1- INTRODUCCIONTABLAS DE SOLICITACIONES EN ARCOS Y PORTICOS ALIVIANADOS DE ACERO
BASADAS EN LOS REGLAMENTOS CIRSOC 101 Y CIRSOC 102
Enero 1994
BIBLIOTECA DE APOYO
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- INDICE -
4.1. Cargas permanentes
4.2. Cargas accidentales
4.3. Carga de viento5. TABLAS PARA EL CÁLCULO DE ARCOS CIRCULARES
5.1. Generalidades
5.2. Descripción de las tablas para arcos
5.3. Verificación de la seguridad al pandeo
5.4. Ejemplo de aplicación 1
5.5. Tablas para arcos circulares6. TABLAS PARA EL CÁLCULO DE PÓRTICOS DE DINTEL CIRCULAR
Ejemplo de aplicación 2
Tablas para pórticos biarticulados en su base
Tablas para pórticos biempotrados en su baseAPENDICE A. Aplicación de matrices de transferencia a pórticos de una rama.
Ing. Roberto Oscar Cudmani
Profesor Titular, Director del Instituto de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Tucumán
Ing. Juan Carlos Reimundin
Profesor Titular, Decano de la Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología, Universidad Nacional de Tucumán.
Ing. Jorge Daniel Riera
Investigador, Profesor en Postgrado, Universidad Federal de Río Grande do Sul, Porto Alegre, Brasil
Se observa en las últimas décadas una marcada tendencia hacia la utilización de estructuras metálicas livianas, la cual se manifiesta en la Argentina en la creciente aplicación de sistemas de características particulares, que respondiendo a las posibilidades del mercado y de la tecnología local, tuvieron aceptación por su bajo costo en comparación con sistemas convencionales. Un ejemplo típico son las estructuras en filigrana construidas con hierros redondos, comunes en nuestro medio.
Sin embargo, este desarrollo tecnológico de nuevas formas no fue acompañado por un avance paralelo en el conocimiento del comportamiento de dichas estructuras bajo cargas diversas. La situación tiende a agravarse porque ante la falta de control de organismos oficiales se ha dejado librado al criterio del proyectista la fijación de pautas a las cuales se ajuste el diseño y cálculo de tales estructuras. A este hecho deben atribuirse numerosos colapsos, especialmente en el caso de tinglados industriales bajo la acción del viento o, lo que también es frecuente comprobar, la existencia de estructuras sobredimensionadas.
En el marco de esta situación los autores iniciaron oportunamente el estudio de antecedentes en el área en cuestión, atendiendo así a una evidente inquietud en el medio profesional, lo que dio origen a la primera edición del presente trabajo en la Universidad Nacional de Tucumán. En esta segunda edición se introdujeron algunas modificaciones tendientes a conciliar el texto con los Reglamentos CIRSOC vigentes.
Para posibilitar el estudio de arcos circulares y pórticos de dintel circular, que constituyen indudablemente los sistemas más utilizados en el medio, se resumen en Apéndice A los fundamentos teóricos para el análisis de estructuras aporticadas de una rama (fig.1) mediante el uso de matrices de transferencia. Dicho procedimiento fue utilizado en la confección de las tablas de cálculo.
Se incluye en el trabajo presente una reseña de los sistemas estructurales y métodos de análisis corrientes, criterios para la evaluación de las cargas, tablas para el cálculo de esfuerzos y deformaciones en arcos y pórticos de dintel circular, y ejemplos de aplicación.
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La elección del sistema estático depende de los siguientes factores:
a) económicos
b) arquitectónicos
c) suelos de fundación
d) montaje
e) transporte
f) ejecución
Los sistemas estructurales más usados son:
1) Arcos con o sin tensor (figura 2):
a) biarticulados
b) triarticulados2) Pórticos con dintel curvo (figura 3):
a) biarticulados, con o sin tensor
b) triarticulados, con o sin tensor
c) biempotrados
En virtud de que el cálculo de sistemas isostáticos puede llevarse a cabo en forma simple utilizando métodos analíticos o gráficos corrientes, se incluirá en lo que sigue un comentario sobre los métodos de análisis para sistemas hiperestáticos únicamente, figuras 2 a), 3 a) y 3 c).
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En virtud de las características constructivas de las barras puede ser necesario considerar la influencia de la carga axial y de las deformaciones debidas al esfuerzo cortante. Se presenta en referencia (1) un tratamiento exhaustivo de tales influencias, incluyendo tablas de funciones de estabilidad necesarias para el análisis utilizando los métodos de Cross, Kani o de las deformaciones. Dichas funciones dependen de los parámetros:
 |
1) |
 parámetro de
flexocorte |
2) |
donde:
P = carga axial en la barra
PE = carga crítica de Euler
EI = rigidez de flexión
= rigidez de corte, siendo
= factor de forma
L = longitud de la barra.
En consecuencia, los coeficientes de rigidez que intervienen en los cálculos con los métodos mencionados varían considerablemente, según que la fuerza axial comprima o traccione la barra.
