introduccion diseÑo acero

8/13/2019 INTRODUCCION DISEO ACERO

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INTRODUCCION AL DIPLOMADO autor: Ing. Jorge Cabanillas Rodriguez, MSc

INTRODUCCION AL DIPLOMADO EN INGENIERIA

ESTRUCTURAL HUANUCO 2013

CSi CARIBE - DISEPRO EIRL


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CAPITULO N01DISEO DE NAVE INDUSTRIAL CON COBERTURA METALICA Y CERRAMIENTO

CONTINUOS EN UN AREA DE 20m x 30m

En este captulo vamos a disear una estructura cuyo material predominante es el acero A-36, para este finusremos el software SAP2000V16, las cargas impuesta ser por el peso propio de las secciones computadasdesde los materiales; la sobrecarga distribuida sobre las vigas principales y secundarias; as como la accindel viento y sismo.

La geometra en planta, y elevacin es como se muestra a continuacin

Usando la herramienta de SAP2000 se procede a realizar este proyecto en tres etapas:1.- Modelo Matemtico2.- Cargas 3.-Anlisis4.- Diseo de elementos que conforman la estructura

1.- MODELO MATEMATICO

En esta primera seccin se tiene que fijar la disposicin y tamao inicial de los elementos que configuran laestructura principal, de tal manera que despus de incluir las cargas nos permita iniciar un anlisis interactivo

hasta la optimizacin de los elementos en el proceso de Diseo.Seleccionar las unidades en el sistema internacional S.I.; luego generar las grillas de dibujo segn lageometra en planos de distribucin en planta y elevacin; as tenemos:

Seleccin de Un idades (S.I .) Seleccin solo gri ll as y edicin de texto

Luego vamos a editar la altura de la grilla en el eje Z; el tamao de la burbuja que identifica a los ejes,activamos el comando de edicin haciendo clic derecho del mouse en cualquier ubicacin de la pantalla detrabajo del SAP2000, luego en Modify/Show System corregimos la altura de Z2 en 2.50 m, seleccionando laopcin por espaciamiento (spacing), se muestra el esquema con los pasos a seguir:

Cuadro de acciones a seguir para modifi car la altur a de la gril la en el eje Z2


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Acero A-36:

Coeficiente de deformacin transversal (coef. poisson)

Cuadro de dialogo para defi nir el material Acero A -36

Aluminio:

Coeficiente de deformacin transversal (coef. poisson)

Cuadro de dialogo para defi ni r el materi al Al umin io


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1.2 Propiedades de Secciones.- vamos a definir las secciones que usaremos en este proyecto; vamos importarde la base de data del programa las secciones I/Wide Flange; la encontraremos en el archivo Secion.pro

Columna W18x60 W18x106 Aut o L ist Vi gas W12x14 hasta W12x35 List Corr eas W6x9 hasta W6x25


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Se define tres secciones: Columnas (list W18x60 a W18x106), Vigas (vigas principales de los prticos)donde la seccin es una lista de perfiles desde la W12x14 hasta la W12x35; del mismo modo hacemosdefinimos las correas (list W6x9 W6x25)

Columna W 18x60 W18x106 Aut o L ist Vi gas W12x14 hasta W12x35 List Corr eas W6x9 hasta W6x25


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1.3 Draw/ frame.- En la ventana de la Izq (elevacin) vamos a generar las columnas con la seccion definidaen el paso anterior.

Generamos las vigas, seleccionando en Dr aw line Section VI GAS (Au to Li st) continua a momento

Asignamos las restr icciones en la base de la columna; completamos el prt ico en el eje 1


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La longitud de la Viga podemos observarla haciendoclic derecho sobre el elemento; en nuestro caso esL=10.30m, para dividir este elemento se va a usar la

relacin entre el primer segmento y el ltimosegmento, la divisin de este frame obedece a quevamos a generar una correa a 0.30m desde lacumbrera donde colocaremos la primera correalongitudinal.

As la relacin ser L1=0.30m / L2=10.00m =0.03

Seleccionamos el elemento dividi do y con cl ic izq. del mouse observamos la longitud 0.30m

Luego seleccionamos las dos vigas y las dividimosen 08 segmentos de igual dimensin; esto quieredecir que la relacin entre el primer elemento adividir y el ultimo ser = 1, porque tendrn lamisma longitud.

