GUÍA de DISEÑO Para Estructuras en Celosía Resueltas Con Perfiles Tubulares de Acero (1)

PARA ESTRUCTURAS EN CELOSARESUELTAS CON PERFILES TUBULARES DE ACERO

Instituto para la Construccin Tubular

Editado por: Instituto para la Construccin Tubular

Autores: Gorka Iglesias. ICTngel Alonso. ICTJos Antonio Chica. ICT

Revisin: ngel Alonso. ICT

Copyright 2007 Instituto para la Construccin Tubular-ICT

1 Edicin 2004

2 Edicin revisada 2007

Diseo y Maquetacin: Diagonal M&P

Impresin: MCC Graphics S. Coop.

Impreso en Espaa en 2007

INDICE

PARA ESTRUCTURAS EN CELOSARESUELTAS CON PERFILES TUBULARES DE ACERO

1.- INTRODUCCIN 4

2.- CELOSAS CON PERFIL TUBULAR DE ACERO. CONSIDERACIONES GENERALES 8

3.- DISEO DE UNA CELOSA CON PERFIL TUBULAR DE ACERO. PROCEDIMIENTO DE CLCULO 10

4.- EJEMPLO DE APLICACIN 14

4.1.- DESCRIPCIN 144.2.- HIPTESIS DE CLCULO 14

4.3.- PREDIMENSIONADO 164.4.- CLCULO DEFINITIVO 24

5.- COMENTARIOS FINALES 42

6.- REFERENCIAS 44

l diseo de cualquier estructura debe satisfacer de la manera mseconmica posible las necesidades del cliente. Una de las exigenciasms habituales que suele plantearse hace referencia al espacio til deledificio, para el que se busca siempre la mayor diafanidad posible.

Esta exigencia obliga, en la mayora de los casos, a salvar lucesimportantes sin utilizar soportes intermedios. En estos casos, la mejorsolucin la ofrecen las estructuras en celosa, incluso en ocasiones,para luces grandes o muy grandes, puede llegar a constituir la nicasolucin viable.

EI N T R O D U C C I N 1

4

Una estructura en celosa constituye sin duda la tipologa estructuralms econmica para salvar luces medias y grandes (a partir de 20-22m). Soluciones estructurales de este tipo, planas y multiplano, puedenencontrarse habitualmente en:

- Instalaciones deportivas- Centros comerciales- Edificios industriales- Oficinas- Salas de exposicin

Acometer el diseo y clculo de una estructura en celosa bajo criteriosde economa, requiere considerar desde la concepcin de la misma,todos y cada uno de los aspectos que constituyen el coste final de suejecucin, esto es: Valor

Residual

Reduccin deCOSTES

Aumento deINGRESOS

Aumento de laRENTABILIDAD Mantenimiento

Diseo(Detalles constructivos)

MontajeTransporte

ProteccinFabricacin

Cimentacin Materiales

5

Consideraciones como:

Bajo estas premisas, conviene realizar una serie de consideracionesprevias que nos siten al inicio del diseo de la celosa en disposicinde conseguir el objetivo principal:

obtener la solucin ms rentable que salve luces medias y grandes

EL ACERO

Genera estructuras seguras y duraderas.

Aporta un mejor comportamiento ante sismo.

Resuelve grandes luces aportando diafanidad.

Consigue un mayor grado de prefabricacine industrializacin.

Admite mayor nivel de precisin en fabri-cacin y montaje.

Reduce notablemente los plazos de cons-truccin.

Aporta adaptabilidad y flexibilidad a los diseos.

Facilita la modificacin posterior de laestructura.

Facilita el desmontaje y reutilizacin. Altovalor residual.

Consigue cotas de sostenibilidad ptimas.100% reciclable.

LA CELOSA

Es la solucin que permite cubrir las ma-yores luces.

Constituye la solucin ms econmica apartir de 22 m de luz.

Constituye la tipologa estructural msligera y difana.

Permite la integracin de las instalacionesauxiliares en la estructura.

Sus elementos trabajan nicamente a trac-cin o a compresin.

EL PERFIL TUBULAR

Constituye el perfil de mayor resistencia alpandeo, ideal por tanto para elementossometidos a esfuerzos de compresin.

Permite la utilizacin de elementos mslargos en las celosas.

Reduce el nmero de sus uniones.

Permite la realizacin de uniones directas(sin rigidizadores ni cartelas), simplificandonotablemente su fabricacin.

Aumenta la diafanidad de la estructuraen celosa.

Dota a la celosa de gran estabilidad, lo quefacilita su manipulacin y transporte.

Genera celosas muy ligeras y resistentes.

Opone mayor resistencia al fuego (menorfactor de forma).

Presenta menor superficie exterior a proteger.

Reduce los costes de fabricacin, proteccin,transporte y montaje de la celosa.

Aporta a la celosa un apreciable valor esttico.

Qu material estructurales el ms adecuado?

Qu tipologa estructuralen acero permite laconsecucin del objetivo?

Qu perfil estructuralse adecua mejor alcomportamiento encarga de una celosa?

conducirn a afirmar de forma concluyente, que la solucin econmicaa las exigencias de diafanidad en luces medias y grandes pasanecesariamente por diseos estructurales en CELOSA resuelta mediantePERFILES TUBULARES DE ACERO.No obstante, un diseo geomtrico deficiente de estas celosas y/o unclculo basado en el modelo tradicional, utilizado en estructurasmetlicas resueltas con Perfiles Abiertos Laminados en Caliente, puedendar al traste con nuestro objetivo principal.

La misin de esta Gua de Diseo para estructuras en Celosaresueltas con Perfiles Tubulares de acero, es recoger y ordenar enforma de procedimiento simplificado, los criterios de Diseo y Clculoespecficos para este tipo de material, tipologa y perfil adoptados,utilizando para ello el estado ltimo del arte en estructuras tubulares(Eurocdigos,.), fruto de las ms recientes investigaciones realizadasen todo el mundo y validadas por los entes internacionales y nacionalescompetentes en la materia.

Recordamos a los usuarios de la presente Gua que, como cualquier otraherramienta de diseo y clculo, puede resultar mejor o peor dependiendodel uso que se haga de ella. Los conceptos, formulaciones y rangos de

validez que en ella se proponen, deben utilizarse con CRITERIO, por lotanto, siempre por Profesional Competente en la materia.

La Gua nace con la vocacin de servir de referencia a todos aquellosProfesionales diseadores y calculistas de estructuras metlicas, quequieran acometer el diseo y clculo de una celosa realizada con PerfilesTubulares de acero. Sin embargo, en el afn de simplificar la didcticade la gua, se ha centrado la aplicacin del procedimiento a unasdeterminadas tipologas de vigas en celosa y de uniones.

Para corregir esta limitacin y acompaarle en sus primeras aplicaciones,el Instituto para la Construccin Tubular I.C.T. pone a disposicin delProfesional utilizador de la Gua a su Departamento de AsesoramientoTcnico gratuito, as como las herramientas complementarias necesarias:software, documentacin, etc., que le permitirn realizar posterioresaplicaciones de la Gua de forma autnoma.

I.C.T. anticipa el agradecimiento ms sincero a todos los Profesionales quecon sus sugerencias y comentarios colaboren en el futuro en la mejora dela presente Gua, tanto de su contenido como de sus cualidades didcticas.

7

1) Menor nmero de barras de relleno.2) Menor nmero de nudos.3) Cordones paralelos:

diagonales de igual longitudy el mismo ngulo de encuentro

ONSIDERACIONES SOBRE SU GEOMETRA

Tradicionalmente, las estructuras planas en celosa se han diseadoadaptando su geometra al diagrama de momentos flectores soportado,buscando como objetivo la optimizacin de los materiales. Hoy en daes bien sabido que, en la mayora de los casos, son los costes de manode obra, presentes en mayor o menor grado en todas las fases de laconstruccin de la Estructura, el factor ms influyente en el costeglobal de la misma.

Por ello y en general, la celosa ms econmica es aquella que presentauna geometra con cordones paralelos y el menor nmero de barrasde relleno entre ellos. La consecuencia es: diagonales de igual longitudy con el mismo ngulo de encuentro con los cordones, adems de unmenor nmero de uniones (nudos) a ejecutar.

