Contraventeo

MARCOS CONTRAVENTEADOS

El sistema de contraventeo de una estructura de varios niveles deberá ser adecuado para:

• Evitar el pandeo de las estructuras bajo cargas verticales.
• Conservar la estabilidad lateral de la estructura incluyendo los efectos P-D bajo cargas verticales y horizontales de diseño.

Si el edificio tiene muros de cortante ligados a los marcos por medio de losas de concreto u otros sistemas de piso de rigidez suficiente, los muros se considerarán como parte del sistema vertical del contraventeo.

Al analizar el pandeo y la estabilidad lateral de la estructura puede considerarse a las columnas, vigas y diagonales de los marcos contraventeados como una armadura vertical en voladizo (en uniones articuladas) y deben considerarse sus deformaciones axiales.

Las fuerzas axiales de todos los miembros de los marcos contraventeados producidos por las fuerzas verticales y horizontales de diseño (Pi) deben cumplir:

P < 0.85 Py

Donde:
Py = At Fy

Las vigas incluidas en el sistema vertical de contraventeos se deben diseñar a flexocompresión considerando las fuerzas axiales debido a cargas laterales.

MARCOS SIN CONTRAVENTEO:

Las resistencias de marcos que pertenecen a edificios sin contraventeos ni muros de cortante deben determinarse con un ángulo que incluye el efecto de los desplazamientos laterales y de las deformaciones axiales de columnas.

Dichos marcos deben ser estables bajo la combinación de cargas laterales y verticales. Las fuerzas axiales en columnas deberán limitarse a 0.75 Py,

Donde: Py = At Fy

El contraventeo puede ser de cuatro tipos:

1.- CONTRAVENTEO DEPENDIENTE Para el contraventeo dependiente es básicamente la aportación de contraventeo siempre y cuando la configuración deformada del elemento o estructura que es contraventeado haga depender y prescindir  del elemento que contraventea, ver la figura (6.13).

2.-CONTRAVENTEO CONTINUO El contraventeo continuo es aquel que se le proporciona a elementos estructurales y/o marcos de manera constantes en alguno de sus planos. Un ejemplo es la figura (6.12) donde la viga tipo ³i´ esta anclada a una losa

y esta integración de trabe y losa, beneficia directamente a la trabe. Es común darle también el nombre de arriostramiento cuando restringe de alguna manera la deformación del elemento contraventeado. El contraventeo continuo puede verse explícitamente recomendado en la normatividad. Un ejemplo son los requerimientos de AISC para contraventeo de pandeo lateral-torsional y pandeo torsión del alma de una viga.

 3.- CONTRAVENTEO RELATIVO Este tipo de contraventeo es aquel que proporciona control de distorsiones laterales bajo el principio de compatibilidad de deformaciones de dos puntos, al unirse con algún elemento estructural.

4.- CONTRAVENTEO DISCRETO El contraventeo discreto resiste y aporta rigidez lateral solo en sectores específicos y donde esté localizado (unido) al marco y/o element estructural. También, se refiere a este contraventeo como contraventeo nodal.

Cruz de San Andrés

Cuando la rigidez de la unión viga-soporte no está garantizada, debe recurrirse al

arriostramiento. Para arriostrar un edificio, basta evitar los tres movimientos posibles entre dos plantas: dos desplazamientos y un giro, lo que se consigue arriostrando en tres planos verticales no concurrentes.

El arriostramiento más simple es la cruz de San Andrés, queconsiste en 2 tirantes que pueden trabajar alternativamente en tracción aunque hay otras alternativas que precisan barras que puedan trabajar alternativamente a compresión.

También pueden usarse pantallas de hormigón armado o recuadros macizados de ladrillo (que produce bielas comprimidas alternativas). Los arriostramientos impiden el paso o lo dificultan (caso de la K) por lo que suelen colocarse en las fachadas o aprovechando las cajas de escalera.

