DISEÑO DE ACERO Y MADERA

CONTENIDO
 INTRODUCCIÓN
 MATERIAL ACERO
 TIPOS DE PERFILES DE ACERO
 ESTRUCTURAS DE ACERO TÍPICAS
 ESPECIFICACIONES AISC COMO
REGLAMENTO DE DISEÑO
 EJEMPLOS DE ANALISIS Y DISEÑO
ESTRUCTURAL
 ACCION DEL VIENTO Y SISMOS
SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO
ESTRUCTURAS DE ACERO

INTRODUCCIÓN
 La industria de la construcción es vital para el
desarrollo de nuestro país, se dice que cuando la
construcción camina el país camina. La aplicación
del acero en la construcción es enorme.
 La Ingeniería Estructural es una ciencia y un arte
para diseñar y realizar, con economía y elegancia,
edificaciones, puentes, armazones y otras
estructuras similares de tal modo que ellas resistan
las fuerzas a las cuales pueden estar sujetas.

INTRODUCCIÓN
 El acero es la base de construcciones livianas,
grandes o pequeñas, bellas y esculturales, que
permite un trabajo limpio, planificado y de una
rapidez sorprendente.
 El acero mejora la destreza del operario y ayuda a
la imaginación de los promotores de las
construcciones a presentar interesantes propuestas.
 Es el único material que disminuye su precio con
los años y que mejora en su resistencia y formas.

INTRODUCCIÓN
 Los puentes vehiculares y peatonales pueden
edificarse con acero, las construcciones de
establecimientos de industrias, las de minas, las
de petróleo, las torres de electricidad, de
comunicaciones, hangares, coliseos, etc.
A continuación algunos ejemplos de estructuras
de acero

Alicorp, Lima
en construcción

Tele2000, Lima
torre de antena

Puente peatonal, Piura
109 m, tendido de cables

colocación de plataforma

detalles de los cables

109 m de luz

detalle de anclaje

piezas de conexión de cables

más detalles

plataforma, detalles

MATERIALACERO
 El material acero es de relativa reciente invención,
tal como se conoce ahora es de fines del siglo XIX.
Es la fusión del mineral de hierro, carbono y otras
aleaciones y que ahora se trabaja en las
siderúrgicas con un proceso industrial cada vez
más exacto.
 La industria del acero es muy grande.

MATERIALACERO
 El acero se puede obtener de la materias primas
por desoxidación del hierro y la mezcla con otros
minerales, o por tratamiento del acero de reciclaje.
El material puede tener muchas variedades y
formas al finalizar su manufactura.
 Los ingenieros y arquitectos apreciamos su
resistencia y su facilidad de trabajo para la
construcción de nuestras obras.

MATERIALACERO
Hay una frase que define muy bien la importancia
del acero en nuestras vidas:
"Para su bien o para su mal, el material
acero es uno de los materiales que mas ha
influido en la historia de la humanidad;
es agente de adelanto y civilización, de
destrucción y miseria, de bienestar y
libertad, de poder y opresión. El arado y la
espada que caracterizan a la humanidad,
son de acero"

F
Fy
Fp
0.05 0.20 0.25 0.30 0.350.150.10
dF
de
= E
Es Fu
e
P
PPROPIEDADES FÍSICO
MECÁNICAS DELACERO
1. Fy : Punto de Fluencia
2. Fp : Límite de Proporcionalidad
Fp = Fy - 705 kg/cm2 perfiles laminados en caliente,
Fp = Fy - 1130 kg/cm2 perfiles soldados
3. Fu : Resistencia a la Fractura
MATERIALACERO

F
Fy
Fp
0.05 0.20 0.25 0.30 0.350.150.10
dF
de
= E
Es Fu
e
P
PPROPIEDADES FÍSICO
MECÁNICAS DELACERO
4. Ductilidad
5. Módulo de Elasticidad: E
6. Tenacidad del acero
7. Densidad específica del acero: 7.85
8. Soldabilidad
MATERIALACERO

F (kg/cm2)
7000
2500
3500
0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35
A572
A242
A36
e
A36 Para propósitos generales en estructuras: edificaciones
soldadas o empernadas.
A242 Para puentes empernados o soldados, resistente a la
oxidación.
A572 Para perfiles estructurales, planchas, y barras para
edificaciones empernadas o soldadas; puentes soldados
sólo en los Grados 42 y 50.
ACEROS
ESTRUCTURALES
ASTM

RESISTENCIAA
LA CORROSIÓN
DELACERO
A
B
C
t (años)
Porcentaje
de Pérdida
de Espesor
10
8
6
4
2
2 106 84
A: Acero estructural al Carbono
B: Acero estructural al Carbono mas cobre
C: Acero Aleado ( Cr-Si-Cu-P )

