UNIVERSIDAD JUÁREZ AUTÓNOMA DE TABASCO
División Académica de Ingeniería y Arquitectura Licenciatura en Arquitectura
Nombre del Trabajo:
Recopilación de apuntes del curso
Elaborado por la alumna:
Karla Paola Fernández Ramos Luis Enrique García Gónzalez Gustavo Gónzalez Aguilar
Para la materia:
Criterio de Diseño Estructural Acero
Impartido por el profesor:
Ing. Ricardo Díaz Seoane
Cunduacán, Tabasco. Martes 25 de Noviembre, 2014
TEMARIO 1. Cuando usar estructuras de acero Ventajas y desventajas 2. Estructuración o Trabes secundarias y principales o Columnas o Ejes o Escaleras o Elevadores o Rampas o Ductos o Estacionamientos. 3. Predimensionamiento de columnas y trabes. 4. Detalles de cimentaciones. 5. Conexiones.
TEMARIO 1. Cuando usar estructuras de acero Ventajas y desventajas 2. Estructuración o Trabes secundarias y principales o Columnas o Ejes o Escaleras o Elevadores o Rampas o Ductos o Estacionamientos. 3. Predimensionamiento de columnas y trabes. 4. Detalles de cimentaciones. 5. Conexiones.
Martes 26 de agosto, 2014
1. CUANDO USAR ESTRUCTURAS DE ACERO Ventajas y desventajas.
Estructura: todos y cada uno de de concreto, de acero, de madera
los elementos estructurales o de mampostería.
Ventajas del acero vs el concreto
Rapidez
Obra con acero, al mismo tiempo que se constituye la cimentación de concreto, en el taller se está fabricando la estructura de acero (columnas y trabes). Al terminar la cimentación, se hace el montaje de las columnas y de las trabes, con lo que se tiene gran avance en la obra.
Menor peso de los elementos estructurales. Menor espacio ocupado por los elementos estructurales. Limpieza en la obra. Versátil. Desmontable y reusable
Para desmontar una estructura de acero, se debe construir sin losas de concreto y sin soldaduras. Las losas o entrepisos deben ser de lámina antiderrapantes, de
Martes 2 de septiembre, 2014
Rejilla Irving, multipanel o similar y las conexiones deben ser atornillados.
TIPOS DE CONEXIONES PARA ESTRUCTURAS DE ACERO
Soldadura Tornillos CONEXIÓN COMUN
libra grandes claros con menor peralte que una estructura de concreto más económica. Usado para cubiertas.
Jueves 4 de septiembre, 2014
DESVENTAJAS DE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO
Corrosión
A todo elemento de acero, se le debe dar mantenimiento. Para evitar que el mantenimiento se haga en periodos cortos, se debe proteger a todos los elementos de acero desde su construcción y montaje. Primer ("Praimer”) Primario. Es recomendable aplicar 2 manos de primer y 2 manos de pintura.
RP-6: Primer (2 manos) → amarillo y rojo RA-26: 1° mano de pintura RA-28: 2° mano de pintura Zonas de mayor corrosión: a. Ambientes húmedos. b. Estructuras a la intemperie c. Humedad en el ambiente (Tabasco)
Costo
Para claros pequeños y donde no exista una recuperación económica inmediata. En estos casos es preferible el concreto.
Jueves 4 de septiembre, 2014
Mano de obra y equipo
Requiere: soldadores calificados, topógrafos, grúas, pruebas. a) Pruebas Taller calificado. Certificado de calidad del material (indica la resistencia y el tipo de acero):
Acero A36 36 Ks i = 36 kips squares inches 1 kip= 1000 Libras 36 Ks i
=
36, 000 l/plg2= 2530 kg/cm2
ASTM= American Standard Testing of Materials
Acero A572 grado 50
Fy= 50 Ks i =50,000 l/plg2
Acero A992 grado 50
Fy= 3,515 kg/cm2
a) Pruebas:
1. 2. 3. 4.
