Ahorro de material y horas de trabajos

2025-11-04 00:00:00

Introducción

La necesidad de estos hierros surge del detallado de armaduras correspondientes a las vigas de planta baja del proyecto ubicado en calle Lavalle, en la ciudad de Santa Fe, destinado a un edificio de oficinas desarrollado en dos niveles. A partir de la definición estructural, se procedió a realizar el cómputo del acero requerido, considerando tanto el criterio tradicional de estimación con porcentaje de desperdicio como la optimización basada en ingeniería de detalle BIM. El objetivo es cuantificar el impacto material y operativo de cada metodología, evidenciando los beneficios de una planificación precisa en obras de pequeña escala.

Cómputo de barras considerando 10% de desperdicio

Se adopta un 10% general por pérdidas debido a cortes, traslados, defectos y manipulación en obra, criterio aplicable a obras de pequeña escala (1–2 niveles), donde los sobrantes no logran compensarse entre tramos como ocurre en proyectos de mayor envergadura.

El redondeo se realiza a barras enteras, ya que así se comercializa el material.

Diámetro (mm)	N° Barras proyecto Bruto	N° +10% con desperdicio (float)	Barras optimizadas del corte segun la ingeniería de detalles
6	79	87	79
8	16	18	17
10	9	10	8
12	15	17	14
16	2	3	2
TOTAL	121	135	135

Comparación general

Diámetro (mm)	Barras con 10% desperdicio	Barras optimizadas BIM	Diferencia (barras)	Ahorro (%)
6	87	79	8	9.2%
8	18	17	1	5.6%
10	10	8	2	20.0%
12	17	14	3	17.6%
16	3	2	1	33.3%
TOTAL	135	120	15	≈11.1% ahorro global

Se evita la compra de 15 barras, equivalente a un 12% de reducción de acero, únicamente mediante la optimización geométrica y planificación detallada.

Conclusiones técnicas

La comparación evidencia que:

El uso de un criterio empírico de +10% por desperdicios es adecuado para obras pequeñas, pero resulta conservador.
La ingeniería de detalle con criterios BIM permite:

Optimizar cortes y longitudes de barra.
Minimizar desperdicios no visibles en presupuestos tradicionales.
Coordinar interferencias y armados complejos antes de obra.
Reducir improvisación en obra — mayor precisión en pedidos de material.

Beneficios cuantificables

Ahorro de acero: ~12%
Menor volumen de corte y manipulación
Reducción de desperdicio físico en obra
Optimización de horas de mano de obra asociadas a:

Corte y recorte de barras
Transporte interior
Orden y almacenaje
Re-trabajos por faltantes o sobredimensionamiento

Comentarios

La implementación de una ingeniería de detalles asistida por BIM no solo valida el diseño estructural sino que optimiza el proceso constructivo, reduciendo material y costos asociados a la ejecución.
En obras pequeñas, este nivel de precisión representa un impacto económico significativo, mejorando eficiencia y sustentabilidad en el uso del acero.

La estructura en evaluación conlleva de forma bruta unos 5.000 kg de acero.

El ahorro representativo del 12% entonces son 600 kg de acero.

>> Archivos BIM: Lista de barras, Orden de corte y plegado optimizado

Llaves de albañilería en la construcción

2024-07-20 00:00:00

Primero: ¿Qué es una llave y donde se la utiliza?

El uso de llaves en muros es una técnica ampliamente utilizada en la construcción. Las llaves son elementos que se introducen en las juntas de los bloques o ladrillos, generalmente hierro de construcción, que pretenden asegurar una conexión sólida entre las diferentes partes del muro y ofrecer un adicional resistencia a la tracción.

Se suelen emplear cuando se trata de reparar fisuras existentes en muros con el objetivo principal de promover un refuerzo y evitar el deslizamiento y el movimiento relativo entre sus componentes.

La propuesta

Ciertos actores, suelen proponer el uso de llaves como una manera rápida y efectiva de reparar fisuras en los muros. A primera vista, esta solución parece lógica y simple. Las llaves se introducen en las juntas de los ladrillos o bloques, con la esperanza de reforzar la estructura y evitar que las fisuras se agraven. Sin embargo, esta propuesta es superficial y no aborda la complejidad del problema.

El principal defecto de esta práctica es la falta de un análisis técnico. Dichos autores, no siempre tienen la formación necesaria para realizar un diagnóstico estructural completo. Las fisuras en los muros pueden deberse a una variedad de factores, como asentamientos diferenciales, cambios en las condiciones del suelo general, movimientos de pisos, entre otros.

Sin un estudio técnico adecuado, la solución de colocar llaves no aborda la causa raíz de las fisuras. Esta falta de una solución integral puede resultar en costos adicionales y daños estructurales más graves a largo plazo.

Causa-defecto

Supongamos entonces en un análisis básico y generalista, que realizamos llaves de albañilería sobre un muro que presenta fisuras, sin tener en cuenta su naturaleza y el ambiente en que se encuentran. Presumimos así, que la causa de las consecuencias observadas es un asentamiento diferencial de la estructura.

Si este asentamiento persiste con el tiempo, es probable que los defectos en el muro reaparezcan. Sin embargo en esta ocasión, las nuevas fisuras se formarán en patrones similares a las anteriores, pero evitando las áreas donde se instalaron las llaves previamente. Esto a su vez, complica el análisis posterior de las consecuencias, ya que las nuevas fisuras pueden ser mal interpretadas, llevando a conclusiones erróneas sobre las causas del problema y dificultando la identificación de soluciones efectivas.

