INFORME FINAL DEL PROYECTO DE RESIDENCIA PROFESIONAL
Proyecto:
“ANÁLISIS, DISEÑO Y DETALLADO ESTRUCTURAL EN ACERO DE NAVES INDUSTRIALES CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C.
VIGENTES”.
Especialidad:
INGENIERIA CIVIL
Alumno:
JOSE EDUARDO MOTA CARRILLO
Número de control:
10380733
Asesor interno:
ING. JAIME IBARRA HINOJOSA
Asesor externo:
ING. ANDRES VIRGILIO RODRIGUEZ GARCIA
Cd. Victoria, Tamaulipas, Junio de 2015
INDICE
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de
Cd. Victoria
CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN.................................................................................................. 2
2. JUSTIFICACIÓN.................................................................................................. 3
3. OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS..................................................... 4
3.1 OBJETIVO GENERAL............................................................................ 4
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS................................................................... 4
4. CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA EN QUE PARTICIPÉ.................................... 5
4.1 ENTIDAD……………………………………………………………………... 5
4.2 UBICACION…………………………………………………………………... 6
5. PROBLEMAS A RESOLVER............................................................................... 7
6. ALCANCES Y LIMITACIONES............................................................................ 8
7. FUNDAMENTOS TEÓRICOS.............................................................................. 9
8. PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES REALIZADAS. 19
9. RESULTADOS, PLANOS, GRÁFICAS Y PROGRAMAS..................................72
10. COMPETENCIAS DESARROLLADAS.........................................................…73
11. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES....................................................74
12. GLOSARIO.......................................................................................................75
13. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................82
ANEXOS
1. INTRODUCCIÓN.
1
El presente proyecto, muestra una metodología aplicada para realizar un análisis y
diseño estructural de una nave industrial con las especificaciones de la A.I.S.C.
(American Institute for Steel Construction).
Se pretende que pueda ser usado como marco de referencia para otros proyectos,
es dirigida principalmente para los estudiantes de ingeniería civil que deseen
incursionar en el ámbito estructural de la edificación, así como para ingenieros que
recién egresan de la Carrera.
Es posible que al realizar este proyecto con el paso del tiempo y con el desarrollo de
nuevas teorías destinadas a la solución de problemas estructurales, se introduzca a
un proceso de obsolescencia de la metodología presente, sin embargo, las teorías
sobre las cuales se basa este proyecto, nos han demostrado que por la sencillez,
tanto de aprendizaje como de realización, son sumamente utilizadas y conocidas por
los ingenieros civiles dedicados al diseño estructural.
Estas condiciones hacen que este trabajo sea realizado bajo bases sólidas, que a
pesar del paso del tiempo servirá al quehacer estructural.
Es interesante hacer notar que actualmente en la mayoría de las escuelas de
ingeniería la manera de enseñar el diseño estructural es con un plumón y un
pintarron, aunque en los programas de estudio en proyecto y en la mayoría de las
oficinas de ingeniería estructural, ya se contempla el uso de las computadoras como
complemento del análisis y diseño.
Debido a estas consideraciones se ha decido utilizar el programa STAAD PRO V8i para el análisis y diseño estructural.
Y el programa de AUTOCAD (herramienta de dibujo) lo utilizaremos para la representación de los planos estructurales, debido a la rapidez y la calidad al presentar los planos.
2. JUSTIFICACIÓN.
2
Los proyectos de acero estructural son cada día mas frecuentes en las edificaciones
ya que estos presentan muchas ventajas con respecto al concreto, ya sea en su
rapidez de instalación, en elementos con menores dimensiones como también su
composición permite tener estudios con un mayor control del comportamiento que
presenta ante la aplicación de cargas, así como su funcionalidad y predicción de
fallas que pudiera presentar en servicio.
El empleo del acero estructural en edificios tipo naves industriales son casos de
cómo es eficiente emplear este material ya que debido a los requerimientos
económicos requeridos por el cliente, en este caso en particular, se debe tener un
edificio capaz de comportarse de manera adecuada ante las diferentes cargas y
factores ambientales, así como el de llegar a un peso optimo (aceptable) el cual no
rebase el de otros edificios calculados que presentan similitudes en su arquitectura y
tamaños. Y si fuese posible el de tener un peso aun menor de lo que se proyecta,
haciendo uso de propuestas diferentes a las iniciales en la estructuración de los
marcos de las naves industriales entregados en los proyectos arquitectónicos.
3. OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS
3
3.1 Objetivo general
Realizar el análisis y el diseño estructural de una nave industrial
mediante la aplicación de las normas para el diseño de estructuras de
acero de acuerdo con las especificaciones ANSI/AISC 360-10 método ASD (allowable stress Design), empleando software de
cálculo de estructuras (STAAD.Pro V8i) para llevar a cabo con
eficiencia en tiempo la realización del proyecto.
3.2 Objetivos Específicos
A partir de los modelos arquitectónicos asegurar una correcta
modelación de la estructura en cuestión.
Llevar a cabo un análisis y diseño estructural integro apegado a las
especificaciones y normas del código de diseño en cuestión
Realizar planos estructurales en base a los criterios arquitectónicos de
dibujo.
Entregar en tiempo y forma de los planos estructurales del proyecto en
cuestión.
4. CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA EN QUE PARTICIPE.
4.1 Entidad
4
AVR proyectos de ingeniería y desarrollos tecnológicos
Es un estudio de Ingeniería estructural con diez años de experiencia en el medio de
la ingeniería de proyectos, siendo la especialidad edificios de tipo industrial y centros
comerciales en el sector privado. Recientemente también ha incursionado en el
desarrollo de software para la ingeniería estructural.
El proyecto que se presenta en este informe, fue desarrollado en las oficinas de la
empresa, la cual consta de un equipo de ingeniería de detalle, el cual tiene como
funciones especificas, el análisis, diseño y desarrollo de proyectos de ingeniería que
requieren del servicio de un estudio estructural, como también de revisiones
generales de proyectos ya elaborados que necesiten una segunda opinión (revisión
estructural), asesoría técnica y corresponsabilidad en seguridad estructural, en la
zona centro del país.
Este departamento también participa en el desarrollo de aplicaciones y programas
informáticos de ingeniería, orientadas a la ingeniería de estructuras
Para llevar a cabo tales tareas, el departamento cuenta con el siguiente personal:
Gerente general, cinco ingenieros calculistas, 1 Practicante auxiliar y 1 dibujante.
4.2 Ubicación
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La empresa se encuentra al sur de la ciudad de Querétaro, Querétaro, cerca de la
avenida Louis Pasteur sur, en la calle Galaxia N°333 Col. Universo 2000 con
referencia a 500m al norte del libramiento Sur-Poniente.
5. PROBLEMAS A RESOLVER.
a) Correcta interpretación de planos arquitectónicos y plantas de niveles, para la
estructuración de la nave industrial y sus contenciones.
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b) Estructuración de la nave con respecto a su altura libre, desde el nivel de piso
terminado hasta el nivel sobre estructura en marcos, que se requiere para los
diferentes usos que se le vaya a dar al edificio.
c) Correcto modelado de la estructura en el entorno CAD y su importación al
software de análisis en cuestión (Staad Pro V8i).
d) Encontrar el peso óptimo por metro cuadrado de la nave industrial, que no
sobrepase al de otras naves con similitud de condiciones.
e) Dibujo y detallado estructural, que encuentre los requerimientos
arquitectónicos que satisfagan una buena interpretación por parte de los
contratistas.
6. ALCANCES Y LIMITACIONES.
Al finalizar el proyecto de residencias, se cumplieron los objetivos marcados en
capítulos anteriores, se llevo acabo un análisis, diseño y detallado estructural
7
integro, en tiempo, en forma y con los lineamientos de las especificaciones y códigos
de diseño utilizados; tratando siempre de obtener una estructura ligera y
mecánicamente optima.
Algunos procedimientos de análisis de cargas (sísmicas y por viento), y de diseño de
conexiones, placas base, análisis y diseño de muros de contención de gran altura
estuvieron fuera del alcance del proyecto, siendo estos analizados y estructurados
por el gerente general de la empresa.
7. FUNDAMENTO TEÓRICO.
7.1 El proceso del diseño estructural
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El diseño es un proceso creativo mediante el cual se definen las características de
un sistema de manera que cumpla en forma óptima con sus objetivos. El objetivo de
un sistema estructural es resistir las fuerzas a las que va a estar sometido, sin
colapso o mal comportamiento. Las soluciones estructurales están sujetas a las
restricciones que surgen de la interacción con otros aspectos del proyecto y a las
limitaciones generales de costo y tiempo de ejecución.
Cualquier intento de clasificación o subdivisión del proceso de diseño resulta hasta cierto punto arbitrario. Sin embargo, es útil para entender su esencia, considerar tres aspectos fundamentales: la estructuración; en análisis y el
diseño.
Estructuración. En esta parte del proceso se determinan los materiales de los que
va a estar constituida la estructura, la forma global de ésta, el arreglo de sus
elementos constitutivos y sus dimensiones y características más esenciales, es está
la parte fundamental del proceso. De la correcta elección del sistema o esquema
estructural depende más que de ningún otro aspecto la bondad de los resultados. En
esta etapa es donde desempeñaran un papel preponderante la creatividad y el
criterio.
Análisis. Se incluyen bajo esta denominación las actividades que llevan a la
determinación de la respuesta de la estructura ante las diferentes acciones
exteriores que puedan afectarla, es decir se trata de determinar los efectos de las
cargas que pueden afectar a la estructura durante su vida útil. Para esta
determinación se requiere lo siguiente.
a) Modelar la estructura, o sea idealizar la estructura real por medio de un modelo
teórico factible de ser analizado con los procedimientos de cálculo disponibles. Un
ejemplo es la idealización de un edificio de columnas, vigas y losas de concreto por
medio de un sistema de marcos planos formados por barras de propiedades
equivalentes.
b) Determinar las acciones de diseño. En muchas situaciones las cargas y los otros
9
agentes que introducen esfuerzos en la estructura están definidos por los códigos y
es obligación del proyectista sujetarse a ellos.
c) Determinar los efectos de las acciones de diseño en el modelo de la estructura
elegida. En esta etapa, que constituye el análisis propiamente dicho, se determinan
las fuerzas internas (momentos flexionantes y de torsión, fuerzas axiales y
cortantes), así como las flechas y deformaciones de la estructura. Los métodos de
análisis suponen en general un comportamiento elástico lineal.