En estos nudos generados se va a generar lascorreas longitudinales a lo largo del eje paralelo aY-Y; estos elementos se conectaran a la viga

principal a corte por eso es necesario liberarlos amomento.

Se borr la viga de lado derecho y se us elcomando Replicate, para generar la viga principalcon las divisiones del paso anterior para que a partirde estos nudos se pueda generar las correas.


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1.4 Edit / Extrude/Extrude points to frame/cables.- A partir de la seleccin de nudos producto de ladivisin del frame VIGAS vamos a seleccionar los nudos de la viga derecha e izquierda (sern 16 nudosseleccionado) y vamos a generar con el comando extrude desde point a frame las correas longitudinales del

proyecto; como se muestra en el cuadro de dialogo, seleccionamos OK.

1.5 Edit lines/join frames.- Antes de replicar los prticos a los dems ejes, vamos a unir las vigas principales; esto solo sirvi para generar las correas a lo largo de Y-Y, en el siguiente cuadro se esquematizaesta opcin.


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1.6 Edit / Replicate/ Linear.- Con el comando Replicate/linear, vamos a generar los prticos en las posiciones finales; equidistante 6m paralelo al eje Y-Y 5 veces sin eliminar los objetos seleccionados

Luego vamos a ubicar 02 nudos por debajo de los extremos de la viga principal a una distancia de 1.00m pordebajo de la posicin inicial de la viga; con esto lograremos hacer las vigas de conexin longitudinal, enalgunos proyectos esta viga se denomina viga carril y puede ser diseada para cargas de un puente gra conuna carga mvil.


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1.7 Section Properties.- en este comando vamos a definir la cobertura de aluminio usando la opcinmembrana para transferir las cargas sobre los elementos de apoyo; correas y vigas.

Despus de definir la seccin usaremos la opcin extrude desde las vigas principales para generar lacobertura total de este proyecto


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1.8 Extrude / Extrude Lines to Areas.- para generar la cobertura seleccionamos los frame viga; a partir deellos realizamos la extrusin de lneas a reas; escogiendo la seccin definida en el punto anterior (cobertura)con un intervalo de 6m y un nmero de repeticiones de 5; sin eliminar los objetos fuente que nos sirve deapoyo para generar el techo.

1.9 Assign / Area / Reverse local 3.-despus de generar los techos en la gama de colores (activando en elcotejo la opcin fill objects) observamos que producto de la extrusin, el eje local 3 de la cobertura en el ladoderecho esta invertido; con este comando podemos revertir el eje local 3, en un giro de 180 alrededor del

plano que forman los ejes locales 1-3, como se muestra en la figura.


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1.10 View/ Set Display Options.-activar la opcion General / Extrude View

Vi sta de la nave en 3d con extrusin Se observa que las correas tienen orientacin en direccin de la gravedad; lo que deseamos es que las correassean perpendicular a las vigas principales; es decir tenemos que hacer paralela los ejes locales de 1 y 3 de lasvigas principales y las correas, respectivamente.

El eje local 3 de la corr ea se igual ara al eje local 1 de la viga princi pal , en el tem 1.11 describi rlos pasos


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1.11 View/ Set Display Options,se va a seleccionar en una vista 3D View X-Z con apertura 0; esta vista permitir ver todas las correas solapadas en un nudo; es decir al seleccionar estos nudos todas las correas queestn detrs en cada posicin quedaran marcadas; haciendo un cross windows vamos a tomar todas las correasde la izquierda y le asignaremos un grupo; del mismo modo deben de realizar estos pasos para las correas quese ubican al lado derecho del prtico.