Tipos de Uniones ACERO

La construcción en estructuras metálicas debe entenderse como prefabricada por excelencia, lo que significa que los diferentes elementos que componen una estructura deben ensamblarse o unirse de alguna manera que garantice el comportamiento de la estructura según fuera diseñada. El proyecto y detalle de las conexiones puede incidir en forma significativa en el costo final de la estructura. La selección del tipo de conexiones debe tomar en consideración el comportamiento de la conexión (rígida, flexible, por contacto, por fricción, etc.), las limitaciones constructivas, la facilidad de fabricación (accesibilidad de soldadura, uso de equipos automáticos, repetición de elementos posibles de estandarizar, etc.) y aspectos de montaje (accesibilidad para apernar o soldar en terreno, equipos de levante, soportes provisionales y hasta aspectos relacionados con clima en el lugar de montaje, tiempo disponible, etc.).

 

Se llaman conexiones rígidas aquellas que conservan el ángulo de los ejes entre las barras que se están conectando, en tanto serán articuladas o flexibles, aquellas que permitan una rotación entre los elementos conectados (aunque en la realidad no existan conexiones 100% rígidas ni 100% flexibles). Ambas se pueden ejecutar por soldadura o apernadas, pero será determinante el diseño, el uso de elementos complementarios (ángulos, barras de conexión, nervaduras de refuerzo, etc.), las posición de los elementos de conexión y las holguras y/o los elementos que permitan la rotación relativa de un elemento respecto del otro. 

Los roblones o remaches tienen una cabeza ya preformada en forma redondeada y se colocan precalentados a una temperatura de aprox. 1.200ºC, pasándolos por las perforaciones y remachando la cara opuesta hasta conformar la segunda cabeza. Al enfriarse, su caña sufrirá una contracción que ejercerá una fuerte presión sobre los elementos que se están uniendo. 

La soldadura es la forma más común de conexión del acero estructural y consiste en unir dos piezas de acero mediante la fusión superficial de las caras a unir en presencia de calor y con o sin aporte de material agregado.  

Las ventajas de las conexiones soldadas son lograr una mayor rigidez en las conexiones, eventuales menores costos por reducción de perforaciones, menor cantidad de acero para materializarlas logrando una mayor limpieza y acabado en las estructuras.

Las posiciones de soldadura típicas son: plana, vertical, horizontal y sobre cabeza.

  

Pernos y uniones apernadas- Entre las ventajas de las uniones apernadas se cuenta con que existe una amplia gama de dimensiones y resistencia, no se necesita una especial capacitación, no exige un ambiente especial para el montaje y simplifica los procesos de reciclado de los elementos. 

 

Los tornillos son conexiones rápidas utilizadas en estructuras de acero livianas, para fijar chapas o para perfiles conformados de bajo espesor (steel framing). Las fuerzas que transfieren este tipo de conexiones son comparativamente bajas, por lo que normalmente se tienen que insertar una cantidad mayor de tornillo. Estos pueden ser autorroscantes o autoperforantes (no necesitan de perforación guía y se pueden utilizar para metales más pesados). Entre las ventajas de estas conexiones hay que destacar que son fáciles de transportar, existe una gran variedad de medidas, largos, diámetros y resistencia; y finalmente, que son fáciles de remover, factor importante para el montaje y desmontaje de los componentes de la estructura.

 

Las chavetas y lengüetas se utilizan cuando se necesita conseguir que el movimiento de un árbol o eje sea solidario con cualquier otro elemento de la máquina.

Las  chavetas son unas piezas prismáticas, generalmente de sección rectangular, en forma de

cuña de acero que se interponen entre dos piezas para unirlas y hacer solidario el giro entre ellas. 

Para ello es necesario realizar, previamente, un  chavetero (ranura) en ambas piezas donde se

introduce una chaveta. Las chavetas pueden ser transversales o longitudinales, según su colocación respecto al eje de giro.

Las guías Son piezas que se emplean en las máquinas y en otros aparatos para permitir que una pieza se desplace en una dirección determinada con respecto a otra que se encuentra fija.