C

Pratt

DISPOSICIN DE RIOSTRAS TIPO NLongitud total de barras de relleno = 100Barras de relleno = 16Uniones = 32

Warren conmontantes

DISPOSICIN DE RIOSTRAS TIPO KTLongitud total de barras de relleno = 86Barras de relleno = 14Uniones = 28

WARREN

DISPOSICIN DE RIOSTRAS TIPO KLongitud total de barras de relleno = 62Barras de relleno = 9Uniones = 18

C E L O S A S C O NP E R F I L T U B U L A R D E A C E R O 2

Fabricacin

Reduccinde COSTES

8

Otro tipo de perfil tubular y/o tipologa de unin, probablementereduciran el captulo de materiales pero incrementarn sin duda loscostes de fabricacin.

ONSIDERACIONES SOBRE LA TIPOLOGA DE LAS UNIONES

Uno de los componentes del coste global de una Estructura con mayorincidencia de la mano de obra es la fabricacin. Por lo tanto, contribuira su minoracin en una celosa, pasar no slo por la reduccin delnmero de nudos, del nmero de diagonales, de igualar su longitud yngulo de encuentro, ... , tambin ser necesario disear uniones loms sencillas posible que facilite su ejecucin en taller.

Todo esto pasa necesariamente por utilizar:

C UNIONES DIRECTAS SOLDADAS CON ESPACIAMIENTOUN NICO CORTE

PERFILES TIPO RHS(*) EN CORDONES Y DIAGONALES

CORTES PLANOS

(*) RHS: Rectangular Hollow Section (Perfiles Tubulares cuadrados y rectangulares)

9

ROCEDIMIENTO DE CLCULO Y RECOMENDACIONES INICIALES

I. Determinacin de cargas y sobrecargas a soportar por la celosa.

II. Definicin de la geometra de la celosa: tipologa, canto y ngulode encuentro de las barras de relleno, entre otros parmetros.

a) Tipologa recomendada: WARREN con la primera diagonaltraccionada, salvo cargas importantes localizadas entre nudos, loque nos llevara quizs a adoptar la tipologa Warren con montantes.

b) Canto (h) (luz = L): L h L

15 10 (generalmente: h =

L15

).

[6]

c) ngulo de encuentro de las diagonales ( ):

c.1 Se recomienda: 30. ngulos < 30 dificultan laejecucin de la soldadura en el taln de la unin por faltade accesibilidad de la antorcha. [6]

c.2 Reducir supone (aumentarlo obviamente lo contrario):

Material Fabricacin

Reduccin de los COSTESderivados del conjunto

Equilibrio

P

D I S E O D E U N A C E L O S AC O N P E R F I L T U B U L A R D E AC E R O 3

10

- Mejorar la eficiencia de la unin.

- Disminuir el nmero dediagonales y de uniones.

- Favorecer el diseo de unionescon espaciamiento.

- Aumentar la seccin del cordncomprimido

(+)

(-)

III. Determinacin de los esfuerzos axiales de clculo en todas las barras:[6]

a) Inicialmente se adoptan todas las lneas de eje de los elementos,concurrentes en los nudos.

b) Modelo de clculo: Se asume que los cordones son elementoscontinuos y que las diagonales se comportan como barrasarticuladas en sus extremos, con lo que, en el caso de cargasaplicadas en los nudos de la celosa, todos los elementos queconstituyen la estructura estarn sometidos nicamente aesfuerzos axiales (traccin o compresin).

IV. Dimensionado de barras:

a) Longitudes eficaces de pandeo (le): [4] [5]

Se parte de uniones soldadas directas entre Perfiles Tubularesde acero, donde toda la seccin va a intervenir en la entrega yrecepcin de los esfuerzos, por lo que en realidad, las barras derelleno de una viga en celosa soldada, estn parcialmenteempotradas en los cordones. Sin embargo, el modelo adoptadopara el clculo esttico descrito en el punto anterior, supone lasuniones de las barras de relleno articuladas a los cordones. Comoconsecuencia, en el dimensionado de barras se reduce la longitudterica del elemento, para obtener la longitud eficaz de pandeo:

Cordones:

En el plano: le.c = 0,9 x longitud terica entre nudos Fuera del plano: le.c = 0,9 x longitud terica entre puntos

arriostrados.

Barras de relleno:

En y fuera del plano: l e.d = 0,75 x longitud tericaentre nudos.

b) Caractersticas de los Perfiles:

b.1 Perfiles recomendados: RHS con un ratio th < 37,2 [5]

El cumplimiento de esta condicin, garantiza la posibilidadde alcanzar el lmite elstico en la fibra extrema de la seccin,sin riesgo de que puedan darse efectos de pandeo local.

b.2 Seleccionar para los cordones perfiles RHS con relaciones

anchura/espesor 15 < b0t0

< 25 , en previsin de una

mayor eficiencia de las uniones. [6]

b.3 Seleccionar para las barras de relleno perfiles RHS deseccin trasversal cuadrada, con menor espesor de paredque los adoptados para los cordones, lo que favorecertambin el buen comportamiento de las uniones. [6]

b.4 Estandarizar las barras de relleno a unas pocas dimensiones(1, 2 como mximo 3, dependiendo de la luz). Su pesoen el cmputo global de la celosa no es relevante,generalmente en torno a un 15 %-20 %.

11

c) Tipo y grado de acero:

En general, se recomienda adoptar perfiles tubulares de mayorlmite elstico para los cordones que para las barras de relleno, deeste modo, tambin se mejora la eficiencia de las uniones. [6]

En este sentido, el mercado del perfil tubular ofrece como mshabituales:

para t 6 mm S 275 JOH f y = 275 N/mm2para t 8 mm S 355 J2H f y = 355 N/mm2

V. Diseo de uniones:

a) Se debe buscar el mayor grado de prefabricacin posible, parasacar el mximo partido de los medios y condiciones de trabajodisponibles en taller. De esta manera, se reducirn al mximoel nmero de operaciones a realizar en obra, minimizando eldesplazamiento de medios y personal cualificado a la misma.Con esta filosofa, las uniones se ejecutarn:

Soldadas para fabricacin en taller:

Nudos de la celosa, uniones en prolongacin de cordones(hasta la longitud total de celosa impuesta por las limitacionesdel espacio disponible en taller y en obra, el transporte, etc.)y resto de detalles constructivos.

Atornilladas para montaje en obra:Uniones celosa - pilar, unin de subconjuntos, .

b) Clculo de soldaduras. Una unin soldada organizada alrededordel permetro completo de una barra de relleno mediante unasoldadura a tope, una soldadura en ngulo, o una combinacinde ambas, debe proporcionar una resistencia no inferior alesfuerzo transmitido por la barra. Esto lo garantizan los siguientesespesores de garganta mnima (a) para las soldaduras, asumiendolos electrodos y tipos de acero adecuados:

a 1,00 t, para S 275

a 1,07 t, para S 355

Fabricacin Transporte Montaje

Reduccin de los COSTES derivados del conjunto

a a

12

a

t

c) Tipologa de nudos recomendada para la celosa: nudos enK con espaciamiento. Se comprobar que la geometra delnudo y las dimensiones de los elementos que concurren en l,satisfagan el campo de validez de las ecuaciones decomprobacin de su eficiencia, poniendo especial atencin alos lmites de excentricidad. [4] [6]

VI. Comprobacin de la eficiencia de los nudos de la celosa:

a) La verificacin del comportamiento de los nudos, se debe realizarsiguiendo las recomendaciones recogidas en las Guas de Diseonmeros 1 y 3 de la coleccin Construccin con Perfiles Tubularesde Acero, editadas por el CIDECT (Comit Internacional para elDesarrollo y Estudio de la Construccin Tubular). Recomendacionesque han sido incluidas en los Eurocdigos (EC3).

b) Para considerar el nudo como eficiente (unin suficiente), losvalores de clculo de los esfuerzos axiales en las diagonalesno deben superar las correspondientes resistencias de clculo

del nudo: N*Rd.i NSd.d [4]

c) Si las resistencias de clculo del nudo (eficiencias) no sonadecuadas, se aconseja actuar primero sobre su geometra, antesde proceder a cambios en las barras de relleno y/o cordones, yvolver a comprobar la capacidad del nudo.

d) Caso de excentricidades, comprobar el efecto de los momentosprimarios sobre el cordn comprimido, realizando el clculo decomprobacin para la interaccin esfuerzo axial y momento flector.

