ESTRUCTURAS LIVIANAS DE ACERO

Transcripción

1 Elementos individuales delgados y grandes relaciones ancho espesor. Los elementos pueden abollar con tensiones menores a la fluencia cuando están solicitados a compresioón debido a la flexión o carga axil, corte o introducción de cargas. En virtud de que existe una resistencia post-crítica considerable, los elementos se calculan sobre la base de esa resistencia y no de la tensión crítica de abolladura..

2 Definiciones: Elemento Comprimido No Rigidizado (uce o ECNR). Elemento plano, comprimido y con un solo rigidizador en un extremo paralelo a la dirección de las tensiones. Elemento Comprimido Rigidizado o parcialmente Rigidizado (sce o ECR). Elemento plano, comprimido y rigidizado en ambos extremos paralelos a la dirección de las tensiones mediante un alma, ala, labio, rigidizador intermedio.

3 Elemento con rigidización múltiple: Elemento con rigidización intermedia (paralela a la dirección de las tensiones) entre almas, o entre un alma y un rigidizador de borde. Se delimitan sub-emenetos. Parte plana de un elemento w: No incluye los pliegues. Para una sección armada: w de un elemento comprimido rigidizado es la distancia entre los centros de los medios de unión. w de un elemento comprimido no rigidizado es la porción entre los centros de los medios de unión y el borde libre.

4 Limitaciones Máximas relaciones entre el ancho plano y el espesor w/t, despreciando los rigidizadores intermedios y considerando t como el espesor real del elemento, deben ser las siguientes: Elemento comprimido rigidizado que posee un borde longitudinal conectado a un alma o ala, el otro rigidizado por: 1.- Labio rigidizador simple Cualquier otro tipo de rigidizador en el cual I s I a y D/w 0,8 de acuerdo con la Sección B

5 3.-Elemento comprimido rigidizado con ambos bordes longitudinales conectados a otros elementos rigidizados Elemento comprimido no rigidizado y elementos con un rigidizador de borde en el cual I s < I a y D/w 0,8 de acuerdo con la Sección B ECNR con w/t > 30 y ECR con w/t > 250 desarrollan una deformación considerable, sin que esto afecte la capacidad del miembro de desarrollar la resistencia requerida. ECR con w/t > 500 se pueden utilizar. Sin embargo, las importantes deformaciones de estos elementos pueden invalidar las ecuaciones de cálculo

6 La relación h/t de las almas de los miembros flexados no debe ser mayor que los siguientes límites: (a) Para almas no rigidizadas: (h/t) max = 200 (b) Para almas con rigidizadores transversales que satisfacen los requisitos de la sección B6.1: Cuando sólo se utilizan rigidizadores de apoyo (h/t) max = 260 Cuando se utilizan rigidizadores de apoyo y rigidizadores intermedios (h/t) max = 300 Si un alma está compuesta por dos o más chapas, la relación h/t se debe calcular para cada chapa individual.

7 Ancho efectivo de cálculo b es el ancho para el cálculo de las características de la sección flexionada o comprimida. Barras Flexionadas

8 Barras Comprimidas

9 Bases del Cálculo Desde 1946 hasta 1990 AISI ASD. Desde 1991 hasta 1996 : Dos publicaciones separadas AISI-ASD y AISI- LRFD. Desde 1996: una sola publicación incluyendo y combinando ASD (allowable stress design) y LRFD (Load and Resistance Factor Design). Ambos métodos son aceptables: aunque pueden producir resultados no idénticos. no deben ser mezclados en el cálculo de una estructura.

10 Allowable Stress Design (ASD) La resistencia requerida R no debe superar la resistencia de cálculo admisible R a R R a R a = R n / Ω R n es la Resistencia Nominal. Es la resistencia o capacidad del elemento o miembro para un estado límite determinado o modo de falla. Se da en los Capítulos B a E de la Especificación. Ω es el coeficiente de seguridad correspondiente con R n para tener en cuenta incertidumbres relacionadas con el cálculo, fabricación, montaje de los elementos estructurales y uniones, así como incertidumbres en la estimación de las cargas.

11 Combinaciones de carga (ASD) D D + L + ( L r o S o R r ) D + ( W o E ) D + L + ( L r o S o R r ) + ( W o E ) D = carga muerta E = carga de sismo L = Carga viva o sobrecarga por ocupación y uso. L r = Carga viva de techo. R r = acumulación de agua por fallas de drenaje. S = nieve W = viento En las combinaciones en que se incluye viento o sismo con carga muerta o viva, se permite incrementar la resistencia de cálculo admisible en un tercio debido a que W y E tienen efectos localizados y corta duración. Alternativamente se permite en esas combinaciones reducir en un 25 % los efectos de las cargas combinadas.

