Proyecto de Norma E.090 Estructuras Metálicas

Transcripción

PROYECTO DE LA NTE E.090 ESTRUCTURAS METÁLICAS
03-09-2015
PROYECTO DE NORMA E.090 ESTRUCTURAS METÁLICAS DEL
REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES (RNE)
INICIO DE DISCUSIÓN PÚBLICA
El Servicio Nacional de Capacitación para la Industria de la Construcción
SENCICO, en cumplimiento de sus funciones de Investigación y Normalización
en el ámbito de la vivienda y la edificación, informa a la comunidad en general
y en especial a las instituciones, empresas y profesionales ligados al diseño y
la construcción, que el Comité Técnico de la Norma E.090 ESTRUCTURAS
METÁLICAS del RNE, ha concluido con la actualización de la citada norma.
El Comité Técnico esta constituido por profesionales representantes de la
Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP), Universidad Nacional de
Ingeniería – Facultad de Ingeniería Civil (UNI - FIC), Universidad Nacional
Federico Villarreal (UNFV), Cámara Peruana de la Construcción (CAPECO),
Colegio de Ingenieros del Perú (CIP), Corporación Aceros Arequipa,
SIDERPERU y el Servicio Nacional de Capacitación para la Industria de la
Construcción (SENCICO).
El SENCICO somete a discusión pública la propuesta de actualización de la
Norma E.090 ESTRUCTURAS METÁLICAS, del RNE, a fin de obtener
observaciones y aportes que contribuyan a su enriquecimiento. La discusión
pública se realizará durante 30 días hábiles posteriores a la fecha de publicación
del presente aviso. Las personas naturales y jurídicas interesadas podrán
recabar el documento, ingresando a la página Web www.sencico.gob.pe y
remitir sus observaciones o aportes a la Gerencia de Investigación y
Normalización del SENCICO, sitio Av. De la Poesía 351 – San Borja, Teléfono:
211 – 6300 anexo: 2602; E-mail: [email protected].
03-09-2015
NORMA TÉCNICA DE EDIFICACIÓN
E.090 ESTRUCTURAS METÁLICAS
2015
1
03-09-2015
ÍNDICE
Pág.
CAPÍTULO 1
CONSIDERACIONES GENERALES ................................................................................. 11
1.1
1.2
ALCANCE .................................................................................................................. 11
LÍMITES DE APLICABILIDAD ............................................................................... 11
1.2.1
1.2.2
1.3
MATERIAL ................................................................................................................. 12
1.3.1
1.3.2
1.3.3
1.3.4
1.3.5
1.3.6
1.4
Definición de Acero Estructural ..................................................................... 11
Tipos de Construcción .................................................................................... 12
Acero Estructural ............................................................................................ 13
Fundiciones y Piezas Forjadas de Acero......................................................... 16
Pernos, Arandelas y Tuercas ........................................................................... 16
Pernos de Anclaje y Varillas Roscadas ........................................................... 16
Metal de Aporte y Fundente para el Proceso de Soldadura ............................ 17
Conectores de Pernos de Cortante .................................................................. 18
CARGAS Y COMBINACIONES DE CARGA .......................................................... 18
1.4.1
1.4.2
1.4.3
Cargas, Factores de Carga y Combinación de Cargas .................................... 18
Impacto ........................................................................................................... 19
Fuerzas Horizontales en Puentes Grúa............................................................ 19
1.5
BASES DE DISEÑO ................................................................................................... 19
1.6
1.7
1.5.1 Resistencia Requerida ..................................................................................... 19
1.5.2 Estados Límites ............................................................................................... 20
1.5.3 Diseño por Condiciones de Resistencia .......................................................... 20
1.5.4 Diseño por Condiciones de Servicio ............................................................... 20
REFERENCIA A CÓDIGOS Y NORMAS ................................................................ 20
DOCUMENTOS DE DISEÑO .................................................................................... 21
1.7.1
1.7.2
1.7.3
1.7.4
Planos .............................................................................................................. 22
Especificaciones Técnicas .............................................................................. 22
Simbología y Nomenclatura ........................................................................... 22
Notas para la Soldadura .................................................................................. 22
CAPÍTULO 2
REQUISITOS DE DISEÑO .................................................................................................. 23
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
ÁREA BRUTA ............................................................................................................ 23
ÁREA NETA ............................................................................................................... 23
ÁREA NETA EFECTIVA PARA ELEMENTOS EN TRACCIÓN........................... 24
ESTABILIDAD ........................................................................................................... 25
PANDEO LOCAL ....................................................................................................... 25
2.5.1
2.5.2
2.5.3
Clasificación de las Secciones de Acero ......................................................... 25
Elementos no Rigidizados............................................................................... 26
Elementos Rigidizados.................................................................................... 26
2
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
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RESTRICCIONES DE ROTACIÓN EN PUNTOS DE APOYO ............................... 28
RELACIONES DE ESBELTEZ LÍMITE ................................................................... 29
TRAMOS SIMPLEMENTE APOYADOS ................................................................. 29
RESTRICCIÓN DE APOYO ...................................................................................... 29
DISEÑO POR FATIGA .............................................................................................. 29
CAPÍTULO 3
PÓRTICOS Y OTRAS ESTRUCTURAS ............................................................................ 30
3.1
REQUISITOS DE DISEÑO POR ESTABILIDAD .................................................... 30
3.1.1
3.2
RESISTENCIAS REQUERIDAS ............................................................................... 30
3.2.1
3.2.2
3.3
Requisitos Generales ....................................................................................... 30
Análisis de segundo orden amplificando el análisis elástico de primer orden 30
Requisitos para el análisis ............................................................................... 32
ARRIOSTRAMIENTOS PARA LA ESTABILIDAD DE COLUMNAS Y VIGAS . 33
3.3.1
3.3.2
3.3.3
Disposiciones Generales ................................................................................. 33
Columnas ........................................................................................................ 33
Vigas ............................................................................................................... 34
CAPÍTULO 4
DISEÑO DE ELEMENTOS EN TRACCION ..................................................................... 38
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
LÍMITEZ DE ESBELTEZ........................................................................................... 38
RESISTENCIA EN TRACCIÓN ................................................................................ 38
ÁREA NETA EFECTIVA........................................................................................... 39
ELEMENTOS ARMADOS ......................................................................................... 41
ELEMENTOS CONECTADOS CON PASADORES ................................................ 41
4.5.1
4.5.2
4.6
Resistencia a la tracción .................................................................................. 41
Requerimientos Dimensionales ...................................................................... 42
BARRAS DE OJO ....................................................................................................... 42
4.6.1
4.6.2
Resistencia en tracción .................................................................................... 42
Requerimientos Dimensionales ...................................................................... 42
CAPÍTULO 5
DISEÑO DE ELEMENTOS EN COMPRESIÓN ............................................................... 43
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
DISPOSICIONES GENERALES................................................................................ 43
LONGITUD EFECTIVA ............................................................................................ 44
PANDEO POR FLEXIÓN SIN COMPONENTES ESBELTOS ................................ 45
PANDEO TORSIONAL Y FLEXO-TORSIONAL SIN COMPONENTES
ESBELTOS.................................................................................................................. 45
ÁNGULOS SIMPLES EN COMPRESIÓN ................................................................ 47
ELEMENTOS ARMADOS ......................................................................................... 49
5.6.1
5.6.2
Resistencia a la compresión ............................................................................ 49
Requerimientos dimensionales ....................................................................... 50
3
5.7
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ELEMENTOS CON COMPONENTES ESBELTOS ................................................. 52
5.7.1
5.7.2
Elementos Esbeltos No Rigidizados, Qs ......................................................... 53
Elementos Esbeltos Rigidizados, Qa ............................................................... 55
CAPÍTULO 6
DISEÑO DE ELEMENTOS EN FLEXIÓN ........................................................................ 57
6.1
6.2
ELEMENTOS COMPACTOS DE SECCIÓN I DE SIMETRÍA DOBLE Y
CANALES, EN FLEXIÓN RESPECTO A SU EJE MAYOR ................................... 59
6.2.1
6.2.2
6.3
ELEMENTOS DE SECCIÓN I DE SIMETRÍA DOBLE CON ALMAS
COMPACTAS Y ALAS NO COMPACTAS O ESBELTAS EN FLEXIÓN
RESPECTO A SU EJE MAYOR ................................................................................ 61
6.3.1
6.3.2
6.4
Fluencia ........................................................................................................... 67
Pandeo Local de Ala ....................................................................................... 68
PERFILES HSS CUADRADOS Y RECTANGULARES Y ELEMENTOS DE
SECCIÓN CAJÓN ...................................................................................................... 68
6.7.1
6.7.2
6.7.3
6.8
Fluencia del Ala en Compresión ..................................................................... 66
Pandeo Lateral-Torsional ................................................................................ 66
Pandeo Local del Ala en Compresión ............................................................. 67
Fluencia del Ala en Tracción .......................................................................... 67
ELEMENTOS DE SECCIÓN I Y CANALES EN FLEXIÓN RESPECTO A SU EJE
MENOR ....................................................................................................................... 67
6.6.1
6.6.2
6.7
Fluencia del Ala en Compresión ..................................................................... 62
Pandeo Local del Ala en Compresión ............................................................. 64
Fluencia del Ala en Tracción .......................................................................... 65
ELEMENTOS DE SECCIÓN I DE SIMETRÍA DOBLE Y SIMPLE CON ALMAS
ESBELTAS EN FLEXIÓN RESPECTO A SU EJE MAYOR ................................... 66
6.5.1
6.5.2
6.5.3
6.5.4
6.6
Pandeo Local Ala en Compresión................................................................... 61
OTROS ELEMENTOS DE SECCIÓN I CON ALMAS COMPACTAS O NO
COMPACTAS EN FLEXIÓN RESPECTO A SU EJE MAYOR .............................. 62
6.4.1
6.4.2
6.4.3
6.4.4
6.5
Fluencia ........................................................................................................... 59
Fluencia ........................................................................................................... 68
Pandeo Local del Ala ...................................................................................... 69
Pandeo Local del Alma ................................................................................... 69
PERFILES HSS DE SECCIÓN CIRCULAR.............................................................. 69
6.8.1
6.8.2
Fluencia ........................................................................................................... 69
Pandeo Local................................................................................................... 69
4
6.9
SECCIONES T Y ÁNGULOS DOBLES CARGADOS EN EL PLANO DE
SIMETRÍA .................................................................................................................. 70
6.9.1
6.9.2
6.9.3
6.9.4
6.10
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Fluencia ........................................................................................................... 70
Pandeo Local de Alas de Sección T ................................................................ 71
Pandeo Local de las almas de secciones T en flexo-compresión .................... 71
ÁNGULOS SIMPLES ................................................................................................. 72
6.10.1 Fluencia ........................................................................................................... 72
6.10.2 Pandeo Lateral-Torsional ................................................................................ 73
6.10.3 Pandeo Local del Ala ...................................................................................... 75
6.11
BARRAS CUADRADAS, RECTANGULARES Y REDONDAS ............................. 76
6.11.1 Fluencia ........................................................................................................... 76
6.12
SECCIONES ASIMÉTRICAS .................................................................................... 77
6.12.1 Fluencia ........................................................................................................... 77
6.12.3 Pandeo Local................................................................................................... 77
6.13
REQUISITOS DIMENSIONALES DE VIGAS ......................................................... 78
6.13.1 Reducciones de resistencia para elementos perforados en las alas en tracción:
........................................................................................................................ 78
6.13.2 Relaciones límites de elementos con Sección I............................................... 78
6.13.3 Platabandas ..................................................................................................... 79
6.13.4 Vigas Armadas ................................................................................................ 80
CAPÍTULO 7
DISEÑO DE ELEMENTOS EN CORTE ............................................................................ 81
7.1
7.2
ELEMENTOS CON ALMAS NO RIGIDIZADAS O RIGIDIZADAS ..................... 81
7.2.1
7.2.2
7.3
CAMPO DE TENSIONES .......................................................................................... 83
7.3.1
7.3.2
7.3.3
7.4
7.5
7.6
7.7
7.8
Resistencia en Corte ........................................................................................ 81
Rigidizadores Transversales ........................................................................... 83
Límites en el uso del Campo de Tensiones ..................................................... 83
Resistencia en corte considerando el Campo de Tensiones ............................ 84
Rigidizadores Transversales ........................................................................... 84
ÁNGULOS SIMPLES ................................................................................................. 85
TUBOS HSS RECTANGULARES Y SECCIONES CAJÓN .................................... 85
TUBOS HSS CIRCULARES ...................................................................................... 86
CORTE RESPECTO AL EJE MENOR EN PERFILES CON SIMETRÍA SIMPLE Y
DOBLE ........................................................................................................................ 86
VIGAS CON ABERTURAS EN EL ALMA .............................................................. 86
5
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CAPÍTULO 8
ELEMENTOS SUJETOS A FUERZAS COMBINADAS Y TORSIÓN ........................... 87
8.1
ELEMENTOS CON SIMETRÍA SIMPLE Y DOBLE SUJETOS A FLEXIÓN Y
CARGA AXIAL .......................................................................................................... 87
8.1.1
8.1.2
8.1.3
8.2
8.3
ELEMENTOS ASIMÉTRICOS Y OTROS SUJETOS A FLEXIÓN Y CARGA
AXIAL ......................................................................................................................... 89
ELEMENTOS SUJETOS A TORSIÓN Y COMBINACIÓN DE TORSIÓN,
FLEXIÓN, CORTE Y/O CARGA AXIAL ................................................................. 90
8.3.1
8.3.2
8.3.3
8.4
Elementos con simetría simple y doble sujetos a flexión y compresión ......... 87
Elementos con Simetría Simple y Doble sujetos a Flexión y Tracción .......... 88
Elementos Laminados Compactos con Simetría Doble en Flexión y
Compresión respecto a un eje ......................................................................... 88
Secciones Tubulares Redondas y Rectangulares HSS Sujetas a Torsión ....... 90
Secciones tubulares sujetas a combinación de torsión, flexión, corte y/o carga
axial ................................................................................................................. 91
Elementos No Tubulares Sujetos a Torsión y Esfuerzos Combinados ........... 92
ROTURA DE ALAS CON PERFORACIONES SUJETAS A TRACCIÓN .............. 92
CAPÍTULO 9
DISEÑO DE ELEMENTOS COMPUESTOS ..................................................................... 94
9.1
9.1.1
9.1.2
9.1.3
9.1.4
9.2
FUERZA AXIAL ........................................................................................................ 97
9.2.1
9.2.2
9.3
General .......................................................................................................... 101
Vigas Compuestas con conectores de corte (studs) o canales de acero ........ 101
Elementos compuestos embebidos................................................................ 104
Elementos compuestos rellenos .................................................................... 105
CORTE ...................................................................................................................... 106
9.4.1
9.4.2
9.5
9.6
Elementos compuestos embebidos.................................................................. 97
Elementos compuestos rellenos de concreto ................................................... 99
FLEXIÓN .................................................................................................................. 101
9.3.1
9.3.2
9.3.3
9.3.4
9.4
Concreto y acero de refuerzo .......................................................................... 94
Resistencia nominal de secciones compuestas................................................ 95
Limitaciones del material ................................................................................ 95
Clasificación de secciones compuestas rellenas por pandeo local .................. 96
Elementos compuestos rellenos y embebidos ............................................... 106
Vigas compuestas con planchas colaborantes ............................................... 106
COMBINACIÓN DE FUERZA AXIAL Y FLEXIÓN ............................................. 106
TRANSFERENCIA DE CARGA ............................................................................. 107
9.6.1
Requisitos generales...................................................................................... 107
6
9.6.2
9.6.3
9.6.4
9.7
9.8
Asignación de fuerza..................................................................................... 107
Mecanismos de transferencia de fuerza ........................................................ 108
Requisitos para detalles................................................................................. 109
DIAFRAGMAS COMPUESTOS Y VIGAS SECUNDARIAS ................................ 110
ANCLAJES DE ACERO........................................................................................... 110
9.8.1
9.8.2
9.8.3
9.9
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General .......................................................................................................... 110
Anclajes de acero en vigas compuestas ........................................................ 110
Anclajes de acero en elementos compuestos ................................................ 113
CASOS ESPECIALES .............................................................................................. 117
CAPÍTULO 10
DISEÑO DE CONEXIONES............................................................................................... 118
10.1
DISPOSICIONES GENERALES.............................................................................. 118
10.1.1 Bases de diseño ............................................................................................. 118
10.1.2 Conexiones Simples ...................................................................................... 118
10.1.3 Conexiones de Momento .............................................................................. 118
10.1.4 Elementos en Compresión con Juntas de Aplastamiento .............................. 119
10.1.5 Empalmes en Secciones Pesadas .................................................................. 119
10.1.6 Agujeros de Acceso a la Soldadura............................................................... 119
10.1.7 Colocación de Soldaduras y Pernos .............................................................. 121
10.1.8 Pernos en Combinación con Soldaduras ....................................................... 121
10.1.9 Pernos de Alta Resistencia en Combinación con Remaches ........................ 121
10.1.10 Limitaciones en Conexiones Empernadas y Soldadas .................................. 121
10.2
SOLDADURAS ........................................................................................................ 122
10.2.1
10.2.2
10.2.3
10.2.4
10.2.5
10.2.6
10.2.7
10.3
Soldaduras Acanaladas ................................................................................. 122
Soldadura de Filete ....................................................................................... 124
Soldadura de Ranura y Tapón ....................................................................... 126
Resistencia .................................................................................................... 127
Combinación de Soldaduras ......................................................................... 131
Requisitos del Metal del Electrodo ............................................................... 131
Metal de Soldadura Mezclado ...................................................................... 132
PERNOS Y PIEZAS ROSCADAS ........................................................................... 132
10.3.1 Pernos de Alta Resistencia ............................................................................ 132
10.3.2 Tamaño y Uso de los agujeros ...................................................................... 135
10.3.3 Espaciamiento Mínimo ................................................................................. 136
10.3.4 Distancia Mínima al Borde ........................................................................... 136
10.3.5 Distancias a los Bordes y Espaciamiento Máximo ....................................... 138
10.3.6 Resistencia en Tracción y Corte de Pernos y Elementos Roscados .............. 138
10.3.7 Combinación de Tracción y Corte en Conexiones Tipo Aplastamiento ....... 139
10.3.8 Pernos de Alta Resistencia en Conexiones de Deslizamiento Crítico .......... 139
10.3.9 Tracción y Corte Combinados en Conexiones de Deslizamiento Crítico ..... 141
10.3.10 Resistencia al Aplastamiento en Agujeros de Pernos ................................... 141
10.3.11 Conectores Especiales ................................................................................... 142
10.3.12 Conectores en Tracción................................................................................. 142
7
10.4
ELEMENTOS AFECTADOS DE MIEMBROS Y ELEMENTOS DE CONEXIONES
................................................................................................................................... 142
10.4.1
10.4.2
10.4.3
10.4.4
10.4.5
10.5
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Resistencia de componentes en tracción ....................................................... 142
Resistencia de Elementos en Corte ............................................................... 143
Resistencia de Bloque de Cortante................................................................ 143
Resistencia de Elementos en Compresión .................................................... 143
Resistencia de Elementos en Flexión ............................................................ 144
PLANCHAS DE RELLENO ..................................................................................... 144
10.5.1 Planchas de relleno en Conexiones Soldadas ............................................... 144
10.5.2 Planchas de Relleno en Conexiones Empernadas ......................................... 144
10.6
EMPALMES.............................................................................................................. 145
10.6.1 Vigas ............................................................................................................. 145
10.6.2 Columnas ...................................................................................................... 145
10.7
10.8
10.9
10.10
RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO ................................................................. 146
BASES DE COLUMNA Y APLASTAMIENTO EN CONCRETO ........................ 146
PERNOS DE ANCLAJE ........................................................................................... 147
ALAS Y ALMAS CON CARGAS CONCENTRADAS .......................................... 148
10.10.1 Flexión Local del Ala.................................................................................... 148
10.10.2 Fluencia Local del Alma ............................................................................... 149
10.10.3 Aplastamiento Local del Alma ..................................................................... 149
10.10.4 Pandeo Lateral del Alma ............................................................................... 150
10.10.5 Pandeo en Compresión del Alma .................................................................. 151
10.10.6 Corte en la Zona Panel del Alma .................................................................. 152
10.10.7 Extremos no Aporticados de Vigas ............................................................... 153
10.10.8 Requisitos Adicionales de los Rigidizadores para Cargas Concentradas ..... 153
10.10.9 Requisitos Adicionales para las Planchas de Refuerzo del Alma para Cargas
Concentradas ................................................................................................. 154
CAPÍTULO 11
DISEÑO DE CONEXIONES DE ELEMENTOS TUBULARES .................................... 155
11.1
FUERZAS CONCENTRADAS EN ELEMENTOS TUBULARES ......................... 155
11.1.1 Definición de Parámetros .............................................................................. 155
11.1.2 HSS Redondos .............................................................................................. 155
