y cordón de sección cuadrada o rectangular 11.4.4.- Nudos soldados entre barras de alma de sección circular, cuadrada o rectangular y CORDÓN DE SECCIÓN “DOBLE TE” 11.4.5.- Uniones reforzadas 11.4.5.1.- Uniones reforzadas con placas de refuerzo en cordones de RHS 11.4.5.2.- Uniones reforzadas con relleno de hormigón para cordones de RHS 11.4.6.- Uniones extremas, uniones de cordón acodado y uniones en ángulo a inglete 11.4.7.- Nudos con barras de alma CHS con los extremos aplastados o cizallados 11.5.- UNIONES DE PLACAS A TUBOS 11.5.1.- Uniones de placas a tubos circulares 11.5.2.- Uniones de placas a tubos rectangulares

V

231 234 243 255 258 258 262 264 268 270 271 274

SECCIÓN C : PROYECTO DE SECCIONES ABIERTAS CONFORMADAS EN FRÍO CAPÍTULO 12: SECCIONES ABIERTAS. GENERALIDADES. 12.1.- GENERALIDADES. FABRICACIÓN 12.2.- FORMAS SECCIONALES. CONSIDERACIONES DE DISEÑO 12.3.- EL REGLAMENTO CIRSOC 303-EL. CAMPO DE VALIDEZ 12.4.- ACEROS. NORMAS DEL MATERIAL. TOLERANCIAS DE FABRICACIÓN 12.5.- MODIFICACIÓN DE LA TENSIÓN DE FLUENCIA DEBIDA AL CONFORMADO EN FRÍO

277 277 280 280 284

CAPÍTULO 13: ELEMENTOS: LIMITACIONES Y ANCHOS EFECTIVOS 13.1.- GENERALIDADES 13.2.- LIMITACIONES Y CONSIDERACIONES SOBRE LAS DIMENSIONES 13.2.1.- Consideraciones sobre el ancho plano de las alas y su espesor 13.2.2.- Máxima relación entre la altura del alma y su espesor 13.3.- ANCHOS EFECTIVOS DE LOS ELEMENTOS RIGIDIZADOS 13.3.1.- Elementos rigidizados uniformemente comprimidos 13.3.2.- Elementos rigidizados uniformemente comprimidos con perforaciones circulares 13.3.3.- Almas y otros elementos rigidizados con tensiones linealmente variables 13.3.4.- Almas de secciones C con perforaciones y tensiones linealmente variables 13.4.- ANCHOS EFECTIVOS DE LOS ELEMENTOS NO RIGIDIZADOS 13.4.1.- Elementos no rigidizados uniformemente comprimidos

289 293 293 296 296 296 298 299 301 303

VI


13.4.2.- Elementos no rigidizados y rigidizadores de borde con tensiones linealmente variables 13.5.- ANCHOS EFECTIVOS DE LOS ELEMENTOS CON UN RIGIDIZADOR INTERMEDIO O UN RIGIDIZADOR DE BORDE 13.5.1.- Elementos uniformemente comprimidos con un rigidizador intermedio 13.5.2.- Elementos uniformemente comprimidos con un rigidizador de borde 13.6.- ANCHOS EFECTIVOS DE ELEMENTOS RIGIDIZADOS CON MÁS DE UN RIGIDIZADOR INTERMEDIO O ELEMENTOS RIGIDIZADOS EN SUS BORDES Y CON RIGIDIZADORES INTERMEDIOS 13.6.1.- Anchos efectivos de elementos rigidizados uniformemente comprimidos con más de un rigidizador intermedio 13.6.2.- Elementos con rigidizador de borde y rigidizadores intermedios

304 304 304 306

309 313

CAPÍTULO 14: BARRAS CON SECCIONES ABIERTAS SOMETIDAS A TRACCIÓN AXIL 14.1.- ESBELTECES LÍMITES. ESTADOS LÍMITES 14.2.- RESISTENCIA DE DISEÑO PARA FLUENCIA EN LA SECCIÓN BRUTA Y PARA ROTURA EN LA SECCIÓN NETA FUERA DE LAS UNIONES 14.3.- RESISTENCIA DE DISEÑO PARA ROTURA EN LA SECCIÓN NETA EN LAS UNIONES 14.3.1.- En Uniones soldadas 14.3.2.- En Uniones abulonadas 14.4.- RESISTENCIA DE DISEÑO PARA ROTURA DE BLOQUE DE CORTE