TIPOS DE PERFILES DE ACERO
 PERFILES LAMINADOS EN CALIENTE
 PERFILES PLEGADOS
 PERFILES SOLDADOS

PERFILES LAMINADOS EN CALIENTE
ÁNGULO
CANAL
SECCIÓN W
SECCIÓN T
SECCIÓN S
TUBULAR
Nomenclatura y tipos definidos por el AISC

PERFILES PLEGADOS
CANALES ZETAS
SECCIÓN I
ÁNGULO SOMBRERO
Comportamiento normado por el AISI

PERFILES SOLDADOS
CS CVS VS
Nomenclatura por ITINTEC -UNI

ESTRUCTURAS DE ACERO TÍPICAS
 ESTRUCTURAS PARA PROCESOS
INDUSTRIALES
 ESTRUCTURAS PARA TELE-
COMUNICACIONES
 ESTRUCTURAS PARA LÍNEAS DE
TRASMISIÓN
 CUBIERTAS
 EDIFICIOS
 PUENTES PEATONALES Y VEHICULARES

ESTRUCTURAS
PARA PROCESOS
INDUSTRIALES
SILO
SILO
COLUMNA

ESTRUCTURAS
PARA TELE-
COMUNICACIONESTORRES
PARA
ANTENAS
CUADRADA 100m CUADRADA 60m TRIANGULAR 15m

ESTRUCTURAS
PARA LÍNEAS
DE TRASMISIÓN

ESTRUCTURA
ESPACIAL
CUBIERTAS
ANILLO
CENTRAL
ARCOS450
150
PLs
DIÁMETRO 105m
PESO EST. METÁLICA = 13 Kg/m2
450
150
2Ls
2Ls

CUBIERTAS
PÓRTICOS DE
ALMA LLENA
SISTEMA DE
ARRIOSTRAMIENTO

CUBIERTAS
PÓRTICOS DE
ALMA LLENA
PÓRTICOS
DE CELOSÍA
USA PERÚ
yy

CUBIERTAS
ARMADURAS DE
GRAN LUZ
L=60m h=6m
SECCIÓN:
BRIDA
SUPERIOR
SECCIÓN:
BRIDA
INFERIOR

EDIFICIOS
PÓRTICOS
ARRIOSTRADOS
PÓRTICOS
TUBULARES

PUENTES PEATONALES
PUENTE
PEATONAL
L=36m

LAS ESPECIFICACIONES A I S C
COMO REGLAMENTO DE DISEÑO
INSTITUTO AMERICANO DE LA CONSTRUCCION EN
ACERO (AISC). FUNDADO EN 1912.
AISC ESTÁ INTEGRADO POR LOS PRODUCTORES DE
PERFILES, POR LOS USUARIOS Y POR INDIVIDUOS
INTERESADOS EN EL DESARROLLO DEL ACERO
COMO MATERIAL PARA LA CONSTRUCCIÓN.
DESDE 1921 HA PRESENTADO 11 EDICIONES DE LAS
"ESPECIFICACIONES PARA EL DISEÑO,
CONSTRUCCION Y MONTAJE DE ESTRUCTURAS DE
ACERO PARA EDIFICACIONES".

• "DISEÑO POR ESFUERZOS PERMISIBLES",
conocido por sus siglas ASD (ALLOWABLE
STRESS DESIGN) 1989 - Novena Edición.
• "DISEÑO POR ESTADOS LÍMITES", conocido
por sus siglas LRFD (LOAD AND RESISTANCE
FACTOR DESIGN) 1993 - Segunda Edición.
LAS ESPECIFICACIONES A I S C
COMO REGLAMENTO DE DISEÑO
DOS SON LOS ENFOQUES DEL DISEÑO
ESTRUCTURAL EN ACERO:

LA FILOSOFÍA DEL DISEÑO POR EL
MÉTODO ASD SE BASA:
Fa fa
Fa : ESFUERZO ADMISIBLE
fa : ESFUERZO APLICADO
SE APLICAN
COMBINACIÓN DE CARGAS:
• CARGAS DE GRAVEDAD = D + L
• CARGAS DE GRAVEDAD CON VIENTO O SISMO =
0.75 (D + L + W o E)
AISC 89
CARGAS DE SERVICIO

LA FILOSOFÍA DEL DISEÑO POR EL
MÉTODO LRFD SE BASA:
fRn . Qi
fRn : RESISTENCIA DE DISEÑO
Rn : RESISTENCIA NOMINAL
f : FACTOR DE RESISTENCIA
. Qi : CARGAS FACTORIZADAS
Qi : CARGAS APLICADAS
 : FACTOR DE MAYORACIÓN
DE CARGAS
AISC 93