Diseño. En esta etapa se define en detalle la estructura y se revisa si cumple con
los requisitos de seguridad adoptados. Además, se elaboran los planos y
especificaciones de construcción de la estructura. Nuevamente, estas actividades
están con frecuencia muy ligadas a la aplicación de uno o más códigos que rigen el
diseño de la estructura en cuestión.
7.2 Materiales.
El acero es una aleación que está compuesta principalmente de hierro (más del
98%). Contiene también pequeñas cantidades de carbono, silicio, manganeso,
azufre, fósforo y otros elementos. El carbono es el elemento que tiene la mayor
influencia en las propiedades del acero. La dureza y la resistencia aumentan con el
porcentaje de carbono pero desafortunadamente el acero resultante es más frágil y
su soldabilidad se ve afectada. Una menor cantidad de carbono hará más suave y
dúctil al acero, pero también más débil. La adición de cromo, silicio y níquel dan
como resultado aceros con resistencias mucho mayores. Esos aceros son
apreciablemente más costosos y más difíciles de fabricar.
Acero estructural
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El material que se ajuste a una de las siguientes normas podrá ser usado, bajo
ciertas especificaciones:
- Acero estructural con limite de fluencia mínimo de 29.5 kg/mm2 y con espesor
máximo de 12.7 mm, NOM-B-99-1986 (ASTM A529).
- Acero estructural, NOM-b254-1987 (ASTM A36).
- Acero estructural de baja aleación y alta resistencia, NOM-B-282-1987 (ASTM
A242)
- Acero estructural de alta resistencia y baja aleación al manganeso-vanadio, NOM-
B-347-1981 (ASTM A570).
7.3 Diseño económico de miembros de acero
El diseño de un miembro estructural de acero implica mucho más que el cálculo de
las propiedades requeridas para resistir las cargas y la selección del perfil más ligero
que tenga tales propiedades. Aunque a primera vista este procedimiento parece que
presenta los diseños más económicos. Deben considerarse otros factores. Algunos
de estos son los siguientes:
- El proyectista necesita seleccionar las dimensiones en que se fabrican los perfiles
laminados. Vigas, placas y barras de tamaño poco comunes serán difíciles de
conseguir en periodos de mucha actividad constructiva y resultarán costosos en
cualquier época.
- En ciertos casos, pueden ser un error suponer que el perfil más ligero es el más
barato. Una estructura diseñada según el criterio de la “sección más ligera”
consistirá en un gran número de perfiles de formas y tamaños diferentes. Tratar de
conectar y adaptar todos estos perfiles será bastante complicado y el costo del acero
empleado probablemente será muy alto.
- Los costos de montaje y fabricación de vigas de acero estructural son
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aproximadamente los mismos para los miembros ligeros o pesados.
- Es muy conveniente usar la sección el mayor número de veces posible. Tal manera
de proceder reducirá los costos del detallado; fabricación y montaje.
- Los edificios tienen con frecuencia una gran cantidad de tuberías, conductos,
etcétera, por lo que deben escogerse elementos estructurales que sean compatibles
con los requisitos de forma y tamaño impuestos por tales instalaciones
- Los miembros de una estructura de acero, a veces están expuestos al publico,
sobre todo en los caso de los puentes de acero y auditorios. La apariencia puede ser
el factor principal al tener que escoger el tipo de estructura, como en el caso de los
puentes.
7.4 Perfiles
El Instituto Mexicano de la construcción en Acero, A.C (IMCA), pública un manual
por medio del diseño de esfuerzos permisibles, que es tomado como base del
AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION, INC. (A.I.S.C.), en el cual
contiene la siguiente información.
Disponibilidad de aceros estructurales en perfiles, placas y barras, Disponibilidad de
tipos de tubos de acero, Tablas de dimensiones y propiedades de los perfiles como
son: ángulo de lados iguales (LI), ángulo de lados desiguales (LD) perfil C estándar
(CE), Perfil I estándar (IE), Perfil I rectangular (IR), Perfil T rectangular (TR), Perfil I
soldado (IS), Redondo sólido liso (OS), Tubo circular (OC), Tubo cuadrado o
rectangular (OR), Perfil C formado en frío (CF), Perfil Z formado en frío (ZF), Varilla
corrugado para refuerzo de concreto y Láminas antiderrapantes realzadas.
Los nombres y símbolos de los perfiles que contienen el manual, se muestran a
continuación, así como la designación de los perfiles.
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Fig. 2. Nombres y símbolos de perfiles.
13
7.5 Especificaciones y códigos de construcción
El diseño de la mayoría de las estructuras está regido por especificaciones o
normas. Aun si éstas no rigen al diseño, el proyectista quizá las tomará como una
guía. No importa cuántas estructuras haya diseñado, es posible que el proyectista
haya encontrado toda situación posible, por lo mismo a recurrir a las
especificaciones, él recomendará el mejor material con el que se dispone. Las
especificaciones de ingeniería son desarrolladas por varias organizaciones y
contienen las opiniones más valiosas de esas instituciones sobre la buena práctica
de ingeniería.
Las autoridades municipales y estatales, preocupadas por la seguridad pública, han
establecido códigos de control de la construcción de las estructuras bajo su
jurisdicción. Estos códigos, que en realidad son reglamentos, especifican las cargas
de diseño, esfuerzos de diseño, tipos de construcción, calidad de los materiales y
otros factores; varían considerablemente de ciudad en ciudad, hecho que origina
cierta confusión entre arquitectos e ingenieros.
Algunas organizaciones publican prácticas que se recomiendan para uso regional o
nacional; sus especificaciones no son legalmente obligatorias, a menos que estén
contenidas en el código de edificación local entre estas organizaciones se encuentra
el AISC.
7.6 Cargas consideradas
Debe de entenderse como una carga estructural aquella que debe ser incluida en el
cálculo de los elementos de la estructura que la componen (losas, trabes, columnas,
cimientos, etc.).
El reglamento del Distrito Federal, clasifica las cargas estructurales como; cargas
muertas, vivas y accidentales (sismo y viento).
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- Carga muerta. Se considerarán como cargas muertas los pesos de todos los
elementos constructivos, de los acabados y de todos los elementos que ocupan una
posición permanente y tienen un peso que no cambia sustancialmente con el tiempo.
Para la evaluación de las cargas muertas se emplearán las dimensiones
especificadas de los elementos constructivos y los pesos unitarios de los materiales.
Para estos últimos, se utilizarán valores mínimos cuando sea más desfavorable para
la estabilidad de la estructura considerar una carga muerta menor, como en el caso
de volteo, flotación, lastre y succión producida por viento y en otros casos se
emplearán valores máximos.
- Carga viva. Se considerarán cargas vivas las fuerzas que se producen por el uso y
ocupación de las construcciones y que no tienen carácter permanente. Las cargas
especificadas no incluyen el peso de muros divisorios de mampostería o de otros
materiales, ni de muebles, equipos u objetos de peso fuera de lo común, como cajas
fuertes de gran tamaño, archivos importantes, libreros pesados o cortinajes en salas
de espectáculos.
Cuando se prevean tales cargas deberán cuantificarse y tomarse en cuenta en el
diseño en forma independiente de la carga viva especificada.
- Carga accidental. Este tipo de cargas no se deben al funcionamiento normal de la
estructura, pero llega a alcanzar valores muy significativos durante breves periodos
en la vida útil de la construcción. En esta clasificación se tiene el sismo y el viento
principalmente.
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7.7 Filosofías del diseño
Dos filosofías del diseño están en actual uso. El diseño por esfuerzos de trabajo
(referido por AISC como Diseño por esfuerzos permisibles) y el diseño por estados
límite (referido por AISC como el Diseño por Factor de Carga y Resistencia). El
diseño por esfuerzos de trabajo ha sido la principal filosofía usada durante los
pasados 100 años. Durante los pasados 20 años aproximadamente, el diseño
estructural se ha estado moviendo hacia un más racional diseño basado en
probabilidad, referido el procedimiento como el diseño de “estados límite“ Haaijer y
Kennedy presentaron el actual concepto de estados límite y su uso en diseño.
Las estructuras y los miembros estructurales deben de tener una adecuada fuerza,
como una adecuada rigidez y resistencia que permita un correcto funcionamiento
durante la vida de servicio de la estructura. El diseño debe proveer alguna fuerza de
reserva superior que las cargas de servicio que necesita sostener; es decir, la
estructura debe proveer la posibilidad de sobrecarga.
El diseño estructural tiene que proveer una adecuada seguridad no importa que
filosofía de diseño se use. La provisión debe hacerse por sobrecarga y por una
fuerza menor. El estudio del que esta constituido la correcta formulación de la
seguridad estructural ha estado continuando durante los pasados treinta años.
7.8 A.I.S.C. – Diseño por Esfuerzos Permisibles (ASD)
El método tradicional de las especificaciones AISC diseño por esfuerzos permisibles
(también llamado diseño por esfuerzos de trabajo) En el ASD la idea principal son
las condiciones de las cargas de servicio (La unidad de esfuerzos asumen una
estructura elástica) cuando se satisface el requerimiento de seguridad (resistencia
adecuada) por la estructura. El AISC 1989 la especificación para el diseño por
esfuerzos permisibles es referido también como la especificación ASD.
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Para el diseño por esfuerzos permisibles la ecuación puede ser formulada como
sigue:
En está filosofía todas las cargas son asumidas hacia
tener la misma variabilidad promedio. La variabilidad completa de las cargas y las
fuerzas esta puesta sobre el lado de la fuerza de la ecuación. Para examinar la
ecuación los términos de el diseño por esfuerzos permisibles para vigas, el lado
izquierdo puede representar la fuerza de la viga nominal
M n dividido por un factor de seguridad FS.(Igual a γ φ ) y el lado derecho puede
representar las cargas de servicio del
momento M resultando a partir de todos los tipos de carga. Por consiguiente la
ecuación puede corresponder a:
El término Diseño Por Esfuerzos Permisibles implica un elástico
cálculo de esfuerzos. La ecuación anterior puede ser dividida Por I C (El momento
de inercia I dividido por la distancia c desde el eje neutral hacia la fibra del extremo)
para obtener las unidades de esfuerzos. Así si uno asume la resistencia nominal M n
es alcanzada cuando el esfuerzo de la fibra extrema es el esfuerzo cedido Fy(Mn
=Fy I c), la ecuación puede corresponder a:
ó
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En el ASD el Fy FS puede ser el esfuerzo permisible Fb y fb puede ser el esfuerzo
elástico calculado debajo del total de las cargas de servicio. Si la resistencia nominal
M n ha estado basada sobre la realización de un esfuerzo Fcr menor que Fy debido
por dicha fijación, entonces el esfuerzo permisible Fb puede ser Fcr FS . Así, el
criterio de seguridad en el ASD puede ser escrito.
