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7/21/2019 Resumen Normativa Grado Mecanica_Simplificado.pdf

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ANÁLISIS DE ESTRUCTURASResumen de normativa.



Guión de Presentaciones

Acciones y combinaciones de carga

Análisis estructural

Estados límite últimos

Estados límite de servicio



ACCIONES Y

COMBINACIONES DE CARGA



Bases de cálculo

Estados límite Estados límite últimos

Pérdida de equilibrio

Fallo de cualquier tipo (superación de capacidad resistente)

Estados límite de servicio

Deformaciones Vibraciones



Clasificación de acciones

Por su naturaleza: Acciones directas: peso propio, cargas permanentes,

sobrecargas de uso, viento, nieve…

Acciones indirectas: temperatura, asientos de cimentación,

desplazamientos impuestos, acciones sísmicas..

Por su variación en el tiempo:

Acciones permanentes (G): peso propio de estructura, solados,..

Acciones variables (Q): viento, nieve, sobrecargas de uso…

Acciones accidentales (A): impactos, explosiones, sismo…

Por su variación en el espacio

Acciones fijas: peso propio..

Acciones libres: sobrecarga de uso..



Combinación de accionesEstados límite últimos

G: Acciones permanentesG*: Acc. perm de valor no cte.Q: Acciones variablesk: subíndice indicativo de

valor característico: coeficiente parcial deseguridady: coeficientes desimultaneidad



Combinación de accionesEstados límite de servicio



Coeficientes parciales de seguridad

Tabla 12.2. Coeficientes parciales de seguridad para estados límite de servicio



Coeficientes de simultaneidad



Acciones en la Edificación

Permanentes Peso propio

Pretensado

Acciones del terreno

Accidentales

Sismo

Incendio Impacto

Variables Sobrecarga de uso

Acciones sobre barandillas

y elementos divisorios

Viento

Acciones térmicas

Nieve



Sobrecarga de uso



Acción del viento

pebe ccqq

Presiónestática

Presióndinámica

Coeficientede exposición

Coeficientede presión



Presión dinámica

2b 0,5kN/mq

C)(zona0,52kN/m

B)(zona0,45kN/m

A)(zona0,42kN/m

v0,5q2

2

2

2

bd

Opción simplificada

Opción NO simplificada



Coeficiente de exposición





7kFFce

Zzpara Z/LlnkF

Zzpara z/LlnkF

Opción NO simplificada




0

5

10

15

20

25

30

35

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4


A l t u

r a



Coeficiente eólico o de presiónEdificios de pisos

h

d

Plantaviento

Esbeltez = h/d



Coeficientes de presiónParamentos verticales



Coeficientes de presiónCubiertas dos aguas: viento lateral



Coeficiente de presión interiorNaves y construcciones diáfanas



Carga de nieve

2/0,1 mkN qn

Cubiertas planas (edificios depisos) Altitud < 1.000 m


Caso general

k n sq

Coeficientede forma

Valorcaracterístico



Carga de nieveValor característico

C



Carga de nieveValor característico-ciudades



Coeficiente de forma

ióninterpolacº60º30

0º60

1º30

No impedimento al deslizamiento

100%

50%

100%

100%

Más desfavorable



Coeficiente de forma

12 2º30/1

k d s L p )1(

Descarga

Faldones sucesivos



ANALISIS ESTRUCTURAL



Bases de Cálculo

Tipos de verificación: Estado límite último (ELU)

Estado límite de servicio (ELS)

Modelado y análisis:

Modelos adecuados. Se deben considerar los efectos de 2º orden allí donde no

resulten despreciables.

Tener en cuenta las diferentes fases de la construcción y

situaciones transitorias en ELU (por ejemplo, considerar torsión

en elementos concebidos para trabajar en flexión), y cargas.



Coeficientes parciales de seguridad



Materiales



Materiales (cont.)