VII. Comprobacin de las deformaciones:

La flecha obtenida por los mtodos de clculo tradicionales, basadosen criterios elsticos, lleva a resultados optimistas respecto de lasdeformaciones reales obtenidas en celosas ejecutadas empleandonudos con espaciamiento. La experiencia sita la diferencia en un15% aproximadamente.En estos casos, la deformacin (flecha) real de la celosa se obtendraplicando un coeficiente de mayoracin de 1,15 sobre el resultadoconseguido bajo criterios elsticos. [6]

13

DESCRIPCIN

Prtico de 40 m de luz y 9 m de altura en alero, formado por dintel encelosa y soportes monoperfil empotrados en su base, ambos resueltosmediante Perfiles Tubulares de acero RHS. La cubierta se resuelve a dosaguas con pendientes del 7%.

La celosa del dintel, cuyo diseo y dimensionado es objeto de estaGua, se propone de canto constante (tipo Warren), con cordonesparalelos y barras de relleno de igual longitud y ngulo de corte ensus extremos.

El prtico se concibe con el dintel celosa empotrado a los soportes,formando estos ltimos con sus prolongaciones, los montantes de losextremos del dintel.

E J E M P L O D E A P L I C A C I N 4

14

4.1

HIPTESIS DE CLCULO (Nomenclatura segn Eurocdigos)4.2

1. CARGAS PERMANENTES

Panel de cubierta (Gk1) 0,20 kN/m2Peso Propio del dintel (Gk2) segn el dimensionado adoptado (*)Peso Propio de las correas (Gk3) (RHS 140 x 80 x 4) 0,07 kN/m2

(*) Para realizar el predimensionado, se estima como peso del dintel el 50% delpeso del cerramiento. [9]

BA

L

SS

SS

S

42. SOBRECARGAS

Nieve (Qk1) 0,80 kN/m2 [1]Uso (Qk2) (accesible slo para mantenimiento) 0,75 kN/m2 [3]

No se consideran simultneamente las acciones procedentes de la nievey de uso, slo la ms desfavorable. [9]

Viento (Qk3) (presin dinmica en situacin normal y 0

PREDIMENSIONADO

Es considerado como una buena prctica, el realizar un clculo aproximado de la estructura previo al definitivo, que siendo sencillo y rpido,permita aproximarnos a la solucin que posteriormente se obtendr en el dimensionado definitivo, evitando as los tan indeseables retornosen el clculo.

I. Determinacin de cargas y sobrecargas a soportar por la celosa

16

4.3

Para determinar los valores de clculo de las cargas que actansobre la estructura en situaciones de clculo permanentes ytransitorias, se utilizar una de las expresiones siguientes, eligindoseaquella que presente el valor superior: [4]

Considerando slo la accin variable ms desfavorable:

+j

kQjkjG QG 1,1,,,

Con todas las acciones variables desfavorables:

+j i

ikiQjkjG QG1

,,,, 9,0

En principio, para una inclinacin de cubierta de 4 (7 % dependiente), los esfuerzos elicos actuantes sobre la celosa seprevn de succin. Dado que este efecto es favorable, porsimplificacin en los clculos y situndose del lado de la seguridad,no se consideran en el predimensionado. Sin embargo, en el clculodefinitivo habr que tenerlos en cuenta dada la posibilidad de laaparicin del fenmeno inversin de esfuerzos, lo que haraentrar al cordn inferior en compresin, teniendo por tanto quecomprobar su estabilidad frente a pandeo y adoptar losarriostramientos necesarios.

[ ] sQGmkNqj

kQjkjG

+= 1,1,,,

mkNq /21,10=

( )[ ] [ ][ [ ]mmkNmkNq 6/80,05,1/07,010,020,035,1 22 +++=

II. Definicin de la geometra de la celosa

Tipologa: Warren con la primera diagonal traccionada.

Canto: 15Lh =

ngulo de las diagonales: 30

Segn la NBE EA-95, para barras cuya proyeccin horizontalexceda de 6 m, se tendr en cuenta la flexin debida a su pesopropio. Tomaremos por tanto este valor (6 m), como lmitepara la distancia entre nudos en los cordones. En general, noes aconsejable que las distancias entre nudos sean grandes, yaque cuanto mayor sea este valor, mayor resultar la esbeltezde la barra y menor por tanto el aprovechamiento del perfil.La NBE EA-95 recomienda una esbeltez 200 paraelementos comprimidos.

Canto: mh 6,21540

=

ngulo de las diagonales:

== ml c 68,638 (12 diagonales; 13 nudos)

== mlc 01,546 (16 diagonales; 17 nudos)

== mlc 01,452 (20 diagonales; 21 nudos)

17

= 5,01lc/2lc0,18

= 3,6

1

l d

40

4646

O.K.

2,6

III. Determinacin de los esfuerzos axiales en las barras de la celosa.

18

Cordones:

Se considera el dintel como una viga biapoyada, cuyo momentoflector mximo es:

[ ] [ ]hMkNNLqmkNM cSd =

= .

2

8 [8] [12]

Diagonales:

Se considera que las diagonales soportarn los esfuerzoscortantes

[ ] [ ]sen

QkNNLqkNQ dSd =

= .2 [8] [12]

Cordones:

Esfuerzo axial en el cordn:

kNN cSd 38,7856,284021,10 2

. =

=

Diagonales:

Esfuerzo axial en las diagonales:

kNsen

N dSd 87,2834624021,10

. =

=

IV. Predimensionado de barras.

19

Cordn superior. Seleccin provisional del perfil:

Para la eleccin del perfil tubular adecuado, y en general para cualquier tipo de perfil, es recomendable laconsulta previa de existencias al fabricante, para as poder adoptar como perfiles alternativa aquellos quedispongan de stock garantizado.

Cordn superior: (a compresin).

Resistencia axial: cSdM

yRd N

fAN .=

[4]

(factor de reduccin) = ( )f (esbeltez adimensional)Curvas Europeas de Pandeo (curva b para elementosconformados en fro utilizando el lmite elstico del material debase ybf ). [4]

(esbeltez adimensional) y

mn

ce

E fEi

l

==

pi

.

, siendo imn

el radio de giro mnimo del perfil seleccionado.

Longitud eficaz de pandeo: cce ll .9,0. =

Recomendaciones:

2355 mmNf y =

Adoptar un material con un yf mnimo garantizado, porlo que se considerar 1=M [2]

th

del perfil < 37,2

tb

del cordn entre 15 y 25

Cordn superior: (a compresin).

A partir de :

( )mn

mn

ii 90,5

355210000

5019,0_

=

=

pi

y siendo (parametrizacin de la Curva Europea b de Pandeo):

el perfil elegido deber cumplir que:

= ( )f ++= 2)2,0(34,015,0

22

1

+= 1

[ ][ ]

2

21. 12,22

/10.355

1.38,785 cmcmkN

kNANN cSdRd =

; siempre

[4] [5]

Alte

rnat

ivas

PERFIL (RHS) Masa (kg/m) 200 h/t < 37,2 15 < b/t < 25 .A 22,12 cm2

180 x 100 x 8 31,4 113,01 22,5 12,5 13,99 NO OK

200 x 100 x 8 33,9 111,61 25,0 12,5 15,44 NO OK

200 x 150 x 8 40,2 75,78 25,0 18,8 30,89 OK

250 x 150 x 8 46,5 73,68 31,3 18,8 36,86 OK

Cordn inferior. Seleccin provisional del perfil:

Para la eleccin del perfil tubular adecuado, y en general para cualquier tipo de perfil, es recomendable la consulta previa de existenciasal fabricante, para as poder adoptar como perfiles alternativa aquellos que dispongan de stock garantizado.

20

Cordn inferior: Aunque en sus tramos extremos va a estarcomprimido, para el predimensionado lo consideraremos todol trabajando nicamente a traccin. En el clculo definitivosi se deber tener en cuenta.

Resistencia axial: cSdM

yRd N

fAN .=

[4]

Cordn inferior:

El perfil elegido cumplir que:

[ ][ ]

2

21. 12,22

/10.355

1.38,785cm

cmkN

kNANN cSdRd =

PERFIL (RHS) Masa (kg/m) h/t < 37,2 15 < b/t < 25 A 22,12 cm2

100 x 100 x 8 21,4 12,5 12,5 27,2 NO OK

120 x 120 x 8 26,4 15 15 33,6 OK

Recomendaciones:

2355 mmNf y =


th

del perfil < 37,2

tb

del cordn entre 15 y 25

Alternativas

21

Diagonales a compresin. Seleccin provisional del perfil:

Para la eleccin del perfil tubular adecuado, y en general para cualquier tipo de perfil, es recomendable laconsulta previa de existencias al fabricante, para as poder adoptar como perfiles alternativa aquellos quedispongan de stock garantizado.