Los esfuerzos permisibles de la especificación ASD son derivadas de la idónea
fuerza lograda si la estructura es sobrecargada. Cuando la sección es dúctil y sujeta
esto no ocurre, la fuerza es mayor que la “primer cedida” esfuerzo , puede existir en
la sección ( Es es el modulo de elasticidad ). Similar al comportamiento inelástico
dúctil puede permitir cargas altas a ser transportadas que las posibles si la
estructura tiende a seguir siendo enteramente elástica. En tales casos los esfuerzos
permisibles son ajustados hacia arriba. Cuando la fuerza es limitada por unión o
alguna otra conducta tal que el esfuerzo no llega el esfuerzo cedido, el esfuerzo
permitido es ajustado hacia abajo.
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8. PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES REALIZADAS.
Semana del lunes 26 de enero al sábado 31 de enero del 2015.
Como parte del dibujo de planos, se comenzó con la realización de los dibujos de la
cimentación de un edificio de un proyecto que está en fase de terminación por parte
de la empresa.
Estos planos consisten en hacer el dibujo en planta de zapatas propuestas con fines
de dibujo solamente, por lo que solo se supusieron zapatas con dimensiones
estimadas para poder insertarlo en el plano de cimentación correspondiente a un
edificio que tiene por nombre Edificio 1 del Modulo 4, mas adelante describiré la
nomenclatura utilizada en el proyecto.
Figura 3. Plano de cimentación en planta del Edificio 1, Modulo 4.
Además también se propone las dimensiones para placas base para las columnas
que se emplean en los marcos de este edificio, así como dados de las zapatas para
las respectivas placas bases a emplear.
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De la misma manera se llevan a cabo los dibujos de los detalles de los elementos a
emplear en un plano con su nomenclatura correspondiente.
Figura 4. Dibujo de las zapatas del plano del Edificio 1, Modulo 4.
Figura 5. Plano de detalles de cimentación del Edificio 1, Modulo 4.
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Semana del lunes 02 de febrero al viernes 06 de febrero del 2015.
Como se mencionó en la semana del miércoles 28 de enero al sábado 31 de enero
del 2015. Se continuó con el dibujo estructural de cimentación de un edificio tipo
nave industrial el cual se llama para propósitos de la empresa “CN.ES.M4E1.101-A”
el cual significa:
CN. La abreviatura del proyecto
ES. Refiriéndose a que es un plano estructural
M4E1. Es el nombre del edificio dentro del proyecto, ya que estos se nombraron así
por cuestiones de identificación más rápida dentro del proyecto. El cual significa
“modulo 4, edificio 1”
101. se refiere a la serie del plano, la cual significa que los de serie 100 son de
cimentación. En este caso es un plano estructural de cimentación en planta.
Por último el “-A” es el numero de revisión del plano, para este caso es la primera
revisión, para los subsecuentes se nombraran en orden alfabético.
Pasando al dibujo del plano se diseñaron zapatas cuadradas para la mayoría de
columnas que tiene el edificio, las cuales son perfiles HSS12x12, W16x16, W12x12,
W10x10 y columnas de viento W8x8.
Para las columnas HSS se propusieron zapatas de 1.8x1.8 mts del eje 6 al 9, y de
1.5x1.5 mts del eje 5 al 1, esto se empleo en los ejes B y C.
Para las columnas W16x16 que se encuentran en el eje D se propuso el mismo
criterio pero por cuestiones de espacio, causado por un muro de contención que se
construirá sobre ese eje, se propuso mover las columnas 5 cm mas separadas del
muro para poner la placa base y modificando la geometría de la zapata a
rectangulares pero cubriendo la misma área que las zapatas de las HSS.
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Figura 6. Zapata del las columnas w16x16 del eje D.
En las columnas W12x12 y W10x10 se plantearon zapatas esquineras y
rectangulares respectivamente que cubrieran un área de 1.5x1.5, con la modificación
de la orientación de las que se encuentran entre los ejes 1’ y 1 por cuestiones de
conexión con las vigas.
Por último se emplearon zapatas de 0.7x1.0 mts para las columnas de viento
ubicadas todas sobre el eje D.
Figura 7. Planta de las zapatas en el eje 1’ y 1. A las cuales se les rotó la orientación.
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También durante esta semana se realizo la misma actividad para 2 edificios de otro
modulo el cual consiste en 3 edificios. Se propuso las zapatas, dados y placas bases
de los respectivos perfiles de columnas que se diseñaron con el programa empleado
en la empresa.
La diferencia con estos dos edificios de este modulo 2 con respecto al edificio 1 del
modulo 4 consiste en los desniveles que presentan ambos en sus pisos, y como
tienen colindancia con 1 edificio de ese mismo modulo, respecto a ese edificio
también hay desniveles de piso.
Para llevar a cabo los detalles de los planos de estos edificios se empleo muros de
contención para los desniveles, los cuales fueron propuestos inicialmente por los
arquitectos encargados del proyecto, como “muros de contención de mampostería”.
Como se mencionó en un principio, el objetivo fue de dibujo para que el cliente
apreciara como quedarían los detalles de los edificios.
Semana del lunes 09 de febrero al viernes 13 de enero del 2015.
Después de llevar a cabo la entrega de los planos de dibujo, donde se plasmaron lo
mencionado anteriormente, se procedió a hacer los cálculos de los mismos.
En esta semana se propuso trabajar con otros compañeros para llevar a cabo el
análisis de los muros de contención de mampostería (MCM) de lindero con otros
edificios e interiores de los edificios, que se presentan en los desniveles de sus
pisos.
Se creó una plantilla de cálculo en Excel para analizar los muros colindantes con
desniveles entre piso en promedio de 1.0 mts (+,-) 0.40 mts.
En la hoja de cálculo se incluyen datos como los que se muestran en las figuras que
se presentan, así como también los cálculos empleados en las celdas de la hoja de
cálculo.
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a) b)
c)
Al analizar los muros, hubo principalmente dos inconvenientes, en el orden que se
fue analizando, el primero fue, la estabilidad del muro por momento de volteo y por
deslizamiento, ya que el uso que tendrá dichas naves es para emplearse como
bodegas, por lo cual los clientes emplearan una carga de 4 ton/m2 para los pisos de
dichos edificios.
Ese fue el primer inconveniente, ya que por ser esta una carga muy grande, las
dimensiones de la zapata quedaron de medidas mayores a la que recomiendan
libros especializados en muros de contención, los cuales van en promedio de 0.6 a
0.65 veces la altura total.
En estas condiciones los muros no pasaban por volteo ni por deslizamiento, los
cuales especifican un factor mínimo de 1.5 para ambos.
Figuras 8 a), 8 b) y 8 c). Capturas de la hoja de de cálculo de Excel.
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Esto fue llevado a cabo para una revisión, en la segunda revisión de estos muros se
corrigió la dimensión de la zapata para aumentarla y tras la nueva propuesta de
dimensión, el muro fue estable ante las condiciones mencionadas.
Otro punto importante a destacar fue, el diseño de castillos embebidos en el block
que se empleara en la construcción de los muros de contención. Los cuales se
diseñaron para emplear una varilla cada 40 cms. El diámetro varía según los
cálculos arrojados por la hoja de Excel.
Solo fueron hechos estos cálculos para desniveles en los que se aplicara relleno
detrás de los muros.
Figuras 9 a), 9 b).
a) b)
Semana del lunes 16 de febrero al sábado 21 de febrero del 2015.
Durante esta semana se comenzó complementando la hoja de cálculo de Excel que
se había creado días antes, a los cálculos de le agrego una revisión por cortante en
la parte del muro que se une con la zapata del mismo. Para esto se empleó la
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formula de cortante proporcionada por el reglamento de construcción del distrito
federal, la cual viene especificada en el documento creado
En los edificios asignados no existe relleno a emplear, y aun que no pase por volteo
y deslizamiento en la hoja de cálculo, no habrá inconvenientes ya que estos
construirán sobre terreno de corte.
En esta semana se inicio el análisis de los muros del edificio que se me asigno, y
como se describe en el párrafo anterior, estos no presentan problemas debido a que
se presentan en terreno de corte.
Se continuó con los dibujos de los planos faltantes del actual proyecto “CONIN”, en
el cual se dibujaron los cortes longitudinales de marcos del “M1E3” (Módulo 1,
Edificio 3).
Captura de los planos que se han estado editando durante estas semanas.
Figura 11.
Como se puede observar en la figura 11, existe una lista de planos que se han
estado editando durante este tiempo, los que aparecen son planos que ya se han
llevado a revisión y ajustes, y como también se puede ver existe una carpeta con
fecha 24 de febrero que es la próxima fecha de entrega de revisión de los planos
con los ajustes y correcciones que identificaron los arquitectos.
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En la imagen siguiente se muestra una parte de los documentos recibidos por los
arquitectos con indicaciones y correcciones de los planos enviados, estos son
pertenecientes a los planos modificados por otros dibujantes antes de que se me
asignara corregirlos.
Figura 12. Documento “PDF” con correcciones marcadas en los planos que se enviaron.
Se vio en esta semana una introducción para usar el programa de análisis
estructural “STAAD.Pro V8i” que se empezará a utilizar en los edificios de los
módulos de las naves industriales. Se mostró que después de realizar el modelo
alambrico del edificio en autocad 3D, este se exporta como formato .dfx para que el
otro programa (“STAAD.Pro V8i”) pueda reconocerlo como archivo que se pueda
utilizar en su interface y así comenzar a manipular el dibujo para realizar acciones
como son:
Asignar al dibujo propiedades geométricas, cargas a las que estará sometido,
combinación de cargas, modificar los puntos de unión de los elementos del dibujo,
aplicar condiciones de apoyo, así como su análisis con respecto a un reglamento
seleccionado en el programa para observar resultados y ver si los elementos
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asignados al dibujo son aceptados para poder pasar al siguiente proceso del análisis
del dibujo.
