NSR-09 ESTRUCTURAS DE ACERO CON PERFILES LAMINADOS, ARMADOS Y TUBULARES ESTRUCTURALES

1. NSR-09 ESTRUCTURAS DE ACERO CON PERFILES LAMINADOS, ARMADOS Y TUBULARES ESTRUCTURALES

2. NSR-09TITULO FESTRUCTURAS METALICAS Capítulos F.1: Requisitos Generales F.2: Estructuras de acero con Perfiles Laminados, Armados y Tubulares Estructurales F.3: Provisiones Sísmicas F.4: Estructuras de Acero con Perfiles en Lámina Formada en Frío F.5: Aluminio Estructural

3. CAPITULO F.2Estructuras de Acero con Perfiles Laminados, Perfiles Armados y Perfiles Tubulares Estructurales

4. Antecedentes NSR-98 AISC-ASD 1.989 AISC-LRFD 1.993

5. DISEÑO POR FACTORES DE CARGA Y DE RESISTENCIA (LRFD) DISEÑO PARA ESFUERZOS PERMISIBLES (ASD)

8. Nueva Edición AISC-LRFD 1999(2ª edición Manual) AISC-ASD 1.989 AISC-LRFD 1.999

9. ANSI/AISC 360-05LRFD/ASD

10. Nueva Edición ANSI/AISC 360 Actualmente en discusión Pública Mantiene formato dual ASD/LRFD de ANSI/AISC 360-05

11. Problema General de Seguridad Estructural

12. Distribución de frecuenciaspara los efectos de las cargas (Q) y la Resistencia (R)

13. Condición “segura” R ≥ Q • R/Q ≥ 1 • ln(R/Q) ≥ 0

14. Distribución de frecuenciaspara pares Resistencia (R) - Carga (Q)

15. Distribución de frecuenciaspara pares Resistencia (R) - Carga (Q) β: índice de seguridad o índice de confiabilidad Relación entre el valor medio y la desviación estándar para la distribución de frecuencias de ln(R/Q)

16. SEGURIDAD ESTRUCTURAL Concepto de Factor de Seguridad en ASD: Si se considera que la carga aplicada puede incrementarse en un 40% y la resistencia puede reducirse en un 15%: R-0.15R ≥ Q+0.40Q => R/Q ≥ 1.65

17. SEGURIDAD ESTRUCTURAL Concepto de Factor de Seguridad en ASD • Se aplica el mismo factor a la carga muerta y a la carga viva • Resulta una considerable variación en los valores de β

18. SEGURIDAD ESTRUCTURAL Concepto de Factor de Seguridad en ASD Ejemplo: Para vigas en perfiles laminados compactos fluencia en miembros a tensión: • β = 3.1 para L/D = 0.5 • β = 2.4 para L/D = 4.0

19. SEGURIDAD ESTRUCTURAL La variación en el valor de β inherente a ASDse reduce sustancialmente en LRFD mediante la definición de unos valores objetivo de β y la selección de factores de carga y de resistencia apropiados para lograr dichos valores.

20. SEGURIDAD ESTRUCTURAL - LRFD • LRFD calibrado a ASD para L/D = 3.0 para flexión en vigas compactas y fluencia en miembros a tensión • Factor de resistencia para estos estados límite: φ = 0.90 • Valores de β implícitos:β = 2.6 para miembrosβ = 4.0 para conexiones

21. Formato ANSI-AISC 360-05 • ASD/LRFD • Los mismos Estados Límite • Se parte de la misma Resistencia Nominal

22. Formato ANSI-AISC 360-05

23. Formato ANSI-AISC 360-05 • Condición de diseño: En LRFD: øRn ≥ 1.2D + 1.6L En ASD: Rn/Ω ≥ D + L • Para Rn (LRFD) = Rn (ASD): (1.2D + 1.6L)/ø = (D + L)Ω Ω.ø = (1.2D + 1.6L)/(D + L)

24. Formato ANSI-AISC 360-05 • LRFD calibrado a ASD para: L/D = 3.0 • Lo que equivale a: Ω.ø = 1.5 øRn /(Rn/ Ω) = 1.5

25. Formato ANSI-AISC 360-05 • Esto quiere decir que dos diseños, uno por LRFD y por ASD, requerirán la misma Rn(o sea el mismo elemento) para la combinación 1.2D + 1.6L cuando la carga viva sea 3 veces la carga muerta.

