12.1 sistemas esqueletales  acero 1
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    12.1 sistemas esqueletales  acero 1 12.1 sistemas esqueletales acero 1 Document Transcript

    • 22/03/2013 SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN Y DE ESTIMACIÓN PROFESOR: Dr. Carolina Stevenson Arquitecta Universidad Nacional Doctorado en Arquitectura – 2006 University Of Nottingham, UK Especialización en Enseñanza CPS: 2009 University of Liverpool, UK Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO SUPERESTRUCTURA: sistemas esqueletales-ACERO- Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Aspectos Generales CONTENIDO Aspectos generales Pórticos Relación con el suelo Uniones Entrepisos Cerchas Entramados espaciales La solución estructural tiene una gran influencia tanto en el programa constructivo como en los costos finales del proyecto. Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Aspectos Generales Aspectos Generales Una estructura de acero puede ser un 50% más ligera que una estructura de concreto. Generalmente el montaje promedio de 20 a 30 componentes de acero por día es razonable en la mayoría de los proyectos. Esto depende del numero de grúas disponibles y la accesibilidad del lugar. SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson 1
    • 22/03/2013 Aspectos Generales ESTRUCTURA - PÓRTICOS columna placa de entrepiso Consideraciones de diseño viga principal •Grandes luces para conseguir menor número de columnas. •Techos de mayor altura. viga secundaria cimentación •Mayor libertad en la distribución de servicios. Normalmente la estructura principal tiene una vida útil mayor que otros elementos constructivos, por lo que se debe considerar flexibilidad y accesibilidad para futuras modificaciones. SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Los pórticos combinan elementos horizontales con elementos verticales, de forma tal que se origina la continuidad en todo el conjunto asegurando la estabilidad del mismo. ESTRUCTURA - PÓRTICOS ESTRUCTURA - PÓRTICOS Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Condiciones de carga y reacciones Columna + viga Diagrama de momentos Pórtico •Los extremos de las vigas están parcialmente restringidos lo que mejora la resistencia a momentos de flexión. •Las columnas no solo absorben esfuerzos de compresión sino que absorben flexión debido a la continuidad en el pórtico. •Las cargas verticales tienden a producir pandeo en las columnas. SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson ESTRUCTURA - PÓRTICOS Optimización de la forma en relación a los esfuerzos transmitidos Los elementos del pórtico cambian su comportamiento estructural de acuerdo a los tipos de soporte, así mismo su diseño debe cambiar . SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson ESTRUCTURA - RELACIÓN CON EL SUELO APOYOS EMPOTRADOS Distribución de momentos en las columnas de pórticos múltiples Pórticos múltiples bajo cargas verticales Viga Vierendeel Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson Estructura de pórticos donde la forma responde a la distribución de esfuerzos SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Apoyo fijo Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO 2
    • 22/03/2013 ESTRUCTURA - RELACIÓN CON EL SUELO ESTRUCTURA - RELACIÓN CON EL SUELO APOYOS ARTICULADOS London Eye Apoyo fijo Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson Apoyo articulado SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO ESTRUCTURA - RELACIÓN CON EL SUELO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO ESTRUCTURA – ELEMENTOS Diferentes secciones Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO ESTRUCTURA – ELEMENTOS Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO ESTRUCTURA – ELEMENTOS Celosia Alma llena Diferentes secciones Secciones tubulares Secciones en perfil Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO 3
    • 22/03/2013 ESTRUCTURA – ELEMENTOS Deformación debido a flexión y carga axial en la base de una columna. ESTRUCTURA – ELEMENTOS Pandeo local en un tubo de acero sometido a compresión. El mayor desafío en el diseño de estructuras de acero consiste en limitar o controlar los problemas de inestabilidad en miembros o zonas localizadas sometidas a compresión. Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO ESTRUCTURA – ELEMENTOS Los fenómenos de inestabilidad pueden agruparse en dos tipos principales: pandeo global y pandeo localizado. SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson ESTRUCTURA - UNIONES Pandeo de una riostra, terremoto de Hyogoken Nanbu, Japón El pandeo lateral torsional es un problema de inestabilidad que puede afectar a las barras flexionadas, caso típico de las vigas en estructuras de pórticos. SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO ESTRUCTURA - UNIONES ESTRUCTURA- CONEXIONES Unión Viga de cubierta + Columna Unión Viga de entrepiso + Columna Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO 4
    • 22/03/2013 ESTRUCTURA - UNIONES ESTRUCTURA- CONEXIONES Momento Rotación Las uniones articuladas no soportan momentos significativos. Las uniones rígidas están diseñadas para resistir efectos de torsión. SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson ESTRUCTURA- CONEXIONES SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson ESTRUCTURA - PÓRTICOS Unión rígida con placas soldadas Unión flexible con ángulos adicionales SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson ESTRUCTURA - PÓRTICOS Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO ESTRUCTURA- CONEXIONES Unión rígida con placas soldadas Igual sección Diferente ancho Diferente ancho y profundidad Uniones rigidas de Columna Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO 5