11.1.3 HSS Rectangulares........................................................................................ 157
11.2
CONEXIONES DE ARMADURAS HSS a HSS ...................................................... 159
11.2.2 HSS Redondos .............................................................................................. 161
11.3
CONEXIONES DE MOMENTO HSS a HSS........................................................... 166
11.3.2 HSS Redondos .............................................................................................. 167
8
11.4
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SOLDADURA DE PLANCHAS Y RAMAS A HSS RECTANGULARES ............ 169
CAPÍTULO 12
DISEÑO PARA CONDICIONES DE SERVICIO ............................................................ 174
12.1
12.2
12.3
12.4
12.5
12.6
12.7
12.8
GENERAL ................................................................................................................. 174
CONTRAFLECHA ................................................................................................... 174
DEFLEXIONES ........................................................................................................ 174
DESPLAZAMIENTOS LATERALES ..................................................................... 175
VIBRACIONES ........................................................................................................ 175
MOVIMIENTO INDUCIDO POR EL VIENTO ...................................................... 175
EXPANSIÓN Y CONTRACCIÓN ........................................................................... 175
DESLIZAMIENTO EN LAS CONEXIONES .......................................................... 175
CAPÍTULO 13
DISEÑO SÍSMICO............................................................................................................... 176
13.1
13.2
13.3
MATERIALES .......................................................................................................... 176
FUERZA ESPERADA EN EL MATERIAL ............................................................ 176
MATERIAL DE APORTE PARA SOLDADURA ................................................... 177
13.3.1 Soldaduras para sistemas resistentes a sismo ................................................ 177
13.3.2 Soldaduras de demanda critica...................................................................... 177
13.4
REQUISITOS GENERALES DE DISEÑO .............................................................. 178
13.4.1
13.4.2
13.4.3
13.4.4
13.5
SISTEMAS ESTRUCTURALES .............................................................................. 179
13.5.1
13.5.2
13.5.3
13.5.4
13.6
Tipos de sistemas estructurales ..................................................................... 178
Requerimientos Generales ............................................................................ 178
Requerimientos Adicionales ......................................................................... 178
Análisis No Lineal ........................................................................................ 179
Sistemas de Pórticos y clasificación de ductilidad ........................................ 179
Relación Ancho/Espesor en compresión....................................................... 179
Sistemas de arriostramiento para vigas ......................................................... 182
Clasificación de sistemas estructurales ......................................................... 185
PÓRTICOS RESISTENTES A MOMENTO ............................................................ 186
13.6.1 Pórticos Ordinarios Resistentes a Momento (OMF) ..................................... 186
13.6.2 Pórticos Intermedios Resistentes a Momento (IMF) .................................... 187
13.6.3 Pórticos Especiales Resistentes a Momento (SMF) ...................................... 189
13.7
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS (BMF) .................................................................... 195
13.7.1 Pórticos Ordinarios con Arriostres Concéntricos (OCBF)............................ 195
13.7.2 Pórticos Especiales con Arriostres Concéntricos (SCBF) ............................ 196
13.7.3 Pórticos con Arriostres Excéntricos (EBF) ................................................... 200
9
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CAPÍTULO 14
FABRICACIÓN, PROTECCION ANTICORROSIVA, MONTAJE Y CONTROL DE
CALIDAD ................................................................................................. 209
14.1
14.2
PLANOS DE TALLER ............................................................................................. 209
FABRICACIÓN ........................................................................................................ 209
14.2.1
14.2.2
14.2.3
14.2.4
14.2.5
14.2.6
14.2.7
14.2.8
14.3
PROTECCION ANTICORROSIVA ......................................................................... 230
14.3.1
14.3.2
14.3.3
14.3.4
14.3.5
14.3.6
14.3.7
14.3.8
14.3.9
14.4
Contraflecha, Curvado y Enderezado ........................................................... 209
Corte Térmico ............................................................................................... 209
Alisado de Bordes ......................................................................................... 212
Construcción Soldada ................................................................................... 213
Construcciones Empernadas ......................................................................... 226
Juntas de Compresión ................................................................................... 227
Tolerancias Dimensiónales ........................................................................... 227
Acabado de Bases de Columna ..................................................................... 229
REQUERIMIENTOS GENERALES ........................................................... 230
CLASIFICACIÓN DE AMBIENTES .......................................................... 231
CONSIDERACIONES DE DISEÑO ........................................................... 232
PREPARACION SUPERFICIAL................................................................. 233
SISTEMAS DE PINTURAS ........................................................................ 233
Superficies Inaccesibles ................................................................................ 240
Superficies en Contacto ................................................................................ 240
Superficies Acabadas por Maquinado........................................................... 241
Superficies Adyacentes a las Soldaduras en Obra ........................................ 241
MONTAJE................................................................................................................. 241
14.4.1 Método de Montaje ....................................................................................... 241
14.4.2 Condiciones del Lugar de la Obra................................................................. 241
14.4.3 Cimentaciones ............................................................................................... 241
14.4.4 Ejes de Edificación y Puntos de Nivel de Referencia ................................... 242
14.4.5 Instalación de Pernos de Anclaje y Otros ..................................................... 242
14.4.6 Material de Conexión de Campo .................................................................. 243
14.4.7 Apoyos Temporales de la Estructura de Acero ............................................. 243
14.4.8 Tolerancias de la Estructura .......................................................................... 244
14.4.9 Corrección de Errores ................................................................................... 246
14.4.10 Manipulación y Almacenamiento ................................................................. 246
14.5
CONTROL DE CALIDAD ....................................................................................... 246
14.5.1
14.5.2
14.5.3
14.5.4
Cooperación .................................................................................................. 247
Rechazos ....................................................................................................... 247
Inspección de la Soldadura. .......................................................................... 247
Inspección de Conexiones con Pernos de Alta Resistencia de Deslizamiento
Crítico. .......................................................................................................... 252
14.5.5 Identificación de la Calidad del Material ...................................................... 252
10
03-09-2015
CAPÍTULO 1
CONSIDERACIONES GENERALES
Este capítulo establece el alcance de la norma, sus límites de aplicabilidad,
provee requerimientos de los materiales y condiciones de diseño.
El capítulo está organizado de la siguiente manera:
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.1
Alcance
Límites de aplicabilidad
Material
Cargas y combinaciones de carga
Bases de diseño
Referencia a códigos y normas
Documentos de diseño
ALCANCE
Esta Norma comprende el diseño, fabricación y montaje de estructuras metálicas
de acero para edificaciones.
Su obligatoriedad se reglamenta en la Norma G.010 CONSIDERACIONES
BÁSICAS del Reglamento Nacional de Edificaciones y su ámbito de aplicación
comprende todo el territorio nacional.
Las exigencias de esta Norma se consideran mínimas.
Esta Norma debe emplearse en conjunto con las Normas del Reglamento
Nacional de Edificaciones vigentes a la fecha de su aplicación.
Esta Norma acepta los criterios del método de Factores de Carga y Resistencia
(LRFD) y el método por Esfuerzos Permisibles (ASD).
El Capitulo 13 de esta Norma contiene disposiciones para el diseño y la
fabricación de los elementos de acero de las estructuras para las cuales se han
determinado las fuerzas sísmicas de diseño, utilizando los coeficientes de
reducción de fuerza sísmica (R) especificados en la Norma E.030 Diseño
Sismorresistente.
1.2
LÍMITES DE APLICABILIDAD
1.2.1
Definición de Acero Estructural
En la presente Norma, el término acero estructural se referirá a aquellos
elementos de acero de sistemas estructurales de pórticos y reticulados que sean
parte esencial para soportar las cargas de diseño. Se entiende como este tipo de
elementos a: vigas, columnas, puntales, bridas, montantes y otros que
intervienen en el sistema estructural de los edificios de acero. Para el diseño de
secciones dobladas en frío o perfiles plegados se recomienda utilizar las Normas
del American Iron and Steel Institute (AISI).
11
1.2.2
03-09-2015
Tipos de Construcción
Tres son los tipos de construcciones aceptables bajo los alcances de esta Norma:
Tipo 1, comúnmente denominado pórtico rígido (pórtico continuo), el cual
asume que las conexiones entre vigas y columnas son suficientemente rígidas
para mantener sin cambios los ángulos entre elementos que se interceptan.
Tipo 2, conocido como pórtico simple (no restringido), que asume una condición
de apoyo simple en sus extremos mediante conexiones sólo por corte y que se
encuentran libres de rotar por cargas de gravedad.
Tipo 3, denominado pórtico semirrígido (parcialmente restringido) que asume
que las conexiones entre elementos poseen cierta capacidad conocida de
rotación, que se encuentra entre la conexión rígida del Tipo 1 y la conexión
simple del Tipo 2.
El diseño de las conexiones debe efectuarse de acuerdo con el Capítulo 10
CONEXIONES y el Capítulo 11 DISEÑO DE CONEXIONES DE
ELEMENTOS TUBULARES, debe ser consistente con lo asumido en cada tipo
de sistema estructural, y debe plasmarse en los planos de diseño. En los apoyos,
las vigas y armaduras deben tener restringida la rotación alrededor de su eje
longitudinal a menos que se muestre por un análisis que la restricción no es
necesaria.
Las construcciones de edificios del Tipo 2 deben cumplir que:
a. Las conexiones y los elementos conectados serán adecuados para resistir las
cargas de gravedad como vigas simplemente apoyadas.
b. Las conexiones y elementos conectados serán adecuados para resistir las
cargas laterales.
c. Las conexiones tendrán una adecuada capacidad de rotación inelástica que
evite sobrecargar a los conectores o soldaduras frente a la acción combinada
de fuerzas horizontales y de gravedad.
En el análisis de la estructura de las construcciones semirrígidas del Tipo 3 deben
incluirse las características fuerza-deformación de la conexión. Las
características de respuesta de una conexión semirrígida deben estar
documentadas en la literatura técnica o deben establecerse por medios analíticos
o experimentales.
1.3
MATERIAL
El fabricante de la estructura es responsable de contar con resultados de ensayos,
de materiales o productos, realizados en el país.
Los ensayos deben ser hechos de acuerdo con los requerimientos de la
especificación aplicable, mencionadas en los numerales 1.3.1.1, 1.3.2, 1.3.3,
1.3.4, 1.3.5 y 1.3.6 para aquellos materiales o productos que correspondan.
La evidencia de conformidad del producto se expresará con resultados de
ensayos realizados en el país, en organismos de evaluación de la conformidad
acreditados por el Instituto Nacional de Calidad (INACAL), reportados en un
12
03-09-2015
Informe de Ensayo (NTP-ISO/IEC 17025), o en un Informe de Inspección (NTPISO/IEC 17020), o en un Certificado de Conformidad de Producto (NTPISO/IEC 17065).
De no existir organismos de evaluación de la conformidad acreditados en el país
para un ensayo especifico, se aceptarán los reportes emitidos por laboratorios
acreditados en otros países que tengan un acuerdo multilateral con el INACAL,
adjuntando un documento emitido por el INACAL indicando que tales
organismos de evaluación de la conformidad no existen en el país.
Si al usar una norma técnica peruana hubiese un aspecto no contemplado, se
indica las normas ASTM, AWS, ANSI aplicables.
1.3.1
Acero Estructural
1.3.1.1 Designaciones de normas
Bajo esta Norma, se aprobará el uso del material que cumpla con:
Normas Técnicas Peruanas (NTP)
CODIGO
NTP 350.400
NTP 350.404
NTP 350.407
NTP 350.408
NTP 350.414
NTP 350.416
NTP 350.405
NTP 341.031
NTP 339.186
TITULO
PRODUCTOS DE ACERO. Aceros
estructurales
al
carbono.
Especificaciones.
PRODUCTOS DE ACERO. Tubos
estructurales de acero al carbono
conformados en frío, electro soldados y
sin costura, de forma circular y no
circular. Especificaciones.
PRODUCTO DE ACERO. Acero
estructural de alta resistencia de baja
aleación
de
columbio-vanadio.
Especificaciones.
PRODUCTOS DE ACERO. Acero
estructural
para
puentes.
Especificaciones.
PRODUCTOS DE ACERO. Perfiles de
acero estructural. Especificaciones.
PRODUCTOS DE ACERO. Requisitos
generales de productos de acero
estructural laminado en caliente.
PRODUCTOS DE ACERO. Metodos
de ensayos normalizados y definiciones
para ensayos mecanicos.
PRODUCTOS DE ACERO. Barras de
acero al carbono, corrugadas y lisas,
para refuerzo de concreto armado.
Especificaciones.
PRODUCTOS DE ACERO. Barras de
acero de baja aleación, corrugadas y
lisas, para refuerzo de concreto armado.
Especificaciones.
13
REFERENCIA
ASTM A36/A36M
(AASHTO M270
Grado 36).
ASTM A500.
ASTM A572/572M
(AASHTO M270
Grado 50).
ASTM A709 Grado 36,
50, 50W, 70W, 100 y
100W
ASTM A992/A992M
ASTM A6,
ASTM A568
ASTM A370
ASTM A615 Gr. 60
ASTM A706 Gr. 60
03-09-2015
Normas Técnicas ASTM
CODIGO
ASTM A53/A53M, Gr. B.
ASTM A283/A283M
ASTM A242/A242M
ASTM A501
ASTM A514/514M
(AASHTO M270 Grado
100 y 100W)
ASTM A529/529M.
ASTM A588/588M
(AASHTO M270
Grado 50W)
ASTM A606
ASTM A618
ASTM A847/A847M
ASTM A852/852M
(AASHTO M270 Grado
70W)
ASTM A913/A913M
ASTM A1043/A1043M.
ASTM A1011/1011M
(Reemplaza al ASTM
A570, grado 275, 310 y
345)
TITULO
Tubos redondos de acero negro y galvanizado,
soldados y sin costura.
Planchas de acero al carbono de baja y media
resistencia a la tracción.
Acero de alta resistencia y baja aleación.
Tubos estructurales de acero al carbono, formados
en caliente, soldados y sin costura.
Planchas de acero aleado, templado y revenido, de
alta resistencia, adecuadas para soldadura.
Acero al Carbono – Manganeso, de alta
resistencia, de calidad estructural
Acero estructural de alta resistencia y baja
aleación, con un límite de fluencia mínimo de 345
MPa, de hasta 100 mm de espesor.
Planchas y flejes de acero de alta resistencia y baja
aleación, laminadas en caliente y laminadas en
frío, con resistencia mejorada a la corrosión
atmosférica.
Tubos estructurales de alta resistencia y baja
aleación, soldados y sin costura, formados en
caliente.
Tubería estructural de baja aleación, de alta
resistencia con costura y sin costura formada en
frío, con resistencia a la corrosión atmosférica
mejorada.
Planchas de acero estructural de baja aleación,
templado y revenido, con límite de fluencia
mínimo de 485 MPa, de hasta 100 mm de espesor.
Perfiles de acero de baja aleación y alta
resistencia, de calidad estructural producida por el
proceso de templado y revenido (QST).
Acero estructural con baja relación entre los
esfuerzos de fluencia y resistencia a la tracción
para uso de edificaciones.
Planchas y bobinas laminadas en caliente de
aceros al carbono estructural (SS), de baja aleación
y alta resistencia (HSLAS), con trabajabilidad
mejorada y de alta resistencia (HSLAS-F).
1.3.1.2 Acero no Identificado
Se permite el uso de acero no identificado con la aprobación del Supervisor, si
su superficie se encuentra libre de imperfecciones de acuerdo con los criterios
establecidos en la NTP 350.416, en elementos o detalles de menor importancia
(como separadores en armaduras, lainas y otros similares), donde las
propiedades físicas precisas y su soldabilidad no afecten la resistencia ni la
seguridad de la estructura.
14
03-09-2015
1.3.1.3 Perfiles Pesados
Las secciones laminadas de la NTP 350.416 con un espesor de ala que exceda
de 50 mm se consideraran como perfiles pesados. Para los perfiles pesados que
se usen como elementos sujetos a esfuerzos primarios de tracción debido a
tracción o flexión, no se necesita especificar la tenacidad si los empalmes son
empernados. Si tales elementos son empalmados con soldadura de penetración
total, el acero especificado será suministrado con ensayos de impacto Charpy de
entalle en V de acuerdo con la NTP 350.416. El ensayo de impacto deberá
alcanzar un valor promedio mínimo de 27 J de energía absorbida a +20°C y será
realizado de acuerdo con la NTP 350.405, con las siguientes excepciones:
a. El eje longitudinal central de la probeta estará situado tan cerca como sea
práctico a la mitad entre la superficie interna del ala y el centro del espesor
del ala en la intersección con la mitad del espesor del alma.
b. Los ensayos serán realizados por el fabricante en material seleccionado de la
parte superior de cada lingote o parte de lingote usado para fabricar el
producto representado por estos ensayos.
Nota.- El entalle para cualquiera de las probetas puede estar en cualquier lado de la línea
central de la viga.
Cuando se empleen estructuras en las que se aplique el Capítulo 13 de esta norma se
aplicaran las condiciones anteriores de este numeral cuando el espesor del ala exceda
38 mm.
Para las planchas con espesores mayores de 50 mm, que se usen para construir
secciones armadas con empalmes empernados y sujetos a esfuerzos primarios de
tracción debido a tracción o flexión, no se necesita especificar la tenacidad del
material. Si tales secciones son empalmadas usando soldadura de penetración
total, el acero especificado será suministrado con ensayos de impacto Charpy de
entalle en V de acuerdo con la NTP 350.416. El ensayo de impacto será
realizado por el fabricante de acuerdo a la NTP 350.405 y deberá alcanzar un
valor promedio mínimo de 27 J de energía absorbida a +20ºC.
Los requisitos suplementarios indicados anteriormente también se aplican
cuando se usan juntas soldadas de penetración total en todo el espesor de perfiles
de los Grupos 4 y 5 de la NTP 350.416 y secciones armadas con espesores
mayores de 50 mm en conexiones sujetas a esfuerzos primarios de tracción
debido a tracción o flexión de tales elementos. Los requisitos no necesitan
aplicarse a perfiles de los Grupos 4 y 5 de la NTP 350.416 y secciones armadas
con espesores mayores de 50 mm a los cuales se conectan elementos diferentes
que los perfiles de los Grupos 4 y 5 de la NTP 350.416 y secciones armadas por
15
03-09-2015
medio de juntas soldadas de penetración total en todo el espesor del material más
delgado a la cara del material más grueso.
1.3.2
Fundiciones y Piezas Forjadas de Acero
El acero fundido deberá cumplir el ASTM A216/A216M, Grado WCB y con el
requerimiento S11.
Las piezas forjadas de acero al carbono y de aleación para uso industrial general,
ASTM A668/A668M.
1.3.3
Pernos, Arandelas y Tuercas
a. Tuercas de acero al carbono y de aleación para pernos para servicio de alta
presión y alta temperatura, ASTM A194/194M.
b. Pernos y pernos de cortante de acero al carbono, de resistencia a la tracción
414 MPa, ASTM A307.
c. Pernos estructurales, de acero, tratados térmicamente, de resistencia mínima
a la tracción 830/725 MPa, ASTM A325/A325M.
d. Pernos, vástagos y otros conectores roscados externamente, ASTM A354
e. Pernos enroscados, pernos c/tuerca y tornillos de acero tratado térmicamente,
de resistencia a la tracción mínima 120/105/90 ksi, ASTM A449.
f. Pernos estructurales de acero tratado térmicamente, de resistencia mínima a
la tracción 1040 MPa, ASTM A490M.
g. Tuercas de aceros al carbono y aceros aleados, ASTM A563.
h. Tuercas de aceros al carbono y aceros aleados (Métrico), ASTM A563M.
i. Arandelas de acero endurecido, ASTM F436.
j. Arandelas de aceros templados, ASTM F436M.
k. Arandelas de acero, planos, sin templar para uso general, ASTM F844.
Los pernos ASTM A449 son permitidos solamente en conexiones con diámetros
de pernos mayores de 33 mm, y no deben usarse en conexiones de deslizamiento
crítico.
1.3.4
Pernos de Anclaje y Varillas Roscadas
Bajo esta Norma, se aprobará el uso del material que cumpla con:
Normas Técnicas Peruanas NTP
CODIGO
TITULO
NTP 350.400 PRODUCTOS DE ACERO. Aceros
estructurales
al
carbono.
Especificaciones.
NTP 350.407 PRODUCTO DE ACERO. Acero
estructural de alta resistencia de baja
aleación de columbio-vanadio.
Especificaciones.
16
REFERENCIA
ASTM A36/A36M
(AASHTO M270
Grado 36).
ASTM A572/572M
(AASHTO M270
Grado 50).
03-09-2015
CODIGO
TITULO
ASTM A193/193M Materiales para pernos de acero de aleación e
inoxidable para servicio de alta temperatura
ASTM A354
Pernos, pernos de cortante y otros conectores roscados
externamente, de acero de aleación, templado y
revenido.
ASTM A449
Pernos de cabeza hexagonal y vástagos de acero, tratado
térmicamente de resistencia a la tracción mínima de
120/105/90 - Ksi, para usos generales
ASTM A588/588M Acero estructural de alta resistencia y baja aleación, con
(AASHTO M270 un límite de fluencia mínimo de 345 MPa, de hasta
Grado 50W)
100 mm de espesor.
ASTM F1554
Pernos de anclaje, de acero, de esfuerzo de fluencia de
36, 55 y 105 Ksi.
El acero de calidad ASTM A449 es aceptable para pernos de anclaje de alta
resistencia y varillas roscadas de cualquier diámetro.
Las roscas en pernos y varillas cumplirán las series estándar unificadas de ANSI
B18.1 y tendrán tolerancias de la clase 2A.
Se permite el uso como pernos de anclaje de los pernos de acero que estén de
acuerdo a otras provisiones del presente numeral.
1.3.5
Metal de Aporte y Fundente para el Proceso de Soldadura
Los electrodos y fundentes para soldadura cumplirán con algunas de las
siguientes especificaciones de la American Welding Society (AWS):
a. AWS A5.1, Especificación para electrodos de acero al carbono para soldadura
de arco metálico sumergido.
b. AWS A5.5, Especificación para electrodos de baja aleación para soldadura
de arco metálico sumergido.
c. AWS A5.17, Especificación para electrodos y fundentes de acero al carbono
para soldadura de arco sumergido.
d. AWS A5.18, Especificación para metales de aporte de acero al carbono para
soldadura de arco con atmósfera protegida.
e. AWS A5.20, Especificación para electrodos de acero al carbono para
soldadura de arco con alambre tubular.
f. AWS A5.23/A5.23M, Especificación para electrodos y fundentes de acero de
baja aleación para soldadura de arco sumergido.
g. AWS A5.28, Especificación para metales de aporte de aceros de baja aleación
para soldadura de arco con atmósfera protegida.
h. AWS A5.29, Especificación para electrodos de acero de baja aleación para
soldadura de arco con alambre tubular.
i. AWS A5.26/A5.26M, Especificación estándar para electrodos de acero al
carbono y de baja aleación para soldadura de electrogas.
17
03-09-2015
Deben seleccionarse electrodos (metal de aporte) adecuados para el uso
propuesto. La tenacidad en entalles del metal de la soldadura generalmente no
es crítica para la construcción de edificios.
1.3.6
Conectores de Pernos de Cortante
Los conectores de pernos de cortante de acero cumplirán los requisitos de la
Norma Structural Welding Code - Steel, AWS D1.1.
1.4
CARGAS Y COMBINACIONES DE CARGA
Las cargas nominales serán las cargas mínimas de diseño establecidas en la
Norma E.020 Cargas.
1.4.1
Cargas, Factores de Carga y Combinación de Cargas
Las siguientes cargas nominales deben ser consideradas:
D : Carga muerta debida al peso propio de los elementos y los efectos
permanentes sobre la estructura.
L : Carga viva debida al mobiliario y ocupantes.
Lr : Carga viva en las azoteas.
W : Carga de viento.
S : Carga de nieve.
E : Carga de sismo de acuerdo a la Norma E.030 Diseño Sismorresistente.
R : Carga por lluvia o granizo.
La resistencia requerida de la estructura y sus elementos debe ser determinada
para la adecuada combinación crítica de cargas de este numeral. El efecto crítico
puede ocurrir cuando una o más cargas no estén actuando. Para la aplicación del
método LRFD, las siguientes combinaciones deben ser investigadas:
1,4D
1,2D + 1,6L + 0,5(Lr ó S ó R)
1,2D + 1,6(Lr ó S ó R) + (0,5L ó 0,8W)
1,2D + 1,3W + 0,5L + 0,5(Lr ó S ó R)
1,2D ± 1,0E + 0,5L + 0,2S
0,9D ± (1,3W ó 1,0E)
(1.4 -1)
(1.4 -2)
(1.4 -3)
(1.4 -4)
(1.4 -5)
(1.4 -6)
En las combinaciones 1.4-3, 1.4-4 y 1.4-5 el factor de cargas para L debe ser
considerado como 1,0 en el caso de estacionamientos, auditorios y todo lugar
donde la carga viva sea mayor a 4800 Pa.
Para la aplicación del método ASD las siguientes combinaciones deben ser
investigadas:
D
D + L + (Lr ó S ó R)
D ± (W ó 0,7E)
D + 0,75L + 0,75Lr ± 0,75(W ó 0,7E)
0,6D ± (W ó 0,7E)
18
(1.4 -7)
(1.4 -8)
(1.4 -9)
(1.4 -10)
(1.4 -11)
1.4.2
03-09-2015
Impacto
En el caso de estructuras que soporten carga viva que produce impacto, deberá
considerarse un incremento en la carga viva nominal debido a este efecto. En el
caso del método LRFD, este incremento se aplica en las Combinaciones 1.4-2 y
1.4-3 y en el caso del método ASD, este incremento se aplica en las
combinaciones 1.4-8 y 1.4-10.
Si no hay indicación en contrario, los incrementos serán los siguientes:
a.
b.
c.
d.
e.
f.
1.4.3
Para apoyos de ascensores
:100%
Para apoyos de maquinaria liviana accionada por ejes o motores
: 20%
Para apoyos de máquinas reciprocantes
: 50%
Para tirantes que soportan pisos y voladizos
: 33%
Para vigas de puentes grúas con cabina de operador y sus conexiones : 25%
Para vigas de puentes grúas con control colgante y sus conexiones : 10%
Fuerzas Horizontales en Puentes Grúa
La fuerza lateral nominal en la vía del puente grúa que se genera por el
movimiento del polipasto no debe ser menor al 20% de la suma del peso izado y
del peso del polipasto, no debe incluirse el peso de otras partes de la grúa. Esta
fuerza debe aplicarse en la parte superior de los rieles actuando en la dirección
normal al desplazamiento del puente grúa, y debe ser distribuida considerando
la rigidez lateral de la estructura que soporta los rieles.
La fuerza longitudinal nominal tendrá un valor mínimo de 10% de las máximas
cargas de rueda de la grúa aplicada en la parte alta del riel, a menos que se
especifique otra cosa.
1.5
BASES DE DISEÑO
1.5.1
Resistencia Requerida
La resistencia requerida de los elementos estructurales y sus conexiones debe ser
determinada mediante un análisis estructural para las cargas que actúan sobre la
estructura, combinadas como se indica en 1.4.
Se permite que el diseño se haga empleando un análisis elástico o análisis
inelástico (análisis plástico), excepto que el diseño para análisis inelástico se
permite sólo para aceros con un esfuerzo de fluencia especificado que no exceda
de 450 MPa.
Las vigas con secciones compactas, como se define en 2.5.1, y que sean
continuas sobre sus apoyos o rígidamente unidas a las columnas, podrán tener
un análisis inelástico. En el análisis inelástico se permite la redistribución de
fuerzas y momentos en los elementos y sus conexiones como consecuencias de