317 318 318 318 320 323

CAPÍTULO 15: BARRAS CON SECCIONES ABIERTAS SOMETIDAS A COMPRESIÓN AX IL 15.1.- ESBELTECES LÍMITES. ESTADOS LÍMITES EN SECCIONES SIMPLES 15.2.- RESISTENCIA DE DISEÑO A COMPRESIÓN AXIL DE BARRAS DE SECCIÓN SIMPLE 15.2.1.- Secciones no sometidas a pandeo torsional ni a pandeo flexotorsional 15.2.2.- Secciones con simetría doble o simetría simple sometidas a pandeo torsional o flexotorsional 15.2.3.- Secciones con simetría puntual 15.2.4.- Secciones no simétricas 15.3.- BARRAS COMPRIMIDAS QUE TIENEN EN TODA SU LONGITUD UN ALA UNIDA AL TABLERO O REVESTIMIENTO MEDIANTE PASADORES EN FORMA DISCONTINUA 15.4.- COLUMNAS ARMADAS CON PERFILES DE SECCIONES ABIERTAS CONFORMADOS EN FRÍO 15.4.1.- Columnas armadas con perfiles en contacto continuo 15.4.2.- Columnas armadas con perfiles distanciados 15.5.- APOYO EXTREMO Y EMPALMES DE BARRAS DE SECCIÓN ABIERTA

325 326 327 327 328 328 329 330 331 332 339

CAPÍTULO 16: BARRAS CON SECCIONES ABIERTAS SOMETIDAS A FLEXIÓN Y A CORTE 16.1.- GENERALIDADES 16.2.- RESISTENCIA DE DISEÑO A MOMENTO FLECTOR DE VIGAS DE ALMA LLENA DE SECCIÓN SIMPLE EN FLEXIÓN SIMPLE

341 341


16.2.1.- Resistencia de Diseño de barras con secciones lateralmente arriostradas en forma continua 16.2.1.(a).- Procedimiento I 16.2.1.(b).- Procedimiento II 16.2.2.- Resistencia de Diseño a Pandeo lateral-torsional 16.2.2.1.- Resistencia de Diseño a pandeo lateral-torsional de barras de sección abierta 16.2.2.2.- Pandeo lateral de alas comprimidas sin arriostramiento lateral 16.2.3.- Vigas con el ala traccionada unida en forma fija y continua a un tablero o revestimiento 16.2.4.- Vigas de sección C o Z con el ala comprimida unida a una cubierta o revestimiento de chapa plegada 16.3.- RESISTENCIA DE DISEÑO A CORTE DE VIGAS DE ALMA LLENA DE SECCIÓN SIMPLE 16.3.1.- Resistencia de Diseño al corte de barras con almas sin perforaciones 16.3.2.- Resistencia de Diseño al corte de almas de secciones C con perforaciones 16.3.3.- Rigidizadores de corte 16.4.- RESISTENCIA A FLEXIÓN Y CORTE COMBINADOS 16.5.- ACCIÓN DE CARGAS CONCENTRADAS 16.5.1.- Resistencia de Diseño a cargas concentradas 16.5.2.- Rigidizadores transversales de fuerza 16.6.- RESISTENCIA A FLEXIÓN Y PANDEO LOCALIZADO DEL ALMA COMBINADOS 16.7.- VIGAS ARMADAS DE ALMA LLENA 16.8.- DEFORMACIONES DE VIGAS DE ALMA LLENA 16.9.- EFECTO DE LA TORSIÓN EN PERFILES C Y U PARA CARGAS NO APLICADAS EN EL CENTRO DE CORTE