Otras consideraciones

Sobre el ejercicio del análisis de patologías que pretende encontrar las causas probables a las consecuencias encontradas con el fin de llegar a una propuesta de solución, es crucial considerar varios factores que se involucran según el tipo de material, la naturaleza de la falla, el ambiente en el que se hallan, el tipo de suelo, entre otros.

Según la naturaleza de la falla en mampostería

Según el tipo de falla del suelo

En el caso de suelos arenosos según su densidad y la naturaleza de la falla por capacidad de carga del suelo podemos tener una falla general por corte, falla local por corte, falla de corte por punzonamiento.

Según el tipo de fisura

El largo, ancho y profundidad de la fisura sobre los materiales en juego de sus componentes puede expresar el carácter de importancia que tiene sobre la obra, sí ésta se encuentra ante una falla localizada o generalizada, si es de carácter estructural o constructivo.

Según el ambiente en el que se hallan

El entorno o ambiente en el que se encuentra la falla también puede afectar significativamente su integridad. No será lo mismo considerar un ambiente de cocina o un baño colindantes a estas lesiones ya que en sus interferencias se podrían encontrar instalaciones de distintos tipos. Evaluar el entorno permite adoptar medidas preventivas y correctivas más precisas y efectivas.

La Necesidad de Consultoría Técnica adecuada

Para abordar adecuadamente los problemas de fisuras en muros, es fundamental contar con la asesoría de ingenieros estructurales. Estos profesionales pueden realizar un análisis detallado de la estructura, identificar las causas subyacentes de las fisuras y recomendar soluciones adecuadas. Esto puede incluir mejoras en la fundación, tratamiento del suelo o el uso de materiales de refuerzo modernos, en lugar de depender de llaves que no resuelven el problema de fondo.

El análisis de un estudio de patologías con un enfoque técnico y profesional garantiza que todas las causas subyacentes de los problemas sean identificadas y comprendidas. Solo así se pueden implementar soluciones efectivas y duraderas, evitando reparaciones superficiales que podrían no resolver el problema de fondo. Este enfoque integral es fundamental para asegurar la estabilidad, seguridad y durabilidad de cualquier construcción a lo largo del tiempo.

LOD500

2024-04-04 00:00:00

PRIMERO: ¿Qué es BIM?

son las siglas de “Building Information Modeling” o “modelado de información para la construcción”.

Es una metodología de trabajo colaborativa para la creación y gestión de un proyecto de construcción.

El objetivo de esta filosofía es conseguir compilar información completa del proyecto de manera digital, facilitando la colaboración entre las distintas partes implicadas en el proyecto.

Es importante tener en cuenta que BIM es una filosofía de trabajo, no el software de explotación.

¿Para qué se usa BIM?

BIM se usa para crear y administrar datos durante el proceso de diseño, construcción y operaciones. BIM integra datos multidisciplinares para crear representaciones digitales detalladas que se administran en una plataforma abierta en la nube a fin de permitir la colaboración en tiempo real.

¿Qué es LOD500?

Las siglas LOD corresponden a las iniciales de Level of Development ó Nivel de Desarrollo. Podría definirse el LOD como una escala que informa el nivel de desarrollo de un elemento del modelo, en cuanto a su geometría y la información relacionada con él.

Los LOD BIM distribuyen la carga de información incorporada a los componentes en una progresión de seis niveles desde lo más conceptual hasta lo más específico: LOD 100, 200, 300, 350, 400 y 500.

Nivel LOD 500: indica entonces que el modelo se representa con la mayor precisión de información para la estructura física existente y modelada. Se considera que este nivel abarca el 100% de los datos disponibles, aunque en realidad puede no ser así, ya que depende del modelador a cargo. Este estadio de nivel de detalle se denomina "AS BUILT", término que refiere a la representación fiel y precisa de una estructura o edificación tal como fue construida en la realidad, sin modificaciones ni agregados posteriores. Esencialmente, describe el estado final y real de una construcción después de haber sido completada, proporcionando una referencia exacta de cómo se materializó el proyecto en la realidad.

Softwares de cálculo

2024-03-21 00:00:00

¿Cuál es la diferencia entre los materiales "Isótropo plástico 1D" e "Isótropo elástico no lineal 1D"?

La diferencia entre los dos modelos de materiales es la siguiente:

En el modelo de material Isótropo elástico no lineal 1D, no se consideran las deformaciones plásticas. Esto significa que el material vuelve a su estado inicial después del alivio de la carga.
Sin embargo, en el caso del modelo de material Isotropic Plastic 1D , se tiene en cuenta la deformación plástica.

Para ambos modelos de material, puede definir las propiedades no lineales en un cuadro de diálogo adicional. Al introducir datos por medio de un diagrama, es posible que ambos modelos definan una distribución después del último paso.

Para el modelo de material "Isótropo elástico no lineal 1D", es posible una entrada antimétrica del diagrama tensión deformación (diferente para el intervalo positivo y negativo), mientras que para el modelo "Isótropo plástico 1D", solo se permite la entrada simétrica.

Cuando se usa material plástico, ¿debo realizar el cálculo según el análisis de segundo orden o de grandes deformaciones?

No, no es absolutamente necesario calcular según el análisis de segundo orden o de grandes deformaciones cuando se usa un modelo de material no lineal. La no linealidad del material también se considera en el caso del cálculo según el análisis estático lineal.