12 Load and resistance Factor Design ( LRFD ) Ventajas del método: 1.- Las incertidumbres y la variabilidad de los distintos tipos de carga, y resistencia se tienen en cuenta mediante múltiples factores. 2.- Se tiende a obtener, teóricamente, mediante un procedimiento semiprobabilístico, una confiabilidad uniforme de toda la estructura. R n Q i φ φ R n Σγ i Q i = resistencia nominal de un miembro para un estado límite. = efectos de las cargas, esfuerzos normales, flexión, corte, etc. = factor de resistencia correspondiente con R n (incertidumbres en las resistencias). γ i = factor de carga correspondiente a Q i (incertidumbres en la determinación de las cargas) φ R n = resistencia de cálculo. Σγ i Q i = resistencia requerida.

13 Combinaciones de carga (LRFD) 1.4D + L ( difiere de la utilizada por ASCE / ANSI y AISC ) 1.2D + 1.6L ( L r o S o R r ) 1.2D ( L r o S o R r ) + (0.5L o 0.8W) 1.2D + 1.3W + 0.5L ( L r o S o R r ) 1.2D + 1.5E + 0.5L S 0.9D ( 1.3W o 1.5E ) Elementos secundarios: correas de techo, paneles de cerramiento, y cerramientos de techo se puede multiplicar el factor correspondiente a W por 0.9. No para vigas u columnas.

14 Tablero de piso - Steel-Deck (hormigón fresco) 1.2D s + 1.6C w + 1.4C D s = peso del tablero de piso. C w = peso del hormigón fresco. C = carga de construcción, equipos, trabajadores, etc. El factor de carga 1.6 reconoce el hecho de que una chapa individual puede estar sometida a esa carga. El factor de carga 1.4 para la construcción pretende tener en cuenta la presencia de cargas concentradas.

15 Resistencia de cálculo φ R n : Es la capacidad resistente de un elemento o unión a los efectos del cálculo. Resistencia nominal R n : Es la resistencia derivada de aceptar hipótesis estructurales o ensayos, utilizando las características especificadas del material y las secciones nominales. Se tiene en cuenta los efectos de los procesos de fabricación y montaje. Se determinan la resistencia nominal a tracción, compresión, flexión, uniones, etc. Factor de resistencia φ : Tiene en cuenta las inevitables desviaciones de la resistencia real respecto de los valores dados en las especificaciones de cálculo.

16 Estas desviaciones surgen de: 1.- las propiedades del material (tensión de fluencia, tensión de rotura, módulo de elasticidad, etc.) 2.- geometría de la sección (altura, ancho, espesores, utilizadas en el cálculo de las características geométricas). 3.- Procedimientos de cálculo (hipótesis, fórmulas aproximadas, apartamiento de las condiciones reales). El método LRFD está basado en: a) un modelo probabilístico. b) una calibración del nuevo criterio (LRFD) con respecto al método ASD. c) la evaluación del criterio resultante, aplicando la experiencia pasada y mediante estudios comparativos de cálculo de estructuras representativas.

17 Para determinar los factores de resistencia φ se siguió el siguiente procedimiento: 1.- Análisis de la información disponible de ensayos (valores medios y desvios) de la resistencia. 2.- Calcular el índice de confiabilidad β implícito en las ASD. 3.- Calcular factores de resistencia adecuados para cada estado límite analizado. Mientras R > Q existirá un margen de seguridad para el estado límite considerado.

18 El índice de confiabilidad β está asociado a la probabilidad de falla. Si se conociera la distribución real de ln (R/Q) y se estableciera un valor razonable de la probabilidad de alcanzar un estado límite, se podría establecer un criterio de cálculo con base totalmente probabilística.

19 La forma de distribución de cada una de las variables (materiales, hipótesis de cálculo, procesos constructivos, etc) tienen influencia en la forma de distribución de ln (R/Q). En general, sólo pueden ser estimados los valores medios y las desviaciones estandar de las variables involucradas en la composición de la resistencia y en los efectos de las cargas. No obstante, está información es suficiente para desarrollar un criterio de cálculo aproximado, independientemente de la exactitud con que se conoce la distribución de ln (R/Q).

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21 Indice de confiabilidad o seguridad β : Se adoptó para barras β : 2.5 para uniones β : 3.5 Son valores algo menores que los de AISC.