fluencias localizadas. Esto no se aplica al diseño sísmico.
19
1.5.2
03-09-2015
Estados Límites
El diseño de una estructura debe asegurar que ningún estado límite pertinente
sea excedido por la aplicación de las combinaciones de cargas externas.
Los estados límites de resistencia están relacionados con la seguridad y tratan de
la capacidad de carga máxima. Los estados límites de servicio están relacionados
con el comportamiento frente a cargas normales de servicio.
1.5.3
Diseño por Condiciones de Resistencia
Para el método LRFD la resistencia disponible de cada sistema o componente
estructural deberá ser igual o mayor a la resistencia requerida por las
combinaciones de cargas de 1.4.1. La resistencia disponible Rn para cada estado
límite se calculará multiplicando la resistencia nominal Rn por el factor de
resistencia .
La resistencia requerida se determinará para cada combinación de carga
aplicable como se indica en 1.4. Las resistencias nominales Rn y factores de
resistencia  se presentan en los Capítulos 4 a 11.
1.5.4
Diseño por Condiciones de Servicio
La estructura como un todo y sus elementos individuales, conexiones y
conectores deben ser verificados por condiciones de servicio de acuerdo con las
recomendaciones del Capítulo 12 DISEÑO DE CONDICIONES DE
SERVICIO.
1.6
REFERENCIA A CÓDIGOS Y NORMAS
Esta Norma hace referencia a la última versión de los siguientes documentos:
Reglamento Nacional de Edificaciones:
Norma E.020 CARGAS
Norma E.030 DISEÑO SISMORRESISTENTE
Norma E.060 CONCRETO ARMADO
Norma G.050 SEGURIDAD DURANTE LA CONSTRUCCIÓN
American Concrete Institute
ACI 318 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary
Normas Técnicas Peruanas
NTP 339.186
NTP 341.082
NTP 341.124
NTP 350.071
NTP 350.400
NTP 350.408
NTP 400.011
NTP 341.031
NTP 341.083
NTP 341.140
NTP 350.072
NTP 350.404
NTP 350.414
NTP 400.053
20
NTP 341.081
NTP 341.123
NTP 350.070
NTP 350.077
NTP 350.407
NTP 350.416
03-09-2015
American Society for Testing and Materials
ASTM A27
ASTM A148
ASTM A216/A216M
ASTM A307
ASTM A490
ASTM A514/A514M
ASTM A570
ASTM A607
ASTM A673
ASTM A852/A852M
ASTM A1043/A1043M
ASTM F436
ASTM F1554
ASTM A53/A53M
ASTM A193/A193M
ASTM A242/A242M
ASTM A325/A325M
ASTM A501
ASTM A529/A529M
ASTM A588/A588M
ASTM A618
ASTM A687
ASTM A913/A913M
ASTM E165
ASTM F436M
ASTM A123
ASTM A194/A194M
ASTM A283/A283M
ASTM A354
ASTM A502
ASTM A568/ A568M
ASTM A606
ASTM A668
ASTM A847/A847M
ASTM A1011/A1011M
ASTM E709
ASTM F844
AWS A5.1
AWS A5.18
AWS A5.28
AWS A5.5
AWS A5.20
AWS A5.29
American Welding Society
AWS D.1.1
AWS A5.17
AWS A5.23
Research Council on Structural Connections
Especificaciones LRFD para juntas estructurales usando pernos ASTM A325 ó
A490.
American Iron and Steel Institute
North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural
Members.
American Institute of Steel Construction
Código de Práctica Estándar para edificios y puentes de acero
Requisitos sísmicos para edificios de acero estructural.
Especificación para el diseño por el método LRFD de elementos de un sólo
ángulo
AISC 341
AISC 358
Otras normas
ISO 2808
ASCE/SEI 7
1.7
DOCUMENTOS DE DISEÑO
Los documentos de diseño están constituidos como mínimo por planos y
especificaciones técnicas.
21
1.7.1
03-09-2015
Planos
Los planos deben mostrar los detalles completos del diseño con secciones y la
ubicación relativa de los diferentes elementos. Deben indicarse los niveles de
entrepiso y los centros de columna. Los planos deben dibujarse en una escala lo
suficientemente grande como para mostrar claramente toda la información.
Deben indicar el tipo o tipos de construcción definida en 1.2.2, los detalles de
todas las conexiones típicas y la información necesaria para la preparación de
los planos de taller. Donde las conexiones sean empernadas se indicará su tipo
(aplastamiento, de deslizamiento crítico o de tracción).
En los planos, se debe añadir una nota que indique que la calidad de los
materiales, la fabricación, el montaje, el aseguramiento y el control de calidad
de las estructuras deben cumplir los requisitos mínimos indicados en la presente
Norma.
1.7.2
Especificaciones Técnicas
Las Especificaciones Técnicas elaboradas por el proyectista deben indicar en
forma precisa: las características mecánicas y químicas de los materiales según
el numeral 1.3, el tipo de habilitación de los materiales que conforman la
estructura, el sistema de protección anticorrosiva a usar, y de ser necesario los
procedimientos sugeridos para su montaje. Deben indicar también las
tolerancias, pruebas, e inspecciones a los que deben someterse los elementos,
una vez montada la estructura.
1.7.3
Simbología y Nomenclatura
Los símbolos para soldadura e inspección que se empleen en los planos del
proyecto y en los de taller serán los de American Welding Society (AWS). Para
condiciones especiales no cubiertas por los símbolos de AWS es permitido el
empleo de otros símbolos, siempre que figure en los planos una explicación
completa de ellos.
1.7.4
Notas para la Soldadura
Las longitudes de soldadura que figuren en los planos deben ser las longitudes
netas.
22
03-09-2015
CAPÍTULO 2
REQUISITOS DE DISEÑO
Este capítulo contiene los requisitos comunes a toda la Norma.
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.1
Área bruta
Área neta
Área neta efectiva para elementos en tracción
Estabilidad
Pandeo local
Restricciones de rotación en puntos de apoyo
Relaciones de esbeltez límite
Tramos simplemente apoyados
Restricción de apoyo
Diseño por fatiga
ÁREA BRUTA
El área bruta Ag de la sección de un elemento debe determinarse mediante la
suma de los productos del espesor por el ancho total de cada elemento de la
sección, medido en un plano perpendicular al eje del elemento. Para los ángulos,
el ancho total es la suma de los anchos de los lados menos el espesor.
2.2
ÁREA NETA
El área neta An de un elemento es la suma de los productos del espesor por el
ancho neto para cada elemento, calculado como sigue:
Para el cálculo del área neta en tracción y corte, el ancho de un agujero para
perno se tomará como 2 mm mayor que la dimensión nominal del agujero.
Para una cadena de agujeros que se extienden en una diagonal o una línea en
zigzag, el ancho neto se debe obtener deduciendo del ancho total la suma de las
dimensiones de los agujeros como se indica en 10.3.2, para toda la cadena, y
sumando, para cada espacio de la cadena, la cantidad s2 / 4g donde:
s = espaciamiento longitudinal centro a centro entre dos agujeros
consecutivos.
g = espaciamiento transversal centro a centro entre dos líneas de agujeros.
Para los ángulos, el valor de g para agujeros en lados opuestos será la suma de
las distancias g medidas desde la espalda del ángulo menos el espesor.
Cuando se calcula el área neta a través de soldaduras de tapón o de ranura, el
metal de la soldadura no se tomará en cuenta.
Para elementos sin agujeros, el área neta An es igual al área total Ag.
23
2.3
03-09-2015
ÁREA NETA EFECTIVA PARA ELEMENTOS EN TRACCIÓN
TABLA 2.3.1
FACTOR U PARA CONEXIONES DE ELEMENTOS EN TRACCIÓN
Caso
Descripción del Elemento
Factor U
Ejemplo
1
Todos los elementos en tracción donde la
carga es transmitida directamente a cada
uno de los elementos de la sección por
conectores o soldaduras (excepto en los
casos 4,5,6)
U = 1,0
----
2
Todos los elementos en tracción, excepto
las planchas y tubos, donde la carga es
transmitida solo a algunos de los elementos
de la sección por conectores o soldaduras
(alternativamente, el caso 7 puede ser
utilizado para perfiles W, M, S y HP. Para
ángulos se puede usar el caso 8).
3
Todos los elementos en tracción donde la
carga es transmitida por soldaduras
transversales a solo algunos elementos de
la sección.
4
Planchas donde la carga de tracción es
transmitida solamente por soldaduras
longitudinales.
U=1-
̅x
l
U = 1,0
y
An = Área de elementos
conectados directamente
l ≥ 2w… U = 1,0
-----
2w > l ≥ 1,5w… U = 0,87
1,5 w > l ≥ w… U = 0,75
l ≥ 1,3 D… U = 1,0
5
Tubos redondos con solo una plancha de
empalme concéntrica.
Con sólo una plancha
de
empalme
concéntrica.
6
Tubo
Rectangular
Con dos planchas de
empalme
concéntricas.
7
8
Perfiles W, M, S
o HP, o T
cortados de estos
perfiles (Si U es
calculado según
caso
2,
se
permite utilizar
el mayor valor)
Ángulos simples
o dobles (si U es
calculado según
caso 2, se
permite utilizar
el mayor valor)
Con ala conectada con
3 o más conectores por
línea en la dirección de
carga.
Con ala conectada con
4 o más conectores por
línea en la dirección de
carga.
Con 4 o más
conectores por línea
en la dirección de
carga.
Con 3 conectores por
línea en la dirección
de carga (con menos
de 3 conectores usar
el caso 2)
̅x
D ≤ l < 1,3D… U = 1 l
D
x=
π
̅x
l ≥ H… U = 1 l
B2 - 2BH
x=
4(B + H)
̅x
l ≥ H… U = 1 l
B2
x̅ =
4 (B + H)
2
d… U = 0,9
3
2
bf < d… U = 0,85
3
----
U = 0,70
----
U = 0,80
----
U = 0,60
----
bf ≥
l = Longitud de conexión; w = ancho plancha; x = excentricidad de conexión; B = ancho total del tubo rectangular, medido
a 90º respecto al plano de conexión; H = altura total del tubo rectangular, medido en el plano de conexión.
24
03-09-2015
El área neta efectiva para elementos en tracción debe calcularse como:
Ae = An U
donde: U se determina como se indica en la Tabla 2.3.1.
Elementos como ángulos simples, dobles y secciones WT tendrán conexiones
dimensionadas de manera que U sea igual o mayor que 0,60. Alternativamente,
se permite un menor valor de U si estos elementos en tracción se diseñan
considerando el efecto de la excentricidad según lo indicado en 8.1.2 ó 8.2.
Para secciones abiertas como las W, M, S, C, HP, WT y ángulos simples o
dobles, el factor U no necesita ser menor que la relación del área bruta de los
elementos conectados al área total del elemento. Esto no se aplica a las secciones
cerradas, como las tubulares, ni a las planchas.
2.4
ESTABILIDAD
Se debe proveer a la estructura de una estabilidad de conjunto y para cada uno
de sus elementos.
Debe considerarse los siguientes efectos sobre la configuración deformada de la
estructura y los elementos individuales:
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
Deformaciones axiales de flexión y de corte de los elementos,
Efectos de segundo orden (P- ∆ y P - ∂),
Imperfecciones geométricas,
Reducciones de rigidez debido a la inelasticidad y
Incertidumbres en rigidez y resistencia.
2.5
PANDEO LOCAL
2.5.1
Clasificación de las Secciones de Acero
Para solicitaciones de compresión las secciones se clasifican como no-esbeltas y
esbeltas. Las secciones no-esbeltas incluyen las compactas y no-compactas. Para
solicitaciones de flexión las secciones se clasifican en compactas, no-compactas
y esbeltas.
Para que una sección clasifique como compacta, sus alas deben estar conectadas
en forma continua al alma o almas y las relaciones ancho / espesor de sus
elementos en compresión no deben exceder los límites de las relaciones
ancho / espesor p que se presentan en la Tabla 2.5.1. Si la relación ancho/espesor
de uno o más de los elementos en compresión excede p pero no excede r de la
Tabla 2.5.1, la sección es no-compacta. Si las relaciones ancho / espesor de algún
elemento en compresión, sobrepasan los valores r de la Tabla 2.5.1, la sección
será clasificada como esbelta.
25
2.5.2
03-09-2015
Elementos no Rigidizados
Los elementos no rigidizados son aquellos soportados en un solo borde paralelo
a la dirección de la fuerza de compresión, y su ancho se tomará como sigue:
a. Para alas de perfiles en forma de I y T, el ancho b es la mitad del ancho total
del ala bf.
b. Para lados de ángulos y alas de canales y perfiles en forma de Z, el ancho b
es toda la dimensión nominal.
c. Para planchas, el ancho b es la distancia del borde libre a la primera fila de
conectores o línea de soldaduras.
d. Para el alma de perfiles en forma de T, d es todo el peralte nominal.
2.5.3
Elementos Rigidizados
Los elementos rigidizados son aquellos soportados a lo largo de dos bordes
paralelos a la dirección de la fuerza de compresión, y su ancho se tomará como
sigue:
a. Para el alma de perfiles laminados o formados en frio, h es la distancia libre
entre alas menos el filete o radio en la esquina de cada ala; hc es el doble de
la distancia del centro de gravedad a la cara interior del ala en compresión
menos el filete o radio de la esquina.
b. Para el alma de perfiles armados, h es la distancia entre líneas adyacentes de
conectores o la distancia libre entre alas cuando se emplea soldadura, y hc es
el doble de la distancia del centro de gravedad a la línea más cercana de
conectores en el ala en compresión o a la cara interior del ala en compresión
cuando se emplea soldadura.
c. Para las planchas de ala o de diafragma en perfiles armados, el ancho b es la
distancia entre líneas adyacentes de conectores o líneas de soldadura.
d. Para las alas de perfiles tubulares rectangulares, el ancho b es la distancia libre
entre almas menos el radio de la esquina interior en cada lado. Para las almas
de secciones tubulares rectangulares, h es la distancia libre entre alas menos
el radio de la esquina interior en cada lado. Si no se conoce el radio interior,
b y h se pueden tomar como la dimensión exterior correspondiente menos tres
veces el espesor.
Para alas de espesores variables de perfiles laminados, el espesor es el valor
nominal en el punto medio entre el borde libre y la cara del alma.
26
03-09-2015
TABLA 2.5.1a
Caso
Elementos No Rigidizados
RELACIONES ANCHO/ESPESOR LÍMITES PARA SECCIONES EN
COMPRESION AXIAL
Relación
Ancho/
Espesor
Relaciones
Ancho/Espesor
Limites
𝝀𝒓
(no esbelto/esbelto )
1
Alas de perfiles laminados I, placas
proyectándose en perfiles laminados
I; alas sobresalientes de pares de
ángulos en contacto continuo, alas
de canales y alas de secciones T.
𝑏
𝑡
0,56√𝐸 ⁄𝐹𝑦
2
Alas de perfiles fabricados I y placas
o alas de ángulos proyectándose de
perfiles fabricados.
𝑏
𝑡
0,64√𝑘𝑐 𝐸 ⁄𝐹𝑦
3
Alas de ángulos simples, alas de
ángulos dobles con separadores, y
cualquier otro
elemento
no
rigidizado.
𝑏
𝑡
0,45√𝐸 ⁄𝐹𝑦
4
Compresión uniforme en almas de
secciones T.
𝑑
𝑡
0,75√𝐸 ⁄𝐹𝑦
5
Compresión uniforme en almas de
perfiles I de simetría doble y canales
ℎ
𝑡𝑤
1,49√𝐸 ⁄𝐹𝑦
6
Compresión uniforme en alas de
perfiles cajón rectangular y tubular
de espesor uniforme sujetos a
flexión o compresión; platabandas y
diafragmas
entre
líneas
de
conectores o soldaduras.
𝑏
𝑡
1,40√𝐸 ⁄𝐹𝑦
7
Platabandas y Planchas Diafragma;
entre líneas de conectores o
soldaduras.
𝑏
𝑡
1,40√𝐸 ⁄𝐹𝑦
8
Compresión uniforme en cualquier
otro elemento rigidizado.
𝑏
𝑡
1,49√𝐸 ⁄𝐹𝑦
9
Perfiles HSS circulares
𝐷 ⁄𝑡
0,11 𝐸 ⁄𝐹𝑦
(𝑎)
27
Ejemplos
03-09-2015
Elementos No Rigidizados
Caso
TABLA 2.5.1b
RELACIONES ANCHO/ESPESOR LÍMITES PARA COMPONENTES
EN COMPRESION DE SECCIONES EN FLEXIÓN
Descripción del
Elemento
Relación
Ancho/
Espesor
Relaciones
Ancho/Espesor Limites
𝝀𝒑
𝝀𝒓
(compacto)
(no compacto)
Alas
de
perfiles
10 laminados I, canales y
perfiles T
𝑏
𝑡
Alas
de
perfiles
11 fabricados I de simetría
doble y simple
𝑏
𝑡
0,38√𝐸 ⁄𝐹𝑦
12 Alas de angulos simples
𝑏
𝑡
𝐸
0,54√
𝐹𝑦
0,91√𝐸 ⁄𝐹𝑦
Alas de cualquier perfil
13 I y canales, en flexión
con respecto al eje débil
𝑏
𝑡
0,38√𝐸 ⁄𝐹𝑦
1,00√𝐸 ⁄𝐹𝑦
14 Alas de perfiles T
𝑑
𝑡
0,84√𝐸 ⁄𝐹𝑦
1,03√𝐸 ⁄𝐹𝑦
ℎ
𝑡𝑤
3,76√𝐸 ⁄𝐹𝑦
5,70√𝐸 ⁄𝐹𝑦
15
Almas de perfiles I de
simetría doble y canales
0,38√𝐸 ⁄𝐹𝑦
Ejemplos
1,0√𝐸 ⁄𝐹𝑦
(𝑎),(𝑏)
𝑘𝑐 𝐸
0,95√
𝐹𝐿
[𝑐]
16
Almas de perfiles I de
simetría simple
Alas de perfiles HSS
rectangulares
y
17
secciones Cajón de
espesor uniforme
Platabandas y Planchas
Diafragma; entre líneas
18
de
conectores
o
soldaduras.
ℎ𝑐
𝑡𝑤
ℎ𝑐 𝐸
ℎ𝑝 √𝐹𝑦
2
𝑀𝑝
(0,54
− 0,09)
𝑀𝑦
≤ 𝜆𝑟
5,70√𝐸 ⁄𝐹𝑦
𝑏
𝑡
1,12√𝐸 ⁄𝐹𝑦
1,40√𝐸 ⁄𝐹𝑦
𝑏
𝑡
1,12√𝐸 ⁄𝐹𝑦
1,40√𝐸 ⁄𝐹𝑦
Almas de perfiles HSS
19 rectangulares
y
secciones Cajón
ℎ
𝑡
2,42√𝐸 ⁄𝐹𝑦
5,70√𝐸 ⁄𝐹𝑦
20 Perfiles HSS circulares
𝐷 ⁄𝑡
0,07 𝐸 ⁄𝐹𝑦
0,31 𝐸 ⁄𝐹𝑦
(a) 𝑘𝑐 = 4⁄√ℎ⁄𝑡𝑤 pero no debe ser tomado menor a 0,35 ni mayor a 0,76 para efectos de cálculo.
(b) 𝐹𝐿 = 0,7 𝐹𝑦 para flexión respecto al eje fuerte de almas de perfiles I fabricados, compactas y no compactas con 𝑆𝑥𝑡 ⁄𝑆𝑥𝑐 ≥ 0,7
𝐹𝐿 = 𝐹𝑦 𝑆𝑥𝑡 /𝑆𝑥𝑐 ≥ 0.5𝐹𝑦 para flexión respecto al eje fuerte de almas de perfiles I fabricados, compactas y no compactas con
𝑆𝑥𝑡 ⁄𝑆𝑥𝑐 < 0,7.
(c) 𝑀𝑦 es el momento flector de fluencia en la fibra extrema. 𝑀𝑝 es el momento plástico de flexión.
𝐸 = 𝑚ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜
𝐹𝑦 = 𝑒𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜
2.6
RESTRICCIONES DE ROTACIÓN EN PUNTOS DE APOYO
En los puntos de apoyo de vigas y armaduras debe de proveerse restricciones de
rotación alrededor del eje longitudinal de la sección.
28
2.7
03-09-2015
RELACIONES DE ESBELTEZ LÍMITE
Para elementos cuyo diseño se basa en fuerzas de compresión, las relaciones de
esbeltez Kl / r  no deben exceder, preferentemente, de 200. Los valores de K
se calculan de acuerdo a 3.2.
Para elementos cuyo diseño está basado en fuerzas de tracción, las relaciones de
esbeltez l / r no deben exceder, preferentemente, de 300. Esta recomendación
no se aplica a varillas en tracción. Los elementos en los que el diseño se hace
para fuerzas de tracción, pero que pueden estar sometidos a una compresión
reducida en otra condición de carga, no necesitan cumplir el límite de esbeltez
en compresión.
2.8
TRAMOS SIMPLEMENTE APOYADOS
Las vigas y armaduras diseñadas como tramos simplemente apoyados tendrán
una luz de cálculo igual a la distancia entre centros de gravedad de sus elementos
de apoyo.
2.9
RESTRICCIÓN DE APOYO
Cuando se diseña asumiendo que existe una restricción parcial o total debido a
continuidad, semicontinuidad o acción de voladizo, las vigas y armaduras, así
como los elementos a los que se conectan, deben ser diseñados para soportar los
momentos, cortantes y cualquier otra fuerza que actúe de manera que no se
sobrepasen las resistencias de diseño que se presentan en los Capítulos 4 a 11,
excepto que se permite una deformación inelástica, pero autolimitada, de alguna
parte de la conexión.
2.10
DISEÑO POR FATIGA
Muy pocos elementos o conexiones en las edificaciones convencionales
necesitan diseñarse por fatiga, ya que la mayoría de los cambios en las cargas de
tales estructuras ocurren sólo un pequeño número de veces o producen sólo
pequeñas fluctuaciones en los esfuerzos. La ocurrencia de solicitaciones de la
carga máxima de diseño para viento o sismo es poco frecuente como para obligar
a considerar la fatiga en el diseño. Sin embargo, las vigas de puentes grúa y las
estructuras de apoyo para maquinarias y equipos a menudo están sujetas a
condiciones de fatiga.
No es necesario evaluar la fatiga en elementos formados por perfiles o planchas
si el número de ciclos de aplicación de la carga viva a lo largo de su vida útil, es
menor a 20 000.
Los elementos y sus conexiones sujetas a la carga de fatiga deberán diseñarse de
acuerdo con las provisiones del Apéndice 3 del AISC 360-10.
29
03-09-2015
CAPÍTULO 3
PÓRTICOS Y OTRAS ESTRUCTURAS
Este Capítulo contiene los requisitos generales para el diseño por estabilidad de
los elementos de una estructura y de la estructura como un conjunto.
3.1
3.2
3.3
Requisitos de diseño por estabilidad
Resistencias requeridas
Arriostramientos para la estabilidad de columnas y vigas
3.1
REQUISITOS DE DISEÑO POR ESTABILIDAD
3.1.1
Requisitos Generales
Se permite cualquier método racional de análisis que considere los efectos
indicados en 2.4, en particular la influencia de los efectos de segundo orden
incluyendo los efectos P- ∆ y P – δ. Esto incluye el procedimiento de análisis
indicado en 3.2.
En estructuras en las cuales la estabilidad lateral es proporcionada por pórticos
de momentos, el factor de longitud efectiva, K, para elementos en compresión,
será determinado por un procedimiento racional de análisis.
En estructuras en las cuales la estabilidad lateral es proporcionada por pórticos
arriostrados, muros de corte o medios equivalentes, el factor de longitud efectiva,
K, para elementos en compresión será tomado como 1,0 a menos que el análisis
estructural indique que es apropiado emplear un valor menor. En sistemas de
pórticos arriostrados es permitido diseñar las columnas, vigas y elementos
diagonales suponiendo que se comportan como armaduras verticales en
voladizo, formadas por elementos con uniones articuladas.
3.2
RESISTENCIAS REQUERIDAS
Excepto como se indica en 3.2.2(2), las resistencias requeridas se determinarán
a partir de los resultados de un análisis de segundo orden, siendo aceptado el
método indicado en 3.2.1 como una alternativa a un análisis riguroso de segundo
orden para pórticos rígidos, pórticos arriostrados y sistemas mixtos.
3.2.1
Análisis de segundo orden amplificando el análisis elástico de primer orden
El siguiente es un procedimiento aproximado de análisis para determinar las
resistencias requeridas axiales y de flexión en elementos del sistema resistente a
cargas laterales. Las resistencias requeridas de segundo orden en flexión, Mu, y
en resistencia axial, Pu, se determinaran como sigue:
Mu = B1 Mnt + B2 Mlt
30
(3.2-1a)
Pu = Pnt + B2 Plt
03-09-2015
(3.2-1b)
donde:
B1 
Cm
1
Pu
1
Pe1
(3.2-2)
Se permite emplear para el cálculo de B1 el estimado de primer orden
Pu = Pnt + Plt.
B2 
1
1
Ppiso
1
Pe, piso
(3.2-3)
y:
Mnt
=
Mlt
=
Pnt
=
Plt
=
Ppiso =
Cm =
Pe1
=
momento último de primer orden calculado asumiendo que no hay
desplazamiento lateral del pórtico.
momento último de primer orden calculado como resultado
solamente de la traslación lateral del pórtico.
fuerza axial última de primer orden calculada asumiendo que no
hay desplazamiento lateral del pórtico.
fuerza axial última de primer orden calculada como resultado
solamente de la traslación lateral del pórtico.
carga última vertical total soportada en el piso.
coeficiente basado en el análisis elástico de primer orden,
asumiendo que no hay traslación lateral del pórtico, cuyo valor
deberá tomarse como sigue:
(i) Para elementos en flexo-compresión no sujetos a cargas
transversales entre sus apoyos en el plano de flexión,
Cm = 0,6 - 0,4 (M1 ⁄M2 )
(3.2-4)
donde M1 y M2, calculados de un análisis de primer orden, son
los momentos menor y mayor, respectivamente, en los
extremos de la porción no arriostrada del elemento en el plano
de flexión bajo consideración. M1/M2 es positivo cuando el
elemento se flexiona en doble curvatura y negativo cuando se
flexiona en curvatura simple.
(ii) Para los elementos en flexo-compresión sujetos a cargas
transversales entre sus apoyos, el valor de Cm deberá
determinarse por un análisis racional o conservadoramente
tomarse como 1,0 para todos los casos.
resistencia critica al pandeo elástico del elemento en el plano de
flexión, calculado en la suposición de desplazamiento lateral nulo.
π2 EI*
(3.2-5)
Pe1 =
(K1 L)2
Ver valor de 𝐸𝐼 ∗ en 3.2.2(5)
31
Pe,piso =
resistencia critica al pandeo elástico para todo el piso, en la
dirección considerada, calculada mediante un análisis de pandeo
con desplazamiento lateral o como:
Pe, piso  RM
L =
RM =
=
K1 =
Pmf =
H =
H =
3.2.2
03-09-2015
H L
H
(3.2-6b)
altura del piso.
1 – 0,15(Pmf / Ppiso)
1,0 para pórticos arriostrados
factor de longitud efectiva en el plano de flexión,
calculado en la suposición de desplazamiento lateral
nulo en el extremo de los elementos, con valor 1,0 a
menos que por un análisis se justifique un valor menor.
carga última vertical total en las columnas del piso que
son parte de pórticos de momento en la dirección de
desplazamiento considerada.
deformación lateral de entrepiso de primer orden debida
a fuerzas laterales. Cuando ΔH varía en el área en planta
de la estructura, se le dará el valor de la máxima
deformación lateral de entrepiso.
fuerza cortante de piso producida por las fuerzas
laterales empleadas en el cálculo de ΔH.
Requisitos para el análisis
Estos requisitos se aplican a todo tipo de pórticos rígidos, arriostrados y sistemas
mixtos. Cuando las resistencias requeridas se determinan por un análisis de
segundo orden como el de 3.2.1:
(1) Debe cumplirse lo indicado en 3.1.
(2) El efecto de las imperfecciones iniciales sobre la estabilidad de la estructura
se tomará en cuenta introduciendo los desplazamientos de los nudos de los
elementos, producto de las imperfecciones, o aplicando cargas virtuales
horizontales en todos los niveles.
(3) Cuando la relación entre el máximo desplazamiento lateral de segundo
orden al máximo desplazamiento lateral de primer orden en todos los pisos
es igual o menor que 1,5 (o B2 ≤ 1,5) para todas las combinaciones de carga
lateral, se permite que las cargas virtuales se apliquen solo a las
combinaciones de cargas de gravedad y no a las combinaciones con otras
cargas laterales. Este valor de B2 es calculado con las rigideces elásticas,
si se le calcula con las rigideces reducidas el límite es B2 ≤ 1,7.
(4) La carga virtual horizontal aplicada en cada nivel de la estructura debe tener
un valor de 0,002Yi, donde Yi es la carga vertical última total aplicada al
nivel i. Esta carga lateral mínima debe considerarse aplicada
independientemente en dos direcciones ortogonales.
(5) El análisis de la estructura debe hacerse empleando rigideces reducidas, con
los siguientes valores:
Pu
≤ 0,5 ⇒ EI* = 0,8 EI
Fy Ag
32
03-09-2015
Pu
Pu
Pu
> 0,5 ⇒ EI* = 0,8 EI x 4
[1 ]
Fy Ag
Fy Ag
Fy Ag
3.3
ARRIOSTRAMIENTOS PARA LA ESTABILIDAD DE COLUMNAS Y
VIGAS
Este numeral establece la resistencia y rigidez mínima que deben tener los
arriostramientos para permitir que los elementos alcancen resistencias basadas
en la longitud no arriostrada entre arriostramientos con un factor de longitud
efectiva, K, igual a 1,0.
Estas disposiciones se aplican a arriostramientos que tienen por finalidad
estabilizar elementos individuales. No se aplican a arriostramientos que forman
parte y han sido incluidos en el análisis del sistema resistente a fuerzas laterales
de la estructura.
3.3.1
Disposiciones Generales
El arriostramiento se asume que es perpendicular a los elementos a arriostrar;
para arriostramiento inclinado o diagonal, la resistencia del arriostramiento
(fuerza o momento) y la rigidez (fuerza por unidad de desplazamiento o
momento por unidad de rotación) debe corregirse por el ángulo de inclinación.
La evaluación de la rigidez suministrada por un arriostramiento debe incluir las
propiedades del elemento y sus propiedades geométricas, así como los efectos
de las conexiones y detalles de anclaje.
Se consideran dos tipos generales de arriostramiento, relativo y nodal. Un
arriostramiento relativo controla el movimiento del punto arriostrado con
respecto a puntos arriostrados adyacentes. Un arriostramiento nodal controla el
movimiento en el punto arriostrado sin interacción directa con los puntos
arriostrados adyacentes. La rigidez y la resistencia disponible del arriostramiento
deben igualar o exceder los límites requeridos, a menos que el análisis indique
que se justifican valores menores.
En lugar de los requisitos de este acápite se permite hacer un análisis de segundo
orden que incluya la desalineación inicial del elemento para obtener la
resistencia y rigidez de los arriostramientos.
3.3.2
Columnas
Se permite arriostrar una columna individual en los extremos y en puntos
intermedios a lo largo de su longitud por sistemas de arriostramiento relativos o
nodales. Se asume que los arriostramientos nodales están igualmente espaciados
a lo largo de la columna.
(1) Arriostramiento Relativo
La resistencia requerida del arriostramiento es:
Pbr = 0,004 Pu
33
(3.3-1)
03-09-2015
La rigidez requerida del arriostramiento es:
1  2P 
br   u 
  Lb 
donde:
(3.3-2)
 = 0,75
Lb = distancia entre arriostramientos
Pu = resistencia requerida en compresión axial
(2) Arriostramiento Nodal
Pbr = 0,02 Pu
(3.3-3)
1  8P 
 br   u 
  Lb 
donde:
(3.3-4)
 = 0,75
Lb = distancia entre arriostramientos
Pu = resistencia requerida en compresión axial
Cuando Lb es menor que Lq, donde Lq es la máxima longitud no arriostrada
para la fuerza requerida en la columna con K igual a 1,0, se permite que en
la ecuación (3.3-4) sea tomada igual a Lq.
3.3.3
Vigas
En los puntos de apoyo de las vigas y armaduras, debe proveerse restricción
contra la rotación en torno al eje longitudinal. El arriostramiento de la viga debe
prevenir el desplazamiento relativo entre las alas superior e inferior, o sea el giro
de la sección. Debe proveerse estabilidad lateral de las vigas mediante
arriostramiento lateral, arriostramiento torsional o una combinación de ambos.
En elementos sujetos a flexión con doble curvatura, el punto de inflexión no debe
considerarse un punto de arriostramiento.
3.3.3.1 a. Arriostramiento Lateral
Los arriostramientos deben fijarse cerca al ala en compresión, excepto para
elementos en voladizo, donde un arriostramiento de extremo será fijado cerca
del ala superior en tracción. En vigas sujetas a flexión con doble curvatura a lo
largo de la longitud a ser arriostrada, el arriostramiento lateral será fijado a
ambas alas en el punto de arriostramiento más cercano al punto de inflexión.
34
03-09-2015
1a.- Arriostramiento Relativo
Pbr  0,008 M u
Cd
ho
(3,3-5)
1  4M uCd 