El cálculo según el análisis de segundo orden o de grandes deformaciones significa que el equilibrio está configurado en una estructura deformada. Por tanto, es una no linealidad geométrica.

La diferencia entre el análisis de segundo orden y de grandes deformaciones es que se puede dar un gran giro en el caso del análisis de grandes deformaciones.

De este modo, si no hay un problema de estabilidad o si se analiza el problema de estabilidad de otra manera, es suficiente realizar el cálculo según el análisis estático lineal.

Comentarios del modelo de cálculo con métodos finitos

Con frecuencia, las líneas apoyadas rígidamente, las esquinas y los bordes en el modelo, las cargas lineales y cargas en nudos dan lugar a singularidades porque la carga se concentra al introducirla en un nudo de EF (elemento finito) simple. Los efectos de singularidad ocurren más frecuentemente en una malla de EF de malla fina. La discretización es importante para que se realice el análisis. Un tamaño de malla que sea demasiado fino ralentiza el cálculo sin mejorar la calidad de resultados significativamente. Una longitud de destino que sea demasiado larga no puede determinar las condiciones de contorno de una manera satisfactoria.

Medios de unión

2024-03-21 00:00:00

RESISTENCIA A CORTE EN LOS MEDIOS DE UNION

La resistencia nominal R n para un bulón será la resistencia a rotura por corte Fvu multiplicada por el área del vástago Ab y por el número de secciones de corte m que tenga el bulón según el tipo de junta (ver Figura 2-6). Esto siempre que el corte se produzca en secciones que no pertenezcan a la parte roscada del vástago. Si el corte se produce en la parte roscada corresponde una sección menor, aproximadamente 0,75 Ab. La resistencia a rotura por corte Fvu es aproximadamente el 60% de la resistencia a rotura por tracción Fu según comprobaciones experimentales.

La expresiones para la tensión de corte surgen de considerar toda la sección plastificada.

Para la unión, la resistencia al aplastamiento de la chapa será tomada como la suma de las

resistencias al aplastamiento de la chapa en todos los agujeros de los bulones que pertenecen a la unión.

Se supone en general que la fuerza actuante en la unión tipo aplastamiento, normal a los ejes de losbulones, se reparte por igual entre todos los bulones.

Para que esta hipótesis de distribución sea cierta las chapas deben ser perfectamente rígidas y los bulones perfectamente elásticos, lo que no es real. Por ello al compatibilizarse las deformaciones de los bulones y de las chapas unidas, resultan más cargados los bulones extremos que los centrales. Sin embargo, al alcanzar los bulones extremos la fluencia se deforman sin tomar mas carga y se produce una redistribución plástica de modo que, finalmente, la fuerza se reparte aproximadamente por igual entre todas las filas. Pero si la distancia entre filas extremas es muy grande o existen muchas filas, los bulones extremos fallan antes de que produzca la redistribución total. El comportamiento de las uniones abulonadas largas ha quedado demostrado en ensayos.

El CIRSOC 301-EL considera el problema disminuyendo para todos los tipos de bulones las

resistencias nominales al corte Fv y F'v en un 20% cuando la distancia entre ejes de bulones extremos supera los 1300 mm. La práctica recomienda además no superar las 6 filas de bulones en una unión.

RESISTENCIA DE DISEÑO A TRACCIÓN AXIL

En una barra traccionada con agujeros la fuerza se trasmite por la sección bruta A g fuera de la línea de agujeros y por la sección neta A n en las secciones que contienen los agujeros. Si bien en los bordes del agujero se produce una concentración de tensiones ( menor en las uniones de deslizamiento crítico) la ductilidad del acero permite una redistribución de las mismas en la sección mas allá de alcanzada la tensión de fluencia.

La falla (rotura) tanto de la sección 1-1 como de la sección 2-2 se produce al alcanzarse la tensión Fu.

Pero la deformación εu es grande. Dicha deformación específica sólo puede ser permitida en la sección del agujero pues de ella no resulta una deformación significativa en la barra. En el resto de las secciones (área bruta) no se puede superar la deformación εy pues una plastificación descontrolada, con el gran alargamiento resultante de la barra, marca no sólo un límite para su utilización sino la posibilidad de una falla prematura del sistema estructural al que pertenece. La longitud del tramo de área neta es despreciable respecto de la longitud de la barra, por lo que la tensión de rotura puede ser alcanzada en esa zona sin que la fluencia del área neta en la sección de agujeros constituya un estado límite de significación práctica pues la deformación producida en ella no influye prácticamente en el alargamiento total de la barra.

ESPECIFICACIONES GENERALES PARA UNIONES.

El CIRSOC 301-EL da las siguientes especificaciones generales:

Todos los agujeros y rebajes ejecutados en perfiles laminados y vigas armadas estarán libres de entallas y ángulos agudos.

Excepto para barras de vigas reticuladas, diagonales de columnas armadas y tensores de barras de sección circular, las uniones tendrán una resistencia mínima de diseño para acciones mayoradas de 12kN.