Características comunes a todos los aceros (N y mm):

- módulo de Elasticidad: E= 210.000 N/mm2

- módulo de Rigidez: G =81.000 N/mm2

- coeficiente de Poisson: ν=0,3

- coef. dilatación térmica: α=1,2·10-5 (ºC) -1

- densidad: ρ=7.850 kg/m2

Tornillos:



Análisis Elástico Lineal

Comportamiento elástico:s = E

Deformaciones infinitesimales (1er orden)

Equilibrio en la configuración sin deformar

ij = 12 (ui, j + u j,i) xx =

u

x

s



Análisis Elástico Lineal

Equilibrio en la configuración sin deformar

F

K u = F



Análisis No-Lineal

Comportamiento anelástico:s = E()

Desplazamientos finitos (tensor de Green-Lagrange)

(teoría de 2º orden)

Equilibrio en la configuración deformada

s

E = 12(ui, j + u j,i + uk,iuk, j) Exx =

u

x +

1

2 u

x

2

+ v

x

2

+ w

x

2

efectos de primer orden efectos de segundo orden



Efecto

P.

F - S(u) = 0[ K - KG (u) ] u = F

F

S

P

Análisis No-Lineal Geométrico

Equilibrio en la configuración deformada



Análisis No-Lineal Material (plástico)



Clasificación de Secciones

Clase 1: Plástica

Clase 2: Compacta

Clase 3: Elástica

Clase 4: Esbelta

La clase depende del ala o alma comprimida mas desfavorable

Clasificación de secciones



Clasificación de secciones



Límites de esbeltez c/tpara elementos

apoyados en dos bordes(almas)



Límites de esbeltez c/tpara elementos

apoyados en un borde(alas)



c ef bb

Clase 4: sección eficaz

Sección comprimida Sección flectada

bc es el ancho comprimido, y el parámetro depende de la esbeltez de lasección l p y del estado tensional de la sección (ver Tabla 5.6).

Tabla 5.6

bc y K s

l p (Ec. 5.3)

(Ec. 5.2)

Las características de la sección se han de modificar y obtener: Aeff , I eff

Este proceso se ha de realizar por medio de herramientas informáticas.



Imperfecciones

SE-A propone un estudio de estabilidad global y localmás completo que la EA-95

Considera las imperfecciones a nivel de Pórtico

Elemento

Sistemas de arriostrado

Pórtico Desplome inicial (o fuerzas equivalentes)

Elemento

Arqueado inicial especificado (o fuerzas equivalentes) Sistemas de arriostrado de vigas y cordones de celosías

Arqueado inicial especificado (o fuerzas equivalentes)



Análisis Global Análisis elástico

Análisis plástico:

Rígido-plástico

Elasto-plástico con rótulas plásticas

Condiciones para cálculo plástico:

Suficiente capacidad de rotación: secciones de Clase 1.

Comprobar arriostramiento de las barras entre rótulas.

Comprobar que las uniones aledañas a las secciones en las que

se producen las rótulas son de resistencia total.



Clasificación de Pórticos

Intraslacionales: Si su rigidez lateral es tal que se justifica hacer un análisis de primer

orden (lineal) del pórtico.

Los pórticos arriostrados se consideran intraslacionales si aportan al

menos el 80% de la rigidez frente a desplazamientos horizontales.

Para que se consideren arriostrados harán falta al menos tres planos

de arriostramiento no paralelos ni concurrentes, complementados con

un forjado o cubierta rígido en su plano.

Traslacionales:

Los desplazamientos tienen una influencia importante en los

esfuerzos finales.

Debe utilizarse un método de cálculo que incluya efectos no linealesde segundo orden y considere las imperfecciones iniciales.



ESTADOS LIMITE ULTIMOS



Resistencia de las secciones

Resistencia a tracción

Resistencia a cortadura

Resistencia a compresión

Resistencia a flexión

Resistencia a torsión

Resistencia a esfuerzoscombinados Flexión compuesta

Flexión y cortante

Flexión, axil y cortante

Cortante y torsión

Flexión y torsión



Resistencia de la sección: Tracción

0 M

y

t,Rd pl.Rd

f N N A

A es área bruta

de la sección

transversal

2 M

u

t.Rd u.Rd net

f N N 0,9 A

Caso S275

Anet es área de

la sección neta

ydud

uud

y

yd

f f

f f

f f

18,19,0

34425,1

430

26205,1

275

2

0

MPa

MPa

M

M

, Ed t Rd N N



Resistencia de la sección: Corte

03 M

y

pl.Rd V

f V A

3

udnetV,u.Rd

f A0,9V

Las áreas de cortante para

ciertas secciones típicas se

definen en 34.5

h

twPara una viga I laminada

Av = A - 2btf + (tw + 2r) tf

Aprox.: 1,04htw



Resistencia de la sección: Compresión

Secciones de clase 1, 2 y 3

Secciones de clase 4

0 M

y

c.Rd

f N A

0 M

y

u.Rd eff

f

N A



Resistencia de la sección: Flexión

0 M

y

c,Rd plf M W

0 M

y

c,Rd el,min

f M WSecciones de clase 3:

resistencia elástica

Secciones de clase 4:resistencia a abolladura

0 M

y

c,Rd ef,min

f M W

Secciones de clase 1 y 2:resistencia plástica

Resistencia de la sección:



Resistencia de la sección:Flexión y cortante

0

1

M

y

V.Rd pl f M W

2

1

Rdpl,

Ed

VV2

•Si el esfuerzo cortante de cálculo supera el 50% de laresistencia plástica a cortante, el momento resistente de

cálculo de la sección transversal se debe reducir.

0

M

2

yvV.Rd pl

w

f AM W4 t

Secciones en I o H(se reduce f yd sólo en Av)

RS: Flexión compuesta sin cortante



RS: Flexión compuesta sin cortanteCaso general

0 , 0 , 0

0 , 0 , 0

Clase 3: 1/ / /

Clase 4: 1/ / /

y M el y y M el z y M

ef y M ef y y M ef z y M

y,Ed z,EdEd

y,Ed Ed Ny z,Ed Ed NzEd

M MN

Af W f W f

M N e M N eN

A f W f W f

, ,

, , , ,

1 2 : 1 y Ed z Ed

N y Rd N z Rd

M M Clases y

M M

Método simplificado paraclases 1 y 2. Véase 34.7.2.1

Mn,Rd: Momento resistentereducido por la presenciadel axil

Resistencia de la sección:



Resistencia de la sección:Flexión, axil y cortante

1 V,y yf f 2

1

Rdpl,

Ed

V

V2

•Si el esfuerzo cortante de cálculo NO supera el 50% dela resistencia plástica a cortante, se utilizan las fórmulas

de interacción de flexión+axil.

•Si el esfuerzo cortante de cálculo supera el 50% de la

resistencia plástica a cortante, se reduce el límite elástico

en el área de cortante

Estados límite últimos:



Estados límite últimos:Resistencia de las barras

Tracción

Compresión

Sección y axil constantes

Axil variable

Sección variable

Elementos triangulados

Pilares de edificios

Sección compuesta

Flexión

Pandeo lateral

Abolladura del alma

Cargas concentradas

Interacción de esfuerzos Flexión+tracción

Flexión+compresión

R i t i d l b T ió



Resistencia de las barras: Tracción

Resistencia de la barra a tracción pura = resistencia plástica de lasección bruta

Esbeltez reducida de las barras en tracción:

Estructura principal

Barras de arriostramiento

Es admisible despreciar los flectores debidos a:

Peso propio en barras de longitudes inferiores a 6 m

Viento en las barras de vigas trianguladas

Excentricidades en las barras de arriostramiento

ydpl.Rd f AN

3l

4l

Ti d d



Tipos de pandeo

Esfuerzo de Compresión

Pandeo de flexión Pandeo de torsión

Pandeo de flexotorsión

Momento Flector

Pandeo lateral

R i t i d l b C ió



Resistencia de las barras: Compresión

Secciones de clase 1, 2 y 3


1 M

y

b,Rd

f

N A

1 M

y

b,Rd ef

f N A

Coeficiente parcial deseguridad a pandeoM1

yyd

f f

Coeficiente de reducción por pandeo

C fi i t d d ió d




) ,( l f

cr

l

l l

y

cr

A f

N

: coeficiente de

imperfección

l l

l l

l l

l l

86 S450

67 S355

78 S275

94 S235

93,9cr E

y

E

f l l

2 2

2 2cr

k

EI EA N

l

l

.