En el caso de las diagonales, teniendo en cuenta que la mitad de ellas trabajarn a traccin y la otra mitad a compresin, se llevarn a cabo doscomprobaciones, de igual modo que lo realizado anteriormente para los cordones.

( )mn

mn

ii 12,3

275210000

36175,0_

=

=

pi

= ( )f ++= 2)2,0(34,015,0

22

1

+= 1

[4] [5]

[ ][ ]

221

. 32,10/10.275

1.87,283cm

cmkN

kNANN dSdRd =

; siempre

Alte

rnat

ivas

Diagonales a compresin:

Resistencia axial: dSdM

yRd N

fAN .=

[4]

(factor de reduccin) = ( )f (esbeltez adimensional)Curvas Europeas de Pandeo (curva b para elementosconformados en fro utilizando el lmite elstico del material debase ybf ). [4]


mn

de

E fEi

l

==

pi

.

, siendo imn


Longitud eficaz de pandeo: dde ll .75,0. =

Recomendaciones:

2275 mmNf y =


th

del perfil < 37,2

PERFIL (RHS) Masa (kg/m) 200 h/t < 37,2 .A 10,32 cm2

90 x 90 x 4 10,5 77,8 22,5 8,79 NO OK

100 x 100 x 4 11,7 69,6 25,0 10,80 OK

22

Diagonales a traccin:

El perfil elegido cumplir que:

Diagonales a traccin:

Resistencia axial: dSdM

yRd N

fAN .=

[4]

Recomendaciones:

2275 mmNf y =


th

del perfil < 37,2

[ ] 221.

32,10/10.275

1.87,283cm

cmkN

kNANN dSdRd =

[ ]

Diagonales a traccin: Seleccin provisional del perfil:


PERFIL (RHS) Masa (kg/m) h/t < 37,2 A 10,32 cm2

80 x 80 x 4 9,22 20 11,7 OK

V. Diseo de uniones.

El diseo de las uniones se realizar en el clculo definitivo, en paralelo con la comprobacin de su eficiencia.

VI. Comprobacin de la eficiencia de los nudos de la celosa.

Teniendo en cuenta que la mayora de las recomendaciones indicadas, tienen por objeto dimensionar la perfilera en previsin de un comportamientoeficiente de los nudos, la comprobacin de los mismos y su diseo definitivo se realizar en el clculo y dimensionado final.

VII. Comprobacin previa de las deformaciones.

23

Flecha de la celosa:

La flecha de una viga en celosa puede asimilarse a la de unaviga de alma llena de momento de inercia igual al 75 % delcorrespondiente a los cordones. [10]

Ac es el rea del cordn superiordonde: At es el rea del cordn inferior h es el canto de la celosa

Considerado el dintel en celosa (ver apartado III) como una vigabiapoyada (supuesto muy del lado de la seguridad, dado que eldintel se ejecutar empotrado a los soportes), la flecha vendrdada por la expresin:

[ ]mmIE

lqf S

=

3845 4

donde Sq es la carga de servicio (sin mayorar) sobre el dintel.

[8] [12]

Flecha de la celosa:

Momento de inercia asimilado:

Flecha segn el supuesto de viga biapoyada:

( )46

2

1003,16,332,51

6,332,5126075,0 cmI v =+

=

mkNqS /03,7=

[ ] [ ][ ] [ ] mmmmmmN

mmmmNf 1081003,1/210000384

40000/03,754102

44

=

=

mmLmmf 16025040000

250108 ==

CLCULO DEFINITIVO

Finalizado el dimensionado previo de la celosa se acomete su clculo y comprobacin definitivos, para lo cual se ha seleccionado un softwarede clculo global de Estructura Metlica basado en mtodos de clculo matricial. [12]

Se introduce el prtico del ejemplo de aplicacin descrito anteriormente:

24

4.4

I. Determinacin de cargas y sobrecargas a soportar por la celosa

Siguiendo las pautas de funcionamiento del software seleccionado, se introducen las cargas y sobrecargas bajo los criterios marcados en elpredimensionado, teniendo en cuenta ahora la sobrecarga de viento.

En el caso particular del peso propio del dintel, sealar que ser ahora el propio programa de clculo el que, al incorporar los perfiles seleccionadosen el predimensionado, lo tenga en cuenta de manera automtica.

II. Definicin de la geometra de la celosa.

Se adopta como definitiva la diseada en el punto correspondiente del predimensionado.

40

9

2,6

= 5,01lc/2lc0,18

= 3,6

1

l d

40

4646

2,6

III. Determinacin de los esfuerzos axiales en las barras de la celosa.

En la discretizacin de la estructura y de la celosa en concreto, se tendr en cuenta lo sealado como modelo de clculo en el punto III apartadob) del Procedimiento de Clculo y Recomendaciones Iniciales propuesto: Se asume que los cordones son elementos continuos y que las diagonalesse comportan como barras articuladas en sus extremos. Posteriormente, en el dimensionado de barras comprimidas, se utilizarn las longitudeseficaces de pandeo.

Los resultados aportados por el programa de clculo utilizado, correspondientes a la envolvente de esfuerzos psimos de cada barra, son los siguientes:

IV. Dimensionado de barras.

Cordn superior:

Para su dimensionado, se ha tomado el esfuerzo de clculo mximo suministrado por el programa: kNN cSd 66,751sup.. = .Este valor es inferior y prximo al manejado en el predimensionado ( kN38,785 ), por lo que el Perfil Tubular seleccionado entonces para elcordn superior: RHS 200 x 150 x 8 con acero S 355 J2H, se adopta como definitivo.

PERFIL (RHS) Masa (kg/m) 200 h/t < 37,2 15 < b/t < 25 .A 21,17 cm2

200 x 150 x 8 40,2 75,78 25,0 18,8 30,89 OK

25

-166,75 -464,13-658,07

-751,66

-61,05 313,46559,38 709,

11 700,73-20

7,73

-216

,15

258,74

176,37

106,82

30,70

-258

,34

-177

,78

-108

,84 42,02

Cordn inferior:

26

Cordn inferior: long. mx. admisible entre puntos arriostrados

Resistencia axial: inf..cSdM

yRd N

fAN =

[4]


mn

pt

E fE

il

==

pi

..9,0

, siendo l t.p

la longitud terica entre puntos arriostrados.

Perfil Tubular seleccionado:

RHS 120 x 120 x 8 (S 355 J2H)

2355 mmNf y = Supuesto un material con un yf mnimo garantizado, por

lo que se considera 1=M [2]Longitud eficaz de pandeo en el plano perpendicular a la

celosa: l e.c = 0,9 x longitud terica entre puntos arriostrados.Limitaciones: La NBE EA-95

recomienda una esbeltez 200 para piezas comprimidas. establece una esbeltez 300 para piezas traccionadas.

Cordn inferior: long. mx. admisible entre puntos arriostrados

Esfuerzo axial de clculo: kNN cSd 05,61inf.. =

El esfuerzo de clculo mximo a traccin suministrado por el programa es de kNN cSd 11,709inf.. = , inferior y no muy lejano al utilizado parasu predimensionado ( kN38,785 ), por lo que en un principio podra mantenerse el Perfil Tubular entonces seleccionado.No obstante, como se anticipaba en el predimensionado, el primer tramo del cordn inferior del dintel est sometido a esfuerzo de compresin( kNN cSd 05,61inf.. = ), lo que obliga a arriostrarlo lateralmente para asegurar su correcto funcionamiento. Como alternativa podra realizarse unestudio sobre el Perfil Tubular adoptado en el predimensionado (RHS 120 x 120 x 8 con acero S 355 J2H), con el objeto de comprobar su suficienciasin arriostramientos laterales, sin embargo, ello exigira la aplicacin de un mtodo relativamente complejo que queda fuera del mbito de esta Gua.

A continuacin se desarrolla el clculo de la longitud mxima admisible entre puntos arriostrados para que el perfil RHS 120 x 120 x 8 puedasoportar el esfuerzo de compresin sealado. Esto permitir establecer los puntos necesarios de arriostramiento lateral del citado perfil.

[ ][ ]21 0512,06,33./10.355

1.05,61

cmkN

kN=

Curva Europea b de pandeo

23,40512,0

ml

l

pt

pt

1623,4

355210000

49,4.9,0

.

.