En barras axialmente solicitadas el centro de gravedad de la unión deberá coincidir con el centro de gravedad de la barra, excepto que la excentricidad resultante de la no coincidencia sea considerada para la determinación de las solicitaciones. Quedan exceptuadas de esta exigencia las uniones extremas de barras de ángulos simples o ángulos dobles, tes o secciones similares cargadas estáticamente o sea donde no existen efectos dinámicos ni efectos de fatiga. Cuando existen en una junta soldaduras y bulones o remaches, su eventual colaboración se regirá por:

- Soldaduras con bulones comunes calibrados (Tipo A307) o bulones de alta resistencia en uniones tipo aplastamiento no podrán considerarse actuando en conjunto. Las soldaduras deberán dimensionarse para la totalidad de las solicitaciones a trasmitir.

- Entre soldaduras y uniones con bulones de alta resistencia del tipo deslizamiento crítico puede considerarse que existe colaboración para la trasmisión de esfuerzos.

- Cuando se realizan modificaciones de obras existentes que tienen uniones remachadas o abulonadas del tipo de deslizamiento crítico, puede considerarse que los remaches o bulones trasmitan las solicitaciones requeridas originadas por las cargas existentes y las uniones soldadas nuevas las solicitaciones requeridas adicionales resultantes de la modificación.

- Puede considerarse que existe colaboración para la trasmisión de esfuerzos entre remaches y

bulones de alta resistencia en uniones de deslizamiento crítico. Se deben utilizar uniones soldadas, o abulonadas que sean pretensadas o de deslizamiento crítico en toda unión donde deba asegurarse que no exista deslizamiento relativo entre las partes unidas o sometidas a vibraciones o a cargas cíclicas. Se establecen los siguientes casos: (Sección J.1.11). Se utilizarán uniones abulonadas pretensadas o de deslizamiento crítico según lo dicho en la Sección 2.2.2.

- empalmes de columnas en todas las estructuras de pisos múltiples de altura igual o mayor a 60 m.

- empalmes de columnas en estructuras de pisos múltiples de alturas mayores a 30m y menores a 60m, cuando la menor dimensión horizontal es menor al 40% de la altura.

- empalmes de columnas en estructuras de pisos múltiples de altura menor a 30 m. cuando la menor dimensión horizontal es menor al 25% de la altura.

- Uniones de vigas a columnas inclusive las de arriostramiento en estructuras de más de 35 m. de altura.

- en todas las estructuras que soportan grúas de más de 5 tn de capacidad, incluyendo vigas reticuladas de techo, uniones de vigas reticuladas a columnas, empalmes de columnas, arriostramiento de columnas, tornapuntas, vigas carril y otros soportes de la grúa, etc.

- uniones en soportes de maquinaria móvil o vibratoria, o de otras cargas variables móviles que producen impacto o inversión de signo de las tensiones en los elementos estructurales.

En los casos no especificados se pueden utilizar uniones abulonadas con bulones comunes calibrados

o bulones de alta resistencia en uniones del tipo aplastamiento.

Traslacionalidad

2024-03-21 00:00:00

Traslacionalidad

La traslacionalidad de un pórtico repercute en el tipo de análisis estructural (elástico lineal o de segundo orden) que deberá utilizarse para la obtención de sus esfuerzos.

Se consideran estructuras traslacionales aquellas que ofrecen poca resistencia a la estabilidad lateral, en la que los desplazamientos propios de la estructura provocan nuevos esfuerzos importantes sobre ésta. En el caso en qué la estructura sea un traslacional no será necesario considerar la influencia de la deformación de la estructura y en análisis se podrá hacer el primer orden utilizando la geometría inicial y los coeficientes de pandeo como estructura intraslacional. Por el contrario si la estructura es traslacional será necesario considerar la influencia de las deformaciones antedichas.

En la mayoría de los casos prácticos, éstas estructuras suelen ser intraslacionales. En el caso contrario, la práctica usual suele aumentar el tamaño de los arriostramientos hasta obtener una relación entre la carga crítica y la carga de cálculo mayor a 10, es decir, controlar el desplazamiento lateral y considerar a la estructura como intraslacional.

El artículo 5.3.1 del DB-SE-A textualmente dice: "En el caso de las estructuras translacionales, o no arriostradas, en las que los desplazamientos tienen una influencia sustancial en los esfuerzos, debe utilizarse un método de cálculo que incluya efectos no lineales y considere las imperfecciones iniciales, o sus acciones equivalentes, sustitutivas de las desviaciones geométricas de fabricación y montaje, de las tensiones residuales, de las deformaciones iniciales, variaciones locales del límite elástico, etc.

Dicho método puede consistir en:

- Análisis global en segundo orden considerando imperfecciones iniciales globales y en la geometría de las piezas. En este caso en las comprobaciones de resistencia de las piezas no se considerarán los efectos de pandeo que ya estén representados en el modelo.

- Análisis global en segundo orden considerando sólo las imperfecciones iniciales globales. En este caso en las comprobaciones de resistencia se considerarán los efectos de pandeo de las piezas."

