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2.  Tecnología Steel Framing
3.  Diseño y análisis estructural
4.  Proyectos Steel Framing Costa Rica
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Temas
Retos de la construcción en Costa Rica
En Costa Rica se utiliza al menos 4 veces más mano de obra para
construir una vivienda que en países como Australia y EEUU.
Productividad con la mano de obra
La industria está cambiando
building	
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Tecnología de Construcción Liviana
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Costa Rica tiene la mayor penetración per cápita de
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Compatible con sistemas tradicionales
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Emulación al Wood Framing
•  Dimensiones perfiles similares
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•  Más preciso
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COMPONENTES
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Componentes del sistema
Esquina En paralelo Perpendicular
Componentes: PARED
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Componentes: CERCHA DE TECHO
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CONEXIÓN Y ACCESORIOS
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Accesorios - TENSIONER
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NORMATIVA
Normativa análisis y diseño estructural
1.  Código Sísmico de Costa Rica 2010 (CSCR-10)
2.  Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures (ASCE/SEI 7-10)
3.  North American Standard for Seismic Design of Cold-Formed Steel Structural Systems (AISI S400-15)
4.  North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members 2012 (AISI
S100-12)
5.  Reglamento de Construcciones de Costa Rica (RC-INVU-88)
6.  International Building Code 2012 (IBC 2012)
7.  Code of Standard Practice for Cold-Formed Steel Structural Framing 2015 (AISI S202-15)
8.  North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Floor and Roof System Design 2007 (AISI
S210-07)
9.  North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – General Provisions 2012 (AISI S200-12)
10.  North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Header Design 2007 (AISI S212-07)
11.  North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Nonstructural Members 2015 (AISI S220-15)
12.  North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Lateral Design with Supplement No. 1 2007 (AISI
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13.  North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Product Data 2012 (AISI S201-12)
14.  North American Standard for Cold-Formed Steel Framing Structural Framing 2015 (AISI S240-15)
15.  North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Truss Design 2012 (AISI S214-12)
16.  North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Wall Stud Design 2007 (AISI S211-07)
•  Sección 10.2.6:
Lineamientos del CSR-10
•  Sección 1.1 f:
“…no se limita el uso de materiales, sistemas
sismorresistentes y métodos de diseño alternos que no
estén específicamente prescritos por el Código, siempre y
cuando el profesional responsable del diseño demuestre
que el uso de la alternativa permite el cumplimiento de los
objetivos de desempeño descritos en los incisos 1.2 y 4.1.2
de este código.”
Lineamientos del CSR-10
•  Comentarios al CSCR-10, sección C10.8.1:
“Existen también sistemas sismorresistentes a base de
muros con forros de madera o de láminas de acero, que
utilizan perfiles de láminas dobladas de espesores
inferiores a 3 mm, similares a los utilizados en los muros
secos. Aunque estos sistemas sismorresistentes no están
dentro del alcance de este capítulo, su uso no está
restringido por este código. Sin embargo, se recomienda
que el profesional responsable del diseño consulte las
referencias vigentes del AISI para su diseño.”
Lineamientos del CSR-10
Normativa Internacional
IBC 2012, capítulo 22 ASCE 7-10, capítulo 14
ESTRUCTURACIÓN
Separación entre studs:
–  consideraciones
estructurales
–  material de forro
Diafragma
–  rígido
–  flexible
Techos
–  Panelizado
–  Cerchas
Estructuración
Separación entre studs:
–  consideraciones
estructurales
–  material de forro
Diafragma
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Estructuración
Separación entre studs:
–  consideraciones
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Techos
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–  Cerchas
Estructuración
Estructura
–  Solamente Steel Framing
–  Híbrido
Elementos especiales
–  Escaleras
–  Decks
–  etc
Estructuración
Estructura
–  Solamente Steel Framing
–  Híbrido
Elementos especiales
–  Escaleras
–  Decks
–  etc
Estructuración
ANÁLISIS ESTRUCTURAL
Cargas permanentes y temporales según
especificación código local
Análisis estructural: GRAVEDAD
Flujo de cargas: elementos alineados desde la
parte superior hasta la base
Análisis estructural: GRAVEDAD
Techo
Pared segundo nivel
Entrepiso
Pared primer nivel
Carga de sismo y viento. Cuál rige?