Seleccin de correas ubicadas a la izquierda del prt ico

Se ha nombr ado a las correas dentro de un grupo Cor rea I zq, la fi nal idad es poder seleccionar las a travsde este grupo y asfaci li tar el tr abajo con la igual acin de los ejes locales; hacer los mismos pasos para las

corr eas del l ado derecho (grupo: Correa Der)


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1.12 Select/Groups , este comando es usado para seleccionar por grupos todos los elementos que se hannombrado dentro de un determinado grupo; en nuestro caso seleccionaremos las correas del grupo de laizquierda (grupo: Correa Izq)

1.13 Assign/Frame/ Local Axes,con las correas de la izquierda seleccionada vamos a igualar los ejes de lascorreas y las vigas principales de tal manera que estos quedaran perpendiculares entre si. (Hacer estos pasoscon los elementos de la correa de lado derecho).

Previa visualizacin de los joint label (etiqueta de los nudos), seleccionamos la opcin Advanced Axes; el plano formado por los eje locales 1-3; y el vector que se especifica para este plano ser definido a travs dedos nudos (por eso es importante saber las etiquetas de los nudos); dicho vector se encuentre en la viga

principal (en direccin del local axes 1 de esta viga); es decir lo especificamos con el nudo 9 y el nudo 10


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Se observa que los local axes 1(de la viga) y el 3(de las correas der) son paralelas; por lo t anto amboselementos sern perpendicul ares entr e s; hacer los mismo pasos para l as corr eas de la derecha.

1.14 Edit/Move,vamos a incluir pedestales en la parte inferior de las columnas; estas estn a 1.50m de laubicacin Z=0 .

En una vista 3DView en el plano YZ apertura 0 vamos a seleccionar todos los nudos de la base de la columnay usando el comando Edit/Move, ingresamos en z=-1.50


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1.15 Edit Lines/ Divide Frames, seleccionamos las columnas y dividimos con el grid plane XY visibles en Z

Seleccionar las columnas y dividi r con r especto al gr id plane XY visible en Z

1.16 Pedestal, se va incluir una nueva seccin de concreto; (0.40x0.40) para asignarla como pedestal en lascolumnas metlicas.

1.17 Releases, las correas estn conectadas a corte; seleccionndolas vamos a usar el comandoReleases/Partial Fixity liberamos las correas a torsin en el inicio y a Momento alrededor de los ejes 2-2 y3-3 en el inicio y el final del elemento.


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1.18 Draw Braces, colocaremos Braces en los ejes A y C con secciones W 12x14 con conexin pinned;corregimos los ejes en Z y ubicamos una grilla en Z=5.5

1.19 Select y rotar local axes, seleccionar los braces y rotar los local axes en 90.


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1.20 Tensor, agregarnos los tensores en el techo de la nave.


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Tensores en la nave

Repli ca de Tensores en el span posterior y M odelo F inal de la Nave

2.0 CARGAS

Se tiene que pensar, ante todo, que la determinacin de las Cargas que actan no pueden ser exactas enmagnitud y en ubicacin, aun cuando se conozca la exacta posicin de las mismas y su magnitud, la

interrogante es como se trasmiten las cargas a los apoyos de los elementos; muchas veces son necesarias lassuposiciones que ponen en duda el sentido de la exactitud buscada, de esta manera vamos a definir soloalgunas de las cargas mas conocidas.

2.1 Carga Muerta, es una carga de gravedad cuya magnitud y ubicacin podemos considerarlas fijas; seusara en este proyecto las cargas permanentes tomadas desde los pesos de los elementos que conforman laestructura definida como DEAD y para las cargas que se encuentran adheridas a ellas como tuberas,conductos de aire, luminarias, acabados, cielo raso suspendido, etc ser definida como SUPERDEAD.


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En la prctica los Reglamentos vigentes proporcionan tablas que ayudan al diseador a cuantificar estasmagnitudes.

Para la Sper Carga Permanente SUPERDEAD usaremos = 20kg/m2 y ser aplicada a la cobertura tipomembrana

Seleccionar l a cobertur a y asignar la sper carga muerta aprox 20kg/m2; otr a alternati va es distri buir l acarga supermuerta dir ectamente a los elementos de manera distri buida.

2.2 Carga Viva, es aquella carga de gravedad que acta sobre la estructura cuando esta se encuentra enservicio; puede variar en ubicacin como en magnitud a lo largo de la vida til.

Live = 30kg/m2

Seleccionar l a cobertur a y asignar l a carga viva 30kg/m2.


