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DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO
V E N E Z U E L A
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO
Msc. Eduardo Nuñez C.
DIPLOMADO EN INGENIERÍA ESTRUCTURAL VENEZUELA 2011
CONTENIDO
1. CONCEPTOS BÁSICOS.
2. PROPIEDADES DEL ACERO ESTRUCTURAL.
3. MÉTODOS DE DISEÑO.
4. NORMAS Y CÓDIGOS.
5. CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA.
6. REPASO GENERAL DE DISEÑO DE ELEMENTOS EN
ACERO.
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CONCEPTOS BÁSICOS
Una edificación debe cumplir exigencias de:
• ESTABILIDAD
• RESISTENCIA
• RIGIDEZ
• FUNCIONALIDAD
• ECONOMÍA
• FÁCIL CONSTRUCCIÓN
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TIPOLOGÍAS
. Marcos rígidos
. Marcos con arriostramientos concéntricos
. Marcos con arriostramientos excéntricos
. Marcos rígidos con muros de cortante, o
. Combinación de los sistemas anteriores
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CONCEPTOS BÁSICOS
Las conexiones pueden ser:
. Soldadas
. Apernadas DISEÑAR PARA EVITAR LA FALLA EN CONEXIONES
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PROPIEDADES DEL ACERO ESTRUCTURAL
. Alta resistencia
. Homogéneo
. Rango elástico amplio
. Durabilidad
. Ductilidad
. Reciclable
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Curva idealizada Esfuerzo-Deformación del Acero
σ
ε
Rango elástico
Rango plástico
εu
Fyd
Fu
Endurecimientopor deformación
E
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NORMA DESIG.Fy
kg/cm²Fu
kg/cm²
COVENIN AE-25 2500 3700
COVENIN AE-35 3500 5200
DIN St-37 2400 3700
DIN St-52 3600 5200
ASTM A36 2530 4080
ASTM A588 3520 4930
ASTM A500 Gr C 3520 4360
ASTM A500 Gr C 3240 4360
ASTM A572 Gr 42 2950 4220
ASTM A572 Gr 50 3520 4570
ASTM A572 Gr 60 4220 5270
ASTM A572 Gr 65 4570 5620
ASTM A53B 2460 4220
ASTM A992 3520 4570
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. Variabilidad de las solicitaciones:
– Cambio de uso
– Estimación poco conservativa de las solicitaciones
– Mala estimación de los efectos de las solicitaciones debido a simplificaciones excesivas durante análisis
– Diferencias en el proceso constructivo
Q
Solicitaciones
Qc
Probabilidad de exceder Qc
MÉTODOS DE DISEÑO
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. Variabilidad de la resistencia
– Imperfecciones geométricas
– Tensiones residuales.
– Variabilidad de la resistencia del material
– Defectos en el proceso constructivo
– Deterioro de resistencia con el tiempo
– Aproximación en fórmula para determinar la resistencia
R
Resistencia
Rc
Probabilidad de tenerresistencia menor que R c
MÉTODO DE DISEÑO
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Q R
Qm RmFalla
Diseño estructural debe proveer confiabilidad adecuada para el caso de solicitaciones mayores que las consideradas o baja resistencia
MÉTODO DE DISEÑO
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AISC-LRFD
Combinaciones de carga β
(Índice de confiabilidad)
Carga permanente + carga viva (o nieve) 3 para miembros
4.5 para uniones
Carga permanente + carga viva + viento 2.5 para miembros
Carga permanente + carga viva + sismo 1.75 para miembros
MÉTODO DE DISEÑO
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Q R
Qm Rm
γ⋅Qc
φ⋅Rc
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MÉTODOS DE DISEÑO
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MÉTODOS DE DISEÑO
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� LRFD:
� Es una herramienta disponible.
� Permite cambios más fácilmente que ASD.
� Puede ser adaptado para solicitaciones no consideradas.
� Permite compatibilizar diseños con distintos materiales.
� ASD:
� Aún se sigue utilizando como método de diseño, aunque es difícil
determinar su nivel de seguridad (AISC-2005).
� Rehabilitación/reparación de estructuras antiguas.
MÉTODO DE DISEÑO
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CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA
� Cargas muertas (D).
� Cargas vivas estáticas (L, Lr).
� Cargas vivas móviles (L).
� Impacto (I).
� Nieve (S).
� Viento (W).
� Sismos (E).
� Lluvia (R).
� Empuje de suelos (H).
� Inundación (F).
� Otros.
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Cargas Permanentes o Muertas:
� Peso propio de la estructura.� Peso propio de las terminaciones de pisos y muros.� Peso de ductos y servicios.� Peso de tabiques.
CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA
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CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA
Cargas vivas:
� Sobrecargas de uso � habitacional,� de oficinas,� de almacenamiento,� de estacionamiento
� Tráfico peatonal o vehicular� Cargas distribuidas� Cargas móviles
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Acciones de Viento:
� Velocidad máxima Vmax de viento esperada (en N años)
� Localización geográfica
� Irregularidad del terreno
� Presión básica q = q(Vmax).
� Variación de la presión en altura.
� Modificación por
� Dirección de incidencia
� Inclinación de superficies
a
C2·q
C1·q
C3·q
C4·qViento
CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA
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CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA
Cargas Sísmicas:
W1
M·a
Movimiento del suelo
W2
W1
Q1 + Q2 = Q
Cortante basal
W2
Q2
Q1
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CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA
� Combinaciones de carga LRFD (ASCE 7-05)
� 1.4(D + F)
� 1.2(D + F + T ) + 1.6(L + H) + 0.5(Lr or S or R)
� 1.2D + 1.6(Lr or S or R) + (L or 0.8W)
� 1.2D + 1.6W + L + 0.5(Lr or S or R)
� 1.2D + 1.0E + L + 0.2S
� 0.9D + 1.6W + 1.6H
� 0.9D + 1.0E + 1.6H
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REPASO GENERAL DE
DISEÑO DE ELEMENTOS EN ACERO
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DISEÑO DE MIEMBROS A TRACCIÓN
AISC-D1: L/r<300V E N E Z U E L A Msc. Eduardo Nuñez C.
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DISEÑO DE MIEMBROS A COMPRESIÓN
AISC-E2: L/r<200
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DISEÑO DE MIEMBROS A COMPRESIÓN
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DISEÑO DE MIEMBROS A FLEXIÓN
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DISEÑO DE MIEMBROS A FLEXIÓN
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DISEÑO DE MIEMBROS A CORTE
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DISEÑO DE MIEMBROS A CORTE
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DISEÑO DE MIEMBROS A CORTE
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DISEÑO DE MIEMBROS POR FUERZAS COMBINADAS
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