La ingeniería es la innovación

INTRODUCCION

La esencia de la ingeniería es la innovación como camino de progreso de la sociedad. En la mayor parte de las intervenciones de la ingeniería estructural y, sobremanera en el caso de los edificios residenciales e industriales, se avanza gracias al empleo de nuevos materiales, a la introducción de nuevos conceptos estructurales o la aplicación de lo ya conocido llevado al límite de las posibilidades ya exploradas o de nuevos procedimientos de construcción. La ingeniería debe trascender de una visión puramente analítica o pragmática y abrir ventanas a la creatividad formal.

Las estructuras de acero se clasifican según los tipos estructurales que exige la Estructuras Sismo resistentes. Cada tipo puede contener a su vez varios subtipos, y en cada dirección principal, la edificación puede tener un tipo estructural diferente.

Estructuras tipo pórtico son los pórticos rígidos o pórticos de momentos clasificados como de Tipo 1, capaces de resistir la totalidad de las acciones sísmicas y gravitacionales mediante deformaciones debidas a flexión como principal solicitación de sus vigas y columnas. En esta clasificación es condición obligatoria que los ejes de columnas se mantengas continuos hasta sus fundaciones.

Los pórticos de este tipo deben ser hiperestáticos de alto grado, de modo de evidenciar una buena respuesta inelástica y suficientemente dúctiles para soportar los desplazamientos laterales que le imponen las cargas del sismo, sin que se afecte su capacidad portante para cargas gravitacionales.

Estructuras tipo péndulo invertido son las estructuras Tipo IV, que se hallan sustentadas por una única columna, una fila de columnas o columnas que soportan grandes masas. Estos sistemas tienen una baja capacidad de respuesta inelástica. Las estructuras con diafragmas extremadamente flexibles, que no tienen capacidad de distribuir correctamente las fuerzas sísmicas entre los diversos miembros verticales, también se asimilan a este tipo estructural.

La protección para la estructura metálica en estos casos es usualmente el uso de morteros ignífugos, pinturas y revestimientos incombustibles, o ahogar los perfiles en concreto de buena dosificación y un espesor de recubrimiento que depende del tiempo que se quiera aislar la estructura de la acción de las llamas (usualmente 2 horas) y que se especifica en las referencias mencionadas.

Combinaciones de cargas factorizadas

Los diferentes tipos de cargas y acciones que se toman en cuenta en el diseño, se especifican en item 2.1. Las siglas con las cuales se distinguen son:

CP: Acciones permanentes (cargas muertas) debidas al peso propio de la estructura de acero, losas, placas, paredes, cerramientos, sobre-pisos, cielorrasos, aislaciones, y todas las partes del edificio adheridas a ellos en forma permanente y con carácter invariable en el tiempo.

CV: Acciones variables gravitacionales (cargas vivas) por uso ocupacional de personas, objetos móviles, equipamientos desplazables, vehículos, incluyendo impactos por choques o colisiones.

CVt: Acciones variables sobre techos y cubiertas (excluyendo el agua pluvial empozada)

H : Acciones debidas a empujes laterales de tierra, granos o agua subterránea

F: Acciones debidas a fluidos donde se conoce su variación en la altura, peso unitario y la presión que ejercen.

T: Acciones geológicas o térmicas, asentamientos diferenciales o sus combinaciones

P : Cargas debidas al empozamiento de aguas pluviales

W: Acción del viento

S: Acción del sismo

La demanda sobre los miembros estructurales, sus conexiones y sus juntas, se definirá por la más desfavorable combinación de las cargas factorizadas según se indica a continuación. El signo ± indica que las cargas pueden actuar independientemente en uno u otro sentido en forma aleatoria. El efecto más desfavorable puede corresponder a una combinación donde no actúe la totalidad de las acciones consideradas.

También se deben investigar las cargas de menor magnitud pero que actúan en un número elevado de ciclos (más de 20.000) y que pueden ocasionar fatiga.

I) 1,4 CP

II) 1,2 CP + 1,6 CV + (0,5 CV,)

III) 1,2 CP + 1,6 CV, + (0,5 CV 0,8 W)

IV) 1,2 CP + 1,3 W + 0,5 CV + (0,5 CV,) (2.2

V) 0,9 CP ± 1,3W

VI) 1,2 CP + y CV -4- S

VII) 0,9 CP±.S

En la Norma de Edificaciones Sismorresistentes de Ref. 3, y representa la fracción de la carga total variable que corresponde a la función a que se destina el área. Según el caso, y varía entre 0,25 y I, según se detalla en la Ref. 27

a) La combinación de carga gravitacional multiplicada por el factor:(1 + 0,25 a p A.) h) El efecto neto de una carga vertical hacia arriba de 0,2 (CP + CV)los valores de los coeficientes a 13 q, y A„ se dan en el Capítulo 2 de la Ref. 27.

Además, si hay otros efectos estructurales de importancia, se incorporarán según la siguiente ecuación:

1,2 (CP + +T)+ 1,6 (CV + II) + 0,5 CV,

Las combinaciones IX y X permiten diseñar con cargas sismorresistentes sin incluir los efectos ortogonales de las componentes sísmicas:

1,2 CP + y CV +_ 120Si,

0,9 CP: I 120

Se usa el signo - en el caso de tracción axial, y el signo + para la compresión axial. En las ecs. IX y X, SI, representa la componente horizontal de la acción sísmica y 120 es un factor de sobre-resistencia del sistema estructural resistente a sismos, cuyos valores, tanto para las estructuras de acero como para las mixtas de acero y concreto son:

• Para todos los sistemas aporticados : 120 = 3

• Para los pórticos con diagonales excéntricas y muros estructurales : 120 = 2,5

• Para los demás sistemas resistentes : 1k, – 2

En el análisis de las columnas de fundaciones, se debe verificar que el efecto del levantamiento por volcamiento bajo la acción de cargas sísmicas, no ponga en riesgo la seguridad de la estructura. Además, los efectos del viento y del sismo se deben tomar independientemente en el análisis.

Según se observa en las ecuaciones precedentes, los factores de mayoración de las cargas nominales dependen de la exactitud con que se pueda determinar su magnitud. Por ello las cargas permanentes están afectadas de menor factor que las cargas variables.

Clasificación de las Estructuras

Para aplicar los criterios de diseño, las estructuras se clasifican según:

¨ El tipo estructural

¨ El nivel de diseño

¨ El tipo de construcción

En función de las exigencias previstas para las diferentes etapas del proyecto,

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