El método de las deformaciones y los procesos numéricos (Cross, Kani, etc.) que de él se derivan, presentan como incógnitas magnitudes geométricas, razón por la cual interesa que la estructura posea un grado de indeterminación bajo. La programación para computadoras exige incluir en el análisis el cálculo de las funciones de estabilidad para cada barra del sistema, lo que en el caso de estructuras con un número elevado de incógnitas demanda una máquina de gran capacidad. Dicha situación se presenta en sistemas aporticados de una rama, donde el grado de indeterminación geométrica crece proporcionalmente con el número de barras.
El método de Matrices de Transferencia presenta en dichos casos ventajas evidentes en su aplicación, por lo cual fue utilizado en la determinación de cargas críticas y comportamiento no lineal de tales estructuras(3), sirviendo finalmente para la confección de la tablas del presente trabajo. Los fundamentos del método se resumen en Apéndice A.
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4.1. Cargas permanentes
Se deberá evaluar debidamente el peso de la cubierta y de los elementos secundarios para soporte de aquella. A esta carga se agregarán:
a) Peso propio del arco o pórtico, que puede oscilar entre 20 N/m2 a 60 N/m²
b) Toda carga que pueda colgar de la estructura, como ser artefactos de iluminación, cañerías, letreros, etc.
4.2. Cargas accidentales
La sobrecarga vertical mínima a adoptar no será inferior al valor prescripto por el Reglamento CIRSOC 101 (14).
4.3. Carga de viento
Para la evaluación de la acción del viento debe usarse el Reglamento CIRSOC 102.
Las fuerzas de viento sobre un cuerpo sumergido en la corriente de aire son el resultado de cambios de velocidad alrededor del mismo. Se produce entonces una diferencia de presiones entre las caras a barlovento y sotavento. Desde el punto de vista estructural es suficientemente aproximado asimilar a dichas fuerzas una presión estática equivalente, dada por:
w = c . qz 
3)
donde:
c = coeficiente de presión;
qz = presión dinámica = 0,000613 cd cz V
qz en kN/m²
cd = coeficiente de reducción por dimensiones;
cz = coeficiente que depende del tipo de exposición y de la altura del punto considerado;
Vo = velocidad básica de diseño (m/seg) = cp ß, siendo
cp = coeficiente que tiene en cuenta el grado de riesgo frente a la acción del viento;
ß = velocidad de referencia a extraer del mapa contenido en el reglamento CIRSOC 102 (m/seg)
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Para la adopción del coeficiente de
presión c deberían utilizarse las curvas de figura 18
del reglamento CIRSOC 102, que dependen del coeficiente de forma 
0.
Sin embargo, habida cuenta que dicho coeficiente se aproxima a la unidad en la gran mayoría de las construcciones industriales, cobra validez la simplificación de la norma francesa "Regles N.V. 65" (2), que establece los coeficientes de presión presentados en Tabla 1, cuando se cumplen los requisitos geométricos siguientes:
a = longitud de la nave rectangular;
b = ancho de la nave rectangular (b < a);
h = altura desde la base de la construcción hasta la clave del arco
30 m;
f = flecha del arco
Debe ser:
0,25 h/a 2,5
Adicionalmente:
b/a 0,40 sih/b>2,5
El ángulo 
en el
arranque del arco debe cumplir:
22°a40°
Tabla 1. Coeficientes de presión c para la acción exterior del viento
| Pendiente de la tangente al arco en grados | A barlovento | A sotavento |
| 0° || 10° |
-1,8 (0,4 + 0,01 || ) Mínimo: -0,8 |
-1,8 (0,4 - 0,01 || ) |
| 10° || 40° |
-2 (0,5-0,01 || ) |
-1,8 (0,4 - 0,01 || ) Máximo: -0,27 |
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Al considerar una nave en su conjunto aparecen además otras acciones debidas al viento, a saber:
a) acciones exteriores sobre las paredes
b) acciones interiores
Según el Reglamento CIRSOC 102 y con 0
= 1, los coeficientes de presión correspondientes varían según
la permeabilidad de las paredes, definiéndose por tal la
relación 
% entre el área de aberturas referida al área
total de la pared.
Se entiende por "construcción
cerrada" aquella en la cual todas sus paredes presentan una
permeabilidad 5 %. Por el contrario, una construcción se
considerará "abierta" si por lo menos una de sus
paredes tiene o puede tener un valor 
35 %.
Valores intermedios de
corresponden a estructuras "parcialmente abiertas". Las
denominación "cubierta aislada" se refiere al caso de
naves totalmente abiertas en su perímetro.
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Existe gran disparidad en los valores de
los coeficientes Cb y Cs recomendados en la
literatura. Se ha preferido en este trabajo seguir las
recomendaciones del Reglamento CIRSOC 102, Capítulo 8, figura
31, adoptando para mayor simplicidad una distribución uniforme
de las presiones y succiones a barlovento y sotavento
respectivamente, con valores promedios de los indicados por las
mismas para el rango 0,10 
f/L 0,20.
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Siguiente : 5. TABLAS PARA EL CÁLCULO DE ARCOS CIRCULARES
6. TABLAS PARA EL CÁLCULO DE PÓRTICOS DE
DINTEL CIRCULAR
LISTA DE REFERENCIAS
APENDICE A. Aplicación de matrices de transferencia
a pórticos de una rama.