Valor de f Elemento
0.90 Sección total en tracción
0.90 Sección en flexión
0.85 Sección en compresión axial
0.75 Sección neta de conexión en tracción
FACTORES DE RESISTENCIA f
MENOR QUE LA UNIDAD, DEPENDEN DEL
CONOCIMIENTO QUE SE TENGA DEL
COMPORTAMIENTO DEL ELEMENTO
ESTRUCTURAL

Fórmula
AISC-
LRFD
Combinación de Carga
Máxima posibilidad de carga
en la vida útil de 50 años
(A4.1)
(A4.2)
(A4.3)
(A4.4)
(A4.5)
(A4.6)
1.4 D
1.2 D + 1.6 L + 0.5 ( S ó Lr ó R )
1.2 D + 1.6 ( Lr ó S ó R ) + ( 0.8 W ó 0.5 L )
1.2 D + 1.3 W + 0.5 L + 0.5 ( Lr ó S ó R )
1.2 D + 1.5 E + ( 0.5 L ó 0.2 S )
0.9 D - ( 1.3 W ó 1.5 E )
Carga muerta D durante la construcción
Carga viva L
Carga en el techo
Carga de viento W más carga muerta
Carga de sismo más carga muerta
W ó E opuesta a la carga muerta
FACTORES DE CARGA
D : Carga muerta
L : Carga viva interior
Lr : Carga viva sobre el techo
S : Carga de nieve
E : Carga debida a sismo
W : Carga debida al viento
R : Lluvia retenida
 .Qi

A4.1 A4.2 A4.3a A4.3b A4.4 A4.5a A4.5b A4.6a A4.6b
0
50
100
150
200
250
300
350
400
A4.1 A4.2 A4.3a A4.3b A4.4 A4.5a A4.5b A4.6a A4.6b
EJEMPLO:Carga Factorizada
axial en la columna de un
edificio sobre la que actúan las
siguientes cargas de servicio:
D = 100 t, L = 150 t, Lr =30 t,
W = 60 t, E = 50 t
P
P
375 t

EJEMPLOS DE ANALISIS Y
DISEÑO ESTRUCTURAL
PUENTE PEATONAL METÁLICO
EN ARCO DE 36 m DE LUZ

CONTENIDO
 CONCEPTO ESTRUCTURAL
 MATERIALES
 CARGAS Y ANÁLISIS
 DISEÑO ESTRUCTURAL
 PRESENTACIÓN DE PLANOS
 METRADOS
 PRESUPUESTO
 CONCLUSIONES

D
PUENTE
PEATONAL
METÁLICOE
F
G
H
2
1
3
4
A
B
C
ESCALER
A
SUPERESTRUCTURA:
ARCO
TORRE DE
APOYO

CONCEPTO ESTRUCTURAL
Las estructuras metálicas está conformada por tres
componentes:
La superestructura con dos arcos de circunferencia,
tubulares, de sección cuadrada, con una luz de 36 m y una
flecha de 4.5 m. El tablero del puente peatonal estará
colgado del arco mediante tirantes y estará conformado por
travesaños sobre los que descansará la superficie del
tablero con tablas de madera empernadas a dichos
travesaños. El ancho del tablero será de 2.1 m para tener
un ancho libre de 1.9 m aproximadamente. El tablero
estará conformado por largueros sobre los que se apoyan
los travesaños cada 1.5 m. Los travesaños soportarán el
entablado. Las barandas tendrán una altura de 0.9 m y
serán metálicas.

CONCEPTO ESTRUCTURAL
Dos torres de estructura de acero que servirán de
apoyo a la superestructura, y asimismo, de apoyo a las
escaleras metálicas.
Dos escaleras que tendrán el mismo ancho del tablero
de la superestructura. Las dimensiones de los pasos y
descansos de las escaleras son idénticas a las de otros
puentes peatonales y estarán constituidos por marcos
metálicos de perfiles angulares y con superficies de
tablas de madera.

• Estructura metálica
Perfiles laminados en caliente fabricados
de acero A36 o similar.
Soldaduras con electrodos E70XX.
Pernos A325-X.
• Entablado de madera
Madera Grupo A: Estoraque o Pumaquiro
MATERIALES

cm : Carga muerta
cv : Carga viva plena (375 kgf/m2)
cvi : Carga viva en mitad izquierda del arco
(225 kgf/m2)
cvd : Carga viva en mitad derecha del arco
(225 kgf/m2)
ct+ : Carga incremento de temperatura (10ºC)
ct- : Carga decremento de temperatura (10ºC)
cwn : Carga de viento norte-sur (veloc. 55KPH)
cws : Carga de viento sur-norte (veloc. 55KPH)
cs : Carga de sismo (RNC)
CARGAS Y ANÁLISIS