Análisis estructural: LATERAL
Tres tipos de muros de corte:
K-Brace
Strap Brace
Steel Sheet
Análisis estructural: LATERAL
Tres tipos de muros de corte:
K-Brace
Strap Brace
Steel Sheet
Análisis estructural: LATERAL
Tres tipos de muros de corte:
K-Brace
Strap Brace
Steel Sheet
Análisis estructural: LATERAL
COMPORTAMIENTO
Una hoja de papel es muy débil al colocarla
acostada entre dos apoyos
Comportamiento
Mucho más fuerte al doblarla a una diferente
configuración
Comportamiento
Comportamiento
Comportamiento
DISEÑO ESTRUCTURAL
Diseño de elementos según AISI S100-12:
•  Propiedades de las secciones: secciones
efectivas debido al espesor de
elementos
•  Tensión: fluencia área gruesa, ruptura
área efectiva
•  Flexión: resistencia nominal, pandeo
lateral-torsional, pandeo distorsional
(eje fuerte y eje débil)
•  Cortante: resistencia con o sin agujeros
en la sección (eje fuerte y eje débil)
Diseño Estructural
Diseño de elementos según AISI
S100-12:
–  Aplastamiento del alma (web
crippling)
–  Compresión: resistencia nominal
para pandeo en fluencia, flexión,
flexo-torsional y torsional;
pandeo distorsional
–  E s f u e r z o s c o m b i n a d o s :
ecuaciones de interacción
Diseño Estructural
Diseño de elementos según
AISI S100-12 Capítulo D:
–  Secciones armadas
–  Paredes
–  Cerchas
–  Cargadores
–  Especificaciones adicionales
a AISI
•  Diseño de conexiones
según AISI S100-12,
capítulo E
Diseño Estructural
Diseño de elementos según
AISI S100-12 Capítulo D:
–  Secciones armadas
–  Paredes
–  Cerchas
–  Cargadores
–  Especificaciones adicionales
a AISI
•  Diseño de conexiones
según AISI S100-12,
capítulo E
Diseño Estructural
•  Condiciones de servicio:
revisión de deflexiones en
viguetas, cerchas, paredes,
cargadores, otros
•  Derivas
•  Excentricidades
•  Elementos sísmicos:
diseño por capacidad
Consideraciones importantes
•  Condiciones de servicio:
revisión de deflexiones en
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•  Derivas
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diseño por capacidad
Consideraciones importantes
Caso: CFS-NEES
•  Cálculos teóricos
•  Modelaje no lineal
•  Pruebas de laboratorio en
tamaño real
•  Conclusiones:
–  Rigidez adicional por acabados
–  M o d e l a d o v s p r u e b a s
laboratorio
–  Se rompe el esquema de diseño
tradicional
•  Cálculos teóricos
•  Modelaje no lineal
•  Pruebas de laboratorio en
tamaño real
•  Conclusiones:
–  Rigidez adicional por acabados
–  M o d e l a d o v s p r u e b a s
laboratorio
–  Se rompe el esquema de diseño
tradicional
Caso: CFS-NEES
Caso CFS-NEES
•  Cálculos teóricos
•  Modelaje no lineal
•  Pruebas de laboratorio en
tamaño real
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–  Rigidez adicional por
acabados
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laboratorio
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diseño tradicional
Estudios recientes
Caso CFS-NEES
•  Cálculos teóricos
•  Modelaje no lineal
•  Pruebas de laboratorio en
tamaño real
•  Conclusiones:
–  Rigidez adicional por
acabados
–  Modelado vs pruebas
laboratorio
–  Se rompe el esquema de
diseño tradicional
Estudios recientes
EJEMPLOS DE PROYECTOS
Los Arcos
Punta Playa Vistas
PPV A
Apartamentos Robles
Presentación
www.bildtek.com/noticias/charla-lanamme-steel-framing
Contactos
– Ing. Federico Golcher:
•  federico.golcher@bildtek.com
– Ing. Federico Amador:
•  federico.amador@bildtek.com
– Arq. Cristian Oviedo:
•  cristian.oviedo@bildtek.com
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Diseño estructural y Sismo-resistencia
§  Liviano, dúctil y tenaz
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•  limitar el largo de entrepisos a luces máximas
de 5.3m si es pesado (max 7m)
•  facilitar muros de corte de 1.5 metros de
ancho en ambas direcciones
•  alinear los muros de corte del segundo nivel
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corte del primer nivel.