br  
  Lb ho 
(3.3-6)
donde:

= 0,75
ho = distancia entre los centroides de las alas
Cd = 1,0 para flexión en curvatura simple, 2,0 para curvatura
doble. Cd = 2,0 solo se aplica al arriostramiento más cercano
al punto de inflexión.
Lb = Longitud lateralmente no arriostrada.
Mu = resistencia requerida en flexión.
1b.- Arriostramiento Nodal
Pbr  0,02 M u
Cd
ho
(3.3-7)
1  10M C 
u d

br  
  Lb ho 
(3.3-8)
donde:

= 0,75
Cuando Lb es menor que Lq, la máxima longitud no arriostrada para Mu, se
permite que Lb en la ecuación (3.3-8) sea tomada igual a Lq.
3.3.3.2 b. Arriostramiento Torsional
Se permite colocar sea arriostramiento torsional continuo o nodal a lo largo de
la longitud de la viga. Se permite conectar el arriostramiento a cualquier punto
de la sección transversal y no es necesario conectarlo cerca al ala en compresión.
La conexión entre un arriostramiento torsional y la viga debe ser capaz de
soportar el momento requerido que se indica a continuación.
35
03-09-2015
2a.- Arriostramiento Nodal
El momento de arriostramiento requerido es:
 0,024 M u L 

M br  
 n Cb Lb 


(3.3-9)
La rigidez requerida del pórtico transversal o diafragma es:
Tb 
T

 
1  T 
 sec 
(3.3-10)
donde:
1  2,4 L M u 
br  
  n EI y Cb2 


sec 
3,3E
ho
(3.3-11)
 1,5 ho tw3 ts bs3 



 12
12 

(3.3-12)
donde:

=
=
=
=
=
=
=
=
=
0,75
L
longitud del tramo
n
número de puntos nodales arriostrados en el tramo
E
módulo de elasticidad del acero
Iy
momento de inercia fuera del plano
Cb
factor de modificación definido en el Capítulo 6
tw
espesor del alma de la viga
ts
espesor del rigidizador del alma
bs
ancho del rigidizador para rigidizadores en solo un lado
(emplear dos veces este valor para pares de rigidizadores)
βT = rigidez del arriostramiento excluyendo la distorsión del
alma
βsec = rigidez distorsional del alma, incluyendo el efecto de los
rigidizadores transversales del alma, si los hay
Si βsec < βT, la ecuación (3.3-10) es negativa, lo que indica que el
arriostramiento torsional de la viga no será efectivo debido a una
inadecuada rigidez torsional del alma.
Cuando se requiera, el rigidizador del alma debe extenderse el peralte total
del miembro arriostrado y debe conectarse al ala si el arriostramiento
torsional esta también conectado al ala. Alternativamente, es aceptable que
el rigidizador quede a una distancia 4tw de cualquier ala de la viga que no
esté directamente conectada al arriostramiento torsional. Cuando Lb es
menor que Lq, se permite que Lb en la ecuación (3.3-9) sea tomada igual a
Lq.
36
03-09-2015
2b.- Arriostramiento Torsional Continuo
Para arriostramientos continuos usar las ecuaciones (3.3-9), (3.3-10) y
(3.3-13) con L/n igual a 1,0 y Lb tomado como Lq; el momento y rigidez
del arriostramiento se dan por unidad de longitud del tramo. La rigidez
distorsional para un alma no rigidizada es:
 sec 
37
3,3 E t w3
12 ho
(3.3-13)
03-09-2015
CAPÍTULO 4
DISEÑO DE ELEMENTOS EN TRACCION
Este capítulo se aplica a los elementos sujetos a tracción axial causados por
fuerzas estáticas que actúan a través del eje que pasa por su centro de gravedad.
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
Límites de esbeltez
Resistencia en tracción
Área neta efectiva
Elementos armados
Elementos articulados
Barras de ojo
Para los casos que no se incluyen en este capítulo, se aplican los siguientes
numerales y capítulo:
 2.10
Elementos sujetos a fatiga
 Capítulo 8 Elementos sujetos a fuerzas combinadas y torsión
 10.3
Pernos y piezas roscadas
 10.4.1
Resistencia de componentes en tracción
 10.4.3
Resistencia de Bloque de Cortante
4.1
LÍMITEZ DE ESBELTEZ
No existen límites de esbeltez para elementos en tracción.
Para elementos diseñados en base a tracción, la relación de esbeltez L/r
preferiblemente no debe exceder de 300. Esta recomendación no se aplica a
varillas en tracción.
4.2
RESISTENCIA EN TRACCIÓN
La resistencia de diseño en tracción,  t Pn, de los elementos sujetos a tracción
debe ser el menor valor obtenido de acuerdo a los estados límites de fluencia en
tracción en el área bruta y rotura en tracción en el área neta de la sección.
(a) Para fluencia en tracción en el área bruta:
Pn = Fy Ag
(4.2-1)
t = 0,90
(b) Para rotura en tracción en el área neta:
Pn = Fu Ae
t = 0,75
38
(4.2-2)
03-09-2015
donde:
Ae =
Ag =
Fy =
Fu =
área neta efectiva
área bruta del elemento
esfuerzo de fluencia mínima especificada
resistencia a la tracción mínima especificada
Cuando los elementos sin perforaciones son completamente conectados por
soldadura, el área neta efectiva usada en la Ecuación 4.2-2 debe ser la definida
en el numeral 4.3. Cuando se presentan perforaciones en el elemento con
conexiones soldadas en sus extremos, o en conexiones soldadas mediante
soldadura de ranura o tapón, debe usarse el área neta efectiva a través de las
perforaciones en la Ecuación 4.2-2
4.3
ÁREA NETA EFECTIVA
El área bruta, Ag, y el área neta, An, de los elementos en tracción deben ser
determinados de acuerdo con las disposiciones de los numerales 2.1 y 2.2.
El área neta efectiva de los elementos en tracción debe ser determinada de la
siguiente manera:
Ae = An U
(4.3-1)
donde el factor U es un coeficiente de reducción, determinado como se muestra
en la Tabla 4.3.1
Para secciones transversales abiertas tales como W, M, S, C o perfiles HP, WT,
ST, y ángulos simples y dobles, el factor U no tiene que ser menor que la relación
del área bruta del elemento(s) conectado(s) al área bruta del elemento. Esta
disposición no se aplica para secciones cerradas, como las secciones tubulares
(HSS), ni a planchas.
Para planchas de empalme empernadas Ae = An ≤ 0,85 Ag , de acuerdo al numeral
10.4.1.
39
03-09-2015
TABLA 4.3.1
Factor U para
Conexiones de Elementos en Tracción
Caso
1
2
3
Factor U
Todos los elementos en tracción en donde se
transmite la carga de tracción directamente a
cada uno de los elementos transversales por
U = 1,0
medio de conectores o soldaduras (excepto en
los Casos 4, 5 y 6)
Todos los elementos en tracción, excepto las
planchas y tubos, donde se transmite la carga de
tracción a algunos pero no a todos los elementos
transversales por medio de conectores o
soldaduras longitudinales o por soldaduras
U = 1 - ̅x⁄I
longitudinales en combinación con soldaduras
transversales. (Alternativamente, para W, M, S
y HP, el Caso 7 puede ser utilizado. Para
ángulos, se puede utilizar el caso 8)
Todos los elementos en tracción donde se
U = 1,0
transmiten las cargas sólo por soldaduras
y
transversales a algunos pero no a todos los An = área de los elementos
elementos transversales.
conectados directamente
4
Planchas donde la carga de tracción es
I ≥ 2w … U = 1,0
transmitida
solamente
por
soldaduras 2w > l ≥ 1,5w … U = 0,87
longitudinales.
1,5w > I ≥ w … U = 0,75
5
Tubos redondos con sólo una plancha de
conexión concéntrica.
Tubo
Rectangular
7
8
Ángulos simples y
dobles (Si U es
calculado según el Caso
2, se permite utilizar el
mayor valor)
__
I ≥ H … U = 1 –𝑥̅ / I
x̅ =
B 2 + 2 BH
4(B+H)
I ≥ H … U = 1 –𝑥̅ / I
con dos planchas de
conexión en los lados
Perfiles W, M, S o HP,
o T cortadas a partir de
estos perfiles (Si U es
calculado según el Caso
2, se permite utilizar el
mayor valor)
__
I ≥ 1,3D … U = 1,0
D ≤ I < 1,3D … U = 1 –𝑥̅ / I
𝑥̅ = 𝐷⁄𝜋
con sólo una plancha
de
conexión
concéntrica
6
Ejemplo
con ala conectada con
3 o más conectores
por línea en la
dirección de carga
con alma conectada
con
4
o
más
conectores en la
dirección de la carga
con
4
o
más
conectores por línea
en la dirección de
carga
con 3 conectores por
de carga (Con menos
de 3 conectores por
de la carga, utilizar el
Caso 2)
x̅ =
B2
4(B+H)
bf ≥ 2/3d … U=0,90
bf < 2/3d … U = 0,85
__
U = 0,70
__
U = 0,80
__
U = 0,60
__
I = longitud de conexión; w = ancho de plancha; 𝑥̅ = excentricidad de conexión; B = ancho total del tubo rectangular, medido
90° respecto al plano de conexión; H = altura total del tubo rectangular, medido en el plano de conexión; b f = ancho del ala; d =
peralte del perfil
40
4.4
03-09-2015
ELEMENTOS ARMADOS
Para limitaciones en el espaciamiento longitudinal de conectores entre elementos
en contacto continuo, ya sea entre una plancha y un perfil o entre dos planchas,
ver el numeral 10.3.5.
El espaciamiento longitudinal de conectores entre componentes deberá, de
preferencia, limitar la relación de esbeltez de cualquier componente entre
conectores a 300.
Tanto las platabandas perforadas como las planchas de enlace sin diagonales
podrán usarse en los lados abiertos de elementos armados en tracción. Las
planchas de enlace tendrán una longitud no menor de 2/3 de la distancia entre
las líneas de soldadura o pernos que los conectan a los componentes del
elemento. El espesor de dichas planchas de enlace no debe ser menor a 1/50 de
la distancia entre estas líneas. El espaciamiento longitudinal en soldaduras
intermitentes o conectores en las planchas de enlace no debe exceder de 150 mm.
4.5
ELEMENTOS CONECTADOS CON PASADORES
4.5.1
Resistencia a la tracción
La resistencia a la tracción de diseño,  t Pn , de elementos conectados con
pasadores debe ser el menor valor determinado de acuerdo con los estados límite
de rotura en tracción, rotura en corte, aplastamiento y fluencia.
(a) Para rotura en tracción en el área neta efectiva:
Pn = Fu (2tbe )
(4.5-1)
 t = 0,75
(b) Para rotura en corte en el área efectiva:
𝑃𝑛 = 0,6𝐹𝑢 𝐴𝑠𝑓
(4.5-2)
 sf = 0,75
donde:
Asf = área en la ruta de falla en corte = 2t(a + d / 2)
a = la menor distancia entre el borde del agujero del pasador al borde del
elemento, medida paralelamente a la dirección de la fuerza
be = 2t + 16 mm, pero no mayor que la distancia entre el borde del agujero
del pasador al borde de la parte medida en la dirección normal a la
fuerza aplicada
d = diámetro del pasador
t = espesor de la plancha
(c) Para aplastamiento en el área proyectada del pasador, ver numeral 10.7.
(d) Para fluencia en la sección bruta, ver numeral 4.2a.
41
4.5.2
03-09-2015
Requerimientos Dimensionales
El agujero para el pasador debe centrarse entre los bordes del elemento en la
dirección normal a la fuerza aplicada. Cuando se espera que el pasador permita
el movimiento relativo entre las partes conectadas bajo máxima carga, el
diámetro del agujero para el pasador no excederá en más de 1 mm al diámetro
del pasador.
El ancho de la plancha en el agujero del pasador no debe ser menor que 2be + d;
y la mínima distancia “a” medida paralela al eje del elemento, desde el extremo
sometido a aplastamiento del agujero del pasador, no debe ser menor que 1,33be.
Las esquinas fuera del agujero del pasador pueden cortarse a 45º al eje del
elemento, siempre que el área neta fuera del agujero del pasador, en un plano
perpendicular al corte, no sea menor que la requerida fuera del agujero del
pasador paralelo al eje del elemento.
4.6
BARRAS DE OJO
4.6.1
Resistencia en tracción
La resistencia de diseño en tracción de las barras de ojo debe ser determinada de
acuerdo con el numeral 4.2, con Ag tomado como el área de la sección transversal
del cuerpo.
Para propósitos de cálculo, el ancho del cuerpo de las barras de ojo no excederá
de ocho veces su espesor.
4.6.2
Requerimientos Dimensionales
Las barras de ojo deben ser de espesor uniforme, sin refuerzo en las
perforaciones de los pasadores y con una cabeza circular con la periferia
concéntrica a la perforación del pasador.
El radio de transición entre la cabeza circular y el cuerpo de la barra de ojo no
debe ser menor que el diámetro de la cabeza.
El diámetro del pasador no debe ser menor que los 7/8 del ancho del cuerpo de
la barra de ojo, y el diámetro de la perforación del pasador no excederá en más
de 1 mm al diámetro del pasador.
Para aceros con Fy mayores que 485 MPa, el diámetro de la perforación no debe
exceder cinco veces el espesor de la platina, y el ancho del cuerpo de la barra de
ojo se reducirá en consecuencia.
Un espesor menor que 13 mm es permitido solamente si son provistas tuercas
externas para ajustar manualmente las platinas del pasador y las platinas de
relleno. El ancho desde el borde de la perforación hasta el borde de la platina
perpendicular en la dirección de la carga aplicada debe ser mayor que los 2/3 del
ancho del cuerpo de la barra de ojo y, para propósitos de cálculo, no mayor a los
3/4 del ancho del cuerpo de la barra de ojo.
42
03-09-2015
CAPÍTULO 5
DISEÑO DE ELEMENTOS EN COMPRESIÓN
Este capítulo se aplica a los elementos sujetos a compresión axial a través del eje
que pasa por su centro de gravedad.
5.1.
5.2.
5.3.
5.4.
5.5.
5.6.
5.7.
Longitud Efectiva
Pandeo por Flexión sin Componentes Esbeltos
Pandeo Torsional y Flexo-Torsional sin Componentes Esbeltos
Ángulos simples en compresión
Elementos Armados
Elementos con Componentes Esbeltos
Para los casos que no se incluyen en este capítulo, se aplican los siguientes
numerales:
 8.1
Elementos con simetría simple y doble sujetos a flexión y carga
axial
 8.2
Elementos asimétricos y otros sujetos a flexión y carga axial
 8.3
Elementos sujetos a torsión y combinación de torsión, flexión,
corte, y/o carga axial.
 9.2
Elementos compuestos cargados axialmente
 10.4.4 Resistencia a la compresión de elementos de conexión
5.1
DISPOSICIONES GENERALES
La resistencia de diseño en compresión,  c Pn, debe ser determinada de la
siguiente manera:
La resistencia nominal en compresión, Pn, es el menor valor obtenido de acuerdo
con los estados límite de pandeo por flexión, pandeo torsional y pandeo flexotorsional.
 c = 0,90
43
03-09-2015
Tabla 5.1.1
Ubicación de los Numerales del Capítulo 5
Sin Componentes Esbeltos
Sección transversal
Con Componentes Esbeltos
Numerales en
el Capítulo 5
Estados
Límite
Numerales en
el Capítulo 5
Estados
Límite
5.3
5.4
FB
TB
5.7
LB
FB
TB
5.3
5.4
FB
FTB
5.7
LB
FB
FTB
5.3
FB
5.7
LB
FB
5.3
FB
5.7
LB
FB
5.3
5.4
FB
FTB
5.7
LB
FB
FTB
5.6
5.3
5.4
FB
FTB
5.6
5.7
LB
FB
FTB
5.5
5.5
5.3
FB
N/A
N/A
Secciones asimétricas
LB
distintas a los ángulos
5.4
FTB
5.7
FTB
simples
FB = pandeo en flexión, TB = pandeo torsional, FTB = pandeo flexo-torsional, LB = pandeo local,
N/A = no aplica
5.2
LONGITUD EFECTIVA
El factor de longitud efectiva, K, para el cálculo de esbeltez de un elemento,
KL/r, debe ser determinado de acuerdo con el Capítulo 3.
donde:
L = longitud lateralmente no arriostrada
r = radio de giro respecto del eje de pandeo
Para elementos diseñados en compresión, la relación de esbeltez efectiva KL/r
preferentemente no debe exceder de 200.
44
5.3
03-09-2015
PANDEO POR FLEXIÓN SIN COMPONENTES ESBELTOS
Este numeral se aplica a los elementos en compresión sin componentes esbeltos
definidos en el numeral 2.5.1.
Cuando la longitud torsional no arriostrada es mayor que la longitud lateral no
arriostrada, el numeral 5.4 puede controlar el diseño de columnas de ala ancha y
de columnas de secciones similares.
La resistencia nominal en compresión, Pn, debe ser determinada basada en el
estado límite de pandeo por flexión.
Pn = Fcr Ag
(5.3-1)
El esfuerzo crítico, Fcr, se determina como sigue:
(a) Cuando KL  4,71 E
r
(ó
Fy
Fy
Fe
 2,25 )
Fy