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2.3 Carga de Viento, toda estructura est sujeto a la accin del viento; mas aun cuando se encuentran enzonas donde la velocidad del viento es significativa, o son ms vulnerable a los efectos aerodinmicos.

En el caso de estructuras de acero, por su peso propio relativamente bajo y grandes superficies expuestas a laaccin del viento; estas pueden ser ms importantes que las cargas debidas al sismo.

Aunque el viento tiene naturaleza dinmica, es satisfactorio tratar al viento como una carga esttica, siendoesta presin la que desarrolla la siguiente ecuacin:

Donde:

Considerando la direccin del viento en direccin del eje X-X (

El coeficiente de presin

Coeficiente de presin exterior ( a Barlovento: presin: 0.9, succin:-0.6; a Sotavento: presin -0.5 ,succin : -0.7; muro frontal: -0.7; muro posterior: -0.7

Coeficiente de presin interior ( si la construccin no tiene abertura se tomara

El coeficiente de rfaga:

Accin Dinmica = 0.005

VIENTO TRANSVERSAL EN DIRECCION DE X-X

COEFICIENTES DE PRESION

Los coeficientes de presin exterior son:

En los Muros a barlovento C1; frontal y posterior C2 ; a sotavento C3


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principales del prtico frontal y posterior; en direccin Y-Y 150kg/m en la columnas y 18.75 kg/m enlas vigas ; no olvidar seleccionar la opcin agregar cargas para sumar a las otras ya impuesta.

Asignacin de la presin P3; esta es asignada directamente a las columnas de manera distribuida; lapresin calculada es multiplicada por el rea tributaria del cerramiento; las columnas interiorestendrn 2veces el rea tributaria que las columnas exteriores; las cargas distribuidas en el interior es:12x6.0 =72 kg/m y las extremas ser 36 kg/m direccin X-X

Asignacin de la presin P4; esta es asignada directamente a la cobertura en ubicacin a barloventosuccin.

Asignacin de la presin P5; esta es asignada directamente a la cobertura en ubicacin a sotaventosuccin.


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Di splay de cargas por vi ento en direccin X-X.

VIENTO LONGITUDINAL EN DIRECCION DE Y-Y

COEFICIENTES DE PRESION

Los coeficientes de presin exterior son:

En los Muros frontal C6 en direccin de Y-Y; en el posterior en direccin Y-Y C8 ; en los muros laterales C7(perpendicular al eje X-X)

C6=0.90 ; C7=-0.70 ; C8=-0.5

Para el Techo

Superficie C9=-1.0

Como la estructura se considera cerrada , las presiones interiores se tomaran con el coeficiente de presininterior ( ms desfavorable.

El efecto combinado de las presiones exteriores e interiores se toma aplicando:


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C6 = 0.90-(0.3)=+0.6 C6=0.9-(-0.3)=1.2 C6=1.2

C7 = -0.70-(0.3)=-1.0 C7=-0.7-(-0.3)=-0.4 C7=-1.0

C8 = -0.50-(0.3)=-0.8 C8=-0.5-(-0.3)=-0.2 C8=-0.8

C9 = -1.00-(0.3)=-1.3 C9=-1.0-(-0.3)=-0.7 C9=-1.3

PRESIONESLas presiones se calculan aplicando:

Asignacin de todas las presiones en direccin longitudinal es similar a la asignacin en direccintransversal.

Di splay de cargas por viento en di reccin Y-Y.

2.4 Carga de Sismo, los terremotos producen movimientos horizontales y verticales; los movimientoshorizontales son los que generan en las estructuras los efectos ms significativos; cuando la interaccin sueloestructura se activa, la inercia de la masa de la estructura tiende a resistir este movimiento; la filosofa de esteanlisis ssmico tiende a estimar la fuerza a partir de un porcentaje del peso de la estructura; este porcentaje esllamado coeficiente basal y la fuerza depender de la ductilidad o liberacin de energa que se estime o seasigne a este tipo de estructura; en este proyecto solo vamos a estimar la fuerza ssmica lateral paradeterminar si es mandatorio en el diseo; los prticos en X-X sern con uniones dctiles a momentos (R=9.5)y en el eje Y-Y arriostrado en cruz (R=6.0); no evaluaremos desplazamiento lateral relativo (Dritf).