Semana del lunes 23 de febrero al sábado 28 de febrero del 2015.
Se continuó con las correcciones de los planos para la entrega del día 24 de febrero,
se editaron los planos de las siguientes naves.
-“modulo 2, edificio 2”
-“modulo 2 edificio 3”
Y los planos fueron los siguientes:
- Planta de cimentación.
- Detalles de cimentación.
- Planta de pisos.
- Detalles de pisos.
- Estructuración de marcos.
- Planta de cubierta.
Al día siguiente llegaron más correcciones de todos los planos enviados y se
procedió a hacer los cambios en los próximos dos días.
Solo se agregaron o quitaron algunos elementos en los planos, detalles relacionados
a calidad del dibujo.
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Figura 13. Imagen de las carpetas que tendrán correcciones.
Durante esta semana se empezó a recibir información y a generar planos
preliminares del proyecto “NAVES INDUSTRIALES CHAPALA”.
A partir de los planos arquitectónicos y de cortes por fachadas, se generó el plano
de la “estructuración de marcos” de un edificio de nombre “M1” (Módulo 1).
En el cual se observa que se emplearán, según información mostrada en los planos
recibidos, armaduras para sostener la cubierta de esta nave, debido a que esta
presenta claros grandes y se busca tener un peso económico para su construcción.
Y de acuerdo a los planos, se empleará el mismo tipo de arquitectura y estética que
el proyecto anterior (CONIN).
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Figura 14. Dibujo de estructuración de un marco longitudinal del “CH.ES.M1-302-A”
Semana del lunes 02 de marzo al viernes 06 de marzo del 2015.
En esta semana comenzó con la continuación de los planos del proyecto de
CHAPALA, se prosiguió realizando el plano de la estructuración de los marcos que
corresponden al Edificio 1 del módulo 1, pero debido a otra reasignación de
actividades relacionadas con el proyecto de CONIN, se dio revisión a un conjunto de
planos que habían estado realizando otros compañeros, para lo cual se me dieron a
revisar el Edificio 2 del Modulo 3 del proyecto, el cual al revisarlo se observó que
había unos planos que no concordaban con sus medidas y se realizaron los ajustes
correspondientes para una entrega de planos que se programó para el día 06 de
marzo del 2015.
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Dentro de los planos que se tuvieron que corregir están:
- Planta de cimentación.
- Planta de cubierta.
- Estructuración de marcos.
- Estructuración de fachadas.
- Cortes por fachadas.
Antes de finalizar la semana se comenzó con otra plática sobre el software que se
emplea para el análisis de las naves. “STAAD.Pro V8i”
Se nos dio una introducción a los comandos mas útiles del programa así como su
interface y manera en la que se interactúa el programa para poder comenzar a
modelar el edificio (Modulo 2), esto a través de un “modelo alámbrico” previamente
creado en AutoCAD.
Modelo alámbrico del modulo 2.
Este modelo alámbrico consta solo de líneas principales que corresponde a los ejes
centrales de los elementos de acero que se emplearan en toda la nave.
Para llevar a cabo el modelo alámbrico de la nave. Se realiza lo siguiente.
1.- Primeramente se reciben los planos arquitectónicos, en archivos de AutoCAD
(formato “.dwg”), las naves en los cuales se muestra la información base para crear
el dibujo. Como son las dimensiones en planta, niveles de piso, suposición de la
posición de columnas, también se reciben los planos de cortes por fachada de los
mismos con el fin de conocer primeramente la altura requerida para las naves, así
como el tipo de material a emplear en sus fachadas ya que en base a eso se
proponen otros elementos no tantos estructurales pero si necesarios para la
colocación del material de las fachadas.
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Figura 15. planta arquitectónica con niveles.
Figura 16. plano de corte de fachada.
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Figura 17. plano de fachada posterior.
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Figura 18. plano de fachada lateral.
2.- Después de tener los planos anteriores, se abre el archivo del dibujo
arquitectónico en planta y se cambia la vista de dibujo de “AutoCAD”, a una vista en
isométrico para dibujar en tres dimensiones, de esta manera el dibujo nos servirá de
base para desplantar las líneas base del modelo alámbrico.
3.- Nos colocamos sobre la marca de una columna que este en el plano, damos clic
en el comando de línea y trazamos una línea perpendicular al plano de la columna,
tecleamos la altura de la columna y así sucesivamente se van erigiendo las
columnas que están marcadas en la planta arquitectónica, en caso de que alguna
propuesta de columna, no parezca lógica o razonable, se propone una columna en
otro lugar.
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Figura 19. Dibujo en tres dimensiones de la nave basado en los planos arquitectónicos.
4.- Después de tener todas las columnas prácticamente el resto del modelo
alámbrico es más sencillo, solo se tiene que ser cuidadoso a la hora de proyectar los
otros elementos en fachadas, ya que al ser más elementos, estos no se interceptan
correctamente con otros miembros y prácticamente quedan “volando” en el dibujo.
5.- Una vez concluido el dibujo con sus detalles requeridos, está listo para ser
exportado al “STAAD.Pro V8i” para llevar a cabo el modelado y análisis de la
estructura.
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Figura 20. Guardado del dibujo alámbrico en tres dimensiones en formato “.dfx”.
Semana del lunes 09 de marzo al sábado 14 de marzo del 2015.
Análisis del modelo alámbrico en “STAAD.Pro V8i”.
Se continuó con el análisis del modelo alámbrico de Módulo 2 en el programa de
“STAAD.Pro V8i”.
Se procedió a analizar el edificio de dos maneras.
Una aplicando las cargas que actúan en el edificio directamente en los marcos.
La otra fue aplicar las cargas directamente a los elementos que se apoyan en los
marcos, estos son los postes que se colocan en los lados del edificio para formar las
fachadas en los muros de la nave.
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Como se mencionó anteriormente en esta semana se analizó el modelo solo
aplicando las cargas a los marcos para esto después de exportar el modelo se
realizó lo siguiente.
Ya en la interfaz de “STAAD.Pro V8i” se procede a “importar el modelo alámbrico”.
- Primero damos doble clic al icono de “STAAD.Pro V8i” en el escritorio que es
donde se crea un acceso directo una vez que está instalado el programa.
- Se abrirá una pantalla mostrando los siguiente, aquí lo que haremos será dar clic
en “new proyect” nos mandara una pequeña pantalla que nos dice que tipo de
elementos dibujar y qué tipo de espacio se utilizará.
Fig. 21. a) Pantalla de inicio de “STAAD.Pro V8i”
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Fig. 22 b) Configuración de las preferencias y unidades a emplear.
- Una vez configurado el nuevo proyecto damos clic en la pestaña de file, y la
siguiente secuencia, file, import as, nos abre una ventana pequeña donde nos dice
que si queremos cambiar los ejes para trabajar con los ejes de “STAAD.Pro V8i”. Ya
que el programa trabaja con los ejes diferentes a como se emplea en “AutoCAD”.
Para el ancho y largo de un dibujo, el programa utiliza las coordenadas “X y Z” por lo
que el eje “Y” lo utiliza para definir la altura, en “AutoCAD” al contrario se utiliza los
ejes “X y "Y” para largo y ancho y el eje “Z” para definir la altura, esto en los casos
por defecto de AutoCAD.
Ya en la ventana que nos abrió “STAAD.Pro V8i” damos clic en “change up” y nos
aparecerá el dibujo como lo tenemos en AutoCAD, si se realizo correctamente el
dibujo se verá tal y como se guardo en “AutoCAD”, caso contrario será que
aparecerán líneas de mas que distorsionaren el modelo y se tendrán que eliminar
manualmente desde el programa, si es que no es muy difícil o no interfiere mucho
con el modelo.
Una vez con el modelo en pantalla, se puede seguir el orden que se guste para
seguir con el análisis.
Entonces lo primero que haremos es definir los casos de cargas que se aplicaran a
la estructura, todo esto basándose en el reglamento de construcción del Distrito
Federal.
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Damos clic en “load page”, que es donde introduciremos los casos de cargas para el
edificio
Fig. 23. Modelo alámbrico importado de AutoCAD en formato dxf.
Se nos abrirá en el lado derecho de la pantalla un recuadro donde introduciremos los
casos.
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Fig. 24. Modelo con ventana de definición de cargas.
En ese recuadro seleccionaremos la opción que dice “load cases details”
Una vez seleccionada damos clic abajo en el botón “Add” y nos abrirá una ventana
para introducir datos.
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Fig. 25. Ventana para definir un caso de carga.
En ese recuadro cambiaremos solo el titulo para poder ordenar los casos, en la
empresa se maneja dejar el titulo por defecto, agregar el tipo de caso que se
aplicará al edificio, en este caso será por carga muerta, peso propio, carga viva,
carga viva reducida, sismo en el eje x, sismo en el eje z, viento en el eje x, viento en
el eje z. y damos clic en “Add” y se creara el caso de carga. Una vez terminado se
verá el recuadro de la siguiente manera.
Se puede apreciar que debajo de los casos de carga vienen puesta las
combinaciones de carga a emplear, estos casos son los que maneja la empresa
para analizar el edificio, como se verá adelante estos se generan o se crean a partir
del código que se copia de otro archivo base que tiene la empresa, y se pega en el
código del archivo que se está manejando.
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Fig. 26. Combinaciones de carga definidas.
Después de haber creado los casos de carga nos iremos a aplicar las cargas a la
estructura y agregarlas dentro de los casos como sigue.
Damos clic en el nombre del caso (Carga muerta) y luego en el botón “Add” se abrirá
la ventana siguiente:
Dado que cargaremos los miembros del marco se seleccionará la opción de
“member load”.
Y después “uniform Force”
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Fig. 27. Introducción de valores de las cargas.
Aquí rellenaremos solo donde dice W1 con la carga que deseemos; dado los
tiempos que se tenía para este proyecto, se tomo una carga resumida a aplicar a los
miembros, por parte del encargado del proyecto se supuso que la carga seria de 18
kg/m2, estos los multiplicamos por un ancho tributario del miembro que en los
cabeceros seria la separación de los marcos entre dos, ya que es solo eso lo que
carga el marco. Y para los intermedios seria de la misma manera que los cabeceros,
dado que por la geometría de la nave que presenta escalonamientos es lo que le
tocaba a cada marco.