=

pi

( ) f= ++= 2)2,0(34,015,0

22

1

+= ; siempre 1

[4] [5]

Cordn inferior: longitud mxima admisible entre puntos arriostrados

Resumen:

1. El clculo seala la necesidad de disponer sobre el cordn inferior arriostramientos laterales cada 16 m mximo entre ellos, para garantizarsu correcto funcionamiento como pieza comprimida ( ml pt 16. ).

2. Limitaciones de la esbeltez segn la NBE EA-95:

mcmlil

ptpt 10998

9,049,4.200200

9,0.

.=

= para piezas comprimidas

mcmlil

ptpt 151497

9,049,4.300300

9,0.

.=

= para piezas traccionadas

Conclusiones:

1. En los tramos del cordn sometidos a esfuerzos de compresin se deben disponer los arriostramientos laterales con una separacin menorde 16 m, recomendndose (NBE EA-95) se haga inferior a 10 m.

2. Los tramos sometidos a traccin (NBE EA-95) se deben arriostrar en puntos cuya separacin no exceda de 15 m.

Solucin adoptada:

7,68 12,32 12,32 7,68

PUNTOS DEARRIOSTRAMIENTO

27

Diagonales

Para el predimensionado de las diagonales, se introdujo la simplificacin de seleccionar provisionalmente un Perfil Tubular para las comprimidas(RHS 100x100x4) y otro Perfil Tubular diferente para las traccionadas (RHS 80x80x4). Sin embargo ahora, conociendo el esfuerzo de clculomximo que ha de soportar cada barra, se tiene la posibilidad de seleccionar y unificar perfiles bajo criterios de grado de solicitacin.

Para el ejemplo que nos ocupa, se definen nicamente dos tipos de Perfiles Tubulares para las diagonales, el ms robusto para las externas(las ms cargadas) y el ms esbelto para las centrales (las menos solicitadas).

Diagonales externas:

Las cuatro primeras diagonales de ambos extremos del dintel (8 en total) se unifican, seleccionando para todas ellas un mismo Perfil Tubular.

Para su dimensionado, se ha tomado el esfuerzo de clculo mximo suministrado por el programa correspondiente a la diagonal del grupoen situacin ms desfavorable, y que coincide con el de la diagonal ms comprimida del grupo kNN edSd 34,258.. = .Tambin en este caso, como sucedi con el cordn superior, el valor sealado es inferior y prximo al utilizado para el predimensionadode las diagonales a compresin ( kN87,283 ), por lo que el Perfil Tubular seleccionado entonces: RHS 100 x 100 x 4 con acero S 275J0H, se adopta como definitivo.

Diagonales centrales:

Las diagonales centrales del dintel (8 en total) tambin se unifican, seleccionando para todas ellas un mismo Perfil Tubular.

Tambin en este caso, para el dimensionado, se ha tomado el esfuerzo de clculo mximo suministrado por el programa correspondiente ala diagonal del grupo en situacin ms desfavorable, y que coincide tambin con el de la diagonal ms comprimida del grupo

kNN cdSd 84,108.. = .

28

PERFIL (RHS) Masa (kg/m) 200 h/t < 37,2 .A 9,39 cm2

100 x 100 x 4 11,7 69,6 25,0 10,80 OK

Diagonales centrales:

Resistencia axial: cdSdM

yRd N

fAN ..=

[4]

(factor de reduccin) = f ( ) (esbeltez adimensional) Curvas Europeas de Pandeo (curva b para elementosconformados en fro utilizando el lmite elstico del material debase ybf ). [4]


mn

de

E fEi

l

==

pi

.

, siendo imn

( )mn

mn

ii 12,3

275210000

36175,0_

=

=

pi

= f ( ) ++= 2)2,0(34,015,0

[4] [5]

[ ][ ]

221..

96,3/10.275

1.84,108 cmcmkN

kNANN cdSdRd =

29

Diagonales centrales. Seleccin definitiva del perfil:


El perfil RHS 80 x 80 x 4, seleccionado provisionalmente en elpredimensionado para las diagonales a traccin, resulta disponer ahorade un relativo margen, lo que sugiere la comprobacin de otros perfilesde dimensiones inferiores.

Se adopta como definitivo para las diagonales centrales un Perfil TubularRHS 70 x 70 x 4 con acero S 275 J0H.

PERFIL (RHS) Masa (kg/m) 200 h/t < 37,2 .A 3,96 cm280 x 80 x 4 9,22 88,2 20 6,86 OK

70 x 70 x 4 7,97 104,4 17,5 5,00 OKAlternativas

22

1

+= 1; siempre


Longitud eficaz de pandeo: dde ll .75,0. =Recomendaciones:

2275 mmNf y = Adoptar un material con un yf mnimo garantizado, por

lo que se considerar 1=M [2] mmt 6

th del perfil < 37,2

En la figura siguiente se muestra la recopilacin de los perfiles adoptadas en el proceso de clculo definitivo del dintel en celosa:

30

V. Diseo de uniones.

Geometra

Como ya se ha mencionado con anterioridad, razonamientos basados en reduccin de costes recomiendan la utilizacin de uniones en K conespaciamiento. Es por ello por lo que se ha adoptado para la celosa la tipologa estructural WARREN.

Por otro lado, la introduccin de la geometra adoptada para la celosa en el software de clculo, se ha realizado inicialmente con las lneas ejes delos elementos, concurrentes en los nudos.

Al incorporar ahora la perfilera adoptada, se est en condiciones de comprobar nudo a nudo si efectivamente se dispone de espaciamiento entrelas diagonales concurrentes en el nudo o no, y si, existiendo espaciamiento, este satisface el campo de validez de las ecuaciones de comprobacinde la eficiencia del nudo.

Si como consecuencia de lo anterior, o como recurso para mejorar la eficiencia del nudo, fuera necesaria la modificacin de la geometra del mismo,las excentricidades provocadas debern tambin satisfacer los lmites de validez de las ecuaciones de comprobacin de la eficiencia. Por tanto, eldiseo definitivo de los nudos, se concretar en gran medida en paralelo con la comprobacin de su eficiencia.

Tambin conviene recordar en este punto, que para dar por finalizado el proceso de verificacin de la eficiencia de los nudos y clculo de la celosa,ser necesario comprobar antes sobre el cordn superior (comprimido), la interaccin entre el esfuerzo axial y el flector actuante efecto directo delas excentricidades adoptadas. Adems de la comprobacin del cumplimiento de las limitaciones para las deformaciones.

4 RHS 100 x 100 x 4 Cordn superior: RHS 200 x 150 x 84 RHS 70 x 70 x 4

Cordn inferior: RHS 120 x 120 x 8

31

Soldadura

La unin soldada de las diagonales a los cordones se realizar en todo el permetro del perfil tubular, mediante soldadura a tope,soldadura en ngulo o combinacin de ambas (ver detalles constructivos en figura)

b1

b0

h 0

El espesor de garganta mnimo para las soldaduras, considerando la utilizacin de un material de aportacin y tipo de acero adecuados, ser:

VI. Comprobacin de la eficiencia de los nudos de la celosa.

Todos los nudos de la celosa se disean en forma de K, con espaciamiento entre diagonales en su encuentro con el cordn. No obstante, en elejemplo que nos ocupa, se pueden distinguir cinco tipos distintos de nudos, atendiendo a la tipologa y dimensiones de las barras que los forman.Por lo tanto, tendrn que realizarse un mnimo de cinco comprobaciones de eficiencia, una por cada tipo de nudo, y sobre aquel de cada tipoque se encuentre en la situacin ms desfavorable.

Segn esto, los nudos a comprobar seran los siguientes:

Con el objeto de simplificar la exposicin de los clculos y favorecer la comprensin de los mismos, se desarrollar nicamente la formulacincorrespondiente a dos de los cinco nudos sealados: los nmeros 1 y 3, los ms solicitados en cada cordn.

a 1,00 t, para S 275a 1,07 t, para S 355

32

a a a

t

4 5

1

3

2

Parmetros de la geometra del nudo en K:

33

Esfuerzos actuantes en el nudo en K:

Pxgap NNN 010 +=

111 cos. NN x =

N 1 N 2

N 0P N 0

A

A A

A

N 0 gap V

1 2

x x

1 2

0h0

b0 b0

b2

h2

b1

h1

21

t0

t1

g

t2

+e

COMPROBACIN DE LA EFICIENCIA DEL NUDO 1

MODELO: Uniones en K con espaciamiento entre cordn RHS-cuadrado y diagonales RHS-cuadrados [6]

0

2121

4bhhbb +++

= ii tb oo tbibbb

+

221 g e

35,0adicionalmente

o

oi

tb

bb 01,01,0

0

+

Compresin Traccin

35

25,11

yf

E35

3515 o

o

tb

(*)

3,12

6,0 21

+

ibbb

(*)

( ) ( )15,115,0bg

o

21 ttg +adicionalmente

25,055,0 oh

e

(**)

(*) Si no se respetan estos lmites, la unin puede comprobarse como si tuviera un cordn rectangular.

