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Curso Cirsoc 301 - 2008 Módulo 1- 1

CMM – 2009

CONSTRUCCIONES DE ACERO

REGLAMENTO ARGENTINO DE ESTRUCTURAS DE ACERO PARA EDIFICIOS

Proyecto CIRSOC 301 (2005)

REGLAMENTO ARGENTINO PARACONSTRUCCIONES SISMORRESISTENTES

Proyecto INPRES-CIRSOC 103 – Parte IV (2000)


OBJETIVOS DEL CURSO

§ Reconocer el acero como material estructural, sus construcciones y procedimientos de diseño

§ Conocer los principios de la seguridad estructural y criterios de evaluación

§ Conocer y aplicar la tecnología específica al proyecto y la ejecución de obras civiles, hidráulicas y de comunicaciones

§ Interpretar el uso de los Reglamentos y aplicar la normativa al proyecto de elementos de acero y sus conexiones.

# Familiarizar al alumno con las fuentes de información, los centros de investigación y de divulgación de las construcciones de acero

# Comprender la responsabilidad social del profesional universitario y su relación con el medio en el que actúa


http://www.inti.gov.ar/cirsoc/

http://www.inti.gov.ar/cirsoc/


Nueva generación de reglamentos

* Contexto geopolítico: la globalización, la apertura económica y los acuerdos de integración regionales

* Participación de las fuerzas sociales: incorporación al Comité Ejecutivo CIRSOC de las empresas constructoras y de servicios, fabricantes y elaboradores, cámaras, institutos de investigación, asociaciones profesionales....

* Encarar la redacción de la nueva generación de reglamentos sobre la base de lineamientos internacionales de reconocido prestigio


Nueva generación de reglamentos

Objetivos de la nueva generación de reglamentos:

● Asegurar la inserción de la ingeniería argentina en los procesos de integración económica y tecnológica;

● Privilegiar e interpretar la opinión de los usuarios, con el fin de asegurar su aceptación y difusión en todos los ámbitos de la industria de la construcción;

● Facilitar el fluido intercambio de servicios de ingeniería y construcción;

● Propiciar una efectiva integración de las diferentes regiones de nuestro país, a través de la armonización y unificación de los requerimientos mínimos de seguridad, calidad y durabilidad a exigir a nivel nacional, provincial, municipal, en los pliegos de especificaciones técnicas, etc;

● Garantizar un nivel adecuado de seguridad de las personas y los bienes, de calidad y durabilidad de las obras públicas y privadas y de confiabilidad de las inversiones que se realicen en infraestructura;


REGLAMENTO CIRSOC 301-EL

∆ Conformación de Reglamento

∆ Alcances y campo de validez

∆ Tipos de estructuras

∆ Materiales

∆ Acciones y combinaciones: Estados Límites


ANTECEDENTES del Reglamento CIRSOC 301


El Reglamento ... establece los requisitos mínimos para el proyecto, fabricación, montaje, protección, control de calidad y conservación de las estructuras de acero para edificios .....

Se organiza en: ● Capítulos ● Apéndices ◊ Comentarios

Los Capítulos con sus respectivos Apéndices constituyen la parte prescriptiva del Reglamento y se deben aplicar integralmente para lograr los propósitos de seguridad y servicio.

Organización del Reglamento CIRSOC 301


Los COMENTARIOS

.... sólo constituyen una ayuda para la comprensión de las prescripciones, presentando los antecedentes y fundamentos en los cuales aquellas se basan.



EJEMPLOS – Partes I y II

Se acompaña el Reglamento con ejemplos de aplicación, con el fin de facilitar la comprensión y utilización de las especificaciones contenidas en él.

Parte I: ejemplos de elementos estructurales simples y de uso habitual en nuestro medio

Parte II: análisis y dimensionamiento de una nave con entrepiso ....