1 1.00cm + 1.00cv
2 1.00cm + 1.00cvi
3 1.00cm + 1.00cvd
4 1.00cm + 1.00cv + 1.00ct+
5 1.00cm + 1.00cv + 1.00ct-
6 1.00cm + 1.00cvi + 1.00ct+
7 1.00cm + 1.00cvi + 1.00ct-
8 1.00cm + 1.00cvd + 1.00ct+
9 1.00cm + 1.00cvd + 1.00ct-
10 0.75cm + 0.75cwn
11 0.75cm + 0.75cws
12 0.75cm + 0.75cv + 0.75cwn
13 0.75cm + 0.75cv + 0.75cws
14 0.75cm + 0.75cvi + 0.75cwn
15 0.75cm + 0.75cvi + 0.75cws
16 0.75cm + 0.75cvd + 0.75cwn
17 0.75cm + 0.75cvd + 0.75cws
18 0.75cm + 0.75cv + 0.75cs
19 0.75cm + 0.75cv - 0.75cs
20 0.75cm + 0.75cvi + 0.75cs
21 0.75cm + 0.75cvi - 0.75cs
22 0.75cm + 0.75cvd + 0.75cs
23 0.75cm + 0.75cvd - 0.75cs
COMBINACIONES DE CARGAS
cm : Carga muerta
cv : Carga viva plena
cvi : Carga viva en mitad izq. del arco
cvd : Carga viva en mitad der. del arco
ct+ : Carga incremento de temperatura
ct- : Carga decremento de temperatura
cwn : Carga de viento norte-sur
cws : Carga de viento sur-norte
cs : Carga de sismo
CONDICIONES DE CARGA:

Para el Análisis Estructural, se ha empleado el
programa de computo SAP90, A Series of
Computer Programs for the Finite Element
Analysis of Structures para la determinación de
los desplazamientos y esfuerzos a que está
sometida la estructura según cada condición de
carga y las 23 combinaciones consideradas.

Carga viva = 375 kgf/m
Carga muerta = 250 kgf/m
DIAGRAMAS
DE
MOMENTOS
FLECTORES
carga muerta +
carga viva plena

DIAGRAMAS
DE
MOMENTOS
FLECTORES
carga muerta + carga viva
en mitad izq. del arco

Cambio de temperatura: incremento de 10ºC
Diagrama de esfuerzos
axiales en los elementos
Deformaciones de
la estructura

ANALISIS PARA
MOMENTOS DE
SEGUNDO ORDEN
Carga Crítica:
wcr = 2700 kgf/m
factor de
seguridad = 4.37

 El diseño estructural se ha efectuado para el
máximo efecto de las cargas sobre cada uno
de los elementos empleando las combi-
naciones y los esfuerzos permisibles de las
Especificaciones del Instituto Americano de la
Construcción en Acero, AISC versión ASD-
89.
DISEÑO ESTRUCTURAL

 Las conexiones se han diseñado para los
máximos efectos cortantes en el caso de
vigas, considerando un mínimo del 50% de la
capacidad de la viga en carga uniformemente
repartida y, para el caso de los arrios-
tramientos, para los máximos efectos axiales
considerando un mínimo del 50% de la
capacidad del miembro.
DISEÑO ESTRUCTURAL

D
PUENTE
PEATONAL
METÁLICO
E
F
G
H
2
1
3
4
A
B
C
PRESENTACIÓN
DE PLANOS
ESCALERA
SUPERESTRUCTURA:
ARCO
TORRE DE
APOYO

METRADOS
1. CONSTRUCCIÓN
METÁLICA
a) Puente, torres de apoyo y
escaleras
PERFIL LONG.
(m)
kgf/m kgf
L3x3x1/2 115.0 14.10 1622
L3x3x3/8 412.5 10.80 4455
L3x3x5/16 103.2 9.15 944
L2.5x2.5x5/
16
166.9 7.50 1252
L3x3x1/4 538.2 7.35 3956
L2.5x2.5x1/
4
104.0 6.15 640
L2x2x1/4 46.2 4.78 221
L2x2x3/16 120.0 3.66 439
L1.5x1.5x3/
16
256.0 3.18 814
C4x5.8 7.0 8.70 61
Varios 1152
total = 15555

b) Barandas metálicas
PERFIL LONG.
(m)
kgf/m kgf
L3x3x1/4 254.2 7.35 1868
L2.5x2.5x3/16 404.0 4.57 1846
Varilla 5/8" 303.0 1.56 473
total = 4187
2. ENTABLADO DE
MADERA
pie
2
Madera tipo A 2047.0