Coeficiente Basal Z=0.4gU=1.0S=1.2 Tp=0.60 segT estructura = 0.71 segC= 1.40

= 9.5 = 6.0


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3.0 ANALISIS DE LA ESTRUCTURA

Para determinar las acciones internas en los miembros de las estructuras se tiene que analizar las mismas paratodos los casos de cargas aplicadas; la estructura debe comportarse de acuerdo a las leyes de la Mecnica.

El anlisis ser elstico, sabiendo que la misma puede incursionar en deformaciones inelsticas.

3.1 Opciones de Anlisis y los casos de carga a evaluar

3.2 Periodo de la estructura y participacin de masa; forma de modo

Periodo de la estructura 0.71seg dir eccin X-X parti cin de masa 89%, es la f orma natur al de vibracin.

3.3 Evaluacin de repuesta ssmica

3.3.1 Peso de la Estructura; hacemos la combinacin para leer el peso de la estructura; luego usandola opcin Display/Show Tables seleccionamos la combinacin a mostrar.


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El Peso de la estructura es 129.24Tn; el cortante por sismo es: y

3.3.2 Las respuestas por Sismo en direccin X-X y en direccin Y-Y nos presenta el cortante en la base de la estructura de 7.92Tn y 12.45Tn respectivamente, lo mostramos a continuacin.

Respuesta por Sismo en ambas direcciones, que es el esperado.3.3.4 Reaccin en la base debido a Sismo y Desplazamiento Absolutos en la zona alta de los prticosen ambas direcciones.

Las reacciones de los prt icos en di reccin X-X son proporcionales a su r igi dez lateral en dicha dir eccinFx=0.65 Tn que mult ipl icado por 12 apoyos tendr amos el cortante en X -X.


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Las reacciones de los prt icos en di reccin Y-Y, los prticos 1 y 2 son l os que mayor fu erza debido alSISM O absorben, esto se debe a la ubicacin (no hay diaf ragma).

Los desplazamientos laterales debido a l a in teraccin suelo estructura son menores a 1 cm.

3.4 Evaluacin de repuesta por acciones de viento,

a) Reaccin en la base

Las reacciones debido a Viento es: Rx=5.4Tn, Ry=4.35Tn y Rz=11.35 Tn


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b) Desplazamientos laterales y en la cumbrera; seleccionamos un nudo del prtico a evaluar; despusseleccionaremos un nudo en la cumbrera.


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4.0 DISEO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

4.1 Miembros a Traccin.- para asegurar un buen comportamiento de los miembros a traccin ensus conexiones debemos de aplicar un Factor de Resistencia =0.75 por la inseguridad del comportamientode las conexiones.

Se puede expresar la Resistencia Nominal de Miembros en Traccin: presentndose 2 casos:

a) Limite de fluencia (f) en la seccin total donde: punto de fluencia del acero y rea total de la seccin transversal.

b) Limite de fractura (r) en la seccin efectiva donde: esfuerzo de fractura en laseccin neta o efectiva rea neta o efectiva (quitando las aberturas de los pernos) en laseccin transversal.Considerando el Factor de Resistencia el diseo en cada caso (a) y (b) ser:

Caso (a) Caso (b)

c) Relacin de esbeltez de Miembros a traccin: L/r; aunque estos no estn sujetos a pandeos, las

especificaciones establecen que L/r no deben exceder 300. (excepto para varillas), la razn es para facilitar la fabricacin y montaje, as como evitar las ondas por calor, se requiere inclusouna relacin de esbeltez menor en miembros que estarn expuestos al viento o a que su propio

peso le ocasione flexin o a vibracin externa.

4.2 Miembros en Compresin Axial.-la Resistencia de estos miembros no solo depende se lascargas aplicadas, tambin depende de su longitud efectiva y de la forma de la seccin transversal.

La longitud efectiva depende a su vez de los tipos de conexiones (a momento o corte), deldesplazamiento relativo de sus nudos y del arriostre existente.