Incluye Tablas y diagramas de flujo respecto de los procedimientos de proyecto. Aplicadas a aceros de uso habitual según normas IRAM-IAS



SIMBOLOGÍA

A área de la sección transversal, en cm2. (F.1.2.). Ab área nominal del cuerpo no roscado del bulón, o de la parte roscada, en cm². (J.3.6.). FBM resistencia nominal del metal base, en MPa. (J.2.4.). FEXX número de clasificación del electrodo (resistencia mínima especificada), en MPa. Fu tensión de rotura a la tracción especificada para el tipo de acero que está siendo utilizado,

en MPa. (B.10.). Fw resistencia nominal del material del electrodo, en MPa. (J.2.4.). Fwγ tensión para barras con almas de altura variable definida por la expresión A-F.3-7, en MPa.

(A-F.3.4.). Fy tensión de fluencia especificada para el acero que se está utilizando. Pn resistencia nominal a fuerza axil ( compresión o tracción ), en kN. (D.1.). Pu resistencia axil requerida (compresión o tracción), en kN. (Tabla B.5.1). Pu1 fuerza axil requerida en cada barra de una columna armada, en kN. (A-E.4.2.1.). Py resistencia nominal de fluencia, en kN. (Tabla B.5.1).

S módulo resistente elástico de la sección, en cm3. (F.1.1.). S acción de la nieve. (A.4.1.).


A.1.- Introducción

El Reglamento ... establece los requisitos mínimos para el proyecto, fabricación, montaje, protección, control de calidad y conservación de las estructuras de acero para edificios .....

A. REQUISITOS GENERALES


El Reglamento se aplica a:

todos los elementos estructurales resistentes de acero, laminados o armados con perfiles laminados y/o chapas, y sus uniones, ....que formen parte de las estructuras de acero de edificios destinados a vivienda, locales públicos, depósitos e industrias (incluso las que tengan carácter provisorio como andamios cimbras, puntales, etc.), y que sean necesarias para soportar los efectos de las acciones actuantes.

Se incluyen las vigas carril de puentes grúas, monorrieles y las estructuras de soporte de instalaciones y cañerías; las estructuras de carteles, marquesinas y similares.

Se incluyen elementos estructurales resistentes hechos con tubos con costura longitudinal de sección circular... excepto sus uniones directas

El Reglamento NO se aplica a:puentes carreteros o ferroviarios, tensoestructuras, construcciones hidráulicas de acero, torres especiales, construcciones sometidas a temperaturas menores que -20ºC o mayores que 100ºC, ni para aquellas estructuras especiales para las que exista vigente algún Reglamento particular.

A.2 - CAMPO DE VALIDEZ


REGLAMENTOS relacionados o complementarios,Proyectos en discusión pública:

● Reglamento CIRSOC 302 – Estructuras tubulares de acero

● Reglamento CIRSOC 303 – Estructuras de acero de chapa conformada

● Reglamento CIRSOC 304 – Estructuras de acero soldadas

● Recomendación CIRSOC 305 – Especificaciones para uniones estructurales con bulones de calidad ASTM A325 o ISO 8.8

● Reglamento CIRSOC 308 – Estructuras livianas de acero de reticulados de redondos

● Reglamento CIRSOC 309 – Estructuras Mixtas



A.3 - MATERIALES


Define el material conforme las normas IRAM-IAS

Acero estructural y perfiles pesados

Tornillos (bulones), tuercas y arandelas

Barras roscadas y de anclaje

Metal de aporte y fundente para soldadura

Propiedades generales del acero

(a) Módulo de elasticidad longitudinal: E = 200000 MPa

(b) Módulo de Elasticidad transversal: G = 77200 MPa

(c) Coeficiente de Poisson en período elástico: μ = 0,30

(d) Coeficiente de dilatación térmica: αa= 12 10-6 cm/cmºC

(e) Peso específico: γa = 77,3 kN/m3

A.3 - MATERIALES


A.2.2 – Tipos de Estructura

Conforme resulte el comportamiento a momento de las conexiones, las estructuras se clasifican