Después de introducir la carga ((18 x 7.5)/1000), seleccionamos el sentido en el que
actuará. En la parte que dice “Direction” damos clic en la dirección que queramos.
Para este caso como es carga muerta, se seleccionará la dirección “GY” que
significa global en el eje y.
Dado que el programa trabaja con coordenadas locales y globales, se toma el global
por ser a todos los miembros iguales.
Damos clic en “Add” y se creara una sub opción dentro del caso de carga muerta.
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Fig. 28. Visualización grafica de las cargas que se van aplicando. El color azul indica la carga seleccionada y el verde las
cargas que existen en total para esa definición de carga.
En el recuadro de la derecha se muestra el valor en ton/m que se aplicará al
miembro.
Una vez seleccionada la carga, nos pasamos al modelo y seleccionamos lo
miembros a aplicar esa carga. En este caso será todas las vigas.
Ya seleccionadas damos clic en la parte de abajo del recuadro en la opción que dice
“Assing to selected entities” y se le aplicara la carga a esos miembros y se verá en
color azul la carga sobre el elemento.
Una vez hecho esto, el proceso es idéntico para los otros miembros de la estructura.
Se repite el procedimiento para cargar los otros elementos con los diferentes casos
de cargas.
Una vez terminado la asignación de cargas, nos iremos al código del modelo que se
mencionó anteriormente.
Damos clic en este icono y se abrirá lo siguiente.
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Fig. 29. Editor de código del programa.
En esta pantalla se nos muestra en código, todo lo que se ha agregado al programa,
como son, los miembros, sus nodos, sus incidencias con otros elementos,
propiedades y demás entradas que se le harán al programa
Se busca en el código la parte donde vengan las definiciones de los casos de carga
que se han introducido anteriormente y debajo de este pegamos un código de
combinación de cargas que se toma de otro modelo base que utiliza la empresa para
estos casos como se muestra.
Fig. 30. Se muestra las combinaciones de carga empleadas en la empresa de color verde, y en color rojo la manera que se
debe escribir para que el programa las ejecute.
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Una vez hecho esto, damos clic en el icono de guardar y cerramos el editor del
código, para comprobar que se ha hecho correctamente, volvemos a abrir la opción
de “load page” y después de abierto el menú de “load cases details” aparecerán las
combinaciones de carga que se pegaron en el editor.
Concluido las cargas, asignaremos los perfiles o propiedades a los elementos. Para
esto haremos los siguiente buscaremos el icono de “Property page” y nos abrirá un
recuadro.
Fig. 31. Cuadro de propiedades de toda la estructura, en color azul es la numeración que maneja el programa de cada perfil
asignado.
En ese cargaremos los perfiles a utilizar en la nave. Lo primero que se hará será dar
clic en el botón de “Section Database”.
Ahí nos mostrará otra ventana con lo siguiente.
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Fig. 32. Tabla con el contenido de los perfiles que maneja en su base de datos “STAAD Pro V8i”
Por defecto nos aparece así la ventana. En ella están los perfiles del acero que
existen y de los distintos países que maneja el programa. Seleccionamos el perfil o
los perfiles requeridos en este caso nos basamos en los perfiles empleados en el
proyecto anterior para proponerlos, los cuales serán de mayores dimensiones dado
que la nave es mucho mayor a las del proyecto pasado.
Una vez seleccionado un perfil, resaltará el botón de “Add” y se incluirá en el
recuadro anterior.
Seguimos seleccionando los perfiles que necesitemos y damos clic en “Add” hasta
que hayamos acabado y damos clic en “close”
Hay que verificar en este caso que el material sea “STEEL”, ya que el programa
también maneja concreto y madera, aluminio, etc.
Una vez concluido los perfiles, vamos a asignar las propiedades a los elementos.
Para ello seguimos con la ventana de las propiedades abierta y resaltamos los
miembros, damos clic en la opción de “Assig to selected beams” para poner las
propiedades a estos elementos y listo, se les asignará una letra y un numero
indicando que están con la propiedad que propusimos.
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El procedimiento se repite para todos los miembros que necesitemos hasta llenar
todos los miembros con sus propiedades.
Ya hecho todo lo anterior queda realizar el análisis de la estructura checándola con
el código A.I.S.C.
Para checar los elementos con el código tendremos que meternos de nuevo al editor
de código del programa y copiar el texto de otro ejemplo, ya que por cuestiones de
tiempo no se pudo explicar detalladamente como proponerlo uno mismo. Entonces
abrimos otro ejemplo base y copiamos el texto que se muestra a continuación.
Fig. 33. Editor de código del “STAAD.Pro V8i”
Que es prácticamente realizar el análisis de la combinación de los casos de carga
anteriormente copiados y pegados. Damos clic en guardar y cerramos el editor.
Por último faltaría agregar las condiciones de restricciones de los elementos
(columnas) en la base para poder llevar a cabo el análisis. Para esto damos clic en
el botón superior “”Support page” y nos abre le siguiente recuadro.
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Fig. 34. Cuadro de definición de tipo soporte en la base de la estructura.
Aquí damos clic en el botón “Create” y se no abre otra ventana con lo siguiente.
Fig. 35. Selección de tipo de apoyo a agregar.
Seleccionamos en las pestañas de ese recuadro el tipo de restricción a poner.
En este caso solo se manejaron dos. El apoyo fijo y el empotrado.
Seleccionamos en las pestañas y damos clic en el botón “Add” y se agregan al
recuadro anterior, ya teniendo los dos soportes, solo nos queda seleccionar los
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nodos donde irán cada tipo de soporte y damos clic en “Assign to selected nodes” y
listo.
Se tomó por consideración que las columnas de marcos de la nave tendrían un
apoyo empotrado, mientras que los postes de viento y postes para la fachada
llevarían un apoyo de tipo fijo.
Semana del lunes 16 de marzo al sábado 20 de marzo del 2015.
Después de llevar a cabo todo lo anterior, se procede a realizar el análisis y diseño
de los elementos de la nave. Para esto se escogieron unos perfiles previos basados
en el proyecto anterior llamado “CONIN”, pero dado que las dimensiones de las
nuevas naves son mayores que el proyecto anterior, fue conveniente proponer
desde un principio perfiles más robustos.
Terminado lo anterior nos vamos a la pestaña “Analyze” y después “Run Anayisis”
En ese momento el programa te pide que se guarde el trabajo, aceptamos y
empieza a ejecutar un análisis del modelo en pantalla, dependiendo del tamaño del
edificio el programa se tomara el tiempo en realizar su análisis.
Fig. 36. Ejecución en curso del análisis del modelo.
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Una vez concluido nos pasara a una opción llamada “Postprocessing”, en ese
apartado nos muestra los resultados del análisis; primero nos mostrara la siguiente
pantalla, damos clic en la opción anterior para que después nos muestre otras
opciones referentes al tipo de resultados a mostrar.
Fig. 37. Finalizado del análisis del programa
Solo se seleccionaran las combinaciones de carga que se requieren, así como los
resultados a una escala apropiada para visualizar los diagramas de los elementos
sin dificultad.
Fig. 38. Selección resultados de los diferentes tipos de carga empleados.
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Fig. 39. Configuración de resultados.
Fig. 40. Opciones de resultados.
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Después se nos aparece el modelo en el pos procesado, es entonces que se realiza
el análisis minucioso del edificio, checando el tipo de fallas que presenta el edificio
con los elementos y cargas propuestas previamente.
La primera opción que muestra el programa son los nodos del modelo y en este se
muestra las desplazamientos que se generan en cada uno para cada combinación
de cargas antes seleccionadas.
Fig. 41. Post-proceso del análisis.
Así se muestra el modelo después de pasar a la pantalla del post-proceso. Se
ilumina el edificio de color verde y se marca la pestaña “Postprocessing” como se
muestra en la imagen de arriba. De igual manera en las pestañas laterales se
muestra que está en el apartado de los nodos y a la vez en los desplazamientos del
edificio. En la parte derecha de la pantalla se muestran los resultados numéricos de
los desplazamientos en el apartado del cuadro superior, para cada combinación de
carga seleccionada antes.
Y en el apartado inferior se muestran desplazamientos relativos y máximos relativos.
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Para evitar las fallas típicas en los edificios se checa cada nodo en sus distintas
direcciones para verificar que estos no se desplacen más de lo que se permite
según el “RCDF” y para evitar deformaciones muy visibles en la fachada de la nave.
Las otras sub pestañas dentro de la pestaña “node” se verá más adelante.
Accedemos después en la pestaña lateral a la opción “Beam” y en esta pestaña se
muestra la sub pestaña “Forces” en esta se muestran los diagramas de momentos
que se forman con las fuerzas aplicadas y se muestra también dos recuadros en la
parte derecha de la pantalla. Son resultados numéricos de los diagramas mostrados
en el dibujo en color rojo.
Fig. 42. Resultados sobre los elementos de la estructura. (Las fuerzas en este caso)
Nos pasamos directamente a la sub pestaña “Until Check” y en este apartado se
muestran las relaciones de esfuerzo actuante entre el esfuerzo admisible que existe
en los miembros de la nave.
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Fig. 43. Resultado de las relaciones de esfuerzo de los elementos de la estructura.
En el cuadro de la derecha de la imagen muestra el perfil, su relación actual, la
relación permisible y la clausula del A.I.S.C. donde nos dice el tipo de falla que
presenta el miembro.
En la imagen del dibujo se muestra en tres tipos de colores, lo cual indica que el
color verde, significa que la relación de esfuerzos del miembro es menor a 1, por lo
tanto el miembro no fallara.
El color verde indica que la relación de esfuerzos es mayor a 1, pero por poco y hay
que poner atención a esos miembros.
Y el color rojo indica que la relación de esfuerzos esta mucho mayor a 1.5 o más y
estos miembros hay que cambiarlos porque debido a la relación el miembro
colapsará. Estos son los que se tienen que cambiar inmediatamente.
Aunado a los resultados mostrados en la relación de esfuerzos, hay que checar los
desplazamientos de los miembros para que no se rebase los desplazamientos
permisibles en el edificio.