Fcr  0,658 Fe

(b) Cuando KL  4,71 E
r
(ó
Fy
Fy
Fe

F
 y

(5.3-2)
 2,25 )
Fcr = 0,877Fe
(5.3-3)
donde:
Fe = Esfuerzo de pandeo elástico determinado de acuerdo con la Ecuación
5.3-4 o a través de un análisis de pandeo elástico, cuando sea
aplicable.
Fe 
5.4
 2E
 KL 


 r 
2
(5.3-4)
PANDEO TORSIONAL Y FLEXO-TORSIONAL SIN COMPONENTES
ESBELTOS
Este numeral se aplica a elementos con simetría simple, elementos asimétricos y
ciertos elementos con simetría doble, tales como columnas cruciformes o
armadas, sin componentes esbeltos, como se define en el numeral 2.5.1 para
elementos en compresión axial. Adicionalmente, este numeral se aplica a todos
los elementos con simetría doble sin componentes esbeltos, cuando la longitud
torsional no arriostrada excede a la longitud lateral no arriostrada. Estas
disposiciones son requeridas para ángulos simples con b/t > 20.
45
03-09-2015
La resistencia nominal en compresión, Pn, debe ser determinada en base a los
estados límite de pandeo torsional y pandeo flexo-torsional, de la siguiente
manera:
Pn = Fcr Ag
(5.4-1)
El esfuerzo crítico, Fcr, se determina de la siguiente manera:
(a) Para elementos en compresión de ángulos dobles y secciones T:
4 Fcry Fcrz H 
 Fcry  Fcrz 

1  1 
Fcr  

2H
Fcry  Fcrz 2 




(5.4-2)

donde Fcry se toma como Fcr en la Ecuación 5.3-2 ó 5.3-3 para pandeo por
flexión respecto al eje y de simetría, y KL  K y L para elementos en
r
ry
compresión con secciones T, y KL   KL  para elementos en compresión
 r m
r
de ángulo doble del numeral 5.6, y
Fcrz 
GJ
(5.4-3)
2
Ag r o
(b) Para todos los otros casos, Fcr debe ser determinado de acuerdo con la
Ecuación 5.3-2 ó 5.3-3, usando el esfuerzo de pandeo elástico torsional ó
flexo-torsional, Fe, determinado de la siguiente manera:
(i) Para elementos con simetría doble:
  2 EC w
 1
Fe  

GJ

2
 K Z L 
 I x  I y
(5.4-4)
(ii) Para elementos con simetría simple donde y es el eje de simetría:
 Fey  Fez
Fe  
 2H
4 Fey Fez H

 1  1 

Fey  Fez 2







(5.4-5)
(iii) Para elementos asimétricos, Fe es la menor raíz de la ecuación cúbica:
Fe  Fex  Fe  Fey  Fe  Fez   Fe2 Fe  Fey  xo 
2
2
y 
 Fe2 Fe  Fex   o   0
r
 o
 ro 
donde:
Ag = área transversal bruta del elemento
Cw = constante de alabeo
46
(5.4-6)
Fex =
 2E
(5.4-7)
 KxL 


 rx 
Fey =
2
 2E
 KyL 


 ry 


03-09-2015
(5.4-8)
2
2
Fez =   EC w  GJ 
2


 K Z L 
1
 Ag r o
(5.4-9)
2
G
= Módulo de elasticidad en corte del acero = 77 200 MPa
H
2
2
= 1  xo  yo
ro
(5.4-10)
2
Ix, Iy= momento de inercia respecto a los ejes principales
J = constante torsional
Kx = factor de longitud efectiva para pandeo por flexión respecto al eje x
Ky = factor de longitud efectiva para pandeo por flexión respecto al eje y
Kz = factor de longitud efectiva para pandeo torsional
𝑟̅𝑜 = radio polar de giro respecto al centro de corte
r̅ o 2 =
xo 2  yo 2 
Ix  Iy
(5.4-11)
Ag
𝑟𝑥 = radio de giro respecto al eje x
𝑟𝑦 = radio de giro respecto al eje y
xo, yo = coordenadas del centro de corte con respecto al centro de gravedad
Para secciones I con simetría doble, Cw puede tomarse como Iy ho2 /4, donde
ho es la distancia entre centros de gravedad de las alas, en vez de realizar un
análisis más preciso. Para secciones T y ángulos dobles, se omite el término
con Cw cuando se calcula Fez y se toma xo como 0.
5.5
ÁNGULOS SIMPLES EN COMPRESIÓN
La resistencia nominal en compresión, Pn, para ángulos simples debe ser
determinada de acuerdo con el numeral 5.3 o el numeral 5.7, el que corresponda,
para elementos en compresión axial. Para ángulos simples con b/t > 20, se debe
usar el numeral 5.4. Los elementos que cumplen el criterio impuesto en los
numerales 5.5(a) ó 5.5 (b) pueden ser diseñados como elementos en compresión
axial usando la relación de esbeltez efectiva especificada, KL/r.
Los efectos de excentricidad en ángulos simples pueden ser despreciados cuando
los elementos son evaluados como elementos en compresión axial usando una
de las relaciones de esbeltez efectiva especificadas en los numerales 5.5(a) ó 5.5
(b), las que deben cumplir las disposiciones siguientes:
(1) los elementos son cargados en sus extremos en compresión a través de la
misma ala.
(2) los elementos están unidos por soldadura o por pernos (mínimo dos), y
(3) no existen cargas transversales intermedias.
47
03-09-2015
Los ángulos simples con condiciones en los extremos diferentes de las descritas
en el numeral 5.5(a) ó 5.5(b), con una relación entre el ancho del ala más larga
y el ancho del ala más corta mayor a 1,7 o con carga transversal, deben ser
evaluados para carga combinada axial y flexión utilizando las disposiciones del
Capítulo 8.
(a) Para ángulos con alas iguales o alas desiguales conectadas a través del ala
más larga, que son elementos individuales o componentes de almas de
armaduras planas con componentes adyacentes del alma conectados al
mismo lado de la cartela o brida:
(i) Cuando
(ii) Cuando
L
 80 :
rx
KL
L
 72  0,75
r
rx
(5.5-1)
KL
L
 32  1,25  200
r
rx
(5.5-2)
L
 80 :
rx
Para ángulos con alas desiguales, con una relación de longitud de lados
menor a 1,7 y que estén conectados a través del ala corta, KL/r de las
ecuaciones 5.5-1 y 5.5-2 debe ser incrementado adicionando
 b
4 t
 bc

2


  1 ,



pero KL/r de los elementos no debe tomarse menor que 0,95 L/rz.
(b) Para ángulos con alas iguales o alas desiguales conectadas a través del ala
más larga que son componentes del alma de secciones cajón o armaduras
espaciales con componentes adyacentes del alma conectados al mismo lado
de la cartela o brida:
(i) Cuando
(ii) Cuando
L
 75 :
rx
KL
L
 60  0,8
r
rx
(5.5-3)
KL
L
 45   200
r
rx
(5.5-4)
L
 75 :
rx
48
03-09-2015
Para ángulos con alas desiguales, con una relación de longitud de lados
menor a 1,7 y que estén conectados a través del ala corta, KL/r de las
ecuaciones 5.5-3 y 5.5-4 debe ser incrementado adicionando
 b
6  t
 bc

2


  1 ,



pero KL/r de los elementos no debe tomarse menor que 0,82 L/rz.
donde:
L
bl
bc
rx
rz
=
=
=
=
=
longitud del elemento entre los ejes
longitud del ala larga
longitud del ala corta
radio de giro respecto al eje geométrico paralelo al ala conectada
radio de giro respecto al eje principal menor
5.6
ELEMENTOS ARMADOS
5.6.1
Resistencia a la compresión
Este numeral se aplica a los elementos armados compuestos por dos secciones
que pueden ser (a) interconectadas por pernos o soldadura, o (b) con por lo
menos un lado abierto interconectado por planchas perforadas o enrejados. Las
conexiones en los extremos deben ser soldadas o con pernos requintados.
La resistencia nominal a la compresión de elementos armados formados por dos
secciones que están interconectadas por medio de pernos o soldaduras se
determinará de acuerdo con los numerales 5.3, 5.4 o 5.7 sujeto a la siguiente
modificación. En lugar de realizar un análisis más preciso, si la forma de pandeo
implica deformaciones relativas que producen fuerzas de corte en los conectores
entre las secciones individuales, KL/r, se sustituye por (KL/r)m determinado de
la siguiente manera:
(a) Para conectores intermedios que están empernados sin requintar:
2
 KL 
 KL   a 

  
 
 r m
 r o  ri 
2
(5.6-1)
(b) Para conectores intermedios soldados o conectados por medio de pernos
requintados:
(i) Cuando
a
 40 :
ri
 KL 
 KL 

 

 r  m  r o
49
(5.6-2a)
(ii) Cuando
03-09-2015
a
 40 :
ri
2
 KL 
 KL   K i a 

  
 
 r m
 r o  ri 
2
(5.6-2b)
donde:
 KL  = relación de esbeltez modificada del elemento armado.


 r m
 KL  = relación de esbeltez del elemento armado actuando como una


 r o
unidad en la dirección de pandeo considerada.
Ki
a
ri
5.6.2
=
=
=
=
=
0,50 para ángulos espalda-espalda
0,75 para canales espalda-espalda
0,86 para todos los otros casos
distancia entre conectores
radio de giro mínimo del componente individual
Requerimientos dimensionales
Los componentes individuales de elementos en compresión compuestos por dos
o más perfiles deberán conectarse uno a otro en intervalos a, tal que las relaciones
de esbeltez efectivas Ka/ri de cada perfil, entre los conectores, no excedan ¾
veces la relación de esbeltez que controla al elemento armado. El radio de giro
mínimo ri debe usarse para calcular la relación de esbeltez de cada componente.
En los extremos de elementos armados en compresión, apoyados sobre planchas
de base o superficies cepilladas, todos los componentes en contacto con otro
deberán conectarse por soldadura teniendo una longitud no menor al máximo
ancho del elemento o por pernos donde el espaciamiento longitudinal entre ellos
no será mayor a cuatro veces su diámetro, en una distancia igual 1 ½ veces el
máximo ancho del elemento.
Los elementos armados requieren, a lo largo de la longitud entre conexiones de
sus extremos descritos anteriormente, de un espaciamiento longitudinal
adecuado entre soldaduras intermitentes o pernos para transferir las fuerzas
requeridas. Para las limitaciones de espaciamiento longitudinal de conectores
entre elementos en contacto continuo, consistentes en una platina y un perfil o
dos platinas, véase el numeral 10.3.5. En donde un componente de un elemento
armado en compresión consiste en una placa exterior, el máximo espaciamiento
no deberá exceder 0,75√𝐸 ⁄Fy multiplicado por el espesor de la placa exterior
más delgada o 300 mm, cuando se use soldadura intermitente a lo largo de los
bordes de los componentes o cuando los conectores se encuentran a lo largo de
todas las líneas en cada sección. Cuando los conectores están colocados en
zigzag, el espaciamiento máximo en cada línea no deberá exceder 1,12√𝐸 ⁄𝐹𝑦
multiplicado por el espesor de la placa exterior más delgada o 450 mm.
50
03-09-2015
En los lados abiertos de elementos en compresión fabricados de planchas o
perfiles, deberán colocarse platabandas continuas con una sucesión de
perforaciones de acceso. El ancho no apoyado de estas planchas en las
perforaciones de acceso, como se define en el numeral 2.5.1, se asume que
contribuyen a la resistencia de diseño si se cumple que:
(1) La relación ancho - espesor cumple las limitaciones del numeral 2.5.1.
(2) La relación de la longitud (en la dirección del esfuerzo) al ancho de la
perforación no deberá de exceder de 2.
(3) La distancia libre entre agujeros en la dirección del esfuerzo no deberá ser
menor que la distancia transversal entre las líneas más cercanas de
conectores o soldaduras.
(4) La periferia de los agujeros en todos los puntos deberá tener un radio
mínimo de 38 mm.
Como una alternativa a las platabandas perforadas, se permite la conexión con
planchas de enlace en cada extremo y en puntos intermedios si el enlace se
interrumpe. Las planchas de enlace se colocarán tan cercanas de los extremos
como sea posible. En elementos principales que desarrollan la resistencia de
diseño, las planchas de enlace en los extremos tendrán una longitud no menor
que la distancia entre líneas de soldadura o conectores que los unen a los
componentes del elemento. Las planchas de enlace intermedias tendrán una
longitud no menor a la mitad de esta distancia. El espesor de las planchas de
enlace será mayor o igual a 1/50 de la distancia entre líneas de soldaduras o
conectores que los unen a estos elementos. En construcciones soldadas, la
soldadura en cada línea que conecta una plancha de enlace tendrá una longitud
igual o mayor a 1/3 de la longitud de la plancha. En conexiones con pernos, el
espaciamiento en la dirección del esfuerzo en las planchas de conexión será igual
o menor que 6 diámetros y la plancha de enlace deberá ser conectada en cada
segmento por al menos 3 pernos.
Los enlaces, incluyendo platinas, ángulos, canales u otros perfiles empleados
como enlaces, se espaciarán de manera que el l/r de las alas entre sus conexiones
no exceda la relación de esbeltez que controla el elemento armado. Los enlaces
deberán proporcionar una resistencia al corte normal al eje del elemento igual al
2% de la resistencia de diseño por compresión en el elemento. La relación l/r
para las barras de enlace simple no deberá exceder de 140.
Para el caso de enlaces dobles la relación l/r no excederá de 200. Las barras de
enlace doble deben ser unidas en sus intersecciones. Para barras de enlace en
compresión se permite tomar como la longitud no soportada del enlace entre
soldaduras o conectores para enlaces simples y 70% de esa distancia en el caso
de enlaces dobles. La inclinación de las barras de enlace con respecto al eje del
elemento deberá ser preferentemente igual o mayor a 60º para enlaces simples y
de 45º para enlaces dobles. Cuando la distancia entre líneas de soldadura o
conectores en las alas es mayor a 375 mm, el enlace deberá ser preferentemente
doble o hecho con ángulos.
Para requisitos adicionales de espaciamientos, véase el numeral 10.3.
51
5.7
03-09-2015
ELEMENTOS CON COMPONENTES ESBELTOS
Este numeral se aplica para elementos con componentes esbeltos sujetos a
compresión, como se define en el numeral 2.4.1 para elementos en compresión
uniforme.
La resistencia nominal en compresión, Pn, debe ser el menor valor determinado
en base a los estados límites de pandeo por flexión, pandeo torsional y pandeo
flexo-torsional.
Pn = Fcr Ag
(5.7-1)
El esfuerzo crítico, Fcr, debe ser determinado de la siguiente manera:
(a) Cuando
QFy
KL
E
(o
 2,25 )
 4,71
Fe
r
QFy
QFy


Fcr  Q 0,658 Fe


(b) Cuando

F
 y

(5.7-2)
QFy
KL
E
(o
 2,25 )
 4,71
Fe
r
QFy
Fcr = 0,877Fe
(5.7-3)
donde:
Fe = Esfuerzo de pandeo elástico, calculado usando las Ecuaciones 5.3-4 y
5.4-4 para elementos con simetría doble, Ecuaciones 5.3-4 y 5.4-5
para elementos con simetría simple, y Ecuación 5.4-6 para elementos
asimétricos, excepto para ángulos simples con b/t ≤ 20, donde Fe se
calcula usando la Ecuación 5.3-4.
Q = factor de reducción neto que toma en cuenta todos los elementos
esbeltos en compresión
= 1,0 para elementos sin componentes esbeltos, como se define en el
numeral 2.5.1, para elementos en compresión uniforme.
= Qs Qa para elementos con secciones de componentes esbeltos, como
se define en el numeral 2.5.1, para elementos en compresión uniforme.
Para secciones transversales conformadas solamente por elementos
esbeltos no rigidizados, Q = Qs (Qa = 1,0). Para secciones
transversales conformadas por elementos esbeltos rigidizados, Q = Qa
(Qs = 1,0). Para secciones transversales conformadas por elementos
esbeltos no rigidizados y rigidizados, Q = Qs Qa. Para secciones
transversales conformadas de múltiples elementos esbeltos no
rigidizados, es conservador usar el menor Qs del elemento más esbelto
para determinar la resistencia del elemento en compresión pura.
52
5.7.1
03-09-2015
Elementos Esbeltos No Rigidizados, Qs
El factor de reducción, Qs, para elementos esbeltos no rigidizados se define a
continuación:
(a) Para alas, ángulos y planchas que se proyectan de vigas laminadas o
columnas u otros elementos en compresión:
(i) Cuando
b
E
:
 0,56
t
Fy
Qs = 1,0
(ii) Cuando 0,56
(5.7-4)
E
b
E
:
  1,03
Fy t
Fy
Fy
b
Qs = 1,415 - 0,74 ( t ) √ E
(iii) Cuando
(5.7-5)
b
E
:
 1,03
t
Fy
Qs 
0,69 E
b
Fy  
t
(5.7-6)
2
(b) Para alas, ángulos y planchas que se proyectan de columnas armadas u otros
elementos en compresión:
(i) Cuando
b
Ekc
:
 0,64
t
Fy
Qs = 1,0
(ii) Cuando 0,64
(5.7-7)
Ekc b
Ekc
  1,17
:
Fy
t
Fy
b
Fy
Qs = 1,415 - 0,65 ( t ) √Ek
(iii) Cuando
c
(5.7-8)
b
Ekc
 1,17
:
t
Fy
Qs 
53
0,90 Ek c
b
Fy  
t
2
(5.7-9)
03-09-2015
donde:
b = ancho del elemento no rigidizado en compresión, tal como se
define en el numeral 2.5.1
kc =
4
√h / tw
, y no se tomará inferior a 0,35 ni superior a 0,76 para efectos
del cálculo
t = espesor del elemento
tw = espesor del alma
(c) Para ángulos simples:
(i) Cuando
b
E
 0,45
:
t
Fy
Qs = 1,0
(ii) Cuando 0,45
(5.7-10)
E
b
E
  0,91
:
Fy
t
Fy
Fy
b
Qs = 1,34 - 0,76 ( t ) √ E
(5.7-11)
(iii) Cuando b  0,91 E
t
Fy
Qs 
0,53E
b
Fy  
t
(5.7-12)
2
donde:
b = ancho total del ala más larga.
(d) Para almas de secciones T:
d
E
(i) Cuando  0,75
t
Fy
Qs = 1,0
(5.7-13)
(ii) Cuando 0,75 E  d  1,03 E
Fy
t
Fy
d
Fy
Qs = 1,908 - 1,22 ( t ) √ E
54
(5.7-14)
(iii) Cuando
03-09-2015
d
E
 1,03
t
Fy
Qs 
0,69 E
d 
Fy  
t
(5.7-15)
2
donde:
d = peralte nominal total de la sección T
5.7.2
Elementos Esbeltos Rigidizados, Qa
El factor de reducción, Qa, para elementos esbeltos rigidizados se define de la
siguiente manera:
A
Qa = Ae
g
(5.7-16)
donde:
Ag = área transversal bruta del elemento
Ae = suma de áreas efectivas de las sección transversal, basadas en el ancho
efectivo reducido, be.
El ancho efectivo reducido, be, se determina de la siguiente manera:
b
E
(a) Para elementos esbeltos en compresión uniforme, con t ≥ 1,49√ f , excepto
para alas de secciones cuadradas y rectangulares de espesor uniforme:
be  1,92t
E  0,34
1 
f  b t 
E
b
f 
(5.7-17)
donde:
f se toma como Fcr con Fcr calculado con Q = 1,0
(b) Para alas de secciones esbeltas cuadradas y rectangulares de espesor
b
E
uniforme con t ≥ 1,40√ f :
be  1,92t
E  0,38
1 
f  b t 
E
b
f 
(5.7-18)
donde:
f = P n / Ae
En vez de calcular f = Pn / Ae, que requiere iteración, f puede ser tomada igual
a Fy.
55
03-09-2015
(c) Para secciones circulares cargadas axialmente:
Cuando 0,11
E
D
E

 0,45
Fy
t
Fy
Q  Qa 
donde:
D = diámetro exterior
t = espesor de pared
56
0,038E 2