k l l

i i

l

235

y f

lk: longitud de pandeoi: radio de giro de la sección

C fi i t d d ió d



0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0

Esbeltez reducida

Coeficientedered

ucción

a0

a

b

c

d


) ,( l f




2

κl

2

1

0,5 1 0,2[ ] l l

1

Siendo

Curvade pandeo a0 a b c d

0.13 0.21 0.34 0.49 0.76

C d d



Curvas de pandeo




Coeficientes

LLk

Instraslacional o

análisis de 2º orden

Traslacional

1

2121

2121

0,247-0,3642

0,265-0,1451

1

2121

2121

0,60,81

0,12-0,21




Coeficientes de distribución

12111c

1c

1

KKKK

KK

22212c

2c

2KKKK

KK




Coeficientes de rigidez

; ;2

2

21

1

1

c

c L

EI

KL

EI

KL

EI

K Pilares

Vigas

Resistencia de las barras: Flexión.



Pandeo lateral

Secciones de clase 1y 2



M1

yyd

f f

ydypl,LTRdb, f WM

Coeficiente parcial de

seguridad a pandeo

Coeficiente de reducción por pandeo lateral

ydyel,LTRdb, f WM

ydyef,LTRdb, f WM

No reducción por pandelo lateral



No reducción por pandelo lateral

Ala comprimida arriostrada Forma continua

Puntalmente: distancia menor de 40 veces radio de

giro mínimo

IPE100: 0,5m IPE200: 0,9m IPE300: 1,3m IPE400: 1,6m HEB100: 1,0m HEB200: 2,0m HEB30: 3,0m HEB400: 3,0m

Perfiles laminados o perfiles armados con

lLT

Factor de reducción por pandeo lateral




),( LTLTLT f l

cr

yy

LTM

f Wl

LT: factor de imperfección

Mcr : Momento crítico de pandeolateral




2

LT

2

LTLT

LT

l

1

][ 2,015,0

llLTLTLTLT

00.1LT

Siendo

Curvade pandeo a b c d

LT 0.21 0.34 0.49 0.76

Curvas de pandeo



Curvas de pandeo



ESTADOS LIMITE DE SERVICIO

Estados Límites de Servicio



Objetivos

Limitar desplazamientos para asegurar: Integridad de los elementos constructivos.

Confort de las personas.

Apariencia del edificio.

Considerar las posibles vibraciones Vibraciones continuas

Vibraciones transitorias

Evitar deslizamientos de las uniones atornilladas que

trabajan por rozamiento.

Puede ser preciso considerar situaciones mas exigentes:

vibraciones en hospitales, vigas carrileras, etc.

ELS: desplazamientos



ELS: desplazamientos

En el análisis SE-A requiere: Análisis de segundo orden.

Considerar la rigidez al giro de los nudos semi-rígidos.

Considerar posibles deformaciones plásticas.

Proceso constructivo.

Se podrán considerar efectos favorables tales como:

Reducir el valor de la flecha activa actuando sobre el plan de obra

de forma que la ejecución de los elementos frágiles de acabado se

retrase.

Reducir la flecha máxima mediante contraflechas.

Desplazamientos.



Combinación de acciones

Flechas: limitaciones



Flechas: limitaciones

Para la integridad de los elementos constructivos:

Ante cualquier combinación de acciones “característica”, considerando

sólo las deformaciones que se producen después de la puesta en obra

del elemento, la flecha relativa es menor que:

1/500 en pisos con tabiques frágiles o pavimentos rígidos sin juntas;

1/400 en pisos con tabiques ordinarios o pavimentos rígidos con juntas;

1/300 en el resto de los casos. Para el confort de los usuarios:

Ante cualquier combinación de acciones “característica”, considerando

solamente las acciones de corta duración (uso, viento, nieve) la flecha

relativa es menor que 1/350.

Para la apariencia de la obra: Ante cualquier combinación de acciones “casi permanente”, la flecha

relativa es menor que 1/300.

Desplazamientos horizontales



esp a a e tos o o ta esLímites

Para la integridad de los elementos constructivos:

Ante cualquier combinación de acciones característica, el

desplome es menor de:

Desplome total: 1/500 de la altura total del edificio;

Desplome local: 1/250 de la altura de la planta, en cualquiera deellas.

Para la apariencia de la obra:

ante cualquier combinación de acciones casi permanente, el

desplome relativo es menor que 1/250.

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