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Una vez visto los resultados, se procede a optimizar la nave, por lo que se repite le
procedimiento anterior a partir de cambiar los perfiles propuestos anteriormente.
Una vez llegado a un punto equilibrado entre que las relaciones de esfuerzos
queden cerca de 1 y que los desplazamientos no rebasen los permisibles el modelo
está prácticamente listo para proyectarse en planos estructurales.
En base del modelo del “STAAD.Pro V8i” se dibujarán los siguientes planos.
- Estructuración de marcos (CH.ES.M2-302)
- Planta de cimentación (CH.ES.M2-101)
- Estructuración de fachadas (CH.ES.M2-401)
Semana del lunes 23 de marzo al sábado 27 de marzo del 2015.
-Después de tener el análisis completo de la nave en el programa, se procedió a
realizar los dibujos mencionados.
Para proyectar los dibujos en la planta de cimentación se emplea una hoja de
cálculo de Excel de la empresa que con ayuda de las reacciones proporcionadas por
el programa se diseñan las zapatas.
Se realiza lo siguiente para el diseño de las cimentaciones.
Estando sobre el “STAAD.Pro V8i” nos vamos a la pestaña de post procesado y
damos clic en la sub pestaña “Reactions” de ahí seleccionamos solo los nodos
donde van las restricciones de movimiento, es decir, las columnas de los marcos.
Una vez localizado esos nodos, copiamos el cuadro de resultados de la derecha y
los pegamos en una hoja de Excel con pegado especial para que nos pegue los
resultados en números
Después conviene acomodarlos por orden que tiene la hoja de cálculo de diseño de
zapatas aisladas.
La cual es la que por defecto nos da el “STAAD.Pro V8i”.
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Una vez con los datos numéricos los pegamos otra vez en la platilla definitiva de
diseño de cimentaciones.
En esta hace una conversión automática de los resultados que se presentan en
“STAAD.Pro V8i”, en néwtones, para tenerlos en toneladas y metros que es con lo
que trabaja la hoja de Excel
Una vez pegada en esta parte y ya identificados los nodos y sus datos que
corresponden a cada reacción lo que se hace es ir a la primera pestaña del libro de
Excel para diseñar la primera zapata.
Fig. 44. Hoja de cálculo con los resultados de los nodos donde propondrá la zapata.
En esta hoja lo primero que se coloca es el nombre del proyecto, después el nombre
de la persona que manipulará la hoja y al final la fecha que se realiza el diseño.
Inmediatamente lo que sigue es donde dice “Datos de entrada”
La combinación de diseño para las zapatas es por carga y viento, o sea a flexo
compresión.
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En el nudo de la corrida se escriben todos los nudos para los que diseñará dicha
zapata.
Para saber que datos se tomaran en cuenta en los nudos, estos serán los que
presenten los valores más altos de carga vertical en eje Y, y el mayor momento
entre los ejes X y Z, y los datos mayores se colocan en las celdas siguientes.
En las celdas siguientes dentro de “Materiales” se escriben valores típicos del
material a emplearse y demás datos.
En “cargas adicionales” son casos especiales, por lo tanto, no se requiere escribir
nada.
Y la “Capacidad de carga del suelo” está sujeta al estudio de mecánica de suelos.
Fig. 45. Hoja de cálculo del diseño de la zapata.
En el tipo de zapata se emplearán zapatas centrales para todas las columnas, es por
eso que algunas profundidades de desplante variaran unas con otras.
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Lo que sigue es jugar con los datos de las dimensiones de la zapata y sus dados de
manera equilibrada para que las revisiones por capacidad de carga, el diseño por
flexión y diseño por cortante sean menores al permisible.
Fig. 46. Hoja de cálculo para diseño de zapatas aisladas.
Después de tener los datos anteriores, solo selección el diámetro de la varilla a
emplear en la zapata y más abajo el diámetro de varilla para el dado a emplear.
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Fig. 47. Hoja de cálculo para el diseño de zapatas aisladas.
Fig. 48. Hoja de cálculo para el diseño de zapatas aisladas.
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Fig. 49. Fin de la hoja de cálculo del diseño de la zapata.
Una vez obtenido las zapatas para los nodos, se procede a realizar los planos de
cimentación en planta y sus detalles, en donde se pondrá la tabla con las
dimensiones de dados y zapatas.
-Detalles de cimentación (CH.ES.M2-102)
Una vez concluidos los planos anteriores se procede a checar que estos contengan
los datos que se han puesto en una hoja de Excel. (Checklist). Para cada plano
específicamente.
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Fig. 50. Checklist para cada unos de los planos, para verificar que los planos contengan lo necesario.
En cuanto a los planos de detalles de conexiones en marcos, conexiones en
fachadas y conexiones en cubierta, estos quedaron a cargo de un ingeniero
especializado.
Para el plano de pisos se busca que las losas tengan un tamaño máximo de 26
veces el espesor del piso, y que la relación entre su ancho y largo no se rebase
1.15.
Encontrada ya las dimensiones de las losas solo se pasa a dibujar en un plano con
las acotaciones necesarias.
En cuanto al plano de cubierta, se tiene que basar en el plano de estructuración de
marcos, ya que en estos se muestra la separación de los Joist que se pondrán sobre
la cubierta y las columnas.
Ya que se terminaron de colocar los Joist, se agregaron los Contraflambeos y
Contraventeos sobre la cubierta. Además de agregar una tabla con los perfiles que
existen en el plano.
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Semana del lunes 30 de marzo al viernes 03 de abril del 2015.
Cuantificación de elementos de la nave industrial.
En esta semana se comenzó a realizar una cuantificación del peso total de la nave
ya que el proyecto pide que estos pesen aproximadamente menos de 26.700 kg/m2
en promedio entre todas las naves.
Entonces se cuantificó lo que se había plasmado en los planos, además de hacer un
segundo conteo con la cuantificación que realiza el “STAAD.Pro V8i”, estos tendrían
que dar aproximadamente datos parecidos, con poca variación.
En la hoja de cálculo se separó en las siguientes partes la cuantificación.
El primer apartado se cuantifico la estructura que soporta los materiales de la
fachada.
Fig. 51. Cuantificación de la nave.
Más abajo se cuantifico la estructura secundaria que consiste en la cubierta y muros
donde solo va lámina.
Y para la parte de los marcos, se agrupó como estructura principal, que son las
columnas y vigas.
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En esta parte, se tomaron valores del programa y lo que está reflejado en planos, y
como se puede observar en la imagen siguiente. Los valores son parecidos, pero
aun así, se pasan del peso que se busca por lo tanto, se procede a realizar un ajuste
en los elementos para así poder reducir el peso total del edifico.
Fig. 52. Cuantificación de la estructura principal.
También se realizó en esta semana una modificación al modelo, para agregar una
estructura o una restructuración de la fachada ya que existen unos elementos que
no se había proyectado en el modelo porque no existía en los planos anteriores.
Estos son un ventanal que queda en voladizo y otra estructura para poner anuncios
que le llaman deck. Entonces hay que agregarlos al modelo, definir los perfiles y
analizar el comportamiento, así mismo todo esto influenciará en peso y
comportamiento de los marcos.
Entonces comenzamos a editar el modelo agregando en la parte del ventanal los
detalles necesarios para observar el comportamiento de la estructura ya definido lo
anterior como los pasos anteriores se observa que la deflexión en la parte central del
ventanal se cuelga aproximadamente 2 centimetros. por lo que tendrá que ponerle
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más soportes para evitar que esta tenga deflexiones más de lo permitido ya que ahí
habrá un vidrio para dar la apariencia que los arquitectos buscan.
Fig. 53. Detalle de modelado del ventanal.
Fig.
54. Render del detalle del ventanal.
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Como se puede observar en la imagen, se agregaron unos elementos horizontales
para formar un tipo de armadura para reducir los desplazamientos en esos
elementos y los transmita directamente a los postes que lo soportan y estos a la vez
al puntal.
De igual manera se procedió a realizar el modelado del detalle del deck como se
muestra en la imagen y también se propuso ponerle otros elementos horizontales
simulando una pequeña armadura para reducir los desplazamientos en la parte que
queda en voladizo.
Fig. 55. Modelado detalle del deck de madera.
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Fig. 56. Render del deck de madera.
También a estos detalles se les aplico la carga de viento y sismo apropiada para su
análisis. Una vez que los resultados son permisibles de desplazamiento, se proyecta
en los planos de la fachada para dar por definitivo que estos elementos se
emplearan para el detalle.
Semana del lunes 06 de abril al viernes 10 de abril del 2015.
La actividad de esta semana fue la de realizar un modelo reducido de la nave con la
que se está trabajando, a fin de tener una propuesta alterna para tener un peso
menor de las naves industriales que se están trabajando, por lo tanto se procedió a
tomar solo dos marcos de la nave los cuales fueron un marco intermedio y un marco
cabecero.
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Fig. 57 Render del modelo reducido con propiedades geométricas asignadas.
Una vez que se tienen los dos marcos se procede a incluirles los elementos que
serán la propuesta alterna de estructuración de los marcos, esta consta de incluir
una viga entre los dos marcos tomados y así de esta manera se cambiaron las
armaduras (Joist 30k7) por montenes perfil “C” y de esta manera el peso se reduce
ya que el peso de estos perfiles son mucho menores al peso de las armaduras
consideradas primeramente y también se observó que la viga propuesta tiene un
comportamiento similar a las vigas de los marcos principales, además de ponerse
también un puntal que se conectará de marco a marco en las columnas, al hacer
esto se observa que el peso si se reduce, pero no es tan significativo debido a que el
peso del puntal al ser de un perfil tipo HSS es muy pesado, entonces la diferencia
del peso es poca por lo que esta propuesta no es optima.
También se probó un modelo incluyendo dos vigas para así poner montenes tipo “C”
pero de menor peso, y al igual que el anterior bajó aun mas de peso y parecía la
solución de alternativa definitiva, pero se procedió a diseñar las armaduras por parte
de otro compañero con el fin de dejarlas como en un principio se tenía propuesto
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solo que no sería un Joist de catálogo, estas se mandaran a hacer, ya que el peso
de las armaduras diseñadas dieron un peso de 14 kg/m aproximadamente
comparado con el peso de los de catalogo de 18 kg/m. Al colocar estas en la
cuantificación el peso de la nave se redujo considerablemente hasta llegar casi a los
25 o 26 kg/m2 peso aproximado que requieren los clientes para la construcción de
las naves.