VII

342 343 344 348 348 354 359 361

361 362 363 365 366 374 376 379 383 383

CAPÍTULO 17: BARRAS CON SECCIONES ABIERTAS SOMETIDAS A ACCIONES COMBINADAS 17.1.- BARRAS DE SECCIÓN ABIERTA SIMPLES SOMETIDAS A TRACCIÓN Y FLEXIÓN 17.2.- BARRAS DE SECCIÓN ABIERTA SIMPLES SOMETIDAS A COMPRESIÓN Y FLEXIÓN 17.3.- COLUMNAS ARMADAS CON PERFILES EN CONTACTO CONTINUO SOMETIDAS A COMPRESIÓN Y FLEXIÓN 17.4.- EFECTOS DE SEGUNDO ORDEN 17.4.1.(a).- Métodos Generales de Análisis Elástico de Segundo Orden 17.4.1.(b).- Análisis de Segundo Orden por Amplificación de Momentos Elásticos de Primer Orden 17.5.- COLUMNAS ARMADAS FORMADAS POR DOS BARRAS DISTANCIADAS UNIDAS POR PLANOS DE CELOSÍAS O PRESILLAS SOMETIDAS A COMPRESIÓN Y FLEXIÓN 17.6.- SOLICITACIONES DE TORSIÓN

385 386 387 387 387 388 390 391

CAPÍTULO 18: UNIONES DE BARRAS CON SECCIONES ABIERTAS Y MEDIOS DE UNIÓN 18.1.- GENERALIDADES 18.2.- UNIONES ABULONADAS

393 393

VIII


18.2.1.- Uniones tipo APLASTAMIENTO 18.2.1.1.- Resistencias de Diseño a tracción, a corte y a corte combinado con tracción 18.2.1.2.- Separación y distancias mínimas entre agujeros y a bordes 18.2.1.3.- Resistencia de Diseño al aplastamiento de la chapa en los agujeros 18.3.- UNIONES ATORNILLADAS 18.3.1.- Generalidades 18.3.2.- Separación mínima 18.3.3.- Distancias mínimas a los bordes y a los extremos 18.3.4.- Resistencia al corte 18.3.4.1.- Uniones sometidas a corte; limitaciones por volcamiento del tornillo y aplastamiento de la chapa 18.3.4.2.- Uniones sometidas a corte; limitación por la distancia a borde 18.3.4.3.- Resistencia al corte de los tornillos 18.3.5.- Resistencia a la tracción 18.3.5.1.- Arrancamiento 18.3.5.2.- Aplastamiento 18.3.5.3.- Resistencia a la tracción de los tornillos 18.4.- UNIONES SOLDADAS 18.4.1.- Generalidades 18.4.2.- Soldaduras a tope 18.4.3.- Soldadura de tapón 18.4.3.1.- Resistencia al corte de la Soldadura de tapón 18.4.3.2.- Resistencia a tracción de la Soldadura de tapón 18.4.4.- Soldadura de costura 18.4.5.- Soldadura de filete 18.4.6.- Soldaduras a tope acampanadas 18.4.7.- Soldaduras de Resistencia por puntos 18.5.- ROTURA POR CORTE

394 396 396 398 400 400 401 402 402 402 402 403 403 403 404 404 405 406 409 410 411 413 417 418

CAPÍTULO 19: CONJUNTOS ESTRUCTURALES. ARRIOSTRAMIENTOS 19.1.- TABIQUES. MONTANTES Y CONJUNTOS DE MONTANTES 19.1.1.- Generalidades 19.1.2.- Proyecto de montantes y conjuntos de montantes como un sistema de miembros de acero 19.1.3.- Proyecto de montantes y conjunto de montantes considerando el arriostramiento provisto por el revestimiento 19.1.3.1.- Montantes de tabiques comprimidos 19.1.3.2.- Montantes de tabiques sometidos a flexión 19.1.3.3.- Montantes de tabiques sometidos a carga axil y flexión 19.2.- CONSTRUCCIÓN DE DIAFRAGMAS DE ACERO PARA ENTREPISOS, CUBIERTAS O TABIQUES 19.3.- ARRIOSTRAMIENTO LATERAL 19.3.1.- Columnas y vigas sometidas a cargas que no inducen torsión 19.3.2.- Perfiles C, U y Z utilizados como vigas 19.3.2.1.- Arriostramientos de sistemas de cubiertas sometidas a cargas gravitatorias que poseen el ala superior vinculada al revestimiento 19.3.2.2.- Alas no vinculadas al revestimiento