3. BASES DE CONCRETO
a) Excavación 44.1 m
3
13 m
3
2.5 m
3
59.6 m
3
b) Concreto 50 m
3
c) Varillas de refuerzo Long.-m Kgf/m Kgf
f = 3/8" 92.6 0.56 51.9
f = 1/2" 10 1 10.0
f = 5/8" 149 1.6 238.4
f = 3/4" 264 2.24 591.4
891.6
d) Pernos de anclaje
f = 1" 43.2 5.08 219.5
f = 5/8" 33.2 1.6 53.1
273.0

ITEM DESCRIPCION UNID. CANT CU (S/.) TOTAL
1.00.00 ESTRUCTURAS DE ACERO
1.00.01 Materiales, Fabricación, Pintura Kg 15555 6.7 104218
y Montaje de la estructura
1.00.02 Materiales, Fabricación, Pintura Kg 4187 5.4 22609
y Montaje de las barandas
2.00.00 ESTRUCTURAS DE MADERA
2.00.01 Pisos de Madera Grupo A de 1½” pie
2
2047.0 4.9 10030
3.00.00 ESTRUCTURAS DE CONCRETO
(Cimentaciones)
3.00.01 Excavaciones m
3
59.6 38.7 2306
3.00.02 Concreto f’c = 210 Kgf/cm
2
m
3
50.0 170.0 8500
3.00.03 Acero de Refuerzo Kg 892.0 2.5 2230
3.00.04 Pernos de Anclaje varilla Kg 273.0 5.4 1474
lisa de Acero A36 o similar
SubTotal: S/. 151367
+ IGV 27246
TOTAL S/. 178613Fecha: 30 de julio de1997
PRESUPUESTO

• EL ACERO ES EL MATERIAL ADECUADO
PARA PUENTES PEATONALES CON LÍNEAS
ARMONIOSAS Y MODERNAS PARA EL EMBE-
LLECIMIENTO DE LA CIUDAD.
• SE POSEE LA TECNOLOGÍA PARA SU DISEÑO
Y CONSTRUCCIÓN.
CONCLUSIONES

• LOS PUENTES PEATONALES PUEDEN SER
CONSTRUIDOS CON PERFILES LAMINADOS
EN CALIENTE PARA CUBRIR LUCES GRAN-
DES EN FORMA ECONÓMICAAPROVE-
CHANDO EL MATERIAL Y LA FORMA.
• PUEDEN REEMPLAZAR A LOS PUENTES
PEATONALES DE CONCRETO ARMADO Y DE
VIGAS METÁLICAS DE ALMA LLENA
PESADAS.
CONCLUSIONES

EJEMPLOS DE ANALISIS Y
DISEÑO ESTRUCTURAL
ESTRUCTURA PARA PROCESOS
INDUSTRIALES
IND. QUIMICA DEL PACIFICO

ESTRUCTURAS DE DOS O TRES PISOS
Descripción de elementos:
Angulos y tees para los
sistemas de arriostramiento
con resistencia en tracción y
compresión.
Vigas y columnas de perfiles
de alma llena.
Descripción de las cargas:
Las cargas debidas al sismo
pueden ser apreciables.
La masa de los silos es
considerada en los elementos
sólidos.

1
Z
Y
4
3
2
Modelo de Presentación
de Proyecto

1
Z
Y
4
3
2
PLANTA niveles +5650 y +6650

1
Z
Y
4
3
2
PLANTA nivel +10900

1
Z
Y
4
3
2
ELEVACIÓN
eje Y

1
Z
Y
4
3
2
ELEVACIÓN
ejes 1 y 2

CONEXIÓN
DE APOYO

CONEXIÓN
DE VIGA -
COLUMNA

CONEXIÓN DE
EMPALME DE
ARRIOSTRES

CONEXIÓN
DE VIGA -
TRABE

ACCION DEL VIENTO
SOBRE LAS ESTRUCTURAS
DE ACERO

ACCIÓN DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO
 EL VIENTO TIENE UN PAPEL IMPORTANTE
EN LAS CONSTRUCCIONES
 SUS ASPECTOS SON POCO FAMILIARES A
LOS INGENIEROS
 ES TEMA MULTIDISCIPLINARIO
 DEBE TRATARSE CON LA DEBIDA
IMPORTANCIA EN LA CURRÍCULA DE
ESTUDIOS
 ES NECESARIO CONOCER LAS FUERZAS DEL
VIENTO EN LAS ZONAS URBANAS Y
RURALES DEL PAIS
ACCIÓN DEL VIENTO SOBRE LAS