(**) Si ( )> 15,1ob

g tratar como una unin en T Y.

Rangos de validez. Tabla 2.

34

Resistencia de clculo de las uniones:

Base: plastificacin de la cara del cordn ( )0,1

iSdi

yiRd Nnfsen

tfN .

5,0200*

. )(9,8

= donde:

o

o

tb

=

2

0,1)( =nf para 0n (traccin)

yoo

o

fAN

n

=

0,14,03,1)( += nnf para 0


CORDN: RHS 120 x 120 x 8 (S 355 J2H)

DIAGONALES: 2 RHS 100 x 100 x 4 (S 275 J0H)

0

2121

4bhhbb +++

= ii tb oo tbibbb

+

221

35,083,0 =

25,08

12001,01,083,0 =+ 3525

5,34275

4101,225,125

= 3525

351515 3,116,0 mmemm

e

3066

25,0120

55,0

g e

adicionalmente

( ) ( )g 83,015,1120

83,015,0

mmgmm 3010

mmg 844 =+

Compresin Traccin

adicionalmente

Comprobacin del cumplimiento de los rangos de validez. Tabla 2.

35

CONCLUSIN: El nudo 1 funcionar correctamente para un espaciamiento g entre 10 mm y 30 mm y una excentricidad e entre -66 mm y 30 mm.Nota: La utilizacin del programa CIDJOINT para la ejecucin automtica de estas comprobaciones puede dar lugar a resultados ligeramente diferentes, debido al mayor nmero de decimalesaportadas por el sistema a los clculos.


5,782

120=

=

kNN 05,610 =

[ ][ ] 005,010355106,33

05,61

2322

=

=

mmkNmm

kNn

Base: plastificacin de la cara del cordn ( )0,183,0 =

kNsen

NN RdRd 96,6380,15,783,0468355

9,8 5,02

*2.

*1. =

==

kNNtambinykNNkNN SdSdyRd 74,25834,25896,638 2.1.*

21. ===

O.K.( ) 0,128,105,083,04,0

3,1)( ==+= fnf )(n

36


MODELO: Uniones en K con espaciamiento entre cordn RHS-rectangular y diagonales RHS-cuadrados [6]

0

2121

4bhhbb +++

= ii tb ii bh g e

35,0adicionalmente

o

oi

tb

bb 01,01,0

0

+

Compresin Traccin

35

25,11

yf

E35 20,5

i

i

bh ( ) ( )15,115,0 b

g

o

21 ttg +adicionalmente

25,055,0 oh

e

(*)

(*) Si ( )> 15,1ob

g tratar como una unin en T Y.

35

00 / tb00 / th

Rangos de validez. Tabla 3.


Base: fluencia de la cara del cordn

donde:

o

o

tb

=

2

0,1)( =nf para 0n (traccin)

yoo

o

fAN

n

=

0,14,03,1)( += nnf para 0

37


CORDN: RHS 200 x 150 x 8 (S 355 J2H)

DIAGONALES: 2 RHS 100 x 100 x 4 (S 275 J0H)

0

21214b

hhbb +++=

35,067,0 =

g e

adicionalmente

29,08

15001,01,067,0 =+3525

5,34275

4101,225,125

= 3525 215,0

3575,18

3525

( ) ( )

mmg

mmgmm

g

844

7525

67,015,1150

67,015,0

=+

mmemm

e

50110

25,0200

55,0

Compresin

adicionalmente

00 / tb00 / thii bhii tb

Traccin

Comprobacin del cumplimiento de los rangos de validez. Tabla 3.


Base: fluencia de la cara del cordn

38,982

150=

=

kNN 13,4640 =[ ]

[ ] 026,010355102,5113,464

2322

=

=

mmkNmm

kNn

( ) ( ) 0,115,126,067,04,0

3,1)( ==+= nfnf

kNsen

NN RdRd 95,5730,138,967,04683559,8 5,0

2*

2.*

1. =

==

kNNtambinykNNkNN SdSdyRd 37,17634,25895,573 2.1.* 21. ===

O.K.

Nota: La utilizacin del programa CIDJOINT para la ejecucin automtica de estas comprobaciones puede dar lugar a resultados ligeramente diferentes, debido al mayor nmero de decimalesaportadas por el sistema a los clculos.

Base: esfuerzo cortante del cordn

iSdi

vyiRd N

sen

AfN .

0*.

3

=

( ) ( )[ ] gapSdpyvyvgapRd NVVfAfAAN 0.5,02000* 0. 1 +=donde:

000 )2( tbhAv +=

5,0

20

2

34

1

1

+

=

tg

30 vy

p

AfV

=

ii senN mx. ( )

38

Base: anchura eficaz

donde:[ ] iSdeiiiiyiiRd NbbthtfN .* . 42 ++= iiiyi

ye bbtf

tftb

b

=00

00

10

Base: punzonamiento (se debe comprobar cuando se cumpla: 11 )

iSdepii

i

i

yiRd Nbbsen

hsen

tfN .

00*.

23

++

=

donde: iiep bbtb

b =00

10


V =

39

CONCLUSIN: El nudo 3 funcionar correctamente para un espaciamiento g entre 25 mm y 75 mm y una excentricidad e entre -110 mm y 50 mm.Nota: La utilizacin del programa CIDJOINT para la ejecucin automtica de estas comprobaciones puede dar lugar a resultados ligeramente diferentes, debido al mayor nmero de decimalesaportadas por el sistema a los clculos.

(1) CIDJOINT tiene implementada la no consideracin de los esfuerzos cortantes en esta comprobacin cuando estos no superan el 50 % de la capacidad a cortante del cordn.

Es por ello por lo que en este caso CIDJOINT da como resultado para un valor de 1819,11 kN.

Base: anchura eficaz


21. =>=>= O.K.


Base: esfuerzo cortante del cordnCon el fin de cubrir un margen de error en la operacin de corte de las diagonales, se aconseja adoptar como espaciamiento g un valor intermediode su rango de validez, entre 25 y 75, p.e.: g=55 mm.

12,0

835541

1 5,0

2

2=

+

=

298,33498)15012,02002( mmAv =+=

=====

= mmbbbbbmmb ee 10070,1371004275

83558150

102121 [ ] kNN yRd 4,422100100441002410275 3* 21. =++=

kNN gapSd 21,34675,16646cos34,2580. =+=

kNsenV 83,1854634,258 0 ==

kNVp 61,6863

98,334910355 3=

=

kNsen

NN RdRd 50,95446398,334910355 3*

2.*

1. =

==

kNNtambinykNNkNN SdSdyRd 37,17634,25850,954 2.1.* 21. =>=>=

O.K.

Base: punzonamiento (siendo 38,9= y 67,0= se cumple que: 89,038,91167,0 = )


21. =>=>= O.K.

== 10033,531008150

10 mmbep kNsensenNN RdRd 26,98333,5310046

1002463810355 3*

2.*

1. =

++

==

( ) kNNkNN gapSdgapRd 21,34622,177361,68683,185

11035598,33491035598,3349102,51 0.

5,02332*

0. ==

+= O.K.(1)

N gapRd*

0.

40

Unificacin del espaciamiento (g) entre diagonales en la celosa:

0

2121

4bhhbb +++

=Espaciamiento

(g)adoptado

NUDO TIPO DIAGONALES

3

4

5

CORD

N

SU

PERI

OR

RHS

200

x 15

0 x

8CO

RD

N IN

FERI

OR

RHS

120

x 12

0 x

8

1

2

RHS 100 x 100 x 4 (-)

RHS 100 x 100 x 4 (+)

RHS 100 x 100 x 4 (-)

RHS 70 x 70 x 4 (+)

RHS 70 x 70 x 4 (-)

RHS 70 x 70 x 4 (+)

RHS 100 x 100 x 4 (-)

RHS 100 x 100 x 4 (+)

RHS 70 x 70 x 4 (-)

RHS 70 x 70 x 4 (+)

0,67

0,57

0,47

0,83

0,58

mmgmmgmm

87525

mmgmmgmm

85,975,32

mmgmmgmm

812040

mmgmmgmm

83010

mmgmmgmm

87525

g=20 mm

adicionalmente

( ) ( )15,115,0bg

o

21 ttg +

g=55 mm

g=55 mm

Comprobados todos los nudos y resultando todos ellos eficientes, se recomienda ahora unificar los espaciamientos entre diagonales, con el fin desimplificar en la medida de lo posible la fabricacin de la celosa, incorporando de este modo adems, un margen de tolerancia para la operacin decorte. Se trata de adoptar por tanto un nmero reducido de valores de g diferentes, de manera que se favorezca el armado de la celosa sin errores.