419 422 422 423 429 429 429 431 432 432 432 435


19.3.3.- Verificación de perfiles C y U utilizados como vigas en sistemas de cubiertas con pendiente 19.3.3.1.- Cargas gravitatorias 19.3.3.2.- Cargas de viento de succión

IX

440 441 444

CAPÍTULO 20: ENSAYOS PARA CASOS ESPECIALES DE SECCIONES CONFORMADAS EN FRÍO 445 APÉNDICE 1: PARÁMETROS GEOMÉTRICOS Y MECÁNICOS

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APÉNDICE 2: TABLAS DE PERFILES

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BIBLIOGRAFÍA

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UNIDADES

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PARTE II: EJEMPLOS DE APLICACIÓN (Ver Índice particular)

SECCIÓN A

BASES Y FUNDAMENTOS GENERALES PARA EL PROYECTO DE SECCIONES TUBULARES Y DE SECCIONES ABIERTAS CONFORMADAS EN FRÍO

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CA PÍTUL O 1 GENERALIDADES. BASES DEL PROYECTO ESTRUCTURAL 1.1.- EL PROYECTO ESTRUCTURAL El objetivo del proyectista estructural es obtener una estructura económica, segura y factible, que cumpla con los requisitos funcionales y estéticos fijados en el programa del proyecto. El proyecto estructural, es por ello una mezcla equilibrada de ciencia y arte. El proyectista de estructuras debe tener un conocimiento completo (científico e intuitivo) de la estática, la mecánica, la dinámica y el análisis estructural; de las propiedades de los materiales estructurales y de su respuesta frente a las solicitaciones; de la relación entre la función, la distribución y la forma de los elementos estructurales y la estructura en su conjunto; debe tener también una apreciación clara del rol de la estructura en el proyecto general de la obra y de los valores estéticos y funcionales que deben ser destacados o satisfechos por la misma; y finalmente un conocimiento de las técnicas constructivas, de la tecnología del medio y de los costos relativos. El proceso de proyecto es iterativo y puede sintetizarse en los siguientes pasos: (1) Selección del tipo de estructura y generación de los sistemas estructurales y de los elementos estructurales que los forman. Esta etapa está definida por las exigencias funcionales, estéticas y de luces libres del proyecto; por el tipo y la magnitud de las cargas actuantes; por la clase de material estructural; por el tipo de suelo; por la tecnología disponible; por el proceso constructivo posible; por el presupuesto disponible, etc. Aquí influye la creatividad y experiencia del ingeniero y su conocimiento técnico globalizado. Como resultado de todo ello quedan planteadas y esquematizadas una o más alternativas de configuración de la estructura y de sus elementos estructurales constitutivos. (2) Análisis y determinación de las cargas nominales de servicio. Son definidas y evaluadas todas las cargas que la estructura soportará en servicio durante su vida útil. (3) Determinación de las soli citaciones de sección. Mediante análisis estructural de la estructura modelada se determinan las solicitaciones de sección en los elementos estructurales (momentos flectores, esfuerzos normales y de corte etc.), que producen las cargas actuantes, mayoradas o no según el criterio de seguridad utilizado, y sus combinaciones. (4) Selección, dimensionado y/o verif icación de los elementos estructurales y de sus uniones. En base a las solicitaciones de sección se definen forma y dimensiones de los elementos estructurales, y de las uniones bajo condiciones de seguridad, economía y factibilidad de montaje. (5) Verificación de funcionamiento bajo condiciones de servicio. Se determinan deformaciones, vibraciones, efectos térmicos, etc. bajo condiciones de servicio y se evalúa el comportamiento de la estructura.