VELOCIDAD DEL VIENTO
EL MOVIMIENTO DELAIRE SE DESCRIBE POR
SU VECTOR VELOCIDAD.
HAY VARIAS DEFINICIONES PARA LA
VELOCIDAD DEL VIENTO:
VELOCIDAD PICO
VELOCIDAD MEDIA
LA MAYOR VELOCIDAD DE UNA “MILLA DE
VIENTO”, USADA POR EL U.S. NATIONAL
WEATHER SERVICE Y ADOPTADA POR EL
AMERICAN NATIONAL STANDARD ASCE 7-88,
Cap. 6. SE MIDE A UNAALTURA DE 10m EN
TERRENO PLANO LIBRE DE OBSTÁCULOS

VARIACIÓN DEL VIENTO CON LA ALTURA
EL TERRENO Y LAS
CONSTRUCCIONES
RETARDAN ELAIRE
CERCA DE LA SUPERFICIE.
A CIERTAALTURA LA
VELOCIDAD YA NO SE
ALTERA.
DAVENPORT PROPUSO LAS
CURVAS MOSTRADAS EN
LA FIGURA.

EFECTOS DE LA TOPOGRAFÍA
LA TOPOGRAFÍA LOCAL INFLUYE SOBRE EL
VIENTO.
SUS EFECTOS PRINCIPALES SON:
AMPLIFICACIONES SOBRE LA CIMA DE CERROS O
COLINAS Y “TUNELIZACIÓN” EN LOS VALLES.
SE REQUIERE INVESTIGACIÓN LOCAL.
LOS REGLAMENTOS NO PARTICULARIZAN PARA
ESTOS CASOS.

MAPA EÓLICO
DE LA
DISTRIBUCIÓN
DE VIENTOS
EXTREMOS EN
EL PERÚ
(UNI, 1966)
Isotacas quantiles de 0.02
K.P.H. a 10 m del suelo
Periodo de recurrencia :50 años

EFECTOS DEL VIENTO
ACCIONES EXTERNAS DEL VIENTO

EFECTOS DEL VIENTO
ABERTURAS Y PRESIÓN INTERNA DEL VIENTO

EL VIENTO EJERCE PRESIONES SOBRE LAS
SUPERFICIES DE LA CONSTRUCCIÓN.
PRESIÓN POSITIVA:
HACIA LA SUPERFICIE
PRESIÓN NEGATIVA:
DESDE LA SUPERFICIE
HAY EFECTOS GLOBALES Y LOCALES.
EFECTOS DEL VIENTO

NORMAS PARA CONSIDERAR EL
VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS
ACCIONES DEL VIENTO PARA EL DISEÑO:
 PROCEDIMIENTO ANALÍTICO: RESULTADO
DE ESTUDIOS EN MODELOS.
 TÚNELES DE VIENTO: INVESTIGACIÓN EN
LABORATORIOS
ESTA CONFERENCIA TRATA SOBRE EL
PROCEDIMIENTO ANALÍTICO PROPUESTO POR
LAS NORMAS ASCE 7-88 MINIMUM DESIGN LOADS
FOR BUILDINGS AND OTHER STRUCTURES, CAP. 6

RELACIÓN ENTRE EL VIENTO Y SUS
CORRESPONDIENTES PRESIONES
p = q C GRF
Presión
del viento
estimada
Presión por
la velocidad
del viento en
la zona
Factor
aerodiná
mico de
forma
Factor de
respuesta
dinámica
de ráfaga
= · ·
· ·

q = 0.05 K ( I.V)2
q : PRESIÓN QUE GENERA LA
VELOCIDAD DEL VIENTO (N/m2)
K :COEFICIENTE DE EXPOSICIÓN DE
LA ZONA Y DE LAALTURA
I : FACTOR DE IMPORTANCIA DE LA
CONSTRUCCIÓN
V :VELOCIDAD BÁSICA DE DISEÑO
DEL VIENTO (km/h)

(Continuación)
C : FACTOR DE FORMAAERODINÁMICA
(OBTENIDOS EN TÚNELES DE
VIENTO).
GRF : FACTOR DE RESPUESTA DE
RÁFAGA (GUST RESPONSE FACTOR),
AMPLIFICA LOS EFECTOS DE LAS
RÁFAGAS.
Ga : GRF APLICABLE A ESTRUCTURAS
FLEXIBLES.