Para dar por terminada la verificacin de la eficiencia de los nudos, queda nicamente por comprobar el efecto sobre el cordn comprimido delos momentos flectores causados por las excentricidades obtenidas.Teniendo en cuenta que el nudo designado con el nmero 3 es el ms solicitado de los que se forman sobre el cordn superior (comprimido), serealiza la comprobacin sobre l.

41

Al espaciamiento entre diagonales adoptado para este nudo, g=55 mm, le corresponde una excentricidad e= -0,45 mm. No obstante, se ha llevadoa cabo la comprobacin sobre la situacin ms desfavorable, es decir, suponiendo el espaciamiento, dentro de su rango de validez ( mmgmm 7525 ),al que corresponde la mxima excentricidad, esto es, mmemmg 1,1525 == . [6] [13]

El momento causado por esta excentricidad ser de kNmeNNM Pe 49,40151,0)75,16613,464()( 00 ===

Siendo la longitud y la rigidez IE . de los elementos del cordn superior, iguales a la izquierda y a la derecha del nudo, el momento eM puededistribuirse por igual sobre ambos elementos, es decir, habrn de calcularse adicionalmente para kNmM Sd 25,2= .Tomando de los dos elementos el ms crtico, se comprueba ahora como una viga-columna mediante la ecuacin de interaccin a flexo-compresin:[4][5]

1018,0.351,012,122

25,2.

4,132313,464

+=+ kk siendo 5,1k es imposible que la situacin analizada sea crtica, por lo que se dan definitivamentecomo vlidos los resultados obtenidos anteriormente.

VII. Comprobacin de las deformaciones:

kNNN Sd 13,4640 ==

kNmMM eSd 25,22 ==

5,1. = nponderacideCoefk

===== 728,0794,043,790,54,1323.. 00 yy

My

yRd kNfAN

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355,0344000.

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(Clase de seccin del RHS 200 x 150 x 8 en S355J2 H : 1 plstico) M Rd

Flecha mxima:

El valor de la flecha en el centro de la celosa, determinada por el programa en base a criterios elsticos, es de mmf 50,91= .La experiencia sita la flecha real obtenida en una celosa ejecutada empleando nudos en k con espaciamiento, en un 15 % sobre elvalor anterior.

==

n la presente Gua se han utilizado nicamente Perfiles Tubularessegn norma UNE-EN 10219: "Perfiles huecos para la construccinconformados en fro de acero no aleado y de grano fino

Durante el desarrollo del proceso de clculo expuesto, se ha mencionadoen varias ocasiones la conveniencia, a la hora de abordar el diseo decualquier estructura de acero, de consultar la disponibilidad en elmercado de los diferentes perfiles seleccionados. Trabajar con prontuariosactualizados y a ser posible verificados por Fabricantes y/o Distribuidores,es garanta de eliminacin de problemas y de sobrecostes en el acopiode los materiales prescritos.

A travs de la pgina Web del Instituto para la Construccin Tubular:www.ICTubular.es, se puede acceder a los datos actualizados de lasgamas productivas de los Fabricantes de Perfiles Tubulares Socios de

ICT, as como a la disponibilidad de cualquier tipo de Perfil Tubular porparte de los Distribuidores Socios de ICT.

Si se desea ms informacin, la web del ICT permite enlazar directamentecon las web particulares de los Socios y, en pginas posteriores, seaportan las direcciones completas para posibilitar los contactos directoscon cada uno de ellos.

El clculo y comprobacin de los elementos de la celosa comprimidoso flexo-comprimidos, se ha realizado en base a la curva europea depandeo b, ms favorable para el clculo que la curva c. Esto esposible siempre y cuando se tengan garantas de que el lmite elsticodel perfil tubular suministrado sea el del acero base antes de su

conformado en fro ( ybf ). [4]

C O M E N TA R I O S F I N A L E S 5

42

E

543

Los fabricantes de Perfiles Tubulares para la construccinconformados en fro licenciatarios de la Marca AENORde producto certificado, garantizan que el lmite elsticode los productos suministrados es el del acero base ( ybf )antes del conformado en fro

En la tabla siguiente se recoge un resumen de la medicin del dintel encelosa diseado en la presente Gua:

ELEMENTO PERFIL ADOPTADO PESO (kg) % Kg/m2ESTRUCTURAL

Cordn Superior RHS 200 x 150 x 8 1.611,36 49,8

Cordn Inferior RHS 120 x 120 x 8 1.057,04 32,7

8 RHS 100 x 100 x 4 338,38Diagonales 8 RHS 70 x 70 x 4 229,72

568,10 17,5

3.236,50 100 13,48

Como puede observarse, la contribucin del cordn superior al pesototal de la celosa es la ms importante (49,8 %), por lo que merecerla pena concentrar en l los esfuerzos de optimizacin.

Por el contrario, la contribucin en el peso total de la celosa por partede las diagonales supone nicamente el 17,5 %, lo que permite asegurarque los costes introducidos en el coste global de la celosa sonmayoritariamente debidos a la fabricacin. Tratar por tanto de reducirsu peso no es relevante.

La seleccin de Perfiles Tubulares para la celosa se ha realizado en basea referencias con stock garantizado. Sin embargo la utilizacin de referenciasde gama general de fabricacin podra haber permitido un mayor ajuste

en el peso, no obstante, la incidencia del peso del dintel obtenido por m2

cubierto (13,48 Kg/m2) se considera muy reducida en relacin a la que se

obtendra con otro tipo de perfiles, materiales o tipologas.

Para la verificacin de las uniones, ICT pone a disposicin de los

profesionales calculistas en su pgina web (descarga gratuita) el software

CIDJOINT [13], donde se recogen todas las recomendaciones incluidas

en las Guas de Diseo 1 y 3, editadas por el CIDECT (Comit Internacional

para el Desarrollo y Estudio de la Construccin Tubular) y que han sido

implementadas en el EC-3.

R E F E R E N C I A S 6

44

[7] Manual de Estructuras Metlicas de edificios urbanos.Ministerio de Fomento.

[8] El proyectista de estructuras metlicas. Robert Nonnast.

[9] Design of Structural Steelwork Lattice Framed IndustrialBuilding. The Steel Construction Institute.

[10] Estructuras de acero. R. Argelles lvarez, R. Argelles Bustillo,F. Arriaga Martitegui, J. R. Atienza Reales, J. J. Martnez Calleja.

[11] Estructuras especiales en edificacin. Anlisis y clculo 1parte. Valentn Quintas Ripoll.

[12] Metal 3D 2002.i Programa de clculo de estructuras metlicas.CYPE Ingenieros.

[13] CIDJOINT Programa para la verificacin de uniones. CIDECT.

[1] NBE/AE-88 "Acciones en la Edificacin". Ministerio de Fomento.

[2] NBE/EA-95: Estructuras de acero en edificacin. Ministeriode Fomento.

[3] Eurocdigo 1: Bases de proyecto y acciones en estructuras.

[4] Eurocdigo 3: Proyecto de estructuras de acero.

[5] Gua de Diseo n 2: Estabilidad estructural de perfiles tubulares.CIDECT: Comit Internacional para el Desarrollo y el Estudio dela Construccin Tubular.

[6] Gua de Diseo n 3: Para nudos de perfiles tubulares rectan-gulares (RHS) bajo cargas predominantemente estticas. CIDECT:Comit Internacional para el Desarrollo y el Estudio de la Cons-truccin Tubular.

La Asociacin "Instituto para la Construccin Tubular" - I.C.T. -, promovidapor los Fabricantes Nacionales de Perfil Tubular de acero, se constituy afinales de 1996 como una organizacin de mbito nacional, no comercial ysin fines lucrativos. Su objetivo es promover el empleo del Perfil Tubular deacero como elemento de construccin en todo tipo de estructuras deedificacin, obra civil y maquinaria en el mercado espaol.