Una forma de evaluar la influencia de los desplazamientos en la distribución de esfuerzos y por tanto de caracterizar la condición de traslacionalidad aplicable a estructuras de pórticos planos, consiste en realizar un primer análisis elástico lineal y obtener para cada planta el coeficiente r = Ved/Hed . δH,d/h

Si r > 0,1→ traslacional

Ejercicio comparativo mediante software

2024-03-21 00:00:00

Modelo de correas y comparativa con el ejemplo número 9 del troglia de estructuras de acero con tubos y secciones abiertas conformadas en frío

Proceso de trabajo

Se realiza el perfil deseado sobre el SHAPE-THIN. El programa independiente SHAPE-THIN determina las propiedades de cualquier sección de paredes delgadas abiertas o cerradas y conformadas en frío, incluyendo el análisis de tensiones y cálculo plástico.
Se comprueba en el módulo la resistencia por flexión según el eje y definido del Software con un momento nominal cercano al del ejercicio de práctica.
Se analizan tres longitudes de arriostramientos y capacidades resistentes, de acuerdo a las coacciones laterales y “pandeos según F” definidos de la longitud de arriostramientos. Se ven los resultados arrojados.
Se observa la poca eficiencia del perfil C en flexión y la necesidad de su arriostramiento lateral para aumentarla. Asimismo la eficiencia disminuye cuando está sometida a flexión disimétrica. Se observa además la deformada en servicio resultante

Para las secciones abiertas conformadas en frío y para algunos tubos con costura comúnmente utilizados, el estado límite de pandeo local constituye un estado límite determinante para el diseño seccional. Por ello resulta conveniente realizar un análisis conceptual del pandeo de placas cargadas en su plano y estudiar los fundamentos de los distintos procesos operativos utilizados por los Reglamentos para determinar su influencia en la obtención de las Resistencias de Diseño para las distintas solicitaciones de sección.

En las barras (elemento estructural unidimensional) con carga axil, la carga crítica de pandeo es prácticamente la carga de colapso, pues alcanzada aquella las deformaciones se incrementan sin que haya casi aumento de carga y la columna colapsa. No ocurre lo mismo en el caso de las placas planas, especialmente en las placas rigidizadas. La placa puede soportar una carga adicional debido a una redistribución de tensiones. El fenómeno se denomina resistencia poscrítica de las placas comprimidas y es más importante en los elementos comprimidos rigidizados con relaciones (b/t) elevadas.

Esta sobreresistencia poscrítica de las placas resulta en general importante en las placas rigidizadas. La relación entre la resistencia poscrítica y la crítica es mayor en la medida que sea menor esta última o sea cuando las placas son muy esbeltas (alta relación b / t )

El análisis de barras RF-STEEL MEMBERS realiza los cálculos generales mediante el cálculo de las tensiones normales, tangenciales y tensiones equivalentes de superficies, barras y conjuntos con la comparación de las tensiones límite. RF-STEEL AISC sigue en conjunto junto al RF-STEEL el cumplimiento normativo de los resultados bajo los límites últimos de resistencias y de servicios.

En el RF-STEEL AISC es posible ajustar las coacciones laterales intermedias y las longitudes eficaces. En caso que se utilicen barras continuas, es posible definir las condiciones de apoyo y excentricidades para cada nudo intermedio de las barras singulares.

RF-/STEEL Warping Torsión es una ampliación del módulo adicional RF-/STEEL AISC y RF-/STEEL EC3. Realiza el análisis de pandeo lateral (pandeo flexotorsional) de barras según la teoría de segundo orden con 7 grados de libertad y la aplicación de imperfecciones con respecto a las formas de las deformadas de los modos de pandeo.
¡¡EL ALABEO ES EL 7° GRADO DE LIBERTAD!! Resultante de la distorsión asimétrica de la sección.
RF-/STEEL Warping Torsion permite realizar los cálculos relevantes según la siguiente norma: EN 1993‑1‑1:2005 + AC:2009 y ANSI/AISC 360-16

Características

Aplicable para barras definidas como conjuntos de barras
Solucionador independiente que considera 7 direcciones de deformación (ux, uy, uz, φx, φy, φz, ω) o bien 8 esfuerzos internos (N, Vu, Vv, Mt,pri, Mt,sec, Mu, Mv, Mω)
Cálculo no lineal según el análisis de segundo orden
Entrada para las imperfecciones
Cálculo de los factores de carga crítica y las deformadas de los modos de pandeo, así como la visualización de las mismas (incluyendo el alabeo)
Integración en el cálculo de barras en los módulos adicionales RF‑/STEEL EC3 y RF-/STEEL AISC
Disponible para todas las secciones de acero de pared delgada

Dado que RF-/STEEL Warping Torsión está totalmente integrado en RF-/STEEL EC3 y RF‑/STEEL AISC, los datos se introducen de la misma manera que para el cálculo habitual en estos módulos. Solo es necesario seleccionar la opción "Realizar análisis de alabeo" en el cuadro de diálogo Detalles, pestaña Torsión por alabeo (ver figura a la derecha). También puede definir el número máximo de iteraciones en este cuadro de diálogo.

El análisis de torsión de alabeo se realiza para conjuntos de barras en RF-/STEEL AISC y RF‑/STEEL EC3. Puede definir condiciones de contorno tales como apoyos en nudos o liberaciones en extremos de barras para ellos.

También es posible especificar imperfecciones para el cálculo no lineal.

Los resultados del análisis de la torsión de alabeo se muestran de la forma habitual. Entre otros resultados, las ventanas de resultados correspondientes incluyen la deformación crítica y los valores de la torsión, los esfuerzos internos y el resumen del cálculo.

La visualización gráfica de las formas de modo (incluido el alabeo) permite una evaluación realista del comportamiento del pandeo.

Cargas y acciones en una nave industrial

2024-03-21 00:00:00

Cargas y acciones en una nave industrial

En el cálculo y dimensionado de una nave Industrial los dos tipos de cargas que determinan en mayores medidas el comportamiento de la estructura son las gravitatorias y el viento. También así en aquellas zonas climáticas donde existe riesgo de nevadas la carga de nieve suele ser una de las más importantes y la causa principal de su colapso.