26. Consideraciones ASD

27. Diseño de Miembros a Tensión Estados Límite: • Fluencia en la sección bruta • Fractura en la sección neta efectiva

28. Diseño de Miembros a Tensión Limitación de esbeltez, sólo una recomendación: PREFERIBLEMENTE NO SUPERIOR A 300

29. Diseño de Miembros a Tensión Fluencia sobre el área neta RESISTENCIA NOMINAL: Pn = Fy.Ag RESISTENCIA DE DISEÑO: Ø Rn = Øt Pn Øt = 0.90

30. Diseño de Miembros a Tensión Fractura en la sección neta efectiva RESISTENCIA NOMINAL: Pn = Fu.Ae Ae = U.An RESISTENCIA DE DISEÑO: Ø Rn = Øt Pn Øt = 0.75

31. Cálculo del Area Neta An = Ag–S(d+D)t+ S(s2/(4g)) d: diámetro de la perforación = diámetro del perno + 1.6 mm para perforaciones estándar D =1.6 mm para perforaciones estándar

32. Diseño de Miembros a TensiónFactor “U” por Rezago de Cortante

33. Diseño de Miembros a TensiónDesgarramiento en Bloque (Shear Lag)

34. Diseño de Miembros a TensiónDesgarramiento en Bloque (Block Shear) Antes de ANSI/AISCE 360-05 • Rotura en líneas a tracción y fluencia en líneas a cortante • Rotura en líneas a cortante y fluencia en líneas a tracción SE TOMABA EL MAYOR

35. Diseño de Miembros a TensiónDesgarramiento en Bloque (Block Shear) Ahora: RESISTENCIA NOMINAL: 0.6Fu.Anv Rn = UbsFu.Ant + min { 0.6Fy.Agv Rotura en líneas a tracción más la menor entre: • Rotura en líneas a cortante • Fluencia en líneas a cortante

36. Diseño de Miembros a TensiónDesgarramiento en Bloque (Block Shear)

37. Diseño de Miembros a Compresión RESISTENCIA NOMINAL: Pn = Fcr.Ag RESISTENCIA DE DISEÑO: Ø Rn = Øc Pn Øc = 0.90 (Antes 0.85)

38. Diseño de Miembros a Compresión Estados Límite • Pandeo Flexional • Pandeo Flexotorsional • Pandeo Local

39. Diseño de Miembros a Compresión Limitación de esbeltez, sólo una recomendación: PREFERIBLEMENTE NO SUPERIOR A 200

40. Diseño de Miembros a CompresiónPandeo Flexional

41. Diseño de Miembros a CompresiónPandeo Flexional

42. Diseño de Miembros a CompresiónPandeo por Flexo-Torsión

43. Diseño de Miembros a CompresiónPandeo por Flexión o por Flexo-Torsión

44. Diseño de Miembros a CompresiónPandeo por Flexo-Torsión Angulos dobles Espalda con Espalda y Secciones en T • Fcry = Fcr de ecuación E3-2 o E3-3, con KL/r = KL/ry (y: eje de simetría)

45. Enfrentados Mayor rigidez en y Fácil manipulación Fácil montaje Menos arriostramiento Fácil pintura Espalda con Espalda Tradicional en EEUU Fácil transporte Permite diagonales en ángulo sencillo Angulos Dobles

46. Diseño de Miembros a CompresiónEsbeltez Modificada para Ángulos Dobles Distanciados(Ref: Investigación Universidad Nacional – Sede Medellín) a = distancia entre conectores, mm ri = Radio mínimo de giro de un componente individual, mm rib = Radio de giro de un componente individual relativo a su eje centroidal paralelo al eje de pandeo del miembro, mm α = Relación de separación = h/(2rib) h = Distancia entre los centroides de los componentes individuales, medida perpendicularmente al eje de pandeo del miembro, mm Ai: = area de un ángulo, mm2 Lb : = longitud del conector medida entre los centroides de los ángulos, mm Ib : = inercia del conector asociada a la flexión en el plano de los dos ángulos conectados, mm4 n: = factor de forma para deformaciones por cortante = 3.33 para conectores en perfil angular = 1.2 para conectores de sección rectangular = 1.11 para conectores circulares Ab : área del conector, mm2

47. Diseño de Miembros a Compresión Se introducen provisiones de diseño para ángulos sencillos a compresión.

48. Diseño de Ángulos Sencillos a Compresión Usar ecuaciones de Pandeo Flexional bajo las siguientes condiciones: • La carga es concéntrica, o • se cumplen simultáneamente las siguientes condiciones: • Miembros conectados por la misma aleta en ambos extremos • Miembros conectados por soldadura o mínimo 2 pernos • No se aplican cargas transversales • Usar esbeltez modificada

49. Diseño de Miembros a CompresiónPandeo Local El diseño para secciones con elementos esbeltos queda integrado en el numeral F.2.5

50. Diseño de Miembros a CompresiónPandeo Local Las tablas para los límites de b/t para pandeo local aparecen ahora separadas para compresión y para flexión. Así en las tablas para compresión sólo aparece ahora el límite λr.