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(6) Evaluación d e la alternativa. Se evalúa la estructura proyectada (si se han desarrollado alternativas se comparan) en función de los criterios de seguridad, economía, factibilidad de montaje, estéticos, funcionales etc. que debían ser satisfechos. (7) Rediseño o ajuste En función de la evaluación anterior se rediseña o se ajusta [ puntos (1) a (5) ] el proyecto de la estructura. (8) Elección y desarrollo final del proyecto Elegida la estructura mas conveniente se completa el desarrollo del proyecto de la misma (verificación de pesos propios estimados, ajustes puntuales, detallado etc.) elaborándose la Documentación de Proyecto. Esta comprende: Planos Generales y de detalles básicos; Memoria de Cálculo y Especificaciones de Materiales, Fabricación, Protección anticorrosiva, otras protecciones, Montaje y Construcción de la Estructura. 1.2.- ESTRUCTURAS DE ACERO CON TUBOS Y CON SECCIONES ABIERTAS DE CHAPA CONFORMADA EN FRÍO En la construcción de acero existen en general dos tipos de elementos estructurales. Uno es el formado por los perfiles laminados en caliente y por barras armadas por la unión de chapas planas o la unión de perfiles y chapas planas. El otro está formado por barras con secciones obtenidas por la conformación en frío de chapas planas o planchuelas. Estas secciones pueden ser cerradas de forma circular o rectangular (tubos) o abiertas de formas diversas. En las estructuras de acero pueden combinarse elementos estructurales de ambos tipos buscando aprovechar las ventajas de cada uno o de acuerdo a las disponibilidades del mercado y los costos relativos. En este libro se desarrollarán los fundamentos, los criterios de diseño y los procedimientos operativos para el proyecto de los elementos estructurales realizados con secciones abiertas de acero conformadas en frío y con tubos estructurales, incluyendo en estos últimos tanto a los fabricados por conformación en frío (tubos con costura) como a los laminados en caliente (tubos sin costura, ello por una razón de unificación reglamentaria). Se hará mayor hincapié en los primeros por ser los mayormente utilizados en las estructuras de edificios. El espesor de las chapas generalmente utilizadas para la conformación de secciones tanto abiertas como tubulares varía desde 0,45 mm (Nº 26) a 6,35 mm (1/4 “) aunque pueden conformarse, bajo especiales condiciones hasta espesores de 25,4 mm (1”). Esto hace que los elementos estructurales conformados en frío sean en general sensiblemente menos pesados que los elementos formados por perfiles laminados o por unión de chapas planas. Por ello a las estructuras formadas por elementos conformados en frío se las suele designar como “Estructuras livianas de acero”. En general, algunas de las ventajas de la utilización en la construcción de edificios de elementos estructurales conformados en frío, son : (1) Para luces y cargas relativamente pequeñas se pueden obtener elementos estructurales mas livianos que los perfiles laminados. (2) Se pueden utilizar formas seccionales adaptadas a las solicitaciones de sección requeridas y por ello con una relación peso-resistencia mas favorable. (3) Se pueden producir formas seccionales que se encastran y permiten un empaquetado compacto para su transporte.