Fy D t  3
(5.7-19)
03-09-2015
CAPÍTULO 6
DISEÑO DE ELEMENTOS EN FLEXIÓN
Este capítulo abarca el diseño de elementos solicitados por flexión simple
respecto a un eje principal. Para flexión simple, el elemento es cargado en un
plano paralelo al eje principal que pasa a través del centro de corte o es
restringido al giro transversal en los puntos de aplicación de cargas concentradas
y en los apoyos.
6.1. Disposiciones Generales
6.2. Elementos compactos de sección I de simetría doble y canales, en
flexión respecto a su eje mayor
6.3. Elementos de sección I de simetría doble con almas compactas y alas
no compactas o esbeltas en flexión respecto a su eje mayor
6.4. Otros elementos de sección I con almas compactas o no compactas
en flexión respecto a su eje mayor
6.5. Elementos de sección I de simetría doble y simple con almas esbeltas
en flexión respecto a su eje mayor
6.6. Elementos de sección I y canales en flexión respecto a su eje menor
6.7. Perfiles tubulares cuadrados y rectangulares
6.8. Perfiles tubulares circulares
6.9. Secciones T y ángulos dobles cargados en el plano de simetría
6.10. Ángulos simples
6.11. Barras cuadradas, rectangulares y redondas
6.12. Secciones asimétricas
6.13. Requisitos dimensionales de vigas
Para elementos solicitados por flexión biaxial o por combinación de flexión y
carga axial véase los numerales 8.1-8.3. Para elementos solicitados por flexión
y torsión véase el numeral 8.4. Para elementos sujetos a fatiga véase el Apéndice
3 del AISC 360-10. Para disposiciones de diseño al corte véase el Capítulo 7.
Como ayuda en la determinación del numeral apropiado a aplicar en este
capítulo, puede ser usada la Tabla 6.1.
57
03-09-2015
Tabla 6.1
Numeral a aplicar del Capítulo 6
Numeral del
Capítulo 6
Esbeltez
Ala
Esbeltez
Alma
Estados
Límite
6.2
C
C
Y, LTB
6.3
NC,S
C
LTB, FLB
6.4
C,NC,S
C,NC
Y, LTB, FLB,
TFY
6.5
C,NC,S
S
Y, LTB, FLB,
TFY
6.6
C,NC,S
N/A
Y, FLB
6.7
C,NC,S
C,NC
Y, FLB, WLB
6.8
N/A
N/A
Y, LB
6.9
C,NC,S
N/A
Y, LTB, FLB
6.10
N/A
N/A
Y, LTB, LLB
6.11
N/A
N/A
Y, LTB
N/A
N/A
Todos los
estados
limites
6.12
Sección Transversal
Perfiles
con
secciones
asimétricas diferentes a ángulos
simples
Y = fluencia, LTB = pandeo lateral-torsional, FLB = pandeo local ala, WLB = pandeo local alma,
TFY=fluencia del ala en tracción, LLB = pandeo local ala, LB = pandeo local, C = compacto,
NC = no-compacto, S = esbelto, N/A = no aplica
58
6.1
03-09-2015
La resistencia de diseño en flexión, bMn, debe ser determinada de la siguiente
manera:
b= 0,90
y la resistencia nominal en flexión, Mn, debe ser determinada de acuerdo con los
numerales 6.2 hasta 6.12.
Para elementos simplemente simétricos en curvatura simple y todos los
elementos doblemente simétricos:
Cb
= factor de modificación por pandeo lateral-torsional para diagramas
de momento no uniformes cuando ambos extremos del segmento
están arriostrados:
Cb

2,5M max
12,5M max
 3M A  4M B  3M C
(6.1-1)
Mmax = valor absoluto del máximo momento en el segmento no arriostrado,
MA = valor absoluto del momento en el primer cuarto del segmento no
arriostrado,
MB = valor absoluto del momento en el centro del segmento no
arriostrado,
MC = valor absoluto del momento en el tercer cuarto del segmento no
arriostrado,
Es permitido tomar conservadoramente Cb igual a 1,0 en todos los casos. Para
voladizos o extremos colgados donde el extremo libre no está arriostrado,
Cb = 1,0.
6.2
ELEMENTOS COMPACTOS DE SECCIÓN I DE SIMETRÍA DOBLE Y
CANALES, EN FLEXIÓN RESPECTO A SU EJE MAYOR
Este numeral se aplica a elementos de sección I con simetría doble y canales en
flexión respecto a su eje mayor, teniendo almas compactas y alas compactas
como se define en el numeral 2.5.
La resistencia nominal en flexión, Mn, debe ser el menor valor obtenido de acuerdo
con los estados límite de fluencia (momento plástico) y pandeo lateral-torsional.
6.2.1
Fluencia
Mn = Mp = Fy Zx
(6.2-1)
donde:
Fy = tensión de fluencia mínima especificada del tipo de acero utilizado,
Zx = módulo de sección plástico en torno al eje x,
59
6.2.2
03-09-2015
Pandeo Lateral-Torsional
(a) Cuando Lb ≤ Lp, el estado límite de pandeo lateral-torsional no aplica
(b) Cuando Lp < Lb ≤ Lr

M n  Cb  M p M p  0,7 Fy S x




 LLb  LLp   M p

r
p
(6.2-2)

(c) Cuando Lb > Lr
Mn = Fcr Sx ≤ Mp
(6.2-3)
donde:
Lb = longitud entre puntos que están o arriostrados contra desplazamientos
laterales de compresión de ala o arriostrados contra giro de la sección,
Fcr 
E
J
Sx
ho
=
=
=
=
Cb 2 E
 Lb 
 
 rts 
2
Jc
1  0,078
S x ho
 Lb 
 
 rts 
2
(6.2-4)
módulo de elasticidad del acero = 200 000 MPa
constante torsional,
módulo de sección elástico en torno al eje x,
distancia entre centroide de alas,
El término raíz cuadrada en Ecuación 6.2-4 puede tomarse conservadoramente
igual a 1,0
Las longitudes límites Lp y Lr se determinan a continuación:
E
Lp = 1,76 ry √F
(6.2-5)
y
Lr 1,95rts
E
0,7 Fy
2
 Jc 
 0,7 Fy 
Jc
  6,76

 
S x ho
 E 
 S x ho 
2
(6.2-6)
donde:
rts2 
I y Cw
(6.2-7)
Sx
El coeficiente c se calcula como sigue:
c
= 1,0; para secciones I con simetría doble
c
= ho
Iy
2
Cw
; para canales
60
(6.2-8a)
(6.2-8b)
03-09-2015
Para secciones I con doble simetría y alas rectangulares, Cw =
Iy ho2
4
y entonces
Ecuación 6.2-7 se reduce a:
r2ts =
Iy ho
2Sx
rts puede ser aproximado conservadoramente como el radio de giro del ala en
compresión más un sexto del alma:
rts 
6.3
bf

1 htw
121 

6 bf t f





ELEMENTOS DE SECCIÓN I DE SIMETRÍA DOBLE CON ALMAS
COMPACTAS Y ALAS NO COMPACTAS O ESBELTAS EN FLEXIÓN
RESPECTO A SU EJE MAYOR
Este numeral se aplica a elementos de sección I con doble simetría en flexión
respecto a su eje mayor, teniendo almas compactas y alas no compactas o
esbeltas como se define en el numeral 2.5 para elementos en flexión.
La resistencia nominal en flexión, Mn, debe ser el menor valor obtenido de
acuerdo con los estados límites de pandeo lateral-torsional y pandeo local del ala
en compresión.
6.3.1
Deben aplicarse las disposiciones del numeral 6.2.2 para pandeo lateral-torsional.
6.3.2
Pandeo Local Ala en Compresión
(a) para secciones con alas no compactas

M n   M p  M p  0,7 Fy S x



  pf

rf
pf




(6.3-1)
(b) para secciones con alas esbeltas
Mn 
0,9 Ekc S x
2
(6.3-2)
donde:

=
bf
2 tf
pf = p es la esbeltez límite para ala compacta, Tabla 2.5.1(b).
rf = r es la esbeltez límite para ala no compacta, Tabla 2.5.1(b)
4
kc
=
h
ni mayor que 0,76
= distancia definida en el numeral 2.5.3
√h⁄tw
; para propósitos de cálculo no debe tomarse menor que 0,35
61
6.4
03-09-2015
OTROS ELEMENTOS DE SECCIÓN I CON ALMAS COMPACTAS O
NO COMPACTAS EN FLEXIÓN RESPECTO A SU EJE MAYOR
Este numeral se aplica para: (a) elementos de sección I de simetría doble en
flexión respecto a su eje mayor con almas no compactas; y (b) elementos de
sección I de simetría simple cuyas almas están conectadas a la mitad del ancho
de alas, se encuentran en flexión respecto a su eje mayor y presentan almas
compactas o no compactas, como se define en el numeral 2.5 para elementos en
flexión.
Los elementos con sección I mencionados en este numeral pueden ser diseñados
conservadoramente usando el numeral 6.5.
acuerdo con los estados límite de fluencia del ala en compresión, pandeo lateraltorsional, pandeo local del ala en compresión y fluencia del ala en tracción.
6.4.1
Fluencia del Ala en Compresión
Mn = Rpc Myc = Rpc Fy Sxc
(6.4-1)
donde:
Myc = Momento de fluencia en el ala en compresión.
6.4.2
(a) Cuando Lb ≤ Lp, no se aplica el estado límite de pandeo lateral-torsional

M n  Cb  R pcM yc  R pcM yc  FL S xc




 LLb  LLp   R pcM yc

r
p
(6.4-2)

(c) Cuando Lb > Lr
M n  Fcr S xc  R pcM yc
(6.4-3)
donde:
Myc = FySxc
Fcr 
(6.4-4)
Cb 2 E
 Lb 
 
 rt 
2
1  0,078
 Lb 
 
S xc ho  rt 
J
2
Iyc
Para I ≤ 0,23, J debe tomarse como cero.
y
donde:
Iyc= Momento de inercia del ala en compresión respecto al eje y
Iy = Momento de inercia de la sección respecto al eje y
62
(6.4-5)
03-09-2015
La tensión, FL, debe ser determinada como sigue:
S
(i) Cuando S xt ≥ 0,7
xc
FL = 0,7 Fy
(6.4-6a)
S
(ii) Cuando S xt < 0,7
xc
S
FL = Fy S xt ≥ 0,5Fy
(6.4-6b)
xc
La longitud no arriostrada para el estado límite de fluencia, Lp, debe ser
determinada como:
E
Lp = 1,1 rt √F
(6.4-7)
y
La longitud no arriostrada para el estado límite de pandeo inelástico lateraltorsional, Lr, debe ser determinada como:
Lr  1,95rt
E
FL
 J
 
S xc ho
 S xc ho
J
2

F 
  6,76 L 
 E 

2
(6.4-8)
El factor de plastificación del alma, Rpc, debe ser determinado como:
Iyc
(i) Cuando I > 0,23
y
h
(a) Cuando t c ≤ pw
w
R pc 
(b) Cuando
Mp
(6.4-9a)
M yc
hc
> pw
tw
Mp  Mp
    pw  M p
 
R pc  

 1

 rw   pw  M yc
 M yc  M yc


(6.4-9b)
Iyc
(ii) Cuando I ≤ 0,23
y
Rpc = 1,0
(6.4-10)
donde:
Mp
= Fy Zx ≤ 1,65 Fy Sxc
Sxc, Sxt = módulo de sección elástico referido al ala en compresión y tracción,
respectivamente.
63
03-09-2015
h

pw
rw
hc
= tc
w
= p, es la esbeltez límite para alma compacta, Tabla 2.5.1(b)
= r, es la esbeltez límite para alma no compacta, Tabla 2.5.1(b)
= dos veces la distancia desde el centroide a lo siguiente: la cara
interior del ala en compresión menos el radio de empalme o
esquina, para perfiles laminados; la línea más cercana de los pernos
en el ala en compresión o en el interior de las caras del ala en
compresión cuando se usan soldaduras, para secciones fabricadas.
El radio de giro efectivo para pandeo lateral-torsional, rt, se debe determinar de
acuerdo a lo siguiente:
(i) Para secciones I con ala rectangular en compresión
rt 
b fc
(6.4-11)
h
1
h 
12 o  aw
6
ho d 
 d
2
donde:
h t
aw = b c tw
fc fc
bfc = ancho del ala en compresión.
tfc = espesor del ala en compresión.
(6.4-12)
rt puede ser aproximado conservadoramente como el radio de giro del ala en
compresión más un sexto de la porción en compresión del alma:
rt 
b fc
 1 
121  aw 
 6 
(ii) Para secciones I con canal o platabanda fijada al ala en compresión:
rt
aw
6.4.3
= radio de giro de los componentes del ala en compresión por flexión
más un tercio del área del alma en compresión debido sólo a la
aplicación del momento de flexión respecto a su eje mayor.
= la relación entre dos veces el área del alma en compresión debido
sólo a la aplicación del momento de flexión respecto a su eje mayor
y el área de los componentes del ala en compresión
Pandeo Local del Ala en Compresión
(a) Para secciones con alas compactas, no se aplica el estado límite de pandeo
local del ala en compresión.
(b) para secciones con alas no compactas
    pf
M n  R pc M yc  R pc M yc  FL S xc 
 rf   pf



64




(6.4-13)
03-09-2015
(c) para secciones con alas esbeltas
Mn 
0,9 Ek c S xc
2
(6.4-14)
donde:
FL = es determinado por la Ecuación 6.4-6.
Rpc = es el factor de plastificación del alma, determinado por la Ecuación
6.4-9.
4
kc =
, no debe tomarse menor que 0,35 ni mayor que 0,76 para
h tw
propósitos de cálculo

=
b fc
2t fc
pf = p, es la esbeltez límite para ala compacta, Tabla 2.5.1(b)
rf = r, es la esbeltez límite para ala no compacta, Tabla 2.5.1(b)
6.4.4
Fluencia del Ala en Tracción
(a) Cuando Sxt ≥ Sxc, no se aplica el estado límite de fluencia del ala en tracción.
(b) Cuando Sxt < Sxc
Mn = Rpt Myt
(6.4-15)
donde:
Myt = Fy Sxt
El factor de plastificación del alma correspondiente al estado límite de
fluencia del ala en tracción, Rpt, se determina como se indica a continuación:
h
(i) Cuando t c ≤ pw
w
R pt 
Mp
(6.4-16a)
M yt
h
(ii) Cuando t c > pw
w
Mp  Mp
     pw  M p
 
R pt  

 1 
  rw   pw  M yt
 M yt  M yt


(6.4-16b)
donde:

pw
rw
h
= tc
w
= p, es la esbeltez límite para alma compacta, Tabla 2.5.1(b)
= r, es la esbeltez límite para alma no compacta, Tabla 2.5.1(b)
65
6.5
03-09-2015
ELEMENTOS DE SECCIÓN I DE SIMETRÍA DOBLE Y SIMPLE CON
ALMAS ESBELTAS EN FLEXIÓN RESPECTO A SU EJE MAYOR
Este numeral se aplica para elementos de sección I de simetría doble y simple
con almas esbeltas conectadas a la mitad del ancho de alas y aquellos que se
encuentren sometidos a flexión respecto a su eje mayor como se define en el
numeral 2.5 para elementos en flexión.
acuerdo con los estados límite de fluencia del ala en compresión, pandeo lateraltorsional, pandeo local del ala en compresión y fluencia del ala en tracción.
6.5.1
6.5.2
Fluencia del Ala en Compresión
Mn = Rpg Fy Sxc
(6.5-1)
Mn = Rpg Fcr Sxc
(6.5-2)
(a) Cuando Lb ≤ Lp, no se aplica el estado límite de pandeo lateral-torsional

Fcr  Cb  Fy  0,3Fy




  LLb  LL p   Fy

r
p
(6.5-3)

(c) Cuando Lb > Lr
Fcr 
Cb 2 E
 Lb

 rt



2
 Fy
(6.5-4)
donde:
Lp se define por la Ecuación 6.4-7
Lr   rt
E
0,7 Fy
(6.5-5)
Rpg es el factor de reducción de resistencia en flexión:
R pg  1 
h

aw
 c  5,7 E   1,0
1200  300aw  tw
Fy 


(6.5-6)
donde:
aw se define por la Ecuación 6.4-12 pero no debe exceder de 10
rt es el radio de giro efectivo para pandeo lateral como se define
en el numeral 6.4
66
6.5.3
03-09-2015
Pandeo Local del Ala en Compresión
Mn = Rpg Fcr Sxc
(6.5-7)
local del ala en compresión
(b) Para secciones con alas no compactas

Fcr   Fy  0,3Fy



  pf

rf
pf




(6.5-8)
(c) Para secciones con alas esbeltas
Fcr 
0,9 E kc
 bf

 2t f





(6.5-9)
2
donde:
kc =
4
y no debe tomarse menor que 0,35 ni mayor que 0,76 para
h tw
propósitos de cálculo.

= b fc
2t fc
pf = p, es la esbeltez límite para ala compacta, Tabla 2.5.1(b)
rf = r, es la esbeltez límite para ala no compacta, Tabla 2.5.1(b)
6.5.4
Fluencia del Ala en Tracción
(a) Cuando Sxt ≥ Sxc, no se aplica el estado límite de fluencia del ala en tracción
(b) Cuando Sxt < Sxc
Mn = Fy Sxt
6.6
(6.5-10)
ELEMENTOS DE SECCIÓN I Y CANALES EN FLEXIÓN RESPECTO
A SU EJE MENOR
Este numeral se aplica para elementos de sección I y canales en flexión respecto
a su eje menor.
acuerdo con los estados límite de fluencia (momento plástico) y pandeo local del
ala.
6.6.1
Fluencia
Mn = Mp = Fy Zy ≤ 1,60Fy Sy
67
(6.6-1)
6.6.2
03-09-2015
Pandeo Local de Ala
local.

M n   M p  M p  0,7 Fy S y



   pf

rf
pf




(6.6-2)
Mn = Fcr Sy
donde:
Fcr =
0,69E
(

pf
rf
b
tf
Sy
6.7
b)
tf
(6.6-3)
(6.6-4)
2
b
= t
f
= p es la esbeltez límite para ala compacta, Tabla 2.5.1(b)
= r es la esbeltez límite para ala no compacta, Tabla 2.5.1(b)
= Para alas de secciones I, es la mitad del ancho de sus alas, bf para
alas de canales, es el ancho total de sus alas.
= Espesor del ala.
= Módulo de sección elástico tomado con respecto al eje Y; para un
canal, debe tomarse como el módulo de sección mínimo.
PERFILES HSS CUADRADOS Y RECTANGULARES Y ELEMENTOS
DE SECCIÓN CAJÓN
Este numeral se aplica a perfiles HSS y elementos de sección tubular cuadrados
y rectangulares y a elementos de sección cajón doblemente simétricos, en flexión
respecto a cualquier eje, teniendo almas compactas o no compactas y alas
compactas, no compactas o esbeltas como se define en el numeral 2.5.1 para
elementos en flexión.
acuerdo con los estados límite de fluencia (momento plástico), pandeo local del
ala y pandeo local del alma en flexión pura.
6.7.1
Fluencia
Mn = Mp = Fy Z
donde:
Z = módulo de sección plástico respecto al eje de flexión.
68
(6.7-1)
6.7.2
03-09-2015
Pandeo Local del Ala
(a) Para secciones compactas, no se aplica el estado límite de pandeo local del
ala.

b
M n  M p  M p  Fy S  3,57

tf




 4,0   M p

E

Fy
(6.7-2)
Mn = Fy Se
(6.7-3)
donde:
Se = es el módulo de sección efectiva determinado con el ancho efectivo,
be, del ala en compresión tomado como:
be  1,92t f
6.7.3
E 
0,38
1 
Fy  b t f

E 
b
Fy 

(6.7-4)
Pandeo Local del Alma
alma.
(b) Para secciones con almas no compactas

h
M n  M p  M p  Fy S x  0,305

tw


6.8


 0,738   M p

E

Fy
(6.7-5)
PERFILES HSS DE SECCIÓN CIRCULAR
Este numeral se aplica a elementos HSS de sección circular que tengan una
relación D/t menor que
0,45 E
Fy
.
acuerdo con los estados límite de fluencia (momento plástico) y pandeo local.
6.8.1
Fluencia
Mn = Mp = Fy Z
6.8.2
(6.8-1)
Pandeo Local
ala
(b) Para secciones no compactas
0,021 E
Mn = (
69
D
t
( )
+Fy ) S
(6.8-2)
03-09-2015
(c) Para secciones con paredes esbeltas
Mn = Fcr S
donde:
Fcr=
(6.8-3)
0,33 E
(6.8-4)
D
t
( )
S = módulo de sección elástico
t = espesor de pared
6.9
SECCIONES T Y ÁNGULOS DOBLES CARGADOS EN EL PLANO DE
SIMETRÍA
Este numeral se aplica a elementos de sección T y ángulos dobles cargados en el
plano de simetría.
acuerdo con los estados límite de fluencia (momento plástico), pandeo lateraltorsional, pandeo local del ala, y pandeo local en el alma de los elementos de
sección T.
6.9.1
Fluencia
Mn = Mp
(6.9-1)
Mp = Fy Zx ≤ 1,6 My
(6.9-2)
Mp = Fy Zx ≤ My
(6.9-3)
donde:
(a) Para almas en tracción
(b) Para almas en compresión
6.9.2
M n  M cr 
 EI yGJ 
B  1  B2 


Lb


(6.9-4)
donde:
 d
B   2,3 
 Lb
 Iy

 J
(6.9-5)
El valor positivo de B se aplica cuando el alma está en tracción y el signo menos
se aplica cuando el alma esta en compresión. Si el extremo del alma está en
compresión en cualquier parte a lo largo de la longitud no arriostrada, debe
utilizarse el valor negativo de B.
70
6.9.3
03-09-2015
Pandeo Local de Alas de Sección T
(a) Para secciones con alas compactas en flexo-compresión, no se aplica el
estado límite de pandeo local del ala
(b) Para secciones con alas no compactas en flexo-compresión
    pf
M n  M p  M p  0,7 Fy S xc 
 rf   pf




  1,6M y


(6.9-6)
(c) Para secciones con alas esbeltas en flexo-compresión
Mn 
(6.9-7)
0,7 ES xc
 bf

 2t f





2
donde:
Sxc = Módulo de sección elástico con respecto al ala en compresión
bf
 =
2tf
pf = p es la esbeltez límite para ala compacta, Tabla 2.5.1(b)
rf = r es la esbeltez límite para ala no compacta, Tabla 2.5.1(b)
Para ángulos dobles con alas en compresión, Mn basado en el pandeo local se
determinara usando el numeral 6.10.3 con b/t de las alas y la ecuación 6.10.1
como límite superior.
6.9.4
Pandeo Local de las almas de secciones T en flexo-compresión
Mn = Fcr Sx
(6.9-8)
donde:
Sx= Módulo de sección elástica,
El esfuerzo de tracción crítico, Fcr, se determina como sigue:
(a) Cuando d  0,84 E
tw
Fy
Fcr = Fy
(b) Cuando 0,84
(6.9-9)
E
d
E