Por lo que se dio como alternativa el emplear armaduras que se mandaran a fabricar
para poder ahorrar peso de en las naves.
Fig. 58. Renderizado del modelo total empleado la propuesta de diseño alterno, en el cual se observa que se colocaron vigas
entre marcos y estas no están sujetas a columnas en toda su longitud, solo apoyadas sobre los puntales de las fachadas
posterior y principal, también comparado con el modelo original, en las vigas de los marcos se le quitó el aperaltamiento
(cartelas), ya que no son requeridas debido a que hay un mejor comportamiento mecánico al incluir una viga intermedia de mas
como la propuesta; por ultimo y de igual manera se observa que se incluyó unos elementos que conectan las columnas de
marco a marco, estos son los puntales HSS propuestos para que soportaran a las vigas descritas anteriormente.
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Fig. 59. Otro modelo alterno propuesto en el que el único cambio que se realizó fue el de sustituir el puntal que va de columna
a columna en los marcos por un perfil tipo W 24x41, ya que al emplear esta opción se reduce considerablemente el peso, solo
que el comportamiento no era adecuado debido a que los esfuerzos en el elemento no eran permisibles, por lo que esta opción
se descartó.
Semanas del lunes 13 de abril al viernes 24 de abril del 2015.
En estos días se realizó otro chequeo general de los planos a entregar del modulo 2
de el proyecto “CHAPALA” por lo que se enfatizó en detalles que tuvieran que ver
con elementos que no se sobre encimaran unos con otros y a fin de que en obra no
tengan problemas de construcción, esto debido a que se recibió información a cerca
de muros de contención en las naves debidos a los grandes desniveles que presenta
el proyecto, dentro de esto procedió a realizar el análisis de estos muros y la
alternativa de cómo solucionar el problema que fueran a presentar en lo real.
Se observó que en el modulo 2 existen muros de contención que fueron proyectados
para contener un desnivel de 1.75 metros, por lo que esto representa una
interferencia con las zapatas de las columnas proyectadas, ya que estas están
desplantadas a una profundidad no mayor de 1 metro, entonces estas influirá en el
diseño del muro de contención.
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La primera alternativa a modo de dibujo fue la de proyectar la zapata de la columna
más abajo del nivel de la zapata del muro de contención, pero debido a que la
zapata del muro tiene que estar forzosamente debajo del piso para que pueda ser
estable, lo que se propuso fue la de combinar el dado de la columna con el muro de
contención y diseñar la zapata para ambas condiciones en las que trabajará la
zapata.
Para ello se modificó una plantilla de Excel y realizar en este los cálculos de
estabilidad del muro de contención.
Una vez calculado los muros se dispuso a proyectarlos en los planos de
cimentación, generando estos una revisión más en los planos, por lo que después
de estos se emitieron los planos con revisión 0, los cuales van directo a
construcción.
Semana del lunes 27 de abril al miércoles 29 de abril del 2015.
Se comenzó con la elaboración del documento final de residencia y a checar la
redacción de las actividades realizadas durante las semanas. De igual manera a
ordenar los datos para la entrega del reporte final, la información generada durante
este periodo se anexara en sus respectivos apartados como parte de la evidencia de
las actividades realizadas.
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9. RESULTADOS, PLANOS, GRÁFICAS Y PROGRAMAS.
Ver planos anexos, al final del documento.
Lista de planos:
CH.ES.M2-101-1 (Planta de cimentación)
CH.ES.M2-102-1 (Detalles de cimentación)
CH.ES.M2-102a-1 (Detalles de cimentación)
CH.ES.M2-201-1 (Planta de pisos)
CH.ES.M2-301-1 (Planta de cubierta)
CH.ES.M2-302-1 (Estructuración de Marcos)
CH.ES.M2-302a-1 (Estructuración de Marcos)
CH.ES.M2-401-1 (Estructuración de Fachadas)
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10. COMPETENCIAS DESARROLLADAS.
Resolver sistemas estructurales estáticamente indeterminados en el
espacio, aplicando metodos de primer orden aplicando software
profesional existente en el mercado.
Diseñar y revisar elementos estructurales de acero, sujetos a diferentes
tipos de solicitaciones, de acuerdo a la normatividad A.I.S.C. vigente.
Aplicar criterios de análisis de costos, para la integración
cuantificaciones.
Dibujar e interpretar planos constructivos de obras de ingeniería civil,
identificar la forma y la función de los elementos que las integran,
manejar técnicas de representación gráfica con software de dibujo por
computadora, apegado a la normatividad vigente.
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11. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
El haber realizado la residencia profesional en la empresa AVR Ingeniería de
proyectos industriales, me ha sido de gran aporte a mi experiencia profesional,
debido a gran manera a que he reforzado conocimientos básicos adquiridos durante
mi formación estudiantil en diferentes áreas de la ingeniería civil, como son costos y
presupuestos, diseño de elementos de acero, mecánica de suelos y principalmente
en la aplicación de software en la ingeniería civil, para así proveer un servicio
eficiente en tiempo en el análisis estructural de cierta edificación.
Dentro de las actividades principales que se me asignaron fue la de modelar desde
el principio la estructura principal de una nave industrial, donde observé que gracias
a la nueva tecnología presentada al menos en México, se llevan a cabo la
realización de proyectos con un reducción de tiempo gracias a la automatización que
proporciona el software estructural.
Este documento como se explico en los alcances y limitaciones, y por cuestiones de
la gran amplitud del tema de la aplicación del software estructural (STAAD.Pro V8i),
se decidió que solo se manejaría la metodología empleada para desarrollar el
análisis, diseño y dibujo de un edificio tipo nave industrial.
Después de obtener los resultados mostrados en los planos generados, se envían
hacia los clientes para que estos decidan el siguiente paso de la construcción de los
planos.
Será responsabilidad de los clientes el validar los planos generados con las
instancias adecuadas dar supervisión a la información plasmada en planos emitidos.
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12. GLOSARIO.
Acero resistente a la intemperización. Acero estructural de alta resistencia y baja
aleación sin pintura protectora, que, con ciertas precauciones, puede quedar
expuesto a la intemperie (no marino) sin sufrir daño.
Análisis de primer orden. Diseño estructural que hace caso omiso de los efectos
de segundo orden y establece las condiciones de equilibrio considerando la forma no
deformada de la estructura.
Análisis elástico. Análisis estructural basado en el supuesto de que la estructura
regresa a su geometría original cuando se le quita la carga.
Análisis estructural. Es el cálculo de los efectos de carga sobre miembros y
conexiones, basado en los principios de la mecánica estructural.
Análisis inelástico. Cálculos estructurales, incluyendo el análisis plástico, que
consideran el comportamiento inelástico.
Análisis plástico. Método de diseño estructural basado en la suposición de un
comportamiento plástico-rígido; es decir, que el equilibrio se logra en toda la
estructura con esfuerzos no mayores que al esfuerzo de fluencia.
Ancho efectivo. Ancho reducido de una placa o losa de concreto con distribución de
esfuerzos supuestamente uniforme, que produciría el mismo efecto que la placa o
losa con distribución no uniforme de esfuerzos que sustituye el comportamiento de
un miembro estructural.
Aplastamiento. En una conexión atornillada, el estado límite de la fuerza cortante
transmitida por el sujetador mecánico a los elementos de la conexión. Estado limite
que ocurre al fluir localmente por compresión un elemento apoyado sobre otro o
sobre una superficie.
Aplastamiento local del alma. Estado límite de falla local del alma de un perfil, en
la inmediata cercanía a una carga o reacción concentrada.
Arriostramiento lateral. Elementos diagonales, muros de cortante, conectores u
otros elementos diseñados para inhibir el pandeo lateral o el pandeo lateral torsional
en miembros estructurales.
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Arriostramiento nodal. Elemento estructural que no permite movimiento lateral ni
torcedura de un miembro, independientemente de otros arriostramientos adicionales.
Arriostramiento o contraviento. Miembro o sistema que limita el desplazamiento
lateral de otro miembro en el punto donde esta aplicado.
Arriostramiento relativo. Miembro estructural que limita el desplazamiento entre
dos puntos arriostrados adyacentes a lo largo de una viga o columna, o que limita el
desplazamiento lateral relativo entre dos pisos de un edificio.
Aseguramiento de calidad. Sistema de control en las actividades en taller y en sitio
para hacer constar al dueño y a la autoridad correspondiente que se está
cumpliendo con los requisitos de calidad de la estructura y su montaje. Puede ser
implementado por cualquiera de las partes interesadas mediante los debidos
resultados del control de calidad.
Base de columna. Conjunto de elementos estructurales que se utilizan para
transmitir fuerzas entre la superestructura y los cimientos.
Carga. Las fuerzas u otros efectos producidos por el peso de los materiales de
construcción, peso de los ocupantes y los requeridos por el uso, los efectos
ambientales, desplazamientos diferenciales o la restricción de los cabios
dimensionales. Efecto de la gravedad, de la operación de máquinas o actividades
humanas, vientos, sismos, desplazamientos diferenciales o la restricciones los
cambios dimensionales.
Carga concentrada simple. Fuerza de tensión o compresión aplicada
perpendicularmente al eje longitudinal de un miembro.
Carga de diseño. Carga aplicable en el diseño obtenida mediante la aplicación de
las combinaciones de cargas correspondientes al método de diseño empleado,
Diseño por Factores de Carga y Resistencia DFCR (LRDF por sus siglas en inglés) o
Diseño por Resistencia Permisible DRP (ASD por sus siglas en ingles).
Carga de servicio. Carga que determina el estudio límite de servicio.
Carga estática. Estructura no sujeta a esfuerzos importantes de fatiga. La gravedad,
viento y sismos son consideradas cargas estáticas.
Carga estipulada. Magnitud de las cargas requeridas por las normas de
construcción.
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Carga ficticia. Carga hipotética o virtual que se aplica durante el análisis estructural
para tomar en cuenta los efectos desestabilizantes que no son considerados en el
diseño. Las cargas ficticias generan desplazamientos equivalentes a las máximas
imperfecciones toleradas en la estructura en el montaje.
Carga incrementada. Producto del factor de carga y la carga nominal.
Carga lateral. Cargas como las producidas por viento o sismo.