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(4) Paneles y cubiertas portantes pueden proveer superficies útiles para la construcción de techos, pisos y paredes o para la ejecución de celdas para conductos eléctricos o de aire acondicionado. (5) Paneles y cubiertas portantes pueden ser diseñados para tomar no sólo cargas normales a su plano sino para funcionar como diafragmas resistiendo cargas en su plano, pudiendo formar parte del sistema de arriostramiento cuando están adecuadamente unidos entre ellos o a otros elementos estructurales. En comparación con otros materiales estructurales, como el HºAº y la madera los elementos realizados con acero conformado en frío presentan algunas ventajas como: (1) Liviandad (2) Alta resistencia y rigidez (3) Comodidad de prefabricación y producción masiva (4) Velocidad y facilidad para el montaje (5) Detallado mas preciso (6) Menores variaciones volumétricas (7) No necesitan encofrados (8) No es afectado por insectos ni sufre putrefacción (9) Calidad uniforme 10) Facilidad de transporte y manipuleo 11) Incombustibilidad Los tubos son de sección circular o rectangular (incluye la sección cuadrada). Pueden ser utilizados como correas de cubierta, vigas y columnas, barras de pórticos para estructuras de pocas plantas, cordones y barras de alma de vigas reticuladas planas o espaciales con chapas de nudo o uniones directas soldadas, en paneles portantes, etc. Los materiales y los procesos utilizados para su fabricación se verán en la SECCIÓN B. Asimismo allí se verá la conveniencia de su utilización en relación a las distintas solicitaciones de sección. Las secciones abiertas pueden presentar diversas formas. Se verán algunas comúnmente utilizadas en la SECCIÓN C del libro. Pueden ser utilizadas como correas, vigas, en cubiertas, pisos y cerramientos, como barras de vigas de reticulado, en paneles portantes para techos y paredes, entre los usos mas comunes. Los materiales y los procesos utilizados para su fabricación se verán en la SECCIÓN C. Asimismo allí se verá la relación entre las formas y las solicitaciones de sección. 1.3.- ESPECIFICACIONES Y REGLAMENTOS DE A PLICACIÓN En Argentina, las especificaciones para tubos (con costura y sin costura) están contenidas en el Reglamento CIRSOC 302-EL , “Reglamento Argentino de Elementos Estructurales de Tubos de Acero para Edificios”. Las especificaciones para las secciones abiertas conformadas en frío están dadas en el Reglamento CIRSOC 303-EL, “Reglamento Argentino de Elementos Estructurales de Acero de Sección Abierta Conformados en Frío”. El Reglamento CIRSOC 302-EL (2005) es complementario del Reglamento CIRSOC 301-EL (2005) (“ Reglamento Argentino de Estructuras de Acero para Edificios”) del cual se han adaptado algunas especificaciones con el fin de mantener, en general, los procedimientos operativos contenidos en él. Incluye especificaciones para las uniones directas de tubos en reticulados. La base del Reglamento CIRSOC 302-EL es la AISC-HSS, “Specification for the Design of Steel Hollow Structural Sections” de la AISC (American Institute of Steel Construction”) en su versión 1997. Se adoptaron también, en lo referente a uniones de elementos con espesores menores a 3,2 mm., algunas especificaciones compatibles de la AISI Standard “North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members” Edición 2001 de la American Iron and Steel Institute (AISI) en su formato LRFD. Para las uniones directas soldadas de tubos en

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reticulados planos y espaciales se tomaron las especificaciones del Comité International pour le Developement et l´etude de la Construction Tubulaire (CIDECT), incluidas en su mayor parte en el EUROCODE 3, y considerada como complementaria en la AISC-HSS. El criterio general utilizado para la elaboración del CIRSOC 302-EL fue mantener para los tubos los procedimientos operativos utilizados para las secciones de perfiles y unión de chapas planas, considerando las particulares condiciones de los tubos con costura y extendiendo las especificaciones al rango de espesores y al tipo de uniones comúnmente utilizadas en la construcción tubular. La adopción de especificaciones de distinto origen y su compatibilización, es posible porque todas ellas tienen la misma base conceptual y prácticamente los mismos resultados experimentales, como se verá en los Capítulos 2 y 3. Pese a ello, existen casos en que los resultados son diferentes, según se apliquen los procedimientos definidos en una u otra Especificación base. Sin embargo, esas diferencias no son significativas. En esos casos, se ha seguido lo indicado en la Especificación base. La base para el Reglamento CIRSOC 303-EL es la AISI Standard “North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members” Edición 2001 de la American Iron and Steel Institute (AISI) en su formato LRFD. La AISI es la organización que desde 1946 ha impulsado y desarrollado el estudio del comportamiento de las secciones de chapa delgada conformadas en frío, con especial hincapié en las secciones abiertas. Por ello es que se han tomado sus especificaciones como base para el CIRSOC 303-EL. Además fueron también la base para la Recomendación CIRSOC 303 “Estructuras Livianas de Acero” (Edición 1991) en la parte correspondiente a las secciones abiertas. Como se analizará en los Capítulos 2 y 3 los fundamentos de las especificaciones sobre pandeo local y global son prácticamente los mismos que los de los CIRSOC 301 y 302, variando algunas hipótesis en lo referente a condiciones de borde y tensiones residuales. Sin embargo, muchos procedimientos operativos son diferentes como así también algún planteo conceptual para determinar Resistencias de diseño, las que presentan en esos casos, resultados también diferentes, aunque no significativos, con los que resultarían de aplicar los conceptos y procedimientos de los Reglamentos CIRSOC 301 y 302. Estos casos se verán en los Capítulos correspondientes. El criterio utilizado ha sido mantener los conceptos y procedimientos de la Especificación base para los elementos estructurales cubiertos por el Reglamento. Ambos Reglamentos tienen el formato de Capítulos y Comentarios a los Capítulos. Los Capítulos son prescriptivos mientras que los Comentarios ayudan a la comprensión de las prescripciones, presentando los antecedentes y los fundamentos de las mismas. Las unidades utilizadas para las ecuaciones y parámetros incluidos son las del SIMELA y se indican en cada caso. Las uniones y medios de unión para los elementos estructurales de ambas formas seccionales deberán satisfacer, además de las incluidas en sus Reglamentos CIRSOC particulares, las especificaciones del Reglamento CIRSOC 304-2007 (con sus Apéndices) para las uniones soldadas, y las de la Recomendación CIRSOC 305-2007 para las uniones abulonadas. Las acciones y sus intensidades deberán ser las especificadas en los Reglamentos CIRSOC respectivos y las bases del proyecto por Factores de Carga y Resistencia son las indicadas en el Reglamento CIRSOC 301-2005. En los procedimientos desarrollados en este libro se seguirán las especificaciones contenidas en el Reglamento CIRSOC 302-El para los elementos tubulares y las especificaciones del Reglamento CIRSOC 303-EL para las secciones abiertas de acero conformadas en frío.