 1,03
Fy
tw
Fy

d
Fcr  2,55  1,84
t
w

71
Fy 
 Fy
E 
(6.9-10)
03-09-2015
(c) Cuando d  1,03 E
tw
Fy
Fcr 
0,69 E
d 
 
 tw 
(6.9-11)
2
Para ángulos dobles con almas en compresión, Mn basado en el pandeo local se
determina usando el numeral 6.10.3 con b/t de las almas y la ecuación 6.10.1
como límite máximo.
6.10
ÁNGULOS SIMPLES
Este numeral se aplica para ángulos simples con o sin restricción lateral continua
a lo largo de su longitud.
Los ángulos simples con restricción lateral-torsional continua a lo largo de su
longitud podrán ser diseñados basándose en flexión respecto de sus ejes
geométricos (x, y). Los ángulos simples sin restricción lateral-torsional continua
a lo largo de su longitud deben ser diseñados usando las disposiciones para
flexión respecto a sus ejes principales excepto cuando se permita aplicar las
disposiciones para flexión respecto a sus ejes geométricos.
Si el momento resultante tiene componentes en ambos ejes principales, con o sin
carga axial o el momento es respecto a un eje principal y hay carga axial, la
relación entre los esfuerzos combinados se determinará mediante las
disposiciones del numeral 8.2.
Para el diseño respecto de los ejes geométricos, se deberán usar las propiedades
de la sección calculadas respecto a los ejes x e y del ángulo, paralelo y
perpendicular a las alas. Para el diseño respecto de los ejes principales, se
deberán usar las propiedades de la sección calculadas respecto a los ejes
principales mayor y menor del ángulo.
acuerdo con los estados límite de fluencia (momento plástico), pandeo lateraltorsional y pandeo local del ala.
Para flexión con respecto al eje menor, solo son aplicables los estados límites de
fluencia y pandeo local del ala.
6.10.1
Fluencia
Mn = 1,5 My
donde:
My = momento de fluencia con respecto al eje de flexión
72
(6.10-1)
6.10.2
03-09-2015
Para ángulos simples sin restricción continua al pandeo lateral-torsional a lo
largo de su longitud.
(a) Cuando Me ≤ My

0,17 M e 
M n   0,92 
Me

M y 

(6.10-2)
(b) Cuando Me > My

My
M n  1,92  1,17

Me


 M y  1,5M y


(6.10-3)
donde:
Me, es el momento elástico de pandeo lateral-torsional, es determinado de
acuerdo a lo siguiente:
(i) Para flexión respecto al eje mayor de ángulos de alas iguales:
Me 
0,46 E b 2t 2Cb
Lb
(6.10-4)
(ii) Para flexión respecto al eje mayor de ángulos de alas desiguales:
Me 
2


 Lbt 
4,9 E I z Cb 

2




0
,
052


w
w

 r 
2
Lb


 z 


(6.10-5)
donde:
Cb
Lb
Iz
rz
t
βw
=
=
=
=
=
es calculado usando la ecuación 6.1-1 con un valor máximo de
1,5
longitud lateral no arriostrada del elemento
momento de inercia con respecto al eje menor
radio de giro respecto al eje menor
espesor del ángulo
propiedad de la sección para ángulos de alas desiguales;
positivo para el ala menor en compresión y negativo para el ala
mayor en compresión. Cuando el ala mayor esta en
compresión en cualquier parte a lo largo de la longitud no
arriostrada del elemento, deberá usarse el valor negativo de βw.
73
03-09-2015
TABLA 6.1
Valores βw para Ángulos
Tamaño Ángulo [pulg(mm)]
βw (mm)*
9x4
(229 x102)
8x6
(203 x 152)
8x4
(203 x 102)
7x4
(178 x 102)
6 x4
(152 x 102)
6 x3 ½
(152 x 89)
5x3½
(127 x 89)
5x3
(127 x 76)
4 x3 ½
(102 x 89)
4x3
(102 x 76)
3½x3
(89 x 76)
3½x2½
(89 x 64)
3 x2 ½
(76 x 64)
3x2
(76 x 51)
2½x2
(64 x 51)
2 ½ x1 ½
(64 x 38)
Alas iguales
(166,0)
(84,1)
(139,0)
(111,0)
(79,8)
(93,7)
(61,0)
(75,9)
(22,1)
(41,9)
(22,1)
(41,1)
(21,8)
(39,6)
(21,6)
(37,8)
(0,0)


2
2
*  1
w
 A z w  z dA  2 z0 donde z0 es la coordenada a lo largo
I
w
del eje z del centro de corte con respecto al centroide, y Iw es el momento
de inercia respecto al eje mayor; βw tiene valor positivo o negativo
dependiendo de la dirección de flexión(ver Figura 6.1)
Figura 6.1
Ángulo de alas desiguales en flexión
(iii) Para momento de flexión respecto a un eje geométrico de un ángulo de
alas iguales sin compresión axial.
(a) Y sin restricción lateral-torsional:
(i) Con máxima compresión en el talón
Me 
2

0,66 E b 4t Cb 
 Lbt 

1

0
,
78

1


2
2


b
Lb




74
(6.10-6a)
03-09-2015
(ii) Con máxima tracción en el talón
Me 
2

0,66 E b 4t Cb 
 Lbt 

1

0
,
78

1


2
2


Lb
b 


(6.10-6b)
My debe tomarse como 0,80 veces el momento de fluencia calculado
usando el módulo de sección elástico.
donde:
b = ancho total del ala en compresión
Mn puede tomarse como My para ángulos simples con su lado vertical
en compresión, y que tengan una relación luz/peralte menor o igual
que
2
Fy
1,64 E  t 
   1,4
Fy
E
b
(b) Y solo con restricción lateral-torsional en el punto de máximo
momento:
Me debe tomarse como 1,25 Me calculado usando las ecuaciones
6.10-6a ó 6.10-6b.
My debe tomarse como el momento de fluencia calculado usando el
módulo de sección elástico
6.10.3
Pandeo Local del Ala
El estado límite de pandeo local del ala se aplica cuando el talón del ala está en
compresión.
ala
(b) Para secciones con alas no compactas:

 b  Fy 
M n  Fy Sc  2,43  1,72 

 t  E 

(6.10-7)
Mn = Fcr Sc
75
(6.10-8)
donde:
Fcr =
03-09-2015
0,71 E
(6.10-9)
b 2
( )
t
b = ancho total del ala en compresión
Sc = módulo de sección elástico referido al talón en compresión relativo
al eje de flexión. Para flexión respecto a uno de los ejes
geométricos de un ángulo de alas iguales sin arriostramiento
lateral-torsional, Sc debe ser 0,80 veces el módulo de sección
respecto al eje geométrico.
6.11
BARRAS CUADRADAS, RECTANGULARES Y REDONDAS
Este numeral se aplica a barras cuadradas, rectangulares y redondas en flexión
respecto de cualquiera de sus ejes geométricos.
acuerdo con los estados límite de fluencia (momento plástico) y pandeo lateraltorsional.
6.11.1
Fluencia
Para barras cuadradas y rectangulares, con
Lb d
≤
0,08 E
en flexión respecto a
t
Fy
su eje mayor, barras rectangulares en flexión respecto a su eje menor y barras
redondas:
2
Mn = Mp = Fy Z ≤ 1,6 My
6.11.2
(6.11-1)
(a) Para barras cuadradas y rectangulares, con
0,08 E
Fy
<
Lb d
t
2
≤
1,9 E
Fy
en flexión
respecto a su eje mayor:

 L d  Fy 
M n  Cb 1,52  0,274 b2 
M y  M p
 t  E

(b) Para barras cuadradas y rectangulares, con
Lb d
t
2
>
1,9 E
Fy
(6.11-2)
en flexión respecto a
su eje mayor:
Mn = Fcr Sx ≤ Mp
(6.11-3)
donde:
Fcr 
1,9 E Cb
Lb d
(6.11-4)
t2
Lb = longitud entre puntos que están arriostrados contra
desplazamiento lateral en la zona en compresión, o entre puntos
arriostrados para prevenir el giro torsional de la sección
76
03-09-2015
d = peralte de la barra cuadrada o rectangular
t = ancho de la barra cuadrada o rectangular paralelo al eje de flexión
(c) Para barras redondas y barras rectangulares en flexión respecto de su eje
menor, no necesita ser considerado el estado límite de pandeo lateraltorsional.
6.12
SECCIONES ASIMÉTRICAS
Este numeral se aplica a todos los perfiles asimétricos, excepto ángulos simples.
acuerdo con los estados límite de fluencia (momento de fluencia), pandeo lateraltorsional, y pandeo local donde:
Mn = Fn Smin
(6.12-1)
donde:
Smin = el menor módulo de sección referido al eje de flexión
6.12.1
6.12.2
Fluencia
Fn = Fy
(6.12-2)
Fn = Fcr ≤ Fy
(6.12-3)
donde:
Fcr = esfuerzo de pandeo lateral-torsional para la sección determinada
mediante análisis especiales
En el caso de elementos de sección Z, se recomienda que Fcr se tome como
0,5 Fcr de un canal con las mismas propiedades de ala y alma.
6.12.3
Pandeo Local
Fn = Fcr ≤ Fy
(6.12-4)
donde:
Fcr = esfuerzo de pandeo local para la sección determinada mediante
análisis especiales
77
03-09-2015
6.13
REQUISITOS DIMENSIONALES DE VIGAS
6.13.1
Reducciones de resistencia para elementos perforados en las alas en
tracción:
Este numeral se aplica a perfiles laminados o armados y vigas con platabandas
con perforaciones, dimensionadas con base en la resistencia a flexión de la
sección bruta.
Además de los estados límite especificados en otras secciones de este capítulo,
la resistencia nominal en flexión, Mn, debe quedar restringida por el estado límite
de rotura del ala en tracción.
(a) Cuando Fu Afn ≥ Yt Fy Afg, no aplica el estado límite de rotura en tracción
(b) Cuando Fu Afn < Yt Fy Afg, la resistencia nominal en flexión, Mn, en la
ubicación de las perforaciones en el ala en tracción, no debe tomarse mayor
que:
Mn 
Fu A fn
A fg
Sx
(6.13-1)
donde:
Afg = área bruta del ala en tracción, calculada de acuerdo con las
disposiciones del numeral 2.1
Afn = área neta del ala en tracción, calculada de acuerdo con las
disposiciones del numeral 2.2
Yt = 1,0 para Fy /Fu≤ 0,8
= 1,1 en otros casos
6.13.2
Relaciones límites de elementos con Sección I
Los elementos de sección I con simetría simple deben satisfacer el siguiente
límite:
0,1 
I yc
Iy
 0,9
(6.13-2)
Los elementos de sección I con almas esbeltas también deben satisfacer los
siguientes límites:
a
(a) Cuando h ≤ 1,5
 h
E
 
 12,0
Fy
 t w max
(6.13-3)
 h 
0,40 E
 

Fy
 t w  max
(6.13-4)
a
(b) Cuando h > 1,5
78
03-09-2015
donde:
a = distancia libre entre rigidizadores transversales
En vigas sin rigidizadores, h/tw no debe exceder de 260. La relación entre el área
del alma y del ala en compresión no debe exceder de 10.
6.13.3
Platabandas
Las alas de las vigas soldadas pueden ser formadas usando planchas de distinto
espesor o ancho, o usando platabandas.
El área total de las platabandas de vigas conectadas con pernos no debe exceder
de 70% del área total del ala.
Los pernos de alta resistencia o la soldadura que conecta el ala al alma, o
platabandas al ala, deben ser dimensionados para resistir el corte horizontal total
resultante de las fuerzas de flexión en la viga. La distribución longitudinal de
estos pernos o soldaduras intermitentes debe ser en proporción a la magnitud del
corte.
Sin embargo, el espaciamiento longitudinal no debe exceder del máximo
especificado para elementos en compresión o tracción en los numerales 5.6 o
4.4, respectivamente. Los pernos o soldadura que conectan el ala al alma deben
también ser dimensionados para transmitir al alma cualquier carga aplicada
directamente sobre el ala, a no ser que se disponga una forma de transmitir tales
cargas mediante apoyo directo.
Las platabandas de longitud parcial deben extenderse más allá del punto teórico
de corte y la extensión debe quedar conectada a la viga por pernos de alta
resistencia mediante una conexión de deslizamiento crítico o por soldadura de
filete. Esta unión debe ser adecuada, en la resistencia aplicable dada por los
numerales 10.2.2, 10.3.8 o 2.10 para desarrollar el aporte de resistencia en
flexión de la platabanda a la viga en el punto teórico de corte.
Para platabandas soldadas, las soldaduras que conectan las partes finales de la
platabanda a la viga deben ser continuas a lo largo de ambos bordes laterales de
la platabanda en la longitud a', definida a continuación, y deben ser adecuadas
para desarrollar el aporte de resistencia a flexión de la platabanda a la viga a una
distancia a' desde el extremo de la platabanda.
(a) Cuando hay una soldadura continua en el extremo de la platabanda, igual o
mayor que tres cuartos del espesor de la platabanda
a' = w
donde:
w = ancho de la platabanda
79
(6.13-5)
03-09-2015
(b) Cuando hay una soldadura continua en el extremo de la platabanda, menor
que tres cuartos del espesor de la platabanda
a' = 1,5 w
(6.13-6)
(c) Cuando no hay soldadura en el extremo de la platabanda
a' = 2 w
(6.13-7)
Fig. 1. Vista en planta de platabanda soldada a viga metálica I
Fig. 2. Vista en elevación de platabanda soldada a viga metálica I
6.13.4
Vigas Armadas
Cuando dos o más vigas o canales son usados lado a lado para formar un
elemento en flexión, ellas deben ser conectadas de acuerdo con el numeral 5.6.2.
Cuando hay cargas concentradas que son llevadas de una viga a la otra o
distribuidas entre las vigas, deberán soldarse o empernarse diafragmas con
suficiente rigidez para distribuir la carga entre las vigas.
80
03-09-2015
CAPÍTULO 7
DISEÑO DE ELEMENTOS EN CORTE
Este capítulo abarca el diseño de las almas de elementos con simetría doble o
simple solicitados por corte en el plano del alma, ángulos simples y perfiles
tubulares, y corte en la dirección débil de perfiles de simetría doble o simple.
7.1.
7.2.
7.3.
7.4.
7.5.
7.6.
7.7.
7.8.
7.1
Elementos con Almas No Rigidizadas o Rigidizadas
Campo de tensiones
Ángulos simples
Tubos HSS Rectangulares o Sección Cajón
Tubos HSS Circulares
Corte Respecto al Eje Débil en Perfiles con Simetría Simple y Doble
Vigas con Aberturas en el Alma
Se presentan dos métodos para calcular la resistencia en corte. El método
presentado en el numeral 7.2 no utiliza la resistencia post pandeo del elemento
(campo de tensiones). El método presentado en el numeral 7.3 utiliza el campo
de tensiones.
La resistencia de diseño en corte, vVn debe ser determinada de la siguiente
manera:
Para todas las disposiciones en este capítulo, excepto el numeral 7.2.1(a):
ϕv = 0,90
7.2
ELEMENTOS CON ALMAS NO RIGIDIZADAS O RIGIDIZADAS
7.2.1
Resistencia en Corte
Este numeral aplica para las almas de los elementos de simetría doble o simple
y canales sujetos a corte en el plano del alma.
La resistencia nominal en corte, Vn, de almas no rigidizadas o rigidizadas de
acuerdo con los estados límites de fluencia en corte y pandeo en corte, es:
Vn = 0,6 Fy Aw Cv
(7.2-1)
(a) Para almas de elementos laminados de Sección I con h t w  2,24 E Fy :
ϕv = 1,00
81
03-09-2015
y
Cv = 1,0
(7.2-2)
(b) Para almas de todos los otros perfiles de simetría doble o simple y canales,
excepto tubos HSS circulares, el coeficiente de corte del alma, Cv, se
determina de la siguiente manera:
(i) Cuando h t w  1,10 kv E Fy
Cv = 1,0
(7.2-3)
(ii) Cuando 1,10 kv E Fy  h t w  1,37 kv E Fy
Cv 
1,10 k v E Fy
(7.2-4)
h tw
(iii) Cuando h t w  1,37 kv E Fy
Cv 
1,51 E k v
h t w 2 Fy
(7.2-5)
donde:
Aw = área del alma, la altura total d multiplicada por el espesor del alma
tw
h = para secciones laminadas, la distancia libre entre alas menos el
filete o radio de esquina; para secciones armadas soldadas, la
distancia libre entre alas; para secciones armadas empernadas, la
distancia entre líneas de pernos; para secciones T, la altura total
tw = espesor del alma
El coeficiente de pandeo por corte del alma, kv, se determina como se indica a
continuación:
(i) Para almas sin rigidizadores transversales y con h/tw < 260:
kv = 5
excepto para el alma de perfiles T donde kv = 1,2.
(ii) Para almas con rigidizadores transversales:
kv  5 
5
a h 2
= 5 cuando a/h > 3,0 ó a/h > [
82
(7.2-6)
260 2
]
(h⁄tw )
03-09-2015
donde:
a = distancia libre entre rigidizadores transversales
7.2.2
Rigidizadores Transversales
No se requiere rigidizadores transversales cuando h t w  2,46 E Fy , o cuando
la resistencia disponible en corte de acuerdo con el numeral 7.2.1 para kv = 5 sea
mayor a la resistencia requerida en corte.
Los rigidizadores transversales usados para desarrollar la resistencia de diseño
al corte en el alma, como se dispone en el numeral 7.2.1 tendrán un momento de
inercia con respecto al plano medio del alma para pares de rigidizadores o con
respecto a la cara de contacto con el alma para rigidizadores a un solo lado del
alma, debe cumplir con los siguientes requisitos:
I st  bt w3 j
(7.2-7)
donde:
j
2,5
a h 2
 2  0,5
(7.2-8)
y b es la menor dimensión entre a y h
Se permite que los rigidizadores transversales no lleguen hasta el ala en tracción,
salvo que se necesiten para transmitir una carga concentrada o reacción. La
soldadura de unión de los rigidizadores con el alma se terminará a no menos de
cuatro veces ni más de seis veces el espesor del alma desde el pie del filete más
cercano de la soldadura alma-ala. Cuando se usan rigidizadores a un solo lado
del alma, estos se conectaran al ala en compresión, si consiste de una plancha
rectangular, para resistir cualquier tendencia a su levantamiento por efecto de
torsión en el ala.
Cuando se usen pernos para conectar rigidizadores al alma, su espaciamiento no
será mayor de 300 mm entre centros. Si se usan filetes intermitentes de soldadura
la distancia libre entre filetes no será mayor que 16 veces el espesor del alma ni
más de 250 mm.
7.3
CAMPO DE TENSIONES
7.3.1
Límites en el uso del Campo de Tensiones
Se permite el uso del campo de tensiones en elementos con alas cuando la
plancha del alma es soportada en sus cuatro lados por alas o rigidizadores. No se
permite considerar esta acción en los siguientes casos:
(a) Para paneles extremos en todos los elementos con rigidizadores
transversales;
(b) Cuando a/h es mayor que 3,0 ó [260/(h/tw)]2;
(c) Cuando 2Aw /(Afc + Aft) > 2,5; ó
(d) Cuando h/bfc > 6,0 ó h/bft > 6,0.
83
donde:
Afc
Aft
bfc
bft
=
=
=
=
03-09-2015
área del ala en compresión
área del ala en tracción
ancho del ala en compresión
ancho del ala en tracción
En estos casos, la resistencia nominal en corte, Vn, debe ser determinada de
acuerdo con las disposiciones del numeral 7.2.
7.3.2
Resistencia en corte considerando el Campo de Tensiones
Bajo la acción del Campo de Tensiones, permitido de acuerdo con el numeral
7.3.1, la resistencia nominal en corte, Vn, para el estado límite de fluencia debe
ser:
(a) Cuando h t w  1,10 kv E Fy
Vn  0,6 Fy Aw
(7.3-1)
(b) Cuando h t w  1,10 kv E Fy

1  Cv
Vn  0,6 Fy Aw  Cv 

1,15 1  a h 2





(7.3-2)
donde kv y Cv son definidas en el numeral 7.2.1.
7.3.3
Rigidizadores Transversales
Los rigidizadores transversales sometidos a la acción del Campo de Tensiones
deben cumplir los requerimientos del numeral 7.2.2 y las siguientes limitaciones:
(1) b t st  0,56
E
Fyst
(7.3-3)
(2) I st  I st1  I st 2  I st1   Vr  Vc1 
Vc 2  Vc1 
(7.3-4)
donde:
(b/t)st = relación ancho/espesor del rigidizador
Fyst = esfuerzo de fluencia mínimo especificada del material del
rigidizador
Ist
= momento de inercia del rigidizador transversal con respecto al
plano medio del alma para pares de rigidizadores o con respecto a
la cara de contacto con el alma para rigidizadores a un solo lado del
alma
Ist1 = momento de inercia mínimo del rigidizador transversal requerido
para el desarrollo de la resistencia por pandeo de corte del alma en
el numeral 7.2.2,
Ist2 = momento de inercia mínimo del rigidizador transversal requerido
84
03-09-2015
para el desarrollo de la resistencia total por pandeo de corte del
alma más la resistencia por Campo de Tensiones en el alma,
Vr = Vc2
1,5
4 1,3
= h  st  Fyw 
40
Vr
Vc1
Vc2
ρst
Fyw
7.4
(7.3-5)
 E 


= la resistencia requerida en corte en la ubicación del rigidizador,
usando las combinaciones LRFD
= la menor de las resistencias disponibles en corte de los paneles
adyacentes a la ubicación del rigidizador con Vn como se define en
el numeral 7.2.1
= la menor de las resistencias disponibles en corte de los paneles
adyacentes a la ubicación del rigidizador con Vn como se define en
el numeral 7.3.2
= el mayor valor entre Fyw/ Fyst y 1,0
= esfuerzo de fluencia mínimo especificado para el material del alma
ÁNGULOS SIMPLES
La resistencia nominal en corte, Vn, del lado de un ángulo simple debe ser
determinada usando la Ecuación 7.2-1 y el numeral 7.2.1(b) con Aw = bt
donde:
b =
t =
h/tw =
kv =
7.5
ancho del lado que resiste la fuerza de corte
espesor del lado
b/t
1,2
TUBOS HSS RECTANGULARES Y SECCIONES CAJÓN
La resistencia nominal en corte, Vn, de tubos HSS rectangulares y secciones
cajón debe ser determinada usando las disposiciones del numeral 7.2.1 con
Aw = 2ht .
donde:
h = la altura resistente a la fuerza de corte, tomada como la distancia
libre entre alas menos el radio de esquina interior en cada lado.
t = espesor de diseño de la pared, igual a 0,93 veces el espesor
nominal de la pared para HSS soldados por resistencia eléctrica
(ERW), o espesor nominal para HSS soldados mediante arcosumergido (SAW).
tw = t
kv = 5
Si el radio de esquina es desconocido, h debe tomarse como la respectiva
dimensión exterior menos tres veces el espesor.
85
7.6
03-09-2015
TUBOS HSS CIRCULARES
La resistencia nominal en corte, Vn, de tubos HSS circulares, debe ser
determinada de acuerdo con los estados límites de fluencia en corte y pandeo en
corte:
Vn = Fcr Ag / 2
(7.6-1)
donde:
Fcr debe ser el mayor valor entre:
1,60 E
Fcr 
(7.6-2a)
5
D 4
Lv 
 
D t 
y
Fcr 
0,78 E
(7.6-2b)
3
D 2

 
 t 
pero no debe exceder 0,6 Fy.
Ag =
D =
Lv =
t =
7.7
área bruta de la sección del elemento
diámetro exterior
la distancia entre la fuerza de corte máxima y la fuerza de corte cero
espesor de diseño de la pared, igual a 0,93 veces el espesor nominal
de la pared para HSS soldados por resistencia eléctrica (ERW), o
espesor nominal para HSS soldados mediante arco-sumergido
(SAW)
CORTE RESPECTO AL EJE MENOR EN PERFILES CON SIMETRÍA
SIMPLE Y DOBLE
Para perfiles con simetría doble y simple cargados en el eje menor sin torsión, la
resistencia nominal en corte, Vn, para cada elemento resistente al corte debe ser
determinada usando la Ecuación 7.2-1 y el numeral 7.2.1(b) con Aw = bf tf,
h/tw = b/tf, kv = 1,2 y
b = para alas de secciones I, la mitad de la longitud completa del ala, bf;
para las alas de canales, la dimensión nominal completa del ala
7.8
VIGAS CON ABERTURAS EN EL ALMA
El efecto de las aberturas en el alma de vigas de acero y vigas compuestas debe
determinarse en la resistencia en corte. Cuando la resistencia requerida excede
la resistencia disponible deberá disponerse del refuerzo adecuado en la abertura.
86
03-09-2015
CAPÍTULO 8
ELEMENTOS SUJETOS A FUERZAS
COMBINADAS Y TORSIÓN
Este capítulo abarca el diseño de elementos sujetos a carga axial y flexión
respecto a uno o dos ejes, con o sin torsión, y elementos sujetos solo a torsión.
8.1. Elementos con simetría simple y doble sujetos a flexión y carga
axial.
8.2. Elementos asimétricos y otros sujetos a flexión y carga axial.
8.3. Elementos sujetos a torsión y combinación de torsión, flexión, corte,
y/o carga axial.
8.4. Rotura de alas con perforación sujetas a tracción.
Para elementos de sección compuesta, ver el capítulo 9.
8.1
ELEMENTOS CON SIMETRÍA SIMPLE Y DOBLE SUJETOS A
FLEXIÓN Y CARGA AXIAL
8.1.1
Elementos con simetría simple y doble sujetos a flexión y compresión
La interacción de flexión y compresión en elementos con simetría doble y
elementos con simetría simple que cumplen 0,1 ≤ (Iyc / Iy) ≤ 0,9, y que solamente
están sometidos a flexión respecto a un eje geométrico (x y/o y) deben satisfacer
las ecuaciones 8.1-1a y 8.1-1b, donde Iyc es el momento de inercia del ala en
compresión respecto al eje y.
(a) Cuando
Pr
 0,2
Pc
Pr 8  M rx M ry