Verificar o calificar a los soldadores Sacar radiografías de las conexiones del edificio Topógrafos: cimentación, checar niveles y distancias, niveles superiores. Grúas: las conexiones trabe-columna deben ser atornilladas en el alma y soldadas en los patines. Esto es por rapidez en el montaje.
Vibración: causa inseguridad en el usuario. LAS ESTRUCTURAS DE ACERO SE RECOMIENDAN PARA:
Rapidez en la construcción- Centros comerciales, estacionamientos (claros grandes). Grandes claros: (lamina o multipanel)- Bodegas, parques industriales, alberca, centro de convenciones o exposiciones, estadios, canchas
deportivas, centrales camioneras, aeropuertos.
“DE CONCRETO O DE ACERO”: -
Oficinas Hospitales Escuelas (concreto) Hoteles
Donde no existan problemas de corrosión. Donde no afecten las vibraciones.
Martes 9 de septiembre, 2014
2. ESTRUCTURACIÓN -
Trabes secundarias y principales. Columnas y ejes
Los planos arquitectónicos deben quedar sin ejes secundarios (1´, A´).
Jueves 11 de septiembre, 2014
EDIFICIO DE DEPARTAMENTO Terreno: 50m X 70m Terreno plano. Departamentos de interés medio o residencial. Estacionamiento: número de cajones por m2 Numero de departamentos máximos posibles Artículo 92: 25% sin construir. Artículo 95: estacionamiento → 2 o 3 vehículos entre columnas. Artículo 96: medidas mínimas Artículo 106: patios de iluminación y ventilación. Circulación vertical - Escaleras - Elevadores. Ubicación de columnas (6m- 9m) 4.1.3. NTC- ARQ→ escaleras. 4.1.5. Elevadores (intervalo máximo de espera 60 segundos. Investigar marcas de elevadores y sus características técnicas.
C.O.S. 600 m2= terreno 0.6= 60% 360 m2 a ocupar
C.U.S. = 1.0 →
600 -360 240 m2 libres= 40%
RAMPA 15 % PENDIENTE MAXIMA
TRABES SECUNDARIAS, PRINCIPALES Y COLUMNAS
PERFILES DE ACERO (Acero A36)
Acero grado 50
PLACAS DE ACERO (Pequeños espesores= soleras) 1/8”, 3/16”, 1/4", 5/16”, 3/8”, 1/2", 5/8”, 3/4", (7/8”), 1”, 1 1/4", 1 -1/2”, 1-3/4”, 2”, 2-1/4”, 2- 1/2.
Martes 23 de septiembre, 2014
MATERIALES Acero A36 Acero A572 grado 50 Acero A992 grado 50 Acero dual Tensión→ Compresión →No rebasar los esfuerzos permisibles. →No rebasar su esbeltez.
() () Martes
23 de
septiembre, 2014
ASTM: American Standard Testing of Materials
NOM o NMX → A36= NOM-8-254 A36: Fy= 36 Ks i 36 Kips squares inches 1 Kip= 1000 libras
⁄ Acero A36: Fy= 36 Ks i =2530 kg/cm2
Grado 50
⁄ Fy= resistencia a la fluencia del acero
F´c= resistencia a la compresión del concreto
Jueves 25 de septiembre, 2014
Todos los elementos estructurales deben cumplir con los límites de relación de esbeltez: Kl/ r ≤ 200;
RADIO DE GIRO
√ √ H=
→
Jueves 25 de septiembre, 2014
Cuáles son las dimensiones mínimas del tubo OC para que no se deforme al recibir la carga.
()() Designación Mm x mm
60 X 3.91
In x in
Diámetr o nominal
A
r
Cm2
Cm
Denominación
40E
Martes 30 de septiembre, 2014
CONTINUACION DE “TRABES SECUNDARIAS, TRABES PRINCIPAL Y COLUMNAS”
PERFILES PARA COLUMNAS
Martes 30 de septiembre, 2014 En función de la carga que tienen que soportar
2 montenes: cargas ligeras (lamina y claros cortos)
Columnas en celosía: mayores claros y cargas ligeras
Para edificios de poca altura (3 o 4 niveles) y claros cortos
Para columnas de edificios de cualquier tamaño
Para columnas que soportan carga axial solamente, o flexo compresión en una dirección.