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1.4.- LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL Toda estructura deberá ser proyectada y construida para que: (a) con aceptable probabilidad permanezca durante toda su vida útil apta para el uso para el cual es requerida. (b) con apropiado grado de seguridad y de confiabilidad resista durante su ejecución y uso, todas las acciones de actuación probable. (c) no sufra daños de magnitud desproporcionada a la causa original, frente a probables impactos, explosiones o como consecuencia de errores humanos. (d) tenga adecuada durabilidad compatible con el costo de mantenimiento. El punto (a) busca asegurar el buen comportamiento en condiciones de servicio. Los puntos (b) y(c) buscan garantizar la seguridad frente a la falla de la estructura (condición de resistencia). El punto (d) tiende a mantener en el tiempo el buen comportamiento y la seguridad dados en los puntos anteriores. Sobre la estructura en su vida útil actúan acciones de distinto origen que presentan incertidumbres en su cuantificación y en la de los efectos que producen sobre ella y sobre sus elementos estructurales componentes. La estructura (y sus elementos estructurales) ofrece una resistencia a esos efectos que también presenta incertidumbre en su cuantificación. El factor de seguridad debe cubrir todas esas incertidumbres disminuyendo al mínimo la probabilidad de falla. La falla ocurrirá cuando la resistencia real de la estructura (o de alguno de sus elementos estructurales) sea superada por la resistencia requerida por los efectos producidos por las acciones. Luego la condición que garantiza la resistencia (no falla) de la estructura y de sus elementos estructurales es: Resistencia requeri da

Resis tencia real (Resis tencia de diseño)

1.5- ACCIONES Planteado el esquema estructural y generados sus elementos componentes se deben definir las acciones que actuarán sobre la estructura en su vida útil y cuantificar las intensidades de las mismas. Las acciones que pueden actuar sobre las estructuras son de muy diversa índole. Los Reglamentos CIRSOC establecen una clasificación de las mismas y determinan los valores mínimos de las máximas intensidades esperables en la vida útil de la estructura. El CIRSOC 302-EL en su Sección 1-5 remite la determinación de acciones a lo especificado por el CIRSOC 301-2005 en su Sección A.4.1., añadiendo la obligación de realizar el estudio del armado y montaje de la estructura. El CIRSOC 303-EL en su Sección A.3. da el listado de acciones del CIRSOC 301-2005 agregando las originadas en el armado y el montaje. En definitiva ambos Reglamentos considerados establecen las mismas especificaciones sobre acciones que son las siguientes: Las intensidades mínimas de las Acciones serán tomadas de los Reglamentos CIRSOC o INPRESCIRSOC (para acciones sísmicas) . Cuando las acciones estén definidas por condiciones particulares de la estructura y no estén cubiertas por los Reglamentos mencionados, el Proyectista deberá fundamentar adecuadamente las intensidades consideradas en el Proyecto. Aunque no está especificado en la parte reglamentaria, en los Comentarios se indica que para realizar la