•  cerramientos con espaciamiento @61cms
Recomendaciones para optimizar diseño
arquitectónico
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Los Arcos
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Herramientas
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Presentacion BîldTEK Lanamme-UCR - steel framing

  • 2. 1.  Retos importantes para la construcción 2.  Tecnología Steel Framing 3.  Diseño y análisis estructural 4.  Proyectos Steel Framing Costa Rica 5.  Sesión abierta Temas
  • 3. Retos de la construcción en Costa Rica
  • 4. En Costa Rica se utiliza al menos 4 veces más mano de obra para construir una vivienda que en países como Australia y EEUU. Productividad con la mano de obra
  • 5. La industria está cambiando building  informa.on   modeling   CAD   CAM   CNC   construc.on   ex-­‐situ   PRODUCTIVIDAD
  • 7. Construcción en liviano en Costa Rica Costa Rica tiene la mayor penetración per cápita de sistema liviano de América Latina, superando por 3.5 veces a cualquier otra área.
  • 8. Construcción ex situ tradicional   local   componentes   panelizado   modular   tradicional   local   panelizado   modular  
  • 14. Estructuras de acero laminado en frío
  • 18. Compatible con sistemas tradicionales
  • 19. Compatible con sistemas tradicionales
  • 20. Propiedades acústicas, térmicas y fuego §  Control de fuego hasta 4 horas §  Aislamiento térmico hasta R15 §  Atenuación acústica hasta STC 60
  • 22. Emulación al Wood Framing •  Dimensiones perfiles similares •  Estructuración similar •  Cerramiento se sujeta directamente a miembros •  Con las ventajas: •  Más preciso •  Más liviano •  Resistente humedad •  Resistente insectos •  No combustible •  Sin deformación diferencial •  Longitud ilimitada de studs •  Más secciones •  Reciclable Origen del sistema
  • 23. ACERO
  • 24. •  Especificación según sección 10.1.3.1 del CSCR-10: •  Material: ASTM A653 o ASTM A1003 Acero
  • 25. – Según norma ASTM A653 –  Protección mediante acción galvánica –  Resistente a cortes y rayaduras Recubrimiento Galvánico
  • 27. Nomenclatura 89S41-1.15-G350 Esfuerzo de fluencia (MPa/ksi) Espesor (mm/in) Ancho del ala (mm/in) Geometría (S = stud, U = track, etc) Altura del alma (mm/in)
  • 29. Secciones compuestas tipo cajón (box) tipo back to back
  • 31. Espesores BîldTEK .   .   .   .  