Martes 30 de septiembre, 2014
Resistencia a la flexion
Martes 30 de septiembre, 2014
Martes 30 de septiembre, 2014 Perfiles para trabes
Para trabes secundarias o principales, para todo tipo de edificio de cualquier tamaño.
Para techos de lámina.
Pueden usarse como trabes, pero no son los perfiles más eficientes para tal fin.
Jueves 02 de Octubre, 2014
3. PREDIMENSIONAMIENTO DE TRABES Y COLUMNAS Columna
Trabe principal
Trabe secundaria
Momentos y cortantes
→
Diseño de trabes y columnas
Trabes secundarias w
o
+ ( ( )
)
)
Carga viva
Reglamento de construcciones – Tabla de cargas vivas
USO O DESTINO Habitación Oficinas y laboratorios
(Uso: oficinas)
170
90
á
= Carga que se suma a la carga muerta = Para análisis sísmico i = instantánea = Para efecto a largo plazo (revisar
250
asentamientos a varios años
350
Escuelas
Jueves 02 de Octubre, 2014 o
Carga muerta
Losa de entrepiso
400 kg/m2 240 kg/m2
Peso propio de la losa Mortero inferior o plafón Mortero para nivelar Piso y su adhesivo Reglamento
30 kg/m2 50 kg/m2 40 kg/m2 40 kg/m2
Losa Maciza
(
)
0.10 m
Cresta
"
Losacero = 240 kg/m2
(
Plafón = 10 a 20 kg/m2
Mortero inferior
) ( )
Mezclas secas = Altas resistencias
Mortero para nivelar
( )
Obligatorio
( )
Jueves 02 de Octubre, 2014
Peso propio de la trabe = 50 kg/m
+ ( ) ( ) 2 −
(
)
( )
( )
( ) í
→
≥
Trabes
Ejes x-x I
S
r
Dónde
La trabe queda:
(" ) ) ( ) (( 9 )≈( )
I = momento de inercia S = módulo de sección r = radio de giro
Jueves 02 de Octubre, 2014
5 cm 6.35 cm
Trabe secundaria
+ +
→
Trabes principales Trabe secundaria La trabe principal es el 60% de las dimensiones de la trabe secundaria
Losas y trabes Plafón
Altura libre
≈
Martes 07 de Octubre, 2014 →
Predimensionamiento de columnas
(
(Menor cantidad de varillas) (Mayor número de niveles, a cargas mayores a las comunes
(Mayor cantidad Ma or costo
de
varillas)
Nota: Para claros pequeños, tomar por as ectos constructivos
)
Columnas propuestas: 30 cm x 70 cm ó 30 cm x 60 cm
Martes 07 de Octubre, 2014 Para columnas de acero:
Columna de concreto: 30cm x 70cm Columna de acero: 20cm x 45 cm* *Pueden incrementarse las dimensiones
→ Estas recomendaciones aplican para edificios regulares, simétricos,
con cargas normales y con alturas normales. Debe tenerse coincidencia de ejes en todos los niveles.
Martes 14 de Octubre, 2014
4. CIMENTACIONES Las cimentaciones pueden ser superficiales o profundas. →
Superficiales Zapatas aisladas o o Zapatas ligadas con contratrabes Zapatas corridas o Losas de cimentación o o Cajón de cimentación
→
Profundas o Cajón de cimentación o Pilas Pilotes o o Cilindros
Cimentaciones: - Aisladas(Concreto) - Corridas (Concreto) - De colindancia (Concreto) - Planchas = Losas de cimentación (Concreto) - Pilotes (Concreto)
Pueden ser fabricadas con: → → → →
Concreto reforzado Acero Mampostería Madera
Para decidir el tipo de cimentación es necesario conocer el tipo de suelo y las descargas de la estructura al suelo.
