ICNC: Determinación de momentos en columnas en construcción simple SN005a-ES-EU

ICNC: Determinación de momentos en columnas en construcción simple

Este ICNC describe un método para determinar los momentos en columnas en construcción simple producidos por la excentricidad de las uniones viga-columna. Este método puede utilizarse para estructuras arriostradas con uniones nominalmente articuladas.

Índice

1. Construcción con vigas articuladas 2

2. Método simplificado para el diseño de columnas en construcción con vigas articuladas 2

3. Antecedentes 4

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1. Construcción con vigas articuladas El método indicado en este ICNC es aplicable a edificios con estructuras de acero de construcción con vigas articuladas según la norma EN 1993-1-8 § 5.1.1 (2), en la que se puede asumir que las uniones no transmiten ningún momento flector desde las vigas a las columnas. La estabilidad lateral de la estructura viene dada por un sistema de arriostramiento o mediante núcleos de ascensores y de escaleras. La estabilidad no viene dada en ningún caso por la rigidez de las uniones viga-columna. Las columnas en este tipo de estructura tendrán principalmente una carga de compresión axial, pero en el diseño también se deben considerar los momentos "nominales" debidos a la excentricidad de las uniones viga-columna.

Si el resultado se compara con una estructura unida rígidamente, la construcción con vigas articuladas tendrá como resultado:

Columnas significativamente más ligeras

Vigas ligeramente más pesadas

Uniones sencillas y baratas

El proceso de diseño es más sencillo que el necesario para una estructura unida rígidamente, por lo que es más fácil optimizar la estructura completa. La estructura también tendrá una construcción significativamente más barata.

La seguridad del método queda demostrada por una importante experiencia práctica y exhaustivos estudios teóricos (véase la sección Antecedentes).

2. Método simplificado para el diseño de columnas en construcción con vigas articuladas Este ICNC describe un método simple para calcular los momentos "nominales" en las columnas producidos por la excentricidad de las uniones viga-columna y tener en cuenta estos momentos en la comprobación de la resistencia de las columnas. Este método no requiere conocer los detalles de la unión, excepto que sea una unión nominalmente articulada, según define la norma EN1993-1-8 § 5.2.2.2.

En el cálculo de los momentos nominales, se considera que las reacciones del extremo de la viga actúan a 100 mm de la cara de la columna, según se indica en la Figura 2.1.

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⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ += mm100

2EDb1,nomhRM o ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ += mm100

2w

EDb1,nomtRM

Donde Rb1,ED es la reacción en el extremo de la viga, y h y tw vienen definidos según la Figura 2.1.

Las reacciones de la viga sólo tendrán como resultado un momento transferido a la columna cuando las reacciones no están equilibradas. La columna debe ser diseñada sólo para una compresión axial en los casos en que las reacciones estén equilibradas. Los efectos de la distribución de la carga no se deben tener en cuenta para el diseño de la columna al utilizar estas reglas sencillas, es decir, se debe asumir que todas las vigas deben estar cargadas completamente (véase EN 1991-1-1:2002 § 6.2.2 (1)).

En columnas de varias plantas que sean efectivamente continuas en sus empalmes, la distribución de los momentos nominales a las secciones superiores e inferiores de las columnas se realiza en proporción a su rigidez. A este propósito, la rigidez se define como el momento de inercia alrededor del eje correspondiente, dividido por la altura entre pisos. Cuando la relación de rigideces no supere 1.5, los momentos se pueden distribuir igualmente entre la columna situada encima de la unión y la columna situada debajo. Se asumirá que los momentos nominales no tendrán efecto en los niveles situados por encima y por debajo del nivel donde se aplican.

La idoneidad de la columna sometida a los efectos combinados de la compresión axial y los momentos nominales debe verificarse a través de las fórmulas 6.61 y 6.62 de EN 1993-1-1 (§ 6.3.3).

Nota : La aplicación de este método no está limitada a las uniones que sólo tienen una línea vertical de tornillos. El método se puede utilizar con uniones que tengan dos líneas verticales de tornillos, a condición de que las uniones nominalmente articuladas.

100100

b1,EdRb1,Ed

R

/2h /2ww

t h t

Figura 2.1 Momento nominal producido por la excentricidad de la unión viga-columna

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3. Antecedentes El método que se describe en este ICNC está basado en el método utilizado en la BS 5950-1:2000, el cual se ha utilizado con éxito en el Reino Unido durante muchos años. Este método también se ha adoptado en otras normas nacionales, por ejemplo en la norma australiana del acero AS 1250. Los orígenes de este método se remontan a la BS 449 y se analizan en el libro de Baker, The Steel Skeleton: Volume 1 Elastic behaviour and design, Cambridge University Press 1954. Originalmente, la excentricidad se consideraba como “la mitad de la anchura del ¿puntal? más 50 mm”. La longitud de 50 mm se incrementó a 100 mm en una modificación de 1964 de la edición de la BS 449 de 1959.

La razón de utilizar un valor fijo de 100 mm de separación desde la cara de la columna en lugar de una medición exacta es ofrecer un método sencillo, seguro y conservador para el diseño de edificios de varias plantas con uniones nominalmente articuladas. El método es seguro, ya que proporciona una tolerancia adecuada para los momentos que se producen por la excentricidad de la unión. Es un método simple, ya que no requiere que el proyectista de las columnas conozca los detalles de la unión, excepto el hecho de que sea una unión nominalmente articulada. Esto resulta importante en una industria en la que el diseño detallado de las uniones se realiza a menudo en una fase posterior del proceso de diseño, y en ocasiones por parte de un proyectista diferente de la persona que dimensiona los elementos.

Este método sólo se debe utilizar para determinar los momentos nominales que actúan en las columnas, por lo que no contradice las recomendaciones que se especifican en EN 1993-1-8 para el diseño de las uniones.

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Registro de calidad TÍTULO DEL RECURSO ICNC: Determinación de momentos en columnas en construcción

simple

Referencia(s)

DOCUMENTO ORIGINAL

Nombre Compañía Fecha

Creado por Martin Heywood The Steel Construction Institute

Contenido técnico revisado por Charles King The Steel Construction Institute

Contenido editorial revisado por D C Iles The Steel Construction Institute

28/4/05

Contenido técnico respaldado por los siguientes socios de STEEL:

1. Reino Unido G W Owens SCI 25/4/05

2. Francia A Bureau CTICM 25/4/05

3. Suecia A Olsson SBI 25/4/05

4. Alemania C Mueller RWTH 25/4/05

5. España J Chica Labein 25/4/05

Recurso aprobado por el Coordinador técnico

G W Owens SCI 22/4/06

DOCUMENTO TRADUCIDO

Traducción realizada y revisada por: eTeams International Ltd.

Recurso de traducción aprobado por: Labein 12/09/05

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