    • 22/03/2013 ESTRUCTURA – PÓRTICOS: CONEXIONES ESTRUCTURA - UNIONES Uniones para vigas en voladizo Uniones para vigas perpendiculares Uniones de vigas sobre columnas Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO ESTRUCTURA - ENTREPISOS SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson ESTRUCTURA - ENTREPISOS Entrepiso con lamina colaborante y losa de concreto en situ Vigas principales: Entre 6 y 12 m. Vigas secundarias: 6 - 15 m. de luz y de 2,5 4 m. de modulación http://www.tatasteelconstruction.com/en/reference/teaching_resources/building_i n_steel/construction/multi-storey/flooring_system/composite_floor_system_vid La mayoría de los sistemas constructivos de entrepiso parea estructuras en acero están basados en los principios de construcción mixta. SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO La construcción mixta consiste en vigas de acero de perfil en I o en H, con conectadores soldados al ala superior de la viga para permitir que ésta actúe conjuntamente con la losa mixta (chapa colaborante y concreto armado “in situ”) SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO ESTRUCTURA - ENTREPISOS ESTRUCTURA - ENTREPISOS Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson Ventajas: las vigas son más ligeras y tienen menos canto que en la construcción no-mixta, como consecuencia son más económicas. Amplia disponibilidad de perfiles de acero laminados en caliente. SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson 6
    • 22/03/2013 ESTRUCTURA - ENTREPISOS ESTRUCTURA - ENTREPISOS Entrepiso integrado con vigas asimétricas y placas de concreto prefabricado Vigas principales: Entre 5 m. y 7,5 m. http://www.tatasteelconstruction.com/en/reference/teaching_resources/buildi ng_in_steel/construction/multi-storey/flooring_system/precast_floor_slab_vid Este es un sistema de entrepiso de poco canto que constan de vigas asimétricas en la que apoyan las prelosas de concreto, tales como las alveolares. Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO La placa alveolar es un elemento superficial plano de hormigón pretensado, con canto constante, aligerado mediante alveolos logitudinales y capaz de soportar grandes vanos y sobrecargas SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson ESTRUCTURA - ENTREPISOS ESTRUCTURA - ENTREPISOS Entrepisos con vigas alveolares se utilizan para salvar luces, hacer uso eficiente del acero e integrar servicios, reduciéndose la altura total del edificio. SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Para garantizar la integridad frente al fuego, las armaduras transversales pueden ser embedidas en las placas prefabricadas alvedares y extenderse al menos 600 mm, en cada placa SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO ESTRUCTURA - ENTREPISOS ESTRUCTURA - ENTREPISOS Sistemas especiales Sistemas especiales Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson Hoesch Additive Floor® (Hoesch Bausysteme) Cofradal 200 (Arval ) Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO 7
    • 22/03/2013 ESTRUCTURA - ENTREPISOS ESTRUCTURA - ENTREPISOS Sistemas especiales Sistemas especiales Hoesch Additive Floor® (Hoesch Bausysteme) Slimdek® (Corus) Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson ESTRUCTURA – PÓRTICOS: SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO CUBIERTA DOS AGUAS Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson ESTRUCTURA – PÓRTICOS: SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO CUBIERTA DOS AGUAS Diferentes condiciones de soporte y de carga Diagrama de momentos Optimización por forma Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson ESTRUCTURA – PÓRTICOS: SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO CUBIERTA DOS AGUAS Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson ESTRUCTURA – PÓRTICOS: SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO CUBIERTA DOS AGUAS Pórtico biarticulado Pórtico triarticulado El pórtico biarticulado está apoyado sobre cimentación mediante articulaciones, y los dos semidinteles están unidos por una conexión rigida. SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO El pórtico triarticulado está apoyado sobre cimentación mediante articulaciones, y los dos semidinteles también están articulados entre sí. SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson 8
    • 22/03/2013 ESTRUCTURA - CERCHAS ESTRUCTURA - CERCHAS King Post Scissors Scissors Mono Cantilevered Queen Post Mono Polynesian Fink Room-in-attic Flat Double Inverted Howe Fan Double Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO ESTRUCTURA - CERCHAS Lenticular Three Piece Raised Centre Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson Bowstring SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO ESTRUCTURA - CERCHAS Que solución trabaja mejor estructuralmente? Double Fink Solución 1 Solución 2 Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO ESTRUCTURA - CABLES Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO ESTRUCTURA - CERCHAS Cable to cable connections Strands Wire ropes Fixed sockets Adjustable sockets Examples of adjustable supports (A=support, B=socket, C=wire) Pictures from: Structures in Architecture, G G Shierle. (2006) Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO 9
    • 22/03/2013 ESTRUCTURA - CERCHAS ESTRUCTURA - CERCHAS Conexión columna + vigas + cercha Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO ESTRUCTURA - CERCHAS SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO ESTRUCTURA - CERCHAS Conexión columna + cercha s triangulares en dos direcciones Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO ESTRUCTURA - CERCHAS Conexión entre elementos de la cercha Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO ESTRUCTURA - CERCHAS Conexión columna + cercha s en dos direcciones Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson Conexión entre elementos de la cercha con platinas auxiliares SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO 10
    • 22/03/2013 ESTRUCTURA - CERCHAS ESTRUCTURA - CERCHAS Conexión entre elementos modulares de la cercha Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson ESTRUCTURA - CERCHAS ESTRUCTURA - CERCHAS Centre Pompidou, Paris, France 1978. Piano and Rogers Architects Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson ENTRAMADOS ESPECIALES - 3D ESTRUCTURA - CERCHAS uniones Piramides tetraedrales Cuboctahedro Los entramados espaciales trabajan con el principio estructural de la cercha pero están construidos en tres dimensiones siguiendo patrones geométricos espaciales. Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO 11
    • 22/03/2013 ENTRAMADOS ESPECIALES - 3D Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO ENTRAMADOS ESPECIALES - 3D Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO ENTRAMADOS ESPECIALES - 3D ENTRAMADOS ESPECIALES - 3D The Crystal Cathedral, 1955, Philip Johnson Stansted Airport, UK, 1991 by Foster + Partners Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson SISTEMAS ESQUELETALES: ACERO 12