El mismo edificio puede cimentarse superficialmente o con cimentación profunda (en el mismo suelo). Aquí dependerá de la descarga hacía el suelo.
Martes 14 de Octubre, 2014 →
Estudio de mecánica del suelo
Objetivos de un estudio de mecánica de suelo: → Definir la profundidad en la que debe desplantarse la cimentación el tipo de → Definir cimentación → Calcular la capacidad de carga correspondiente los → Calcular asentamientos totales y diferenciales → Recomendaciones
Jueves 23 de Octubre, 2014
4. Cimentaciones (Continuación) Para tener una cimentación superficial se necesita: → Tipo de suelo = Firma → Cargas de la estructura al suelo (proyecto)
+ (+) +(
+
)
Peso columna eje 4B
( )( )
( )
Capacidad de carga para suelos en Tabasco:
( )
=
( ) ( )
Esfuerzo admisible del suelo o capacidad de carga
La mayoría del suelo en Tabasco
Jueves 23 de Octubre, 2014
Si
∴
Zapata
A = BL
Columna
Cuadrada: B = L
∴ 9 ≈
B = 9m; L = 9m
Columna
Zapata
Cuando el área ocupada por las zapatas es ≥50% del área de la cimentación, entonces usar losa de cimentación. En caso de que el edificio tuviera 8 losas, el peso bajo las columnas intermedias sería:
( )( )
∴ ≈
Jueves 23 de Octubre, 2014 → Pilas La diferencia entre las pilas y pilotes según su trabajo estructural, es que las pilas transmiten la carga al suelo por punta, mientras que los pilotes lo transmiten por punta y por fricción.
∅
80 cm 90 cm 100 cm 150 cm 200 cm 250 cm 300 cm
Tubo tremie (Trompa de elefante): Evita la segregación del concreto
→ Pilotes -
Dimensión <60cm Comúnmente miden 40cm x 40cm, 45cm x 45cm, 50cmx50cm
Jueves 23 de Octubre, 2014
Martes 28 de Octubre, 2014 → Losa de cimentación
o
osa de entrep iso o azote a
L
Martes 28 de Octubre, 2014
2
2
o
1
2
1
1
Losa de cimentación
La losa de cimentación es un procedimiento constructivo más rápido que las zapatas, pero que se requiere mayor volumen de concreto. Mínimo de espesor ≥ 10cm Firme ≠ Losa de cimentación
Martes 04 de Noviembre, 2014
Losa de entrepiso o azotea Castillo o cadena
Martes 04 de Noviembre, 2014
→ Zapatas
Contratrabe rigidiza evitar deformaciones
para
Plantilla de concreto pobre
Poner las varillas en el centro de una zapata no serviría de nada porque estarían en el eje neutro.
Jueves 06 de Noviembre, 2014 → Dados de cimentación
P
20 x 20 cm
Castillo ó columna
Dado 20cm x 30cm ó más Zapata
Zapatas fallan penetración
por
5 á 15cm de aumento por cada lado
Castillo ó columna
Zapata
Contratrabe
Dado 22cm x 40cm
N.P.T
Dado
Jueves 06 de Noviembre, 2014
Para evitar la falla por penetración en zapatas, debido a una concentración de carga en un punto, puede colocarse un dado y/o aumentar el peralte de la
≈ # 22 " varil as de ½
”
Jueves 06 de Noviembre, 2014
5. CONEXIONES Unión de columna de acero con cimentación de concreto.
Columna de acero
Cartabones Placa base Grout
Anclas
Dado
Zapata Plantilla
Jueves 6 de Noviembre, 2014
Jueves 6 de Noviembre, 2014
Jueves 20 de Noviembre, 2014
Conexiones
Jueves 6 de Noviembre, 2014
Jueves 20 de Noviembre, 2014
Conexión tipo árbol