  • 33. Componentes del sistema Top plate Stud diagonal Nog Bottom plate
  • 34. Componentes del sistema Esquina En paralelo Perpendicular
  • 36. Componentes: CERCHA DE TECHO Stud vertical NogTapa superior Tapa inferior Stud diagonal
  • 41. Mecanismos de conexión- SOLDADURA Método NO recomendado
  • 47. Normativa análisis y diseño estructural 1.  Código Sísmico de Costa Rica 2010 (CSCR-10) 2.  Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures (ASCE/SEI 7-10) 3.  North American Standard for Seismic Design of Cold-Formed Steel Structural Systems (AISI S400-15) 4.  North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members 2012 (AISI S100-12) 5.  Reglamento de Construcciones de Costa Rica (RC-INVU-88) 6.  International Building Code 2012 (IBC 2012) 7.  Code of Standard Practice for Cold-Formed Steel Structural Framing 2015 (AISI S202-15) 8.  North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Floor and Roof System Design 2007 (AISI S210-07) 9.  North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – General Provisions 2012 (AISI S200-12) 10.  North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Header Design 2007 (AISI S212-07) 11.  North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Nonstructural Members 2015 (AISI S220-15) 12.  North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Lateral Design with Supplement No. 1 2007 (AISI S213-07-SI-09) 13.  North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Product Data 2012 (AISI S201-12) 14.  North American Standard for Cold-Formed Steel Framing Structural Framing 2015 (AISI S240-15) 15.  North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Truss Design 2012 (AISI S214-12) 16.  North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Wall Stud Design 2007 (AISI S211-07)
  • 49. •  Sección 1.1 f: “…no se limita el uso de materiales, sistemas sismorresistentes y métodos de diseño alternos que no estén específicamente prescritos por el Código, siempre y cuando el profesional responsable del diseño demuestre que el uso de la alternativa permite el cumplimiento de los objetivos de desempeño descritos en los incisos 1.2 y 4.1.2 de este código.” Lineamientos del CSR-10
  • 50. •  Comentarios al CSCR-10, sección C10.8.1: “Existen también sistemas sismorresistentes a base de muros con forros de madera o de láminas de acero, que utilizan perfiles de láminas dobladas de espesores inferiores a 3 mm, similares a los utilizados en los muros secos. Aunque estos sistemas sismorresistentes no están dentro del alcance de este capítulo, su uso no está restringido por este código. Sin embargo, se recomienda que el profesional responsable del diseño consulte las referencias vigentes del AISI para su diseño.” Lineamientos del CSR-10
  • 51. Normativa Internacional IBC 2012, capítulo 22 ASCE 7-10, capítulo 14
  • 53. Separación entre studs: –  consideraciones estructurales –  material de forro Diafragma –  rígido –  flexible Techos –  Panelizado –  Cerchas Estructuración
  • 54. Separación entre studs: –  consideraciones estructurales –  material de forro Diafragma –  rígido –  flexible Techos –  Panelizado –  Cerchas Estructuración
  • 55. Separación entre studs: –  consideraciones estructurales –  material de forro Diafragma –  rígido –  flexible Techos –  Panelizado –  Cerchas Estructuración
  • 56. Estructura –  Solamente Steel Framing –  Híbrido Elementos especiales –  Escaleras –  Decks –  etc Estructuración
  • 57. Estructura –  Solamente Steel Framing –  Híbrido Elementos especiales –  Escaleras –  Decks –  etc Estructuración
  • 59. Cargas permanentes y temporales según especificación código local Análisis estructural: GRAVEDAD
  • 60. Flujo de cargas: elementos alineados desde la parte superior hasta la base Análisis estructural: GRAVEDAD Techo Pared segundo nivel Entrepiso Pared primer nivel
  • 61. Carga de sismo y viento. Cuál rige? Análisis estructural: LATERAL
  • 62. Tres tipos de muros de corte: K-Brace Strap Brace Steel Sheet Análisis estructural: LATERAL
  • 63. Tres tipos de muros de corte: K-Brace Strap Brace Steel Sheet Análisis estructural: LATERAL
  • 64. Tres tipos de muros de corte: K-Brace Strap Brace Steel Sheet Análisis estructural: LATERAL
  • 66. Una hoja de papel es muy débil al colocarla acostada entre dos apoyos Comportamiento
  • 67. Mucho más fuerte al doblarla a una diferente configuración Comportamiento