COEFICIENTE DE EXPOSICIÓN KZ
VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD
DEL VIENTO CON LAALTURA.
EXPOSICIÓN A : CENTRO DE
CIUDAD O TERRENOS RUGOSOS
EXPOSICIÓN B : ÁREAS
SUBURBANAS O TERRENOS
BOSCOSOS
EXPOSICIÓN C : CAMPO
ABIERTO, SEMBRÍOS, ARBUSTOS
EXPOSICIÓN D : ÁREAS
COSTERAS EXPUESTAS AL MAR

COEFICIENTE DE PRESIÓN C
LOS COEFICIENTES DE PRESIÓN AERODINÁMICOS,
QUE SE DAN EN LAS NORMAS DE VIENTO, SE BASAN
EN RESULTADOS DE PRUEBAS DE MODELOS EN
TÚNELES DE VIENTO. ESTAS PRUEBAS CON FLUJOS
TURBULENTOS SE HAN HECHO PARA EDIFICIOS
CERRADOS.
LOS VALORES DE LOS COEFICIENTES DE PRESIÓN
SE DAN EN LAS TABLAS 4 A 19 Y FIG. 2 A 4 DE LAS
NORMAS DE VIENTO DELASCE 7-88, CAP. 6. SÓLO
TRATAREMOS LAS FIG. 2, 3 Y 4, Y LAS TABLA 9 Y 10
DE LAS NORMAS, CON EL OBJETO DE
DESARROLLAR, MÁS ADELANTE, UN EJEMPLO DE
APLICACIÓN.

COEFICIENTES DE PRESIÓN EXTERNA (Cp)
SOBRE PAREDES
Superficie L / B Cp Parausar
con
pared de
barlovento
pared de
sotavento
paredes
laterales
todos los
valores
0 - 1
2
 4
todos los
valores
0.8
-0.5
-0.3
-0.2
-0.7
qz
qh
qh

COEFICIENTES DE PRESIÓN EXTERNA (Cp)
SOBRE TECHOS
(CONTINUACIÓN)
barlovento
dirección
del viento
ángulo  en grados
h / L 0 10-15 20 30 40 50  60 sotavento
normal a la
cumbre
0.3
0.5
1.0
1.5
-0.7
-0.7
-0.7
-0.7
0.2*
-0.9*
-0.9
-0.9
-0.9
0.2
-0.75
-0.75
-0.9
0.3
-0.2
-0.2
-0.9
0.4
0.3
0.3
-0.35
0.5
0.5
0.5
0.2
0.01
0.01
0.01
0.01
-0.7
para todos
los valores
de
h / L y 
paralelo a la
cumbre
h/B o
h/L2.5
h/B o
h/L>2.5
-0.7
-0.8
-0.7
-0.8

COEFICIENTES DE PRESIÓN INTERNA (GCpi)
Condiciones GCpi
Condición I
Condición II
Todas las condiciones excepto las que se indican bajo la
Condición II.
Edificios en los cuales se cumple simultáneamente lo
siguiente:
1.El porcentaje de las aberturas en una pared excede la
suma de los porcentajes de las aberturas en las
superficies de las paredes y techos restantes por 5% o
más.
2.El porcentaje de las aberturas en cualquiera de los muros
y techo restantes no excede 20%.
+0.25
-0.25
+0.75
-0.25

COEFICIENTES DE PRESIÓN EXTERNA
PARA COMPONENTES Y CERRAMIENTOS

Áreas tributarias (en m2
):
Techos:
correas 11.2
planchas 2.4
tirafones 0.6
Paredes:
largueros 15.0
planchas 2.4
tirafones 0.6
a = 0.1x60 = 6 m ó
= 0.4x6 = 2.4 m
EL MENOR
Ver Zonas en Fig. 3
a = 2.4 m
EJEMPLO DE APLICACIÓN

(a) Viento normal a la cumbre
(b) Viento normal a la cumbre
SOLUCIÓN - PASO 4 (Continuación)
(c) Viento paralelo a la cumbre
PRESIONES
DEL VIENTO
SOBRE LOS
PÓRTICOS A
DOS AGUAS
p = qGhCp - qh(GCpi)
(a) Viento normal a la cumbre
(b) Viento normal a la cumbre

SOLUCIÓN - PASO 5 (Continuación)
COMPONENTES Y CERRAMIENTOS
Las presiones mostradas
son para valores de
envolvente para áreas
tributarias de
1 m2 o menos
(a)Áreas tributarias de 1 m2 o menos, ver este esquema.
(b)Áreas tributarias de 10 m2 o más: Zona 1 p = -191 N/m2
Zonas 2 y 3 p = -231 N/m2
Áreas tributarias de 50 m2 o más: Zonas 4 y 5 p = +177 N/m2
-210 N/m2
Nota: Las presiones
de diseño por viento
interpoladas para
otras áreas
tributarias son
conservadoras
RESULTADOS

ACCION DE LOS SISMOS
SOBRE LAS ESTRUCTURAS
DE ACERO

CONEXIONES DE PÓRTICOS
AISC DEFINE TRES TIPOS DE CONEXIONES:
ACCION DE LOS SISMOS SOBRE LAS
Conexiones
“articuladas”
Conexiones
semi-rígidas
Conexiones
rígidas