Carga permanente. Carga cuya variación con el tiempo es despreciable. Todas las
demás cargas son variables.
Carga punzonante. Componente de la fuerza transmitida perpendicularmente a la
cuerda por un montante o diagonal en armaduras con perfil tubular, estructural
rectangular OR o circular OC.
Columna. Miembro estructural montado en posición vertical, que resiste
principalmente cargas verticales axiales de compresión y momento de flexión.
Columna en flexo compresión. Miembro estructural que resiste fuerza axial y
momento de flexión.
Columna inclinada o puntal. Elemento diseñado solamente para resistir cargas
gravitacionales, que se inclina por no tener conexiones que le permitan resistir
cargas laterales.
Combinación de cargas de servicio. Forma de hacer simultaneas las cargas que
determinan el estado límite de servicio.
Combinaciones de carga DRP. Procedimiento para establecer la simultaneidad de
cargas de diversas índoles, propias del Diseño por Resistencia Permisible,
estipuladas en las normas de construcción.
Combinaciones de cargas DFCR. Conjunto de formas de hacer simultaneas cargas
de diversas índoles, propias del método de Diseño por Factores de Carga y
Resistencia, estipuladas en las normas de construcción.
Componente estructural. Se refiere a un miembro, sujetadores, elemento de
conexión o conjunto de elementos.
Conexión. Todos los elementos que forman parte de la unión entre miembros
estructurales que transmiten las fuerzas entre ellos.
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Conexión a momento o rígida. Unión entre miembros, realizada de manera que la
transmisión de momentos por flexión es transmitida entre ellos.
Conexión a momento parcialmente restringida o semirrígida. Unión capaz de
transmitir momento de flexión, en la que el cambio en el ángulo de los componentes
es apreciable.
Conexión critica al deslizamiento. Es la conexión atornillada en la que la presión
entre sus superficies de contacto producido por los tornillos desarrolla la fricción
suficiente para evitar movimiento relativo entre sus partes.
Conexión rígida. Unión capaz de restringir movimiento de manera que no permite
ninguna rotación apreciable entre los miembros conectados.
Conexión simple. Unión entre miembros con capacidad de trasmisión de momento
despreciable.
Control de calidad. Sistema de control de las actividades en un taller y en el sitio,
implementado por el fabricante y montador de la estructura, para hacer cumplir los
requisitos de calidad.
Cuerda. Miembros principales de armaduras que no se interrumpen en las
conexiones con los montantes y diagonales.
Curvatura doble. La forma deformada que tiene una viga que contiene dos o más
puntos de inflexión dentro de su claro.
Curvatura inversa. Ver curvatura doble.
Curvatura simple. Configuración deformada que toma una viga cuando no se tiene
punto de inflexión en su claro.
Dimensión teórica. Medida nominal o designada en las tablas de dimensiones de
perfiles estructurales.
Diseño por Factores de Carga y Resistencia, DFCR. Método para determinar el
tamaño de los componentes estructurales de manera que la resistencia de diseño
iguala o excede la resistencia requerida o esfuerzo requerido del elemento,
considerando los efectos de las consideraciones de carga DFCR.
Diseño por Resistencia Permisible, DRP. Metodología para determinar el tamaño
de los componentes estructurales, en el cual la resistencia permisible o esfuerzo
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permisible es igual o mayor que la resistencia requerida o esfuerzo requerido del
elemento, considerando los efectos de las combinaciones de cargas DRP.
Efectos de carga. Las fuerzas, esfuerzos y deformaciones producidos en un
componente estructural por la aplicación de una carga.
Efectos de longitud. Fenómeno que obliga a considerar la reducción de la
capacidad de carga de un elemento por razón de su longitud sin apoyo lateral.
Eje de mayor inercia. Es el eje centroidal de una sección sobre el que se obtienen
las propiedades de sección de mayor magnitud.
Eje de menor inercia. Es el eje centroidal de una sección transversal sobre el que
se obtienen las propiedades de sección de menor magnitud.
Ejes geométricos. Líneas de referencia paralelas a las paredes de un perfil tubular,
las alas o alma de un perfil estructural o lados de perfil angular.
Esfuerzo. Fuerza dividida por unidad de área producida por fuerza axial, momento,
cortante o torsión.
Esfuerzo disponible. Esfuerzo de diseño o permisible, según el caso.
Esfuerzo permisible. Resistencia permisible dividida entre una propiedad de la
sección, como el módulo de sección o el área de la sección transversal.
Especificaciones. Son los documentos escritos en que se establecen los requisitos
de los materiales, las normas, y la calidad de hechura.
Espesor de diseño. Espesor o grueso teórico de la pared de un perfil tubular
estructural rectangular OR o circular OC usado para calculas las propiedades de una
sección.
Estabilidad. Es la condición que se logra cuando al aplicar cargas a un componente
estructural, marco o estructura, un cambio pequeño de la cara o la geometría no
produce deformaciones importantes.
Estado limite. Condición en la que un elemento o estructura deja de cumplir con la
función para la que se diseñó llamado estado límite de servicio, o que llegó al punto
de no tener la capacidad de soportar la carga requerida llamado estado límite de
resistencia.
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Estado límite de resistencia. Es la condición límite en la que se alcanza la máxima
resistencia de la estructura o de alguno de sus componentes y por consiguiente, se
pierde la condición de seguridad de una estructura.
Estado límite de servicio. Condición en la que un elemento o estructura deja de
cumplir, en condiciones normales de uso, los requisitos de apariencia,
mantenimiento, durabilidad, comodidad, tranquilidad de los usuarios o el correcto
funcionamiento de la maquinaria que soporta.
Extremo libre. El extremo de un miembro cuyo giro no queda restringido por
atiesadores o elementos de una conexión.
Factor de carga. Coeficiente aplicado a la carga nominal para tomar en cuenta la
incertidumbre de su verdadera magnitud al realizar el análisis que transforma la
carga en efecto de carga. También sirve para considerar la probabilidad de que
pueda ocurrir más de una carga máxima simultáneamente.
Factor de comportamiento sísmico. Factor por el que se reduce la fuerza sísmica
elástica para obtener la fuerza sísmica inelástica.
Factor de longitud efectiva, K. Relación entre la longitud efectiva y la longitud sin
arriostrar de un elemento.
Factor de resistencia. Multiplicador que incrementa la resistencia nominal, para
tomar en cuenta las inevitables desviaciones de la resistencia nominal de su
verdadera magnitud y del mecanismo y consecuencias de la falla.
Factor de seguridad. Multiplicador que reduce la resistencia nominal para tomar en
cuenta la variación de la resistencia real de la resistencia nominal, las cargas reales
de las nominales, las incertidumbres del cálculo de los efectos de las cargas y los
modos de falla y sus consecuencias.
Fuerza. Efecto de la aplicación de una carga.
Fuerzas concentradas dobles. Par de fuerzas aplicadas en un lado de una viga
que le producen momentos de flexión.
Inestabilidad. Estado limite que se obtiene al aplicar una carga a un componente,
marco o sistema estructural en el que una pequeña alteración en las cargas o
geometría produce grandes deformaciones.
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Ingeniero responsable. Es el profesional autorizado para revisar y aprobar los
planos y las especificaciones.
Marco arriostrado o contraventeado. Sistema de armadura vertical que resiste las
fuerzas laterales y proporciona estabilidad al sistema estructural.
Marco rígido. Conjunto de miembros capaces de resistir cargas laterales y
estabilizar un sistema estructural, principalmente por la capacidad de sus
componentes y conexiones de soportar fuerzas de flexión y fuerzas cortantes.
Miembro. Miembro, sección transversal, sección o perfil armado que se forma al unir
entre sí con soldaduras o tornillos dos o más elementos estructurales, de manera
que trabajen en conjunto.
Miembro estructural formado en frio. Perfiles diferentes al perfil tubular estructural
rectangular OR o circular OC que se manufacturan por diversos procesos sin uso de
calor, usando lamina o placa, en hojas o en rollos, cuyas especificaciones y normas
no se incluyen en este manual, sino en las especificaciones y normas del Instituto
Americano del Hierro y el Acero (AISI por sus siglas en ingles).
Miembro principal. Se trata de a cuerda, columna o miembro al que se conectan
montantes o diagonales u otros elementos secundarios en conexiones con PTE.
Momento de fluencia. En un miembro sujeto a flexión, es el momento que produce
el esfuerzo de fluencia en la fibra más alejada del eje neutro en una sección
transversal.
Momento plástico. Es el momento resistente teórico en una sección transversal que
ya cedió.
Montante o diagonal. Se refiere a los elementos que conectan las dos cuerdas en
armaduras fabricadas con perfil tubular estructural rectangular OR o circular OC.
Norma de construcción aplicable. Reglamento o norma de construcción aplicable l
diseño.
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13. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
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Construcciones de Acero traducción al español. Santiago de Chile: Asociación
Latinoamericana del Acero.
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Construcción en Acero. Distrito Federal, México: LIMUSA.
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(México D. F. 2004)
4. Arnal Simón Luis, Betancourt Suárez Max, REGLAMENTO DE
CONSTRUCCIONES PARA EL DISTRITO FEDERAL, 5a Edición, Titulo
sexto, Trillas, (México D. F. 2005)
5. MANUAL DE CONSTRUCCIÓN EN ACERO, Diseño por esfuerzos
permisibles, 4a Edición, Limusa, (México. D. F, 2005) .
6. Charles G. Salmon, John E. Johson, STEEL STRUCTURES DESIGN AND
BEHAVIOR Emphasizing allowable Stress Desing 4a Edition, Harper-Collins
College Publishers.
82
7. Jack C. McCormac, DISEÑO DE ESTRUCTURAS METALICAS ASD, 4a
Edición, Alfaomega, (México D. F, Julio del 2005)13. A. Gregorio Aranda O,
8. CÁLCULO Y DISEÑO DE EDIFICIOS CON MARCOS RÍGIDOS, Claves
latinoamericanas, México D. F, 1 de mayo del 1995.
9. Gasca Salazar Enrique, ANÁLISIS, DISEÑO Y PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO DE UN EDIFICIO DE OFICINAS Y NAVE INDUSTRIAL UTILIZANDO ESTRUCTURAS METÁLICAS, año 2000, UNAM, Escuela
Nacional De Estudios Superiores Aragón.
83
ANEXOS.
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