lunes, 28 de octubre de 2013

UNION ENTRE PILARES DE UN EDIFICIO MODULAR

Las limitaciones de longitud exigidas por el dimensionamiento, el transporte y el montaje hacen necesaria la realización de empalmes en obra en los pilares de un edificio. Dichos empalmes pueden ser realizados para garantizar la continuidad en el pilar o para conseguir una articulación.

En el caso más habitual de pilares, con un esfuerzo axial centrado de compresión, se recomiendan dos configuraciones de empalmes: con placa de testa (Fig. 5.1) y con cubrejuntas (Figs. 5.2 y 5.3).  En el primer caso, la placa de testa se une al pilar mediante soldadura en taller y, posteriormente en obra, se colocan los tornillos de fijación. La transmisión del esfuerzo se realiza directamente entre las placas de testa de los sucesivos tramos Si los perfiles son DE distinto tamaño a cada lado del empalme, se colocan unos rigidizadores en prolongación de las alas del perfil de sección inferior, como elemento de transición. La necesidad de estos rigidizadores depende de la diferencia de canto entre tramos y del espesor de las placas de testa. Los tornillos deberán dimensionarse, al menos, para aguantar a cortadura la décima parte de la carga (salvo que estén so)icitados a cortadura, en cuyo caso se dimensionarán para esta solicitación).

UNION ENTRE PILARES DE UN EDIFICIO MODULAR

En el segundo caso de empalme por medio de cubrejuntas, estas deben dimensionarse de manera que sean capaces de transmitir la totalidad de la carga correspondiente. Los cordones de soldadura de taller y los tornillos de obra deben dimensionarse para resistir el esfuerzo total en caso de tracción. Para el caso habitual de compresión, la norma admite su transmisión por contacto directo si se mecanizan las superficies en contacto y se garantiza que estas son perfectamente planas. Se aconseja, no obstante, en el caso de transmisión total por contacto, que los tornillos y las soldaduras de taller se dimensionen para que puedan resistir al menos la tercera parte del esfuerzo de total compresión.

Cuando sea necesario, para compensar la diferencia de dimensiones de los perfiles a unir, la colocación de forros, el número de tornillos que es necesario colocar, debe ser, el calculado por las consideraciones anteriores, multiplicado por el factor 1 + 0,30 m, siendo m el número de forros dispuestos.

Ambas soluciones se pueden realizar por soldadura. En el caso de empalme de perfiles iguales, su unión podrá realizarse directamente por soldadura a tope, sin cubrejuntas ni placas de testa, tomando las medidas necesarias para garantizar la calidad de las soldaduras de obra.

Por razones constructivas, los empalmes de pilares se sitúan por encima del plano superior del forjado. Si la estructura no queda descubierta, otro punto adecuado (por razones de esfuerzos principalmente), para efectuar los empalmes, es el situado en la mitad del pilar entre dos forjados.

lunes, 21 de octubre de 2013

ESTRUCTURAS - MEDIOS DE UNION

Las primeras estructuras metálicas fueron construidas utilizando roblones como medio de unión de las diferentes piezas. Éste sistema fue muy utilizado en el pasado, pero hoy en día esta en desuso por su costosa ejecución. No obstante la norma NBEEA-95 sigue regulando las uniones realizadas con estos elementos.

Los roblones han sido sustituidos por los tornillos, que proporcionan unas resistencias mayores, simplifican el montaje y facilitan la realización de estructuras desmontables. Otra de las ventajas de las uniones atornilladas reside en que su puesta en obra prácticamente, no se ve afectada por la habilidad del operario ni por las condiciones meteorológicas, lo que proporciona una mayor uniformidad en la calidad de la ejecución.

Existen varios tipos normalizados de tornillos. de acero. Los habitualmente utilizados son:

• Tornillos ordinarios en calidad A4t (también denominado A4.6).
• Tornillos calibrados en calidad A5t (A5.6)
• Tornillos de alta resistencia en calidades A8t (A8.8) yAlOt (A1O.9).