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fundamentación puede recurrirse a otros Reglamentos reconocidos compatibles con los CIRSOC, tal como el ASCE-7 norteamericano, debiendo analizarse cuidadosamente la aplicación de sus especificaciones al caso particular. Las intensidades fijadas por los Reglamentos CIRSOC e INPRES-CIRSOC serán consideradas como nominales. Se indica entre paréntesis el símbolo de la acción y el Reglamento CIRSOC correspondiente. (a) Acciones permanentes Son las que tienen pequeñas e infrecuentes variaciones durante la vida útil de la construcción, con tiempos de aplicación prolongados, tales como las debidas a:

 Peso propio de la estructura (D). (CIRSOC 101).  Peso propio de todo elemento de la construcción previsto con carácter permanente (D). (CIRSOC 101).  Fuerzas resultantes del impedimento de cambios dimensionales debidos a variaciones térmicas climáticas o funcionales de tipo normativo, contracción de fraguado, fluencia lenta o efectos similares (T).  Fuerzas resultantes del proceso de soldadura (T)  Acciones de líquidos en general en caso de presencia continuada y con presiones y máxima altura bien definidas (F).  Asentamientos de apoyo (cedimientos de vínculo en general) (T).  Pesos de maquinarias adheridas o fijas a la estructura, de valor definido (D). (b) Acciones variables Son las que tienen elevada probabilidad de actuación, variaciones frecuentes y continuas no despreciables en relación a su valor medio, tales como las debidas a :  La ocupación y el uso en pisos (cargas útiles y sobrecargas) (L). (CIRSOC 101 o análisis de situación particular si la misma no está contemplada).  Montaje en pisos (L). (CIRSOC 101 y situación particular).  Cargas útiles en techo (L r ). (CIRSOC 101).  Mantenimiento de cubiertas (Lr ). (CIRSOC 101).(ver Observación)  Montaje en techos (L r ). (CIRSOC 101)  Acción del viento (W). (CIRSCOC 102).  Acción de la nieve y el hielo (S). (CIRSOC 104).  Acciones térmicas generadas por equipamientos o funcional, no derivadas de especificaciones normativas (L).  Acciones de líquidos en general (L).  Acciones de granos y materiales sueltos (L).  Acciones de maquinarias, equipos, cargas móviles como puentes grúas y monorieles, incluyendo el efecto dinámico cuando el mismo sea significativo, y efecto dinámico del peso de maquinarias consideradas como carga permanente (L).  Peso y empuje lateral del suelo y del agua en el suelo (H).  Acción debida al agua de lluvia o al hielo sin considerar los efectos producidos por la acumulación de agua (R). (CIRSOC 101). OBSERVACIÓN: Las sobrecargas mínimas por mantenimiento, para cubiertas inaccesibles especificadas en el CIRSOC 101-2005 son exageradas a juicio del autor . A diferencia de CIRSOC 101-82 que establecía una diferencia para las sobrecargas de mantenimiento de cubiertas livianas (peso menor o igual a 0,5 kN/m2) y cubiertas pesadas (peso mayor a 0,5 kN/m2) en el nuevo Reglamento se adoptan iguales valores para ambas situaciones. Este criterio no se corresponde con la realidad. La sobrecarga de mantenimiento es la debida al peso de los operarios, su equipo y los materiales que se acumulan en las cubiertas durante las tareas de mantenimiento y reparación. Y

Troglia - Estructuras de Acero Con Tubos y Secciones Abiertas Conformadas - Tomo I

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