TR – Totalmente Rígida

PR – Parcialmente Rígida

AR – Libre Rotación – Articulada

Lo que está asociado a tres conceptos básicos del funcionamiento de la conexión:+ Resistencia+ Rigidez+ Ductilidad



AR – Libre rotación





Comportamiento de las conexiones

TIPOS ESTRUCTURALES

Mn Resistencia conexión

Mpv Resistencia viga

AR – Libre rotación Mn <= 0,2Mpv

TR – Totalmente Rígida Mn >=Mpv

PR – Parcialmente Rígida 0,2 Mpv< Mn < Mpv


Comportamiento de las conexiones y las vigas

TIPOS ESTRUCTURALES


Mn Resistencia conexión

Mpv Resistencia viga

AR – Libre rotación Mn <= 0,2Mpv

TR – Totalmente Rígida Mn >=Mpv

PR – Parcialmente Rígida 0,2 Mpv< Mn < Mpv

A.2.2 – Tipos de Estructura – Resistencia de la conexión


A.2.2 – Tipos de Estructura – Rigidez de la conexión

Es más realista considerar la rigidez secante (Ks) que la inicial o elástica (Ki)

θs se determina para un estado de combinación de acciones de servicio y otro para combinación última

AR – Libre rotación α <= 2

TR – Totalmente Rígida α >=20

PR – Parcialmente Rígida 2 < α < 20

EILKα s ⋅=


Θυ es el menor correspondiente a:

Mu = 0,8 Mn Θu = 0,03 rad

La ductilidad admisible θu deberá ser comparada con la ductilidad rotacional requerida bajo la acción de la totalidad de las cargas mayoradas determinada por un análisis no lineal de la unión.

En ausencia de un análisis preciso de la capacidad de rotación requerida por la unión puede considerarse adecuada la ductilidad de la unión cuando la ductilidad admisible es mayor que 0,03 radianes.

A.2.2 – Tipos de Estructura – Ductilidad de la conexión


A.2.2 – Tipos de Estructura - PÓRTICOS



A.2.2 – Tipos de Estructura - ARMADURAS



AR – Libre rotación





Acciones

Las acciones y sus intensidades mínimas (nominales) se determinan de acuerdo con los Reglamentos CIRSOC e INPRES-CIRSOC respectivos

Las condiciones particulares no reglamentadas deben ser adecuadamente analizadas y fundamentadas por el Proyectista

Acciones permanentes: D – T – F

Acciones variables: L – Lr – W – S – H – R

Acciones Accidentales: E

A.4 – ACCIONES Y COMBINACIONES DE ACCIONES


Impacto: las acciones variables que provocan impacto deberán incrementarse:

Para vigas carril de puentes grúas y sus uniones ................ 25%

Para monorieles y sus uniones ............................................. 10%

Para soportes de maquinaria ligera impulsada por motores eléctricos y en general equipamientos livianos con funcionamiento caracterizado por movimientos rotativos ...................................................................... 20%

Para soportes de máquinas con motores a explosión o unidades de potencia y grupos generadores y en general equipamientos cuyo funcionamiento es caracterizado por movimientos alternativos ... 50%

Para tensores que soportan balcones y sus uniones ................... 33%

Para apoyos de ascensores y montacargas ............................... 100%



Combinación de acciones para

estados límites últimos

-----------



- Resistencia requeridaLa resistencia requerida de elementos y conexiones se determina mediante análisis estructural para la combinación crítica de las cargas mayoradas.

- Estados límites – Condiciones de proyecto

El método por estados límites es un procedimiento de proyecto y dimensionamiento de estructuras en el que la condición de Proyecto es que ningún estado límite sea superado cuando la estructura es sometida a todas las combinaciones apropiadas de acciones previstas.

Todo estado límite relevante debe ser investigado

Un estado límite es aquel para el que si es superado la estructura o parte de ella, no logra satisfacer los comportamientos requeridos o esperados por el proyecto.