Si la carga axial a compresin aplicada a un miembro crece; este puede sufrir deformacintransversal llamada PANDEO, la carga crtica se denomina Carga de Pandeo.

a) Excesiva Flexin.- alrededor de uno de los ejes de su seccin transversal, llamado eje critico;llamado Pandeo Flexional (Pandeo de Euler )

b) Rotacin.- alrededor del centro de corte de la seccin transversal; llamado Pandeo Torsional.c) Combinado.- la que combina ambos casos denominado Pandeo Flexo-torsional.d) Pandeo Local.- los elementos placas que componen la seccin transversal (alma) sufren

deformaciones excesivas causando perdida en la resistencia de los miembros en compresinaxial, luego de un pandeo global se observa que ha ocurrido pandeos locales a lo largo delmiembro, por lo que se intuye que el pandeo local siempre acompaa al paneo global.

Tambin existe influencia en el comportamiento de miembros en compresin axial los esfuerzosresiduales, el punto de fluencia del material, las condiciones de borde y la linealidad inicial de loselementos.

4.2.1 Pandeo Flexo-Torsional.- cuando los miembros estn sujetos a compresin axial, ste puede pandear en tres formas diferentes: 1) Pandeo alrededor de alguno de sus ejes principales (pandeo puro), 2) Pandeo torsional y 3) Pandeo Flexo-Torsional.


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Nota.- para secciones con doble simetra (secciones W, HB, IPE, etc) solo pueden tener pandeosflexionales (llamado de Euler) o pandeos torsionales; si los apoyos o conexin lateral intermediaimpide la rotacin trasversal entonces el pandeo flexional ser controlado.

Se recomienda consultar las especificaciones del AISC-LRFD para pandeo Flexo-Torsional, enelementos de doble simetra, unisimtricas y no simtricas.

4.2.2 Factor de Longitud Efectiva.- este factor toma en cuenta la longitud real de pandeo de unmiembro y est influenciada por el grado de restriccin o desplazamiento de sus extremos.

Por ejemplo en elementos articulados el factor de longitud efectiva K =1 (tomara toda la longitud);en elementos cuyo extremo esta empotrado o restringido y el otro articulado el factor de longitudefectiva K=0.7 (tomara 0.7L de la longitud); si fuera ambas empotradas K=0.5; miembros con unextremo empotrado y otro completamente libre K=2.0.

Ahora si consideramos un sistema estructural tenemos:

Un prtico que sus extremos se pueden desplazar unos con respecto a otros, prtico con

desplazamiento lateral y otro prtico sin desplazamientos, con arriostres en cruz por ejemplo.

El primero la estabilidad depender enteramente de la rigidez flexionante de la columna, viga ynodos; siendo su longitud de pandeo K1.0, mientras que en el segundo caso debido alarriostramiento que impide el desplazamiento la longitud efectiva ser menor o igual a la longitudreal K1.0 .

4.2.3 Relacin de Esbeltez Mximas.- para miembros cuyo diseo se basa en esfuerzos decompresin, la relacin de esbeltez KL/r debe ser menor a 200; esta relacin se introdujo antes queapareciera el factor de longitud (K) lo cual hiso confusa su interpretacin; ya que los valores de Kdaba especial cuidado a la estabilidad de las columna; sin embargo los elementos en compresin nodeben sobrepasar la relacin

4.3 Incluir a los elementos que estn liberados de Momentos en ambos ejes; estos solo se conectaran a corte;los miembros seleccionados sern: correas, arriostres y tensores.


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4.4 En las correas sobre su eje menor el ratio por arriostramiento ser K=0.5(a flexin y a torsin), asumiendoque estas tendrn arriostres en cruz (cruz de San Andres) a la mitad de su longitud, (esto no modelado).

Los arriostres en cruz el eje 2-2 debido a la conexin en el centro impide el desplazamiento longitudinal sulongitud efectiva en el eje menor ser K=0.5; seleccionando estos miembros asignamos con el comando SteelFrame Desing / View / Revise Overwrites

Tambin debemos indicar que estos miembros no estn diseados a M omento (OM F)

Unbraced Length Ratios (Major): Program Determined longitud no arriostrada, es el factor de longitudefectiva sin soporte lateral (arriostre o braced) para pandeo sobre el eje principal o eje mayor. En este tem

podemos especificar en % la longitud arriostrada no modelada que ser multiplicada por la longitud delelemento sin arriostre; un valor = 0 especifica que el programa lo determinara.