En el estudio de cargas de viento por el estudio de cargas estáticas equivalentes, sí el edificio presenta grandes huecos, la acción del viento genera además de presiones en el exterior, presiones en el interior que se suman a las anteriores. De forma general, si se toma una cara dominante se pueden adoptar un 75 o 90% para el coeficiente de presión interna respecto del coeficiente de presión externa. Si la proporción de vanos o agujeros totales superan el 30% del área total respecto del lado considerado deberá estudiarse el mismo por las acciones sobre componentes como si se tratara de una pared libre o marquesina a sus efectos.

Efectos de la geometría deformada

“En el caso de las estructuras traslacionales o no arriostradas en la que los desplazamientos tienen una influencia sustancial en los esfuerzos, debe utilizarse un método de cálculo que incluya efectos no lineales y considere las imperfecciones iniciales o sus acciones equivalentes sustitutivas de las desviaciones geométricas de fabricación y montaje, de las tensiones residuales, de las deformaciones iniciales, variaciones locales, del límite elástico, etcétera.”

En el análisis global de la estructura se puede emplear el análisis de primer orden usando la geometría inicial de la estructura (de longitudes efectivas) o un análisis de segundo orden teniendo en cuenta la influencia de la deformación de la estructura, es decir, cargas por imperfecciones y un análisis de segundo orden (P-∆).

A efectos de determinar el tipo de análisis se limita en función de las deformaciones según sea la relación de la carga de cálculo de la estructura respecto de la crítica de pandeo para el modo de inestabilidad global elástica inicial mayor a 10%.

Si estudiamos analíticamente nuestro modelo, previo al cálculo de la misma se ha de reconocer si la estructura es traslacional o intraslacional, es decir, si la estructura está influenciada o no por los desplazamientos producidos por las cargas.

Se pueden considerar dos tipos de imperfecciones: Imperfecciones globales para estructuras reticuladas y los sistemas de arriostramiento e imperfecciones locales para elementos aislados.

Valores límite para desplazamientos horizontales (Desplomes)

Del mismo modo, el DB SE (Documento base de seguridad estructural - Acero) en el qué se basa en conjunto a la EAE "Instrucción de Acero Estructural", la normativa europea EN-1993 EUROCÓDIGO-3 "Proyectos de Estructuras Metálicas"; establece que se ha de tener la precaución de no superar los siguientes desplazamientos horizontales:

- desplome total: 1/500 de la altura total del edificio;

- desplome local: 1/250 de la altura de la planta, en cualquiera de ellas.

Cuando se considera la apariencia de la obra, se admite que la estructura global tiene suficiente rigidez lateral, si ante cualquier combinación de acciones casi permanente, el desplome relativo es menor que 1/250.

En general es suficiente que dichas condiciones se satisfagan en dos direcciones sensiblemente ortogonales en la planta.

Coeficientes de pandeo

El coeficiente de pandeo es uno de los parámetros necesarios para calcular la resistencia a compresión de una barra (discutido). Con él obtenemos la distancia entre puntos de inflexión de la deformación de pandeo, multiplicando la longitud de la barra por dicho coeficiente.

En función de si la estructura es traslacional o intraslacional hemos de utilizar unos coeficientes de pandeo y otros.

Como primera aproximación, para obtener esta longitud entre puntos de inflexión para barras canónicas, podemos utilizar la tabla que se muestra a continuación:

En la estabilidad global de barras axialmente comprimidas, Pandeo flexional de barras rectas de sección llena con la teoría de Euler, se han desarrollado métodos racionales para obtener la tensión crítica y por ende la resistencia nominal de una columna y que incluyan la influencia de los principales factores que las determinan (propiedades del material, tensiones residuales e imperfecciones geométricas iniciales). Básicamente se adopta una distribución de tensiones residuales con valores máximos (determinados por ensayos) y una deformación estadística inicial del punto medio de la columna.

Por métodos numéricos para cada esbeltez se determina la máxima carga que produce la falla considerando los efectos de segundo orden. Los resultados del análisis numérico son corroborados y ajustados por numerosos ensayos a escala real. Se arribó así a la formulación de las CURVAS DE PANDEO.

Es de hacer notar que eventuales errores cometidos en la determinación de k tienen una enorme incidencia en la resistencia nominal de una columna, por lo que dicha determinación es uno de los principales recaudos que debe tomar el proyectista al realizar el análisis estructural. La resistencia de diseño a compresión axil de la columna será la correspondiente a la dirección para la cual la esbeltez reducida λc resulta mayor.

Estrictamente, en columnas de pórticos a nudos desplazables, si los momentos requeridos incluyen el efecto de segundo orden debido al desplazamiento de los nudos, la longitud de pandeo de la barra debe ser la del modo indesplazable, pues el efecto de desplazamiento del nudo ya está considerado en el momento de segundo orden.