A.5 –BASES DE PROYECTO


Estados Límites Últimos – Se definen para que la estructura presente condiciones seguras de estabilidad y transferencia de cargas.

RESISTENCIA REQUERIDA < = RESISTENCIA DE DISEÑO

RR < = RD

Estados Límites de ServicioSe definen para que la estructura presente un comportamiento normal (de confort) en condiciones de servicio; p.e. Deformaciones, efectos de fatiga, ...

DEFORMACION DE PROYECTO <= DEFORMACION ADMSIBLE

∆pry < = ∆adm



- Dimensionamiento (o Proyecto) para Estados Límites Últimos

RESISTENCIA REQUERIDA < = RESISTENCIA DE DISEÑO

RR < = RD

Los esfuerzos

y sus combinaciones

SON VARIABLES ALEATORIAS


nii

du

du

du

du

PφQγ

TTVVMMPP

×≤×

≤≤≤≤

∑


Factores de carga (γ) y Resistencia (φ)

A.5.3- Dimensionamiento (o Proyecto) para Estados Límites Últimos

Los factores de resistencia consideran la inevitable inexactitud de la teoría, las variaciones en las propiedades y dimensiones del material, la inexactitud del comportamiento de las conexiones

Los factores de carga pretenden cubrir la incertidumbre en la intensidad y distribución de las cargas y acciones

¡¡¡¡¡ Ninguno cubre errores humanos o negligencias en el proyecto !!!!!

La especificación AISC-LRFD, base de este Reglamento está fundamentada en:

➔ Modelos probabilísticos de cargas y resistencias

➔ Calibración de los criterios de AISC-LRFD con AISC-ASD hecha para algunos tipos y elementos estructurales y tipos de esfuerzos;

➔ Evaluación del criterio resultante mediante juicio, experiencia y estudio comparativo de proyectos de estructuras representativas.


Significado de los Factores de Carga y Resistencia

A.5.3- Dimensionamiento (o Proyecto) para Estados Límites Últimos

n

du

nii

RQRQ

PQ

×≤×≤

×≤×∑

φγ

φγ


La condición de resistencia RR < = RD

puede expresarse como:

El estado de seguridad viene asociado a* una disminución de la dispersión σ

* un “corrimiento” del valor medio, alejándolo del límite inferior en una cantidad β denominado índice de confiabilidad

0ln

1

0

≥

≥

≥−=

u

d

u

d

ud

QR

QR

QRM

A.5.3- .... Factores de carga y resistencia



Se define el valor medio en función de la desviación normal:

Para salvar los inconvenientes de la falta de datos se asume que

donde:

son los coeficientes de variación de las resistencias y de las acciones

×=

QR

mQR

lnln σβ

( )

≤+×=×

m

mQR

QR Q

RVV ln22

lnβσβ

m

QQ

m

RR

QV

RV

σ

σ

=

=



De este modo, el índice de confiabilidad β se aproxima con:

Al proceso de definición de β se lo denomina calibración.

La calibración se genera:Con información estadísticaConocimiento del dimensionamiento de un miembro en particular (tipos de esfuerzos y secciones)Conforme algún reglamento conocidoSegún las cargas que lo solicitan

( )

( )22

22

ln

ln

QR

mm

mm

QR

VV

QR

QRVV

+

≥

≤+×

β

β



El punto de equilibrio o de comparación entre AISC-LRFD Y AISC-ASD, se fijó para una relación de cargas variables y permanentes de 3 (L/D=3)

Con ello resultan los siguientes valores de β

β = 2,6 combinaciones D y Lβ = 4 a 5 para conexiones, pues se espera que las uniones sean más fuertes que las piezas que unenβ = 2,5 combinaciones D y Wβ = 1,75 combinaciones D y E

El factor de resistencia se puede determinar con:

( )RVn

m eRR ⋅⋅−⋅

= βφ 55.0


A.4.2 – Combinaciones de acciones para los E.L.U.