Para secciones simtricas el pandeo sobre el eje mayor debido a la flexin es alrededor del local axes 3(revisar centro de corte en elementos de doble simetra donde se puede experimentar pandeo flexional o flexotorsional)

Para secciones unisimetricas como ngulos, doble ngulos, canales, perfiles T, etc. el pandeo sobre el ejemayor debido a la flexin es alrededor del eje principal de dicha seccin con mayor momento de inercia.

Unbraced Length Ratios (Minor):0.5 longitud no arriostrada; es el factor de longitud de pandeo alrededordel eje menor del elemento. En este tem podemos especificar en % la longitud arriostrada no modelada queser multiplicada por la longitud del elemento sin arriostre; un valor = 0 especifica que el programa lodeterminara.

Para secciones simtricas el pandeo sobre el eje menor debido a la flexin es alrededor del local axes 2. Paralas secciones asimtricas (por ejemplo, ngulos) el pandeo sobre el eje menor debido a la flexin se daalrededor del eje principal de la seccin con el menor momento de inercia.

Unbraced Length Ratios (LTB Length-Bending-Torsional):0.5 factor de longitud no arriostrada para pandeo flexo-torsional debido a la compresin axial. Este item se especifica como una fraccin (%) de lalongitud total; este factor multiplica a la longitud del elemento sin arriostre (longitud total).


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4.5 Steel Frame Design / View Revise Preferences, seleccionamos el cdigo de diseo y parmetros a usar:Framing Type especifica las consideraciones de ductilidad que se usara en el diseo (ya se especifico cualesson los miembros que no ser mandatorio el sismo correas, arriostres, tensores.) Para el diseo del Prtico endireccin X-X usaremos la opcin SMF (Prtico con uniones dctiles Especial a Momentos); los demselementos sern OMF (Ordinary Moment Frame).

Un Sistema tipo SMF Special Moment Frames el SAP2000 hace las siguientes verificaciones:

1) Los perfiles para las Vigas y Columnas son Compactos Ssmicos

2) Las vigas posean adecuado soporte lateral

3) El criterio Columna Fuerte-Viga Dbil en cada junta, de una manera simplificada considerando un valor desobreresistencia (Ry).

4) Las planchas de refuerzo en la Zona del Panel.

4.6 Mtodo de Anlisis Directo (DAM),El DAM elimina la confusin y la falta de coherencia en laaplicacin de los factores K en el diseo convencional, y puede dar lugar a un diseo ms econmico. Laslongitudes equivalentes se basan en el supuesto a menudo excesivamente conservador para desplazamientolateral por pandeo en una estructura elstica simplificada, que comnmente resultan en factores K de 2 a 3 omayor.

Criterios:

1. Considere la posibilidad de deformaciones debido a la flexin, cortante y axial en loselementos. Estos requisitos se contabilizan automticamente en todos los software de anlisis deCSi: ETABS, SAP2000 y CSiBridge.

2. Reducir la rigidez del elemento debido a la falta de elasticidad, incluyendo la tensinresidual, e incluir el efecto de esta reduccin de la rigidez en el anlisis de la estructura.Esto se completa automticamente en SAP2000 ETABS, y CSiBridge.


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3. Computa las imperfecciones geomtricas, como la verticalidad (alineamiento vertical),queSAP2000 ETABS, y CSiBridge se han automatizado a travs de su notacin: lateral loadcase/load pattern definition.