Los tornillos ordinanos y los tornillos calibrados están concebidos para trabajar fundamentalmente a cortadura y/o tracción, mientras que los tomillos de alta resistencia tienen su principal aplicación en uniones en las que la transmisión de esfuerzos se realiza por fricción entre las superficies en contacto, que se logra mediante su apriete controlado. Estos tornillos de alta resistencia también pueden utilizarse trabajando a tracción y cortadura, total o parcialmente pretensados, aprovechando sus elevadas características resistentes.


Otro medio muy utilizado, cuyos estándares de calidad han mejorado notablemente a lo largo del tiempo, es la soldadura. Las uniones soldadas en obra están sujetas a diversas contingencias desfavorables 1 por lo que no son recomendables, a menos que se tomen precauciones que garanticen su correcta ejecución, seguida de un riguroso control de calidad. Sin embargo, es prácticamente el único medio de unión que se utiliza en taller, debido a la comodidad, rapidez y garantía de calidad que proporcionan los avanzados equipos actuales.

Otros medios de unión son los bulones, que proporcionan una articulación casi perfecta, pero su uso está prácticamente restringido a la construcción mecanica.

Finalmente, en los últimos tiempos se están promocionando las uniones por medio de adhesivos, pero no son muy utilizados en uniones acero-acero debido a la necesidad de una limpieza exquisita de las superficies y de un cuidadoso proceso de ejecución. Los fabricantes garantizan resistencias de adherencia para acero con acero del orden de 90 kg/cm2, para algunos de estos compuestos. Su utilización principal es en uniones hormigón-acero.

lunes, 14 de octubre de 2013

Elementos Para Absorber Esfuerzos Horizontales

La consecución de la estabilidad horizontal del edificio mediante celosías trianguladas implica el cálculo de los elementos de triangulación. Ya se ha señalado anteriormente que en el caso de disposiciones en cruz, se considera que sólo trabaja la barra que está a tracción (Fig. 4.1.) La resolución se reduce a la determinación del equilibrio en cada nudo.



Considereando los esfuerzos V/2 en el nudo A y V en los nudos C y E, las barras trabajan:



Se recuerda que en las piezas afectadas, (vigas y pilares que formen parte de la celosía de arriostramiento) las solicitaciones debidas a esfuerzos horizontales deberán sumarse algebraicamente a las solicitaciones debidas a cargas verticales. En la compresión introducida en las vigas puede no considerarse el coeficiente de pandeo, si las mismas están unidas eficazmente al forjado.

Una vez obtenidas las solicitaciones, se procederá al dimensionamiento de las piezas, teniendo en cuenta el pandeo en los pilares comprimidos (ver cálculo de pilares) y sin tenerlo en las piezas traccionadas. Para estas últimas son válidas las fórmulas de pilares, haciendo w = 1.

Se recomienda que, en piezas traccionadas. la esbeltez mecánica no supere el valor de 300 en piezas principales, pudiéndose llegar a 400 o más en el caso de piezas secundarias ó tirantes.

martes, 8 de octubre de 2013

PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Las acciones definidas anteriormente, aplicadas a la estructura, provocarían unas solicitaciones en los distintos elementos que la componen y en las uniones entre ellos Estos elementos deben ser diseñados para resistir dichas solicitaciones.

A continuación se estudia el predimensionado de vigas y pilares así como el de las celosías para resistir esfuerzos horizontales.

1. Vigas

Para el cálculo aproximado de las solicitaciones se pueden utilizar las fórmulas incluidas en las tablas anexas, en función del tipo de carga (distribuida en toda la luz de la viga, distribuida en parte de la luz, puntual, triangular) y del tipo de viga (biapoyada, biempotrada o continua).

Una vez obtenidas las solicitaciones, se procede a la elección de un perfil, a la comprobación cJe su resistencia en los puntos de máxima solicitación (momento flector máximo o esfuerzo cortante máximo) y a la comprobación de su deformación máxima.