Sin embargo la especificación AISC LRFD y el CIRSOC 301 EL establecen en esos casos que la resistencia nominal a compresión se determine con el factor de longitud efectiva correspondiente al modo desplazable debido a que en el análisis teórico y experimental los errores respecto a los valores reales resultantes son inaceptablemente grandes.
Para limitar esta subestimación de los efectos de las cargas puede considerarse la relación entre las deformaciones de segundo orden y las de primer orden. Si esa relación es pequeña (1,10) pueden dimensionarse las columnas con la condición teórica de k = 1 cuando se incrementan los Momentos flectores por efecto de Segundo Orden, siempre y cuando se consideren también los efectos de un desplome inicial de las columnas. Para una hipótesis de un desplome inicial de la altura de la columna dividida 500 (H/500) resulta una fuerza horizontal equivalente del 0,002 de la suma de las cargas verticales actuantes en el nivel considerado. Si la relación entre desplazamientos de Segundo y Primer orden supera 1,10 se debe determinar la resistencia nominal de las columnas con el factor de longitud efectiva correspondiente al modo desplazable (o sea como lo plantea el CIRSOC 301/2005), para considerar los efectos antedichos. Para relaciones mayores a 1,50, que corresponden a estructuras muy deformables horizontalmente y por ende muy sensibles a los efectos mencionados, se deben realizar análisis más precisos o adicionar fuerzas horizontales equivalentes de mayor intensidad (Troglia pág 126).

Traslacionalidad

La traslacionalidad de un pórtico repercute en el tipo de análisis estructural (elástico lineal o de segundo orden) que deberá utilizarse para la obtención de sus esfuerzos.

En el caso en qué la estructura sea un traslacional no será necesario considerar la influencia de la deformación de la estructura y en análisis se podrá hacer el primer orden utilizando la geometría inicial y los coeficientes de pandeo como estructura intraslacional.

Por el contrario si la estructura es traslacional será necesario considerar la influencia de las deformaciones antedichas.

El artículo 5.3.1 del DB-SE-A textualmente dice:

"En el caso de las estructuras translacionales, o no arriostradas, en las que los desplazamientos tienen una influencia sustancial en los esfuerzos, debe utilizarse un método de cálculo que incluya efectos no lineales y considere las imperfecciones iniciales, o sus acciones equivalentes, sustitutivas de las desviaciones geométricas de fabricación y montaje, de las tensiones residuales, de las deformaciones iniciales, variaciones locales del límite elástico, etc.

Dicho método puede consistir en:

- Análisis global en segundo orden considerando sólo las imperfecciones iniciales globales. En este caso en las comprobaciones de resistencia se considerarán los efectos de pandeo de las piezas."

Si r>0,1→ traslacional

Siendo: - HEd el valor de cálculo de las cargas horizontales totales (incluyendo las debidas a imperfecciones) en la planta considerada y en todas las superiores. Coincide con el cortante total en los pilares de la planta; - VEd el valor de cálculo de las cargas verticales totales en la planta considerada y en todas las superiores. Coincide con el axil total en los pilares de la planta; - h la altura de la planta;- δH,d el desplazamiento horizontal relativo de la planta (del forjado de techo al de suelo).

Si para alguna planta el valor del coeficiente r es superior a 0,1, la estructura debe considerarse translacional. Entonces, el análisis global de la estructura habrá de considerar los efectos de los desplazamientos en alguna de las siguientes formas:

- Análisis en segundo orden, con la ayuda de modelos numéricos que incluyan, al menos, el efecto de los esfuerzos en la rigidez de la estructura. En el dimensionado de los pilares se utilizarán como longitudes de pandeo las correspondientes al modo intranslacional.

- Análisis elástico y lineal pero habiendo multiplicado todas las acciones horizontales sobre el edificio por el coeficiente de amplificación

Imperfecciones

Las imperfecciones iniciales de la estructura, tales como el desplome de los elementos verticales, las tolerancias de fabricación, las incertidumbres del modelo de cargas gravitatorias, las variaciones de temperatura a lo largo de la estructura, los asentamientos de las fundaciones, las tensiones residuales de los miembros y el general aflojamiento de la estructura en las cercanías de la resistencia de sus miembros a los estados límites, combinados con los efectos desestabilizantes de las cargas verticales,

incrementan los efectos de las cargas más allá de aquellos determinados por los tradicionales métodos de análisis elástico. Esto tiene particular importancia en estructuras con grandes cargas verticales y pequeñas acciones horizontales

C.2.2.- Consideración de las imperfecciones iniciales

- (Página 73 CIRSOC 301)

(...) Las imperfecciones a considerar son las imperfecciones en la localización de los puntos de intersección de los miembros de la estructura tales como el desplome de las columnas teóricamente verticales en estructuras de edificios.

La curvatura inicial de los miembros comprimidos está considerada en la curva de pandeo utilizada en el Capítulo E, por lo que no debe considerarse en el Análisis Global esta imperfección, a excepción que la misma supere el límite adoptado para la determinación de dicha curvatura. (...) En Estructuras que soportan cargas gravitatorias fundamentalmente a través de columnas nominalmente verticales, tabiques o pórticos, y donde la relación entre los desplazamientos máximos de Segundo y de Primer Orden debidos a las cargas mayoradas y obtenidos con las rigideces reducidas, es menor o igual a 1,7, se permite considerar las imperfecciones iniciales sólo en aquellas combinaciones de acciones mayoradas que incluyan solamente cargas gravitatorias, no siendo necesario hacerlo en aquellas combinaciones de acciones que incluyan cargas laterales.

En estructuras de pórticos en cada dirección analizada, a efectos de estabilidad, es suficiente considerar un desplome lineal en altura de valor de l/ 200 sí en esta dirección hay solo dos soportes y una altura cómo en el caso general de una nave industrial, l/400 si hay cuatro soportes y tres alturas. En casos intermedios puede utilizarse l/300. Siendo la altura total de construcción sí es constante y la altura media si es variable.