4. Realiza un riguroso anlisis de P-delta no lineal que considera los efectos de la influencia(efectos de carga en una estructura que ya se ha desplazado lateralmente) y los efectos P-

delta locales de cargas en la forma deformada de los miembros individuales. Ambosrequisitos se consideran automticamente en SAP2000 ETABS, y CSiBridge.

a) Design Code, especifica el cdigo de diseo y parmetros que se usaran en el mismo se activoen men > Preferences > Steel Frame Design. especifique AISC360-05/IBC2006.- cdigo ymtodo de reduccin de rigidez con el fin de garantizar que las combinaciones de cargaautomticos son adecuados.

b) Reduction factors, a la seccin IE y EA se aplican de forma automtica por el programa si seselecciona la opcin DAM (Direct Analysis) Tau-b variable o Tau-b fixed.Para el anlisis inicial (Analyze Run), no se utilizan los factores de reduccin. Sin embargo, tan

pronto como un diseo se ejecuta (Star Steel Frame Design) los factores de reduccin se utilizany se mantienen en el modelo. Esto significa que la primera vez que el modelo es analizado ydiseado, el usuario debe iterar entre el diseo y el anlisis al menos una vez adicional.Posteriormente, tanto el anlisis y diseo tendrn factores de reduccin aplicados

automticamente.


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4.7 Steel Frame Design / Select Design Combos,en opcin seleccionamos el estado lmite para generar lascombinaciones de diseo; ser por Resistencia y Deflexin, puede generarse de manera automtica o se puedegenerar de manera particular (si desea editar o generar las combinaciones para diseo use la opcin Define/Load Combinations / Add Default Design Combos o Add New Combo

4.8 Design / Steel Frame Design / Star Design, primera iteracin sobre el diseo de secciones en acero.

4.9 Verify Analysis vs Design Sections,el diseo y la optimizacin de las secciones se realice de maneraiterativa; esto es seleccionando los miembros a optimizar se vuelve a analizar la estructura y posterior aldiseo.


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En la siguiente i teracin solo 4 secciones se podrn optimi zar o mejor ar

En la tercera i teraci n en mensaje r efiere a que el anli sis y diseo de secciones coincide y no hay massecciones a optimizar (del auto li st seleccionado)

4.10 Revisin de secciones diseadas,si bien hemos logrado optimizar las secciones definidas comoauto list, los braced (arriostres) no fueron consideradas con esta caracterstica, nos tocara mejorar la seccincon otra opcin llamada overwrite, (sobre escribir otra seccin).


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Veamos algunas secciones diseadas:1.- Viga Principal del Prtico:Seccin de Anlisis y Seccin de Diseo.

Se observa la combinacin de diseo, la ubicacin, Mto. (ratio D/C axial B eje mayor B eje menor) y Corte (ratioD/C corte eje mayor y menor) Ok

Details.- observamos la plantilla de detalle sobre el diseo de este elemento


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2.- Columna de Prtico: Seccin W18X97

En algunos elementos verticales tendremos mensajes de aviso:

Se debe comprobar el refuerzo en la conexin entre viga columna por ser un prtico con conexin dctil

3.- Correas W6x9 con conexin a corte:


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4.- Arriostres: seccin W12x14

Se Observa que los arriostres estn sobre esforzados; como estos elementos no fueron asignados en una lista elprograma no pudo realizar optimizacin alguna, debemos mejorar este elemento de manera manual

La Capacidad del elemento es menor que la Demanda, se tendr que cambiar de seccin usando la opcinoverwrite; tambin observamos una alerta en la relacin de esbeltez; este valor es KL/r donde:

K=0.5 (longitud arriostrada en 2-2 eje menor)

L=8.139 m (longitud del elemento braced sin corte)

= 0.020 (radio de giro del lado menor) por lo tanto KL/ =203 < 220 habiendo sugerido en el tem4.2.3 OK


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Se observa que hemos sobre escrito la seccin W12x14 por W12x16

Los arriostres en cruz pueden trabajar con esta seccin W12x14 cuya longitud es L=8.139mKmenor=0.5 y = 0.020,haciendo sugerido.


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NOTA.- Si se desea que los arriostres cumplan estrictamente con la normativa AISC E2, tendremos quecambiar a una seccin superior W12x19 (verificando en el mercado); para cumplir estrictamente la relacinde esbeltez debemos tener una seccin con = 0.021, as

Los arriostres en cruz esta seccin W12x19 cuya longitud es L=8.139mKmenor=0.5 y = 0.021,haciendo

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