La condición de resistencia de la sección estudiada, se verifica mediante la fórmula:


En condiciones normales, para perfiles en doble T ó en H, es suficiente Ía aproximación del lado de ta seguridad, que se obtiene al considerar, para cada sección que se compruebe, la Omax y la tmax, que vienen dadas por las expresiones siguientes:



La elección del perfil a comprobar en un primer tanteo, puede realizarse a partir del momento flector, mediante la expresión:


con la que se obtiene el valor aproximado del módulo resistente necesario. Con este valor se entra en las tablas de perfiles anexas y se elige el que cumpla esta condición, procediéndose entonces a la comprobación de la sección tal como se ha indicado.

Una vez elegido el perfil y realizada la comprobación, de su resistencia, se calculará su máxima deformación mediante las fórmulas indicadas en las tablas de los anexos. Una fórmula aproximada para secciones simétricas es la siguiente:


Los valores máximos admitidos de la relación flecha/luz bajo cargas características para distintos elementos, son los siguientes:


Dados los tipos de forjados utilizados en edificios modulares, prácticamente, no es necesaria la comprobación de la inestabilidad del cordón comprimido (pandeo lateral). No obstante, en algunas circunstancias, es preciso hacer dicha comprobación mediante la aplicación de la fórmula.



Existen publicaciones en las que se dan tablas que determinan las logitiudes maximas entre puntos fijos para las que no hay que tener en cuenta este efecto o la valoración del mismo en el caso de utilización de perfiles laminados.

En el diseño de vigas armadas debe tenerse en cuenta, además de los criterios expuestos, la posibilidad de abollamiento del alma y el cálculo de los cordones de soldadura de unión entre alma y ala.

Según la norma, cuando la relación e/ha sea no menor a:


siendo e el espesor del alma y ha su altura, no se produce abolladura del alma. Si no es así, debe estudiarse el fenómeno, lo que queda fuera del alcance de esta publicación, remitiéndose a la norma y sus anexos.
Para el cálculo de los cordones de soldadura de unión ala-alma, de acuerdo con la norma NBEEA-95 tabla 3.A.6.1, caso 18:



2. Pilares.

Los pilares están solicitados, en el caso más general, por un esfuerzo axial de compresión y un momento flector.

En las estructuras de nudos articulados, el esfuerzo axial se determina considerando las reacciones de las vigas que concurren en el pilar, sumando las correspondientes a las plantas que soporta. El momento flector es la suma algebraica de los momentos parciales que cada viga origina y que es igual a su reacción en el apoyo por su excentricidad. Los pilares trabajarán a compresión compuesta.

En el caso de uniones rígidas de vigas y pilares, se deberán comprobar los pilares con los momentos reales resultantes del cálculo hiperestático definitivo.

En el caso de pilares y vigas continuos, por no existir excentricidad en el apoyo de las vigas, los pilares trabajarán a compresión simple.

Se deberá tener en cuenta el pandeo simple según los dos ejes principales, sin considerar la posible coacción de los elementos de fachada.

Las secciones consideradas son las correspondientes a perfiles simples o compuestos por dos perfiles simples en cajón.

En pilares sometidos a compresión centrada la comprobación de la sección se realiza mediante
la expresión:


El coeficiente de pandeo (t), es función de la esbeltez máxima λmax del perfil y del tipo de acero.Viene dado en la tabla adjunta para los tipos más usuales de acero.

La esbeltez mecánica de un pilar según un plano perpendicular a un eje de inercia, se determina dividiendo la longitud de pandeo en ese plano por el radio de giro de la sección bruta respecto a dicho eje de inercia:


Como norma general, en piezas comprimidas, se recomienda que la esbeltez mecánica no supere el valor 200 en elementos principales, pero puede llegarse a 250 en elementos secundarios de arriostramiento.

La longitud de pandeo depende de las vmculaciooes en los extremos del pilar y está determinada por lk = Bl, siendo l la longitud real de la pieza y B el coeficiente de esbeltez, función de dichas vinculaciones, que puede ser:


siendo (t) el coeficiente de pandeo en función de la mayor de las esbelteces.

3. Elementos Para Absorber Esfuerzos Horizontales