Fuerzas equivalentes

En la práctica resultaba más sencillo sustituir por fuerzas equivalentes aquellas desviaciones geométricas iniciales o imperfecciones debido a la dificultad de tener que introducir el pórtico deformado en cualquier software de cálculo. En la actualidad, éstas herramientas de diseño son capaces de considerar los efectos de P-∆ en un análisis de segundo orden.

Se permite el uso de cargas ficticias con las especificaciones dadas en esta Sección (del (1) al (4)) para representar los efectos de las imperfecciones iniciales, en estructuras que soportan cargas gravitatorias fundamentalmente a través de columnas nominalmente verticales, tabiques o pórticos. Las cargas ficticias deberán ser aplicadas en el modelo de la estructura con la geometría nominal inicial.

(1) Las cargas ficticias deberán ser aplicadas como cargas laterales en todos los niveles. Ellas deberán ser adicionadas a las otras cargas laterales consideradas y deberán incorporarse en las Combinaciones de cargas correspondientes, a excepción de lo especificado en (4). La intensidad de las cargas ficticias será:

Ni = 0,002 Yi

donde: -Ni = carga ficticia aplicada en el nivel i (kN); -Yi = carga gravitacional mayorada aplicada en el nivel i (kN)

El corte basal sobre las fundaciones resultante de las cargas ficticias no debe ser considerado para el diseño de las mismas. Los Momentos de vuelco adicionales y sus efectos, resultantes de las cargas ficticias, deberán ser considerados.

(2) Las cargas ficticias en cada nivel deberán ser distribuidas entre los elementos estructurales en cada nivel, de manera proporcional a la distribución de las cargas gravitatorias aplicadas en el nivel. Las cargas ficticias deberán ser aplicadas en la dirección y en el sentido que produzca el mayor efecto desestabilizante. En la mayoría de las estructuras de edificios ello implica: (a) para Combinaciones de acciones que no incluyen cargas laterales, aplicar las cargas ficticias en dos direcciones no coincidentes y en ambos sentidos. La dirección y el sentido deben ser los mismos en todos los niveles. (b) para Combinaciones de acciones que incluyan cargas laterales considerar las cargas ficticias en la dirección y el sentido de la resultante de todas las cargas laterales actuantes en la Combinación de acciones considerada.

El factor 0,002 para determinar la carga ficticia resulta de considerar un desplome inicial de H/500, máximo permitido por este Reglamento. Para casos en que el desplome inicial resulte justificadamente diferente se deberá ajustar el coeficiente en forma proporcional.

Para estructuras donde la relación entre los desplazamientos máximos de Segundo y de Primer Orden debidos a las cargas mayoradas, y obtenidos con las rigideces reducidas según se especifica en la Sección C.2.3., es menor o igual a 1,7, se permite aplicar la carga ficticia Ni sólo en aquellas Combinaciones de acciones mayoradas que incluyan solamente cargas gravitatorias, no siendo necesario hacerlo en aquellas Combinaciones de acciones que incluyan cargas laterales.

Diagrama de flujo de cálculo recomendado

El diagrama de flujo recomendado para calcular el pórtico de una estructura intraslacional o traslacional según el DB SE-A es el siguiente:

El término rigidez define la diferencia entre el análisis lineal y el no lineal. La rigidez es una propiedad de una pieza o ensamblaje que caracteriza la respuesta ante la carga aplicada. Los factores que afectan la rigidez son la forma, el material y el soporte de la pieza.
Una regla de aceptación general sugiere la realización de un análisis de geometría no lineal si las deformaciones son superiores a un 5% de la cuota más grande de la pieza. Los cambios de rigidez debido a la forma también pueden ocurrir cuando las deformaciones son pequeñas, o en el caso de grandes deformaciones la dirección de la carga.

Ingeniería de detalles - ID

2023-02-09 00:00:00

¿Qué hace un ingeniero de ID en Estudio S+Table?

El/La ingeniero/a de I+D+I (Investigación, Desarrollo e Innovación) se encarga de investigar, planificar y desarrollar posibles mejoras en los productos desarrollados por su empresa, tanto en cuanto a la tecnología base del producto como con respecto al proceso de fabricación.

La ingeniería de detalle es la información detallada de un proyecto modelado en un software BIM que brinda una visión completa de cada etapa para su fabricación, planificación y construcción en el lugar.

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Plano General: Este tipo de plano muestra la arquitectura del proyecto de estructura, el plano de montaje in situ o la ingeniería global del proyecto.

Plano de conjunto: Este tipo de plano muestra el armado de las partes o despiece que lo componen. Planos propios del taller, de la fabricación a la obra. Estos planos van más dirigidos para el tipo de estructuras metálicas y de madera.

Plano de partes: Este tipo de plano pertenece al despiece o los elementos que componen un conjunto armado. Planos propios del taller en el pleno desarrollo de fabricación. Estos planos están más relacionados con estructuras metálicas y de madera.

Plano de unidad colada: Unidad colada, concreto u hormigón entre otras denominaciones según donde nos encontremos, este tipo de planos están dedicados a los detalles que al material describe. Planos de obra o taller según se trate de una estructura in-situ o prefabricada. Estos planos están ligados directamente a estructuras de obras civiles.

Patologías en la construcción

2022-04-29 00:00:00