La resistencia requerida de la estructura y de sus elementos se debe determinar en función de la combinación de acciones mayoradas más desfavorable (combinación crítica).Se tendrá en cuenta que muchas veces la mayor resistencia requerida resulta de una combinación en que una o más acciones no están actuando.Como mínimo, deberán analizarse las siguientes combinaciones de acciones:

(A.4.1) 1,4 (D+F)(A.4.2) 1,2 (D+F+T) + 1,6 (L+H) + (f1 Lr ó 0,5 S ó 0,5 R)(A.4.3) 1,2 D + 1,6 (Lr ó S ó R) + (f1 L ó 0,8 W)(A.4.4) 1,2 D + 1,6 W + f1 L + (f1 Lr ó 0,5 S ó 0,5 R) (*)(A.4.5) 1,2 D + 1,0 E + f1 (L+ Lr )+ f2 S (A.4.6) 0,9 D + (1,6 W ó 1,0 E) + 1,6 H (*)

(*) Como factor de carga para viento se podrá adoptar 1,5 cuando se considere la velocidad básica de viento v de acuerdo a CIRSOC 102-2005

Las combinaciones de acciones y factores de carga reconocen que cuando actúan varias acciones variables o accidentales combinadas con la carga permanente, sólo una de ellas alcanza el valor de la máxima intensidad posible, en tanto que otra sólo alcanza el valor frecuente o casi permanente.



En las combinaciones de acciones definidas por CIRSOC 301-EL:

(A.4.1) 1,4 (D+F)

(A.4.2) 1,2 (D+F+T) + 1,6 (L+H) + (f1 Lr ó 0,5 S ó 0,5 R)

(A.4.3) 1,2 D + 1,6 (Lr ó S ó R) + (f1 L ó 0,8 W)

(A.4.4) 1,2 D + 1,6 W + f1 L + (f1 Lr ó 0,5 S ó 0,5 R)

(A.4.5) 1,2 D + 1,0 E + f1 (L+ Lr )+ f2 S

(A.4.6) 0,9 D + (1,6 W ó 1,0 E) + 1,6 H

se encuentran implícitos, aproximadamente, los siguientes índices de confiabilidad:

β = 3 combinaciones que incluyen cargas gravitatorias D, L, Lr, Sβ = 2,5 combinaciones que incluyen acción del viento W β = 1,75 combinaciones que incluyen acciones accidentales E


CIRSOC301-05 vs CIRSOC 301-82


( ) ( )

+⋅+

+⋅=

+=⋅+⋅=

⋅=

⋅≤⋅

∑∑

LDL

LDDFS

LDFSLDR

QR

RQ

u

un

n

n

21

21

1

1

1

γγφ

γγφ

γφ

φγ

( )65.1==

+=⋅=

≥=

cteFS

LDFSQFSR

QFSR

R

y

yadm

0 0,11 0,25 0,43 0,67 1 1,5 2,33 3 4 91

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2

FS CIRSOC 301-82/301-05

F.SuFS

Relación L/D

FSu


¿Hacemos algunos ejemplos?

a) Entrepiso – Estructura liviana + Aula - Losa-acero + Aula

b) Cubierta de techo con nieve y viento




(A.4.1) 1,4 (D+F)

(A.4.2) 1,2 (D+F+T) + 1,6 (L+H) + (f1 Lr ó 0,5 S ó 0,5 R)

(A.4.3) 1,2 D + 1,6 (Lr ó S ó R) + (f1 L ó 0,8 W)

(A.4.4) 1,2 D + 1,6 W + f1 L + (f1 Lr ó 0,5 S ó 0,5 R)

(A.4.5) 1,2 D + 1,0 E + f1 (L+ Lr )+ f2 S

(A.4.6) 0,9 D + (1,6 W ó 1,0 E) + 1,6 H


....... Muchas gracias

Curso CIRSOC 301-EL

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