Para fomentar e impulsar el uso del Perfil Tubular de acero, I.C.T. desarrollatres tipos de actividades:

Divulgativas, en las que se dan a conocer las ventajas y beneficioseconmicos de la Construccin Tubular.

De creacin de herramientas, en las que se gestiona y coordinala obtencin de herramientas especficas de clculo y diseo,para su posterior divulgacin.

De formacin, orientada hacia el correcto empleo de lasherramientas anteriores.

Algunas de estas actividades se concretan en:

Participacin en estudios e investigaciones para incrementar el conocimientode los Perfiles Tubulares de acero y su aplicacin en la construccin, ascomo para obtener diseos prcticos y soluciones estndares y econmicas.

Edicin de publicaciones tcnicas sobre criterios y mtodos de diseo yclculo actualizados.

Captacin, desarrollo y divulgacin de herramientas, diseos modulares yestndares.

Organizacin de jornadas tcnicas.

Formacin sobre construccin tubular para profesionales y para alumnosde los centros universitarios de arquitectura e ingeniera.

Asesoramiento tcnico, que permita al profesional que acomete por primeravez un proyecto de estructura tubular, desarrollarlo con mayor seguridad.

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Cooperacin con los organismos pblicos o privados responsables deregulaciones, recomendaciones y normativas de diseo prctico, tanto dembito nacional como internacional.

En suma, I.C.T. desarrolla todas aquellas actividades de promocin tcnicasobre el Perfil Tubular de acero, que redunden en una buena prctica de laIngeniera y en una Arquitectura adecuada, contribuyendo de esta manera,a una mejora constante en la calidad de las Construcciones Tubulares.

Las publicaciones tcnicas disponibles en ICT, de edicin propia o traducidasal espaol de las editadas por el CIDECT, son las siguientes:

Coleccin Guas de Diseo Construccin con Perfiles Tubulares de Acero:

Gua n 1: Nudos de perfiles tubulares circulares (CHS) bajo cargaspredominantemente estticas; J. Wardenier, Y. Kurobane, J.A.Packer, D. Dutta, N. Yeomans.

Gua n 2: Estabilidad estructural de perfiles tubulares; J. Rondal, K.-G. Wrker, D. Dutta, J. Wardenier, N. Yeomans.

Gua n 3: Nudos de perfiles tubulares rectangulares (RHS) bajo cargaspredominantemente estticas; J.A. Packer, J. Wardenier, Y.Kurobane, D. Dutta, N. Yeomans.

Gua n 4: Columnas de perfiles tubulares estructurales sometidas afuego; L. Twilt, R. Hass, W. Klingsch, M. Edwards, D. Dutta.

Gua n 5: Columnas de perfiles tubulares rellenos de hormign bajocargas estticas; R. Bergmann,C. Matsui, C. Meinsma, D. Dutta.

Gua n 6: Perfiles tubulares estructurales en aplicaciones mecnicas;J. Wardenier, D.Dutta, N. Yeomans, J.A. Packer, . Bucal.

Gua n 7: Fabricacin, ensamble y montaje de estructuras de perfilestubulares; D.Dutta, J. Wardenier, N. Yeomans, K. Sakae, . Bucak,J.A. Packer.

Gua n 8: Nudos soldados de perfiles tubulares circulares yrectangulares sometidos a solicitaciones de Fatiga; X.-L.Zhao, S. Herion, J.A. Packer, R.S. Puthli, G.Sedlacek, J. Wardenier,K. Weynand, A.M. van Wingerde, N.F. Yeomans.

Las estructuras tubulares en la Arquitectura; Mick Eekhout; T.U. Delft CIDECT .

Perfiles Tubulares en Aplicaciones Estructurales; J.Wardenier.

Cd-Rom: HAGAlas mejores naves industriales de Perfiles Tubularesde Acero

CIDJOINT: Software de fcil manejo para el clculo de la resistencia de lasuniones directas entre Perfiles Tubulares y uniones entre estosy otros tipos de perfiles, segn criterios de las Guas de Diseo1 y 3 del CIDECT y del EC-3.

STABILITY: Programa de fcil manejo para el clculo de la resistencia dePerfiles Tubulares sometidos a esfuerzos de flexo-compresin,segn criterios de la Gua de Diseo 2 del CIDECT y del EC-3.

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FABRICANTES DE PERFIL TUBULAR DE ACERO:

Alfonso Gallardo, S.A.Ctra. Jerez-Zafra, s/n06380 JEREZ DE LOS CABALLEROS (Badajoz)Tel.: 924 759 000 Fax: 924 759 010www.grupoindustrialag.com

Chinchurreta, S.A.B San Pedro, 11 (Apdo. 6)20560 OATE (Guipzcoa)Tel.: 943 781 312 Fax: 943 781 411www.chinchurreta.com

Conducciones y Derivados, S.A. CONDESA Parque Tecnolgico de lava, Edificio E-62 Planta, Oficina 20601510 MIANO MAYOR (lava)Tel.: 945 297 140 Fax: 945 194 331www.condesa.com

Tubos y Flejes, S.A. TUFLESA Apdo. 74 Mula, s/n30565 LAS TORRES DE COTILLAS (Murcia)Tel.: 968 626 198 Fax: 968 627 213www.tuflesa.es

Laminaciones Arregui, S.L.Canal de Santo Toms, s/n01013 VITORIA (lava)Tel.: 945 121 100 Fax: 945 289 223www.arregui.com

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LISTADO DE SOCIOS

Los actuales miembros del ICT son (2007):

ALMACENISTAS DE PERFIL TUBULAR DE ACERO:

ARCELOR Diistribucin Norte S.L.Larrazabal, 248970 BASAURI (Bizkaia)Tel.: 944 872 500 Fax: 944 407 039www.grupovelasco.com

Freire Hermanos, S.A.Aptdo. 1060, Ctra. Corua - Carballo, Km. 2,515008 LA CORUATel.: 981 174 848 Fax: 981 174 772www.freirehnos.es

Granallados y Tubos, S.A. GRATUSA Antilln, s/n. Polg. El Pilar.50014 ZARAGOZATel.: 976 474 072 Fax: 976 474 206www.gratusa.es

Proveedora de Tubos Occidental, S.L.Polg. Ind. LEmpalme, c/ Girona, 1843713 SANT JAUME DELS DOMENYS (Tarragona)Tel.: 902 375 375 Fax: 902 375 376www.protubsa.com

Grupo ROS CASARESUrartea, 13 Polg. Ind. Ali-Gobeo01010 VITORIA (lava)Tel.: 945 240 300 Fax: 945 240 958www.roscasares.com

Grupo HIEMESAPolg. Ind. Can Tras, c/ Luis Vives, 1008232 VILADECAVALLS (Barcelona)Tel.: 93 733 99 77 Fax: 93 733 99 78www.hiemesa.com

Hierros Leiza, S.L.Polg. Ind. 26 parcela 2820115 ASTIGARRAGA (Guipzcoa)Tel.: 943 555 800 Fax: 943 557 501

UTILIZADORES DE PERFIL TUBULAR DE ACERO:

Ideas en Metal, S.A.Polg. Ind. Los Campones, s/n. Tremaes33211 GIJN (Asturias)Tel.: 985 308 980 Fax: 985 308 981www.ideasenmetal.com

ENTIDADES COLABORADORAS:

Unin de Almacenistas de Hierros de Espaa UAHEPrncipe de Vergara, 7428006 MADRIDTel.: 91 411 06 98 Fax: 91 411 18 34www.uahe.org

Se ha tenido especial cuidado en asegurar la objetividad de todos los datos e informacin presentados en esta Gua,as como la exactitud de los valores numricos. Hasta donde podemos conocer, en la medida de nuestros conocimientos,en el momento de su publicacin, toda la informacin contenida en esta Gua es exacta.

El ICT, sus miembros y los autores no asumen responsabilidad alguna por los errores o interpretacin incorrecta dela informacin contenida en esta Gua o del uso que de ella se haga.

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Instituto para la Construccin Tubular ICT Parque Tecnolgico de lava, Edificio E-5, Oficina 00501510 MIANO MAYOR (lava)Tel.: 945 297232Fax: 945 296974e-mail: [email protected]: www.ictubular.es

captulos 1 y 2 (2.147 KB)captulo 3 (1.994 KB)captulos 4, 5 y 6 (2.405 KB)

Documents

GUÍA de DISEÑO Para Estructuras en Celosía Resueltas Con Perfiles Tubulares de Acero (1)