  • 71. Diseño de elementos según AISI S100-12: •  Propiedades de las secciones: secciones efectivas debido al espesor de elementos •  Tensión: fluencia área gruesa, ruptura área efectiva •  Flexión: resistencia nominal, pandeo lateral-torsional, pandeo distorsional (eje fuerte y eje débil) •  Cortante: resistencia con o sin agujeros en la sección (eje fuerte y eje débil) Diseño Estructural
  • 72. Diseño de elementos según AISI S100-12: –  Aplastamiento del alma (web crippling) –  Compresión: resistencia nominal para pandeo en fluencia, flexión, flexo-torsional y torsional; pandeo distorsional –  E s f u e r z o s c o m b i n a d o s : ecuaciones de interacción Diseño Estructural
  • 73. Diseño de elementos según AISI S100-12 Capítulo D: –  Secciones armadas –  Paredes –  Cerchas –  Cargadores –  Especificaciones adicionales a AISI •  Diseño de conexiones según AISI S100-12, capítulo E Diseño Estructural
  • 74. Diseño de elementos según AISI S100-12 Capítulo D: –  Secciones armadas –  Paredes –  Cerchas –  Cargadores –  Especificaciones adicionales a AISI •  Diseño de conexiones según AISI S100-12, capítulo E Diseño Estructural
  • 75. •  Condiciones de servicio: revisión de deflexiones en viguetas, cerchas, paredes, cargadores, otros •  Derivas •  Excentricidades •  Elementos sísmicos: diseño por capacidad Consideraciones importantes
  • 76. •  Condiciones de servicio: revisión de deflexiones en viguetas, cerchas, paredes, cargadores, otros •  Derivas •  Excentricidades •  Elementos sísmicos: diseño por capacidad Consideraciones importantes
  • 77. •  Condiciones de servicio: revisión de deflexiones en viguetas, cerchas, paredes, cargadores, otros •  Derivas •  Excentricidades •  Elementos sísmicos: diseño por capacidad Consideraciones importantes
  • 78. •  Condiciones de servicio: revisión de deflexiones en viguetas, cerchas, paredes, cargadores, otros •  Derivas •  Excentricidades •  Elementos sísmicos: diseño por capacidad Consideraciones importantes
  • 79. Caso: CFS-NEES •  Cálculos teóricos •  Modelaje no lineal •  Pruebas de laboratorio en tamaño real •  Conclusiones: –  Rigidez adicional por acabados –  M o d e l a d o v s p r u e b a s laboratorio –  Se rompe el esquema de diseño tradicional
  • 80. •  Cálculos teóricos •  Modelaje no lineal •  Pruebas de laboratorio en tamaño real •  Conclusiones: –  Rigidez adicional por acabados –  M o d e l a d o v s p r u e b a s laboratorio –  Se rompe el esquema de diseño tradicional Caso: CFS-NEES
  • 81. Caso CFS-NEES •  Cálculos teóricos •  Modelaje no lineal •  Pruebas de laboratorio en tamaño real •  Conclusiones: –  Rigidez adicional por acabados –  Modelado vs pruebas laboratorio –  Se rompe el esquema de diseño tradicional Estudios recientes
  • 82. Caso CFS-NEES •  Cálculos teóricos •  Modelaje no lineal •  Pruebas de laboratorio en tamaño real •  Conclusiones: –  Rigidez adicional por acabados –  Modelado vs pruebas laboratorio –  Se rompe el esquema de diseño tradicional Estudios recientes
  • 84.
  • 86.
  • 87.
  • 89.
  • 90. PPV A
  • 91.
  • 93.
  • 94.
  • 95.
  • 96.
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  • 98.
  • 99.
  • 100.
  • 101.
  • 102.
  • 103.
  • 104.
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  • 106.
  • 107.
  • 108.
  • 109.
  • 110.
  • 111.
  • 112.
  • 113.
  • 114.
  • 115.
  • 116.
  • 117.
  • 118.
  • 119.
  • 120. Presentación www.bildtek.com/noticias/charla-lanamme-steel-framing Contactos – Ing. Federico Golcher: •  federico.golcher@bildtek.com – Ing. Federico Amador: •  federico.amador@bildtek.com – Arq. Cristian Oviedo: •  cristian.oviedo@bildtek.com Referencias y preguntas
  • 133.
  • 134. Diseño estructural y Sismo-resistencia §  Liviano, dúctil y tenaz §  Código Sísmico de Costa Rica y el AISI S100 de EEUU
  • 135. •  limitar el largo de entrepisos a luces máximas de 5.3m si es pesado (max 7m) •  facilitar muros de corte de 1.5 metros de ancho en ambas direcciones •  alinear los muros de corte del segundo nivel de forma que coincidan con los muros de corte del primer nivel. •  cerramientos con espaciamiento @61cms Recomendaciones para optimizar diseño arquitectónico
  • 136. Entrepisos con baldosa de concreto
  • 138.
  • 139.
  • 141.
  • 142.
  • 143.
  • 144.
  • 145.
  • 146.
  • 147. Componentes: PANEL DE CLAVADORES Stud vertical Stud horizontal Tapa superior Tapa inferior Cercha de techo