Retos importantes para la construcción Tecnología Steel Framing Diseño y análisis estructural Proyectos Steel Framing Costa Rica Sesión abierta

1. SMART 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

6. Tecnología de Construcción Liviana

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

9. PROCESO CONSTRUCTIVO

10. El proceso constructivo

11. Planta de producción

12. Proceso en sitio

13. APLICACIONES
STEEL FRAMING

14. Estructuras de acero laminado en frío

15. Entrepisos con concreto

16. Entrepisos de concreto liviano

17. Entrepisos de concreto liviano

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

21. MATERIAL TÉCNICO

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

26. Secciones Básicas

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)

28. Nomenclatura

29. Secciones compuestas
tipo cajón (box) tipo back to back

30. Espesores

31. Espesores BîldTEK
.
.
.
.

32. COMPONENTES

33. Componentes del sistema
Top plate
Stud diagonal
Nog
Bottom plate

34. Componentes del sistema
Esquina En paralelo Perpendicular

35. Componentes: PARED
Stud vertical
Nog
Tapa superior
Tapa inferior

36. Componentes: CERCHA DE TECHO
Stud vertical NogTapa superior Tapa inferior Stud diagonal

37. CONEXIÓN Y ACCESORIOS

38. Mecanismos de conexión- TORNILLOS

39. Mecanismos de conexión - PERNO

40. Mecanismos de conexión - CLAVOS

41. Mecanismos de conexión- SOLDADURA
Método NO recomendado

42. Accesorios – HOLD DOWN

43. Accesorios - TENSIONER

44. Accesorios – TITEN SCREW

45. Accesorios - CLIP

46. NORMATIVA

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)

48. • Sección 10.2.6:
Lineamientos del CSR-10

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

52. ESTRUCTURACIÓN

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

58. ANÁLISIS ESTRUCTURAL

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

65. COMPORTAMIENTO

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

68. Comportamiento

69. Comportamiento

70. DISEÑO ESTRUCTURAL

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

83. EJEMPLOS DE PROYECTOS

85. Los Arcos

88. Punta Playa Vistas

90. PPV A

92. Apartamentos Robles

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

121. CFS-NEES

122. www.bildtek.com

123. www.bildtek.com

124. EJEMPLOS

125. Ejemplos: CONEXIONES

126. Ejemplos: ENTREPISOS

127. Ejemplos: TECHOS

128. Ejemplos: ESCALERAS

129. Ejemplos: OTROS

130. Transporte de material

131. Transporte de material

132. Cerramientos

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

137. Los Arcos

140. Punta Playa Vistas

147. Componentes: PANEL DE CLAVADORES
Stud vertical
Stud horizontal
Tapa superior
Tapa inferior
Cercha de techo

148. Herramientas

149. Herramientas

150. • Sección 10.8:
Lineamientos del CSR-10

151. Proceso en Planta