CONEXIONES
DE PÓRTICOS

 ESTRUCTURAS DE CUBIERTA:
Cargas livianas
Ej. galpones, depósitos, industria liviana, auditorios,
hangares, etc.
 ESTRUCTURAS DE DOS O TRES PISOS:
Cargas livianas en el piso superior y cargas pesadas en
los pisos inferiores.
Ej. Oficinas, depósitos de almacenamiento, industrias
 EDIFICIOS DE PISOS MÚLTIPLES:
Cargas significativas
TIPOS MAS COMUNES DE

ESTRUCTURAS DE CUBIERTA

ESTRUCTURAS DE DOS
O TRES PISOS

EDIFICIOS DE
PISOS MÚLTIPLES

 ESTRUCTURAS DE CUBIERTA:
Arriostramiento para resistencia sólo en tracción
 ESTRUCTURAS DE DOS O TRES PISOS:
Arriostramiento para resistencia en tracción y
compresión
 EDIFICIOS DE PISOS MÚLTIPLES:
Arriostramiento para resistencia en tracción y
compresión
Conexiones rígidas como una reserva de ductilidad
para zonas sísmicas
Soluciones Tubulares
SISTEMAS SISMORRESISTENTES

Diseño de columna
como volado
empotrado en el
suelo
tijeral
columna de
concreto

Se emplean planchas de cubierta de peso ligero.
Las cargas de viento pueden ser más importantes que
las cargas de sismo.
“pata de gallo”
FUNCIÓN:
tijeral
columna
de acero
rigidizar el nudo
de esquina

tirante protegido
pórtico de
alma llena
nudos rígidos
a
b
c

arriostres en X

H
L
A
h

N

1


Para una crujía: resistencia sólo en tracción
N
H

cos
 
H h
EAcos sen2
 

Las cargas debidas al sismo
pueden ser apreciables y
conviene emplear ángulos, Tees
para los sistemas de
arriostramiento con resistencia
en tracción y compresión.
Cuando se cruzan se conectan
en el centro y la diagonal en
tracción contribuye a la
resistencia de la diagonal en
compresión como un apoyo
elástico.


=0
=
Si  = 0: Si  = 
C
EI
L
Pce
c
e 
2
2
C Pce e 4
K = 1.0 K = 0.5
Resistencia en tracción y compresión

EDIFICIOS DE PISOS MÚLTIPLES
Tienen pisos de losas de
concreto (diafragma rígido).
Se debe conseguir que el
centro de gravedad coincida
con el centro de rigidez del
piso.
Se debe controlar la
deformación lateral con una
rigidez lateral mediante el
índice:
/h  1/200

Estos dependen íntegramente de la rigidez de los nudos para
su estabilidad lateral. Se emplean conexiones con nudos
rígidos. Se debe procurar ubicar crujías con arriostramientos
en los planos de los ejes débiles de las columnas para mejorar
la seguridad y la economía de la edificación.
Edificios sin
arriostramientos
verticales

P.S. P.A.
Para edificios de mayor altura es
necesario usar arriostramientos
verticales para seguridad contra
las acciones laterales y controlar
las deflexiones laterales.
Pórticos con arriostramientos verticales
Pórticos arriostrados (P.A.)
Pórticos soportados (P.S.)
• P.A. resisten cargas de
gravedad y cargas laterales
• P.S. resisten cargas verticales
En P.S. usar conexiones rígidas
como una reserva de ductilidad
para zonas sísmicas.

Tipos de enrejados para
arriostramientos verticales:
1 Arriostramiento en X
2 Arriostramiento en K
3 Arriostramiento en V
4 Arriostramiento excéntrico,
patrocinado por Popov (Univ.
de California, Berkeley) con el
objeto de producir rótulas
plásticas localizadas y disipar
energía a través de ellas.
443
321

Figura 11
Para edificios de gran altura
(más de 40 pisos)
Se recomiendan las llamadas
Soluciones Tubulares que han
probado ser muy apropiadas
para edificios de gran altura,
ya que abarca todo el edificio y
reparten mejor las cargas
sobre el terreno.
En este caso no es necesario
arriostrar internamente los
pórticos, propiciando grandes
espacios libres.

CONCLUSIONES
•Se ha presentado el estado del conocimiento de la forma de
arriostrar las estructuras de acero para enfrentar las
acciones de los sismos controlando los desplazamientos
laterales y la resistencia de los elementos estructurales, en
especial, de los arriostramientos, las conexiones y sus
detalles.
•Se debe evitar la formación de rótulas plásticas en los
nudos de las vigas con las columnas, desplazando las
rótulas hacia las vigas.
•Para edificios de gran altura es preferible la solución de
pórticos arriostrados, controlando mejor la rigidez lateral
de las edificaciones.

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