Análisis

Las bases de diseño empleadas se basan en las normas Europeas (Eurocódigo 3 -Diseño de estructuras de acero- Parte 1-3 – Reglas suplementarias para el diseño de elementos de chapa conformados en frío), americanas (North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel structural Members) y otras de países (Nueva Zelanda y Australia, por ejemplo) en los que se lleva construyendo de este modo desde hace mucho tiempo. Los casos especiales no contemplados en las normas son analizados mediante programas de elementos finitos y bandas finitas en sus versiones no lineales que ponen en evidencia los tres modos fundamentales de inestabilidad de este tipo de estructuras: local, por distorsión y general.

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En las obras contempladas en este documento el material empleado tiene un límite elástico de 280 N/mm2 y un límite último de 360 N/mm2.

COMPRESIÓN

En la figura se muestra una sección genérica eficaz a compresión, consecuencia de que los elementos que la componen están sometidos a esfuerzos de compresión que aparecen con motivo de las solicitaciones correspondientes, y dan lugar a las inestabilidades local (abolladura) y de distorsión típicas de este tipo de estructuras.

 

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Figura del EUROCODIGO en la que se aprecia el cambio de posición del CDG

Las posibilidades de pandeo local, por distorsión, o general (sus modos quedan reflejados en los dibujos al comienzo de esta página) han sido tenidos en cuenta, según se establece en EN 1993-1-3, 5.5 al obtener las correspondientes secciones eficaces de los elementos de las piezas sometidas a compresión y deducir su capacidad portante según se establece en EN 1993-1-1, considerando las secciones iniciales como de clase 4.

Una vez obtenida la sección eficaz de la sección, en el diseño de la sección a compresión debe seguirse las recomendaciones de EN 1993-1-3, apartados 6.1.2 y 6.1.3

FLEXIÓN

El análisis de los elementos sometidos a flexión tiene también en cuenta las secciones eficaces a que dan lugar la compresiones, aunque en este caso solamente una de las zonas (la zona alrededor del ala superior en el caso de momentos positivos o la que se encuentra en la zona inferior en el caso de momentos negativos) quedará penalizada. Una vez obtenida la sección eficaz de la sección, en el diseño de la sección a compresión debe seguirse las recomendaciones de EN 1993-1-3, apartados 6.1.4 y 6.1.5

 

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Sta María

 

 

 

 

 

 

 

Aunque puede tenerse en cuenta la rigidez del alma para evitar la abolladura del alma debido a la acción de cargas puntuales y el Eurocódigo contempla esa posibilidad (EN 1993-1-3 apartado 6.1.7) en el caso de la edificación esa suposición puede pasarse por alto ya que suele disponerse en todos los casos casquillos, que ayudan al montaje, en esos lugares como se muestra en las dos figuras anteriores.

El tecleo en los forjados es un fenómeno muy a tener en cuenta en este tipo de construcciones. En nuestra experiencia hemos comprobado que no resulta, en general, correcto diseñar trenes de viguetas no unidos entre sí más de 2.5 m. Hay muchos modos de conseguir esta unión. En las figuras que siguen se muestra uno que resulta muy eficaz y fácil de ejecutar. Las figuras no muestran como se da continuidad a la unión por arriba. Ésta dependerá del tipo de acabado: tablero, chapa corrugada con hormigón y mallazo etc. Por debajo, los trozos de perfil están unidos por los perfiles omega de los que colgará el falso techo, aunque probablemente de espesor algo mayor. Tanto el cordón superior como el inferior estarán bien atornillados a los trozos de perfil que unen todas las viguetas.

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UNIONES

En la figuras que siguen se muestran diversos tornillos utilizados para la unión de chapas entre sí. Aunque las uniones son capaces de una cierta resistencia a tracción, no resulta, en general, prudente hacer uso de esa capacidad y en principio se resolverán diseñándolas para que trabajen a cortadura. El Eurocódigo 3-1-3, tabla 8.2 muestra la resistencia de uniones entre diferentes espesores de chapas con tornillos de diámetro variable.

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En la primera de las dos figuras anteriores se muestra como la broca del tornillo debe ser de longitud mayor que la suma del espesor de las chapas a unir de forma que el agujero quede preparado antes de comenzar la rosca a atravesarlas. En la tercera se muestran los parámetros que han de tenerse en cuenta a la hora de diseñar las uniones y que se especifican en el Eurocódigo 3-1-3, tabla 8.2

Un modo sencillo de diseñar las uniones suele ser emplear el principio de que cualquier distribución posible de fuerzas (fuerzas en los tornillos) en equilibrio con las solicitaciones exteriores supone un límite por debajo de la capacidad resistente de la unión. En ese caso debe tenerse en cuenta que para que eso pueda darse la unión debe ser suficientemente dúctil, lo que se consigue siempre que no sean los tornillos los que controlen la resistencia de la unión y ésta sea compacta.

FLECHAS

EN 1993-1-3 apartado 7 contempla todo lo necesario para obtener las deformaciones que tienen lugar debidas a la flexión.

TABLAS

A continuación se muestran tablas con las características de los perfiles más comunmente utilizados en edificación. Para los que se incluyen, segun las luces de pandeo, las cargas que pueden soportar. Éstas se dan en dos filas. La primera refleja las que soporta el perfil cuando están aplicadas en el centro de gravedad y la segunda cuando entran a través del alma.

 

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La nomenclatura de estas tablas está inspirada en la de EN 1993-1-3. Al eje horizontal que pasa por el centro de gravedad se le denomina y-y, y al vertical z-z. La figura que se muestra a continuación refleja las distintas condiciones (1, 2, 3 y 4) a que se refiere el último párrafo de las características de cada uno de los perfiles.

 

 

Imagen

 

En estas cerchas los esfuerzos entran en cada uno de los perfiles a través del alma

Otro ejemplo en el que la carga entra a travs del CDG

En estas vigas en celosía los esfuerzos se transmiten a traves de los centros de gravedad