Pc 9  M cx M cy

  1,0


(8.1-1a)
(c) Cuando Pr  0,2
Pc
M
M ry
Pr
  rx 

2 Pc  M cx M cy

  1,0


(8.1-1b)
donde:
Pr = resistencia requerida de compresión axial usando las
combinaciones de carga LRFD.
Pc = cPn = resistencia de diseño en compresión axial, determinada de
acuerdo al Capítulo 5.
87
03-09-2015
Mr = resistencia requerida en flexión usando las combinaciones de carga
LRFD.
Mc = bMn = resistencia de diseño en flexión, determinada de acuerdo al
Capítulo 6.
x = subíndice que indica flexión respecto al eje mayor.
y = subíndice que indica flexión respecto al eje menor.
c = factor de resistencia en compresión = 0,90
b = factor de resistencia en flexión = 0,90
Se permite utilizar las disposiciones del numeral 8.2 en vez de las disposiciones
del numeral 8.1.
8.1.2
Elementos con Simetría Simple y Doble sujetos a Flexión y Tracción
La interacción de flexión y tracción en elementos con simetría doble y simple
que están sometidos solamente a flexión respecto a un eje geométrico (x y/o y)
deben satisfacer las ecuaciones 8.1-1a y 8.1-1b, donde:
Pr = resistencia requerida en tracción axial usando las combinaciones de
carga LRFD.
Pc = t Pn = resistencia de diseño en tracción axial, determinada de
acuerdo con las disposiciones del numeral 4.2.
LRFD.
Mc = b Mn = resistencia de diseño en flexión, determinada de acuerdo al
Capítulo 6.
t = factor de resistencia en tracción (Ver numeral 4.2)
b = factor de resistencia en flexión = 0,90
Para elementos con simetría doble, el factor Cb en el Capítulo 6 puede ser
multiplicado por
1
Pr
Pey
para tracción axial que actúa simultáneamente con
flexión,
donde:
Pey 
 2E I y
Lb2
Se permite un análisis más detallado de la interacción de la flexión y la tracción
en vez de las ecuaciones 8.1-1a y 8.1-1b.
8.1.3
Elementos Laminados Compactos con Simetría Doble en Flexión y
Compresión respecto a un eje
Para elementos laminados compactos con simetría doble con (KL)z ≤ (KL)y,
sometidos a flexión y compresión con momentos fundamentalmente respecto a
su eje mayor, se permite considerar dos estados límites independientes,
inestabilidad en el plano y pandeo fuera del plano o pandeo lateral-torsional,
por separado en vez de la combinación dispuesta en el numeral 8.1.1.
88
03-09-2015
Para elementos con Mry / Mcy ≥ 0,05, las disposiciones del numeral 8.1.1 deben
cumplirse.
(a) Para el estado límite de inestabilidad en el plano, las ecuaciones 8.1.1 deben
ser usadas con Pc, Mrx y Mcx determinados en el plano de flexión.
(b) Para el estado límite de pandeo fuera del plano y pandeo lateral-torsional:
Pr
Pcy

1,5  0,5 Pr

Pcy

  M rx

  Cb M cx

2

  1,0

(8.1-2)
donde:
Pcy = resistencia disponible en compresión axial fuera del plano de flexión
Cb = factor de modificación por pandeo lateral-torsional determinado en
el numeral 6.1.
Mcx = resistencia disponible lateral-torsional para flexión respecto al eje
mayor, determinada de acuerdo con el Capítulo 6 usando Cb = 1,0
En la ecuación 8.1-2, Cb Mcx puede ser mayor que ϕb Mpx. La resistencia a la
fluencia de la viga-Columna es calculada con la ecuación 8.1-1.
8.2
ELEMENTOS ASIMÉTRICOS Y OTROS SUJETOS A FLEXIÓN Y
CARGA AXIAL
Este numeral abarca la interacción de flexión y esfuerzos axiales para perfiles no
cubiertos en el numeral 8.1. Se permite utilizar las disposiciones de este numeral
para cualquier perfil en vez de las disposiciones del numeral 8.1.
f ra f rbw f rbz


 1,0
Fca Fcbw Fcbz
(8.2-1)
donde:
fra
Fca
frbw , frbz
= esfuerzo axial requerido en el punto considerado usando las
combinaciones de carga LRFD
= ϕc Fcr = esfuerzo axial de diseño, determinado de acuerdo al
Capítulo 5 para compresión y del numeral 4.2 para tracción.
= esfuerzo requerido en flexión en el punto considerado
usando las combinaciones de carga LRFD
Fcbw, Fcbz =
ϕc
ϕt
ϕb
w
z
=
=
=
=
=
b Mn
= esfuerzo de diseño en flexión, determinado de
acuerdo al Capítulo 6. Usar el módulo de sección para la
ubicación especifica en la sección transversal y considerar
el signo del esfuerzo.
factor de resistencia en compresión = 0,90
factor de resistencia en tracción (numeral 4.2)
factor de resistencia en flexión = 0,90
subíndice que indica flexión respecto al eje principal mayor
subíndice que indica flexión respecto al eje principal menor
S
La Ecuación 8.2-1 debe ser evaluada usando los ejes principales de flexión,
considerando el sentido de los esfuerzos de flexión en los puntos críticos de la
sección transversal. Los términos de flexión pueden ser sumados o restados del
89
03-09-2015
término axial según corresponda. Cuando la fuerza axial es de compresión, los
efectos de segundo orden deben ser incluidos de acuerdo a las disposiciones del
Capítulo 3.
Se permite un análisis más detallado de la interacción de flexión y tracción en
lugar de la Ecuación 8.2-1.
8.3
ELEMENTOS SUJETOS A TORSIÓN Y COMBINACIÓN
TORSIÓN, FLEXIÓN, CORTE Y/O CARGA AXIAL
8.3.1
Secciones Tubulares Redondas y Rectangulares HSS Sujetas a Torsión
DE
La resistencia torsional de diseño, ϕT Tn, para secciones tubulares redondas o
rectangulares HSS de acuerdo con los estados límite de fluencia torsional y
pandeo torsional, debe ser determinado como sigue:
ϕT = 0,90
Tn = Fcr C
(8.3-1)
donde:
C es la constante torsional para la sección tubular HSS
El esfuerzo crítico, Fcr, debe ser determinado como sigue:
(a) Para secciones tubulares redondas HSS, Fcr debe ser el mayor de
Fcr 
(i)
1,23E
5
D 4
(8.3-2a)
L
 
D t 
y
(ii)
Fcr 
0,60 E
(8.3-2b)
3
D 2

 
 t 
pero no excederá de 0,6Fy,
donde:
L = longitud del elemento
D = diámetro exterior
(b) Para tubos rectangulares HSS
(i) Cuando h t  2,45 E Fy
Fcr = 0,6 Fy
90
(8.3-3)
03-09-2015
(ii) Cuando 2,45 E Fy  h t  3,07 E Fy
Fcr 

0,60 Fy 2,45 E Fy

h
 
t
(8.3-4)
(iii) Cuando 3,07 E Fy  h t  260
Fcr 
0,458 2 E
h
 
t
(8.3-5)
2
donde:
h = ancho de la parte plana del lado mayor como se define en el
numeral 2.5.3-(d)
t = diseño de espesor de pared se define en el numeral 2.5.4
La constante torsional, C, puede ser tomada conservadoramente como:
Para tubos redondos HSS: C 
 D  t 2 t
2
Para tubos rectangulares HSS: C = 2(B – t)(H – t)t – 4,5(4 – )t3
8.3.2
Secciones tubulares sujetas a combinación de torsión, flexión, corte y/o
carga axial
Cuando la resistencia torsional requerida, Tr, es menor o igual que el 20% de la
resistencia torsional disponible, Tc, la interacción de torsión, flexión, corte y/o
carga axial para secciones tubulares debe ser determinada de acuerdo con el
numeral 8.1 y los efectos torsionales deber ser despreciados. Cuando Tr excede
el 20% de Tc, la interacción de torsión, flexión, corte y/o carga axial debe ser
determinada por:
 Pr M r


 Pc M c
  Vr Tr
  

  Vc Tc
2

  1,0

(8.3-6)
donde:
Pr = resistencia requerida axial usando las combinaciones de carga
LRFD.
Pc = ϕPn = resistencia de diseño en tracción o compresión axial,
determinada de acuerdo al Capítulo 4 ó 5
LRFD.
Mc = ϕbMn = resistencia de diseño en flexión, determinada de acuerdo al
Capítulo 6.
91
03-09-2015
Vr = resistencia requerida de corte usando las combinaciones de carga
LRFD
Vc = ϕvVn = resistencia de diseño en corte, determinada de acuerdo al
Capítulo 7.
Tr = resistencia requerida en torsión usando las combinaciones de carga
LRFD
Tc = ϕTTn = resistencia de diseño en torsión, determinada de acuerdo al
numeral 8.3-1
8.3.3
Elementos No Tubulares Sujetos a Torsión y Esfuerzos Combinados
La resistencia disponible en torsión para elementos no tubulares debe ser el
menor valor obtenido de acuerdo a los estados límites de fluencia bajo esfuerzo
axial, esfuerzo de corte, o pandeo, determinado como sigue:
ϕT = 0,90
(a) Para el estado límite de fluencia bajo esfuerzo axial
Fn = Fy
(8.3-7)
(b) para el estado límite de fluencia bajo esfuerzo de corte
Fn = 0,6Fy
(8.3-8)
(c) Para el estado límite de pandeo
Fn = Fcr
(8.3-9)
donde:
Fcr= Esfuerzo crítico de pandeo para la sección determinada por el
análisis.
Se permite alguna fluencia local restringida, adyacente a las áreas que
permanecen elásticas.
8.4
ROTURA DE ALAS CON PERFORACIONES SUJETAS A TRACCIÓN
En las ubicaciones de las perforaciones para los pernos en alas sujetas a tracción
bajo la combinación de carga axial y flexión en el eje principal, la resistencia a
la rotura del ala en tracción deberá estar limitada por la Ecuación 8.4-1. Cada ala
sometida a tracción debido a la carga axial y la flexión debe ser verificada por
separado.
Pr M rx

 1,0
Pc M cx
92
(8.4-1)
03-09-2015
donde:
Pr
Pc
Mrx
Mcx
ϕt
ϕb
= resistencia requerida en compresión axial del elemento en la
ubicación de las perforaciones para los pernos, positivo en
tracción, negativo en compresión
= ϕtPn = resistencia de diseño en compresión axial para el estado
límite de rotura a la tracción de la sección neta en la ubicación de
las perforaciones para los pernos, determinada de acuerdo al
numeral 4.2.(b)
= resistencia requerida en flexión en la ubicación de las
perforaciones para los pernos; positivo en tracción, negativo en
compresión, para el ala en consideración
= ϕbMn = resistencia de diseño en flexión respecto al eje x para el
estado límite de rotura del ala en tracción, determinada de acuerdo
con el numeral 6.13.1. Cuando el estado límite de rotura en
tracción por flexión no se aplica, usar el momento plástico de
flexión, Mp, determinado sin considerar las perforaciones para los
pernos.
= factor de resistencia para rotura por tracción = 0,75
= factor de resistencia en flexión = 0,90
93
03-09-2015
CAPÍTULO 9
DISEÑO DE ELEMENTOS COMPUESTOS
Este capítulo se aplica a elementos de sección compuesta, formadas por perfiles
de acero estructural laminados o armados o tubos HSS y concreto estructural
actuando conjuntamente. También se aplica a vigas de acero que soportan una
losa de concreto armado conectada de tal manera que actúan en conjunto para
resistir la flexión. Se incluyen vigas compuestas simples y continúas con
conectores de corte tipo perno, así como también vigas embebidas y rellenas de
concreto, construidas con o sin apuntalamiento temporal.
9.1.
9.2.
9.3.
9.4.
9.5.
9.6.
9.7.
9.8.
9.9.
9.1
Disposiciones generales
Fuerza axial
Flexión
Corte
Combinaciones de carga axial y flexión
Transferencia de carga
Diafragmas compuestos y vigas secundarias
Anclajes de acero
Casos especiales
Para determinar los efectos de carga en elementos y conexiones de una estructura
que incluye elementos compuestos, se deberá considerar las secciones efectivas
al momento que se aplica cada incremento de carga.
9.1.1
Concreto y acero de refuerzo
El diseño, detallado y propiedades de los materiales relacionados al concreto y
acero de refuerzo en la construcción compuesta, deben cumplir con las
especificaciones de diseño para concreto armado estipuladas por la norma E.060
y se aplicarán con las excepciones y limitaciones siguientes:
(1) Los numerales 7.8.2 y 10.13, y el capítulo 21 de la norma E.060 deben ser
excluidos en su totalidad.
(2) Las Limitaciones del material como el concreto y acero de refuerzo deben
ser como se especifica en el numeral 9.1.3 de la presente norma.
(3) Las Limitaciones de refuerzo transversal serán como se especifica en el
numeral 9.2.1a.(2) de la presente norma, además de los especificados en la
norma E.060.
(4) La cuantía mínima de refuerzo longitudinal para elementos compuestos
embebidos, deberá ser la indicada en el numeral 9.2.1a.(3) de la presente
norma.
Los componentes de concreto y acero de refuerzo diseñados de acuerdo con la
norma E.060 se basarán en un nivel de carga correspondiente a combinaciones
de carga de la presente norma y las limitaciones de la norma E.020.
94
9.1.2
03-09-2015
Resistencia nominal de secciones compuestas
La resistencia nominal de las secciones compuestas deberá ser determinada
según el método de distribución de los esfuerzos plásticos o el método de
compatibilidad de deformaciones tal como se define en este numeral.
Para la determinación de la resistencia nominal de un elemento compuesto se
despreciará la resistencia a tracción del concreto.
Los efectos de pandeo local serán considerados para elementos compuestos
rellenos como se define en el numeral 9.1.4. Los efectos de pandeo local no
necesitan ser considerados para elementos compuestos embebidos.
9.1.2a. Método de distribución de los esfuerzos plásticos
Para el método de distribución de los esfuerzos plásticos, la resistencia nominal
debe ser calculada suponiendo que los componentes de la sección de acero han
alcanzado el esfuerzo de fluencia, Fy, ya sea en tracción o compresión, según
corresponda y que los componentes de concreto en compresión han alcanzado
un esfuerzo de 0,85 f’c. En el caso de tubos HSS redondos, rellenos de concreto,
se permite usar un esfuerzo de 0,95 f’c para tomar en cuenta los efectos de
confinamiento en los componentes de concreto sometidos a compresión debida
a fuerza axial y flexión.
9.1.2b. Método de la compatibilidad de las deformaciones
Para el método de compatibilidad de deformaciones, debe suponerse una
distribución lineal de deformaciones en la sección, con una deformación unitaria
máxima de 0,003. Las relaciones esfuerzo – deformación del acero y concreto
deben ser obtenidas de ensayos o de resultados publicados para materiales
similares.
El método de compatibilidad de deformaciones debe ser usado para determinar
la resistencia nominal de las secciones irregulares y para casos en donde el acero
no exhibe un comportamiento elasto – plástico.
9.1.3
Limitaciones del material
El concreto, acero estructural y barras de refuerzo de acero en sistemas
compuestos estarán sometidos a las siguientes limitaciones, a menos que se
justifique lo contrario mediante ensayos o análisis:
(1) Para la determinación de la resistencia disponible, el concreto debe tener
una resistencia de compresión f’c no menor que 21 MPa (210 kgf/cm2) ni
mayor que 55 MPa (550 kgf/cm2) en concreto de peso normal y no menor
que 21 MPa (210 kgf/cm2) ni mayor que 35 MPa (350 kgf/cm2) en el caso
de concreto ligero.
(2) El esfuerzo de fluencia mínimo especificado del acero estructural, usado en
el cálculo de la resistencia de elementos compuestos, no debe exceder de
525 MPa (5250 kgf/cm2).En el caso de las barras corrugadas de acero de
refuerzo no deberá excederse los 420 MPa (4200 kgf/cm2)
95
9.1.4
03-09-2015
Clasificación de secciones compuestas rellenas por pandeo local
En compresión, las secciones compuestas rellenas son clasificadas como
compactas, no compactas o esbeltas. Para clasificar una sección como compacta,
la máxima relación ancho/espesor de los elementos de acero en compresión no
debe exceder la relación ancho/espesor límite, λp, de la Tabla 9.1.1a. Si la
máxima relación ancho/espesor de uno o más elementos de acero en compresión
excede λp, pero no excede λr de la Tabla 9.1.1a, la sección es no compacta. Si la
máxima relación ancho/espesor de cualquier elemento de acero en compresión
excede λr, la sección es esbelta. La máxima relación ancho/espesor permitida
debe ser como se especifica en la Tabla 9.1.1a.
En flexión, las secciones compuestas rellenas son clasificadas como compactas,
no compactas o esbeltas. Para clasificar una sección como compacta, la máxima
relación ancho/espesor de los elementos de acero en compresión no debe exceder
la relación ancho/espesor limite, λp, de la Tabla 9.1.1b. Si la máxima relación
ancho/espesor de uno o más elementos de acero en compresión excede, λp, pero
no excede λr de la Tabla 9.1.1b, la sección es no compacta. Si la máxima relación
ancho/espesor de cualquier elemento de acero en compresión excede λr, la
sección es esbelta. La máxima relación ancho/espesor permitida debe ser como
se especifica en la Tabla 9.1.1b.
Consulte la Tabla 2.5.1 para las definiciones de ancho (b y D) y espesor (t) para
los tubos HSS rectangulares y redondos.
TABLA 9.1.1a.
Límites de relación ancho/espesor para elementos de acero en compresión en
elementos compuestos sujetos a compresión axial para uso con el numeral
9.2.2
Descripción del
elemento
Lados de tubos
HSS
rectangulares y
secciones cajón
de espesor
uniforme
Tubos HSS
redondos rellenos
Relación
ancho/espesor
λp compacto/
no compacto
b
t
2,26
D
t
0,15
96
E
Fy
E
Fy
λr no compacto/
esbelto
3,00
0,19
E
Fy
E
Fy
Máximo
permitido
5,00
0,31
E
Fy
E
Fy
03-09-2015
TABLA 9.1.1.b
Límites de relación ancho/espesor para elementos de acero de compresión en
elementos compuestos sujetos a flexión para uso con el numeral 9.3.4
Descripción del
Relación
λp compacto/ λr no compacto /
elemento
ancho/espesor no compacto
esbelto
Alas de tubos HSS
E
E
b
rectangulares y de
3,00
2,26
Fy
Fy
secciones cajón de
t
espesor uniforme
Almas de tubos
HSS rectangulares
E
E
h
3,00
5,70
y de secciones
Fy
Fy
t
cajón de espesor
uniforme
Tubos
HSS
E
E
D
0,09
0,31
redondos rellenos
Fy
Fy
t
9.2
Máximo
permitido
5,00
E
Fy
5,70
E
Fy
0,31
E
Fy
FUERZA AXIAL
Este numeral se aplica a dos tipos de elementos compuestos cargados
axialmente: elementos embebidos y elementos rellenos.
9.2.1
Elementos compuestos embebidos
9.2.1a. Limitaciones
Los elementos compuestos embebidos, deben estar sujetos a las siguientes
limitaciones:
(1) El área de la sección del núcleo de acero debe ser por lo menos el 1 % del
área de la sección compuesta total.
(2) El encamisetado de concreto que rodea al núcleo de acero debe ser reforzado
con barras longitudinales continuas y estribos, ganchos o espirales.
Donde se usen estribos o ganchos, se usara como mínimo barras de 3/8”
espaciadas a un máximo de 300 mm entre centros o barras de 1/2” o mayores
espaciadas a un máximo de 400 mm entre centros. Se permite el uso de malla
electrosoldada de área equivalente.
El máximo espaciamiento entre los estribos o ganchos no excederá 0,5 veces
la menor dimensión de la columna.
(3) La cuantía mínima longitudinal, 𝜌𝑠𝑟 , debe ser 0,004, donde 𝜌𝑠𝑟 es dado por:
 sr 
Asr
Ag
(9.2-1)
donde:
Asr = área de barras de refuerzo continuo
Ag = área bruta del elemento compuesto
(4) Ver los numerales 7.10 y 10.9.3 de la norma E.060 para disposiciones
adicionales sobre reforzamiento con estribos y en espiral.
97
03-09-2015
9.2.1b. Resistencia a Compresión
La resistencia en compresión, c Pn, de elementos compuestos embebidos de
doble simetría cargados axialmente, será determinada para el estado límite de
pandeo en flexión basado en la esbeltez del miembro como sigue:
c = 0,75
(a) Cuando
Pno
 2,25
Pe
Pn = Pno [0,658
Pno
Pe ]
(9.2-2)
(b) Cuando Pno  2,25
Pe
Pn = 0,877 Pe
(9.2-3)
donde:
Pno = As Fy + Asr Fysr + 0,85 Ac f 'c
(9.2-4)
Pe = Carga crítica de pandeo elástico, determinado de acuerdo al capítulo
3
= π 2 (E Ieff )/(KL)2
(9.2-5)
Ac = área de concreto
As = área de la sección de acero
Ec =
EIeff =
=
C1 =
'
módulo de elasticidad del concreto = 0,043 wc 1,5 f c , MPa
rigidez efectiva de la sección compuesta
Es Is + 0,5 Es Isr +C1 Ec Ic
Coeficiente para el cálculo de la rigidez efectiva de un elemento
compuesto embebido en compresión

As
 Ac  As
= 0,1  2
Es =
f 'c =
Fy =
Fysr =
Ic =
Is
=
Isr =
K =
L =
wc =

  0,3

módulo de elasticidad del acero = 200 000 MPa
resistencia especificada en compresión del concreto
esfuerzo mínimo de fluencia del perfil de acero
esfuerzo mínimo de fluencia de las barras de refuerzo
momento de inercia de la sección de concreto respecto al eje neutro
elástico de la sección compuesta
momento de inercia del perfil de acero respecto al eje neutro elástico
momento de inercia de las barras de refuerzo respecto al eje neutro
factor de longitud efectiva
longitud no arriostrada lateralmente del elemento
peso del concreto por unidad de volumen (1500 ≤ wc ≤ 2500 kg⁄m3 )
98
03-09-2015
La fuerza de compresión disponible no necesita ser menor a la especificada para
el elemento con solo perfiles de acero como requerido por el capítulo 5.
9.2.1c. Resistencia en tracción
La resistencia disponible en tracción en elementos compuestos embebidos debe
ser determinada por el estado límite de fluencia como se muestra a continuación:
Pn = As Fy + Asr Fysr
(9.2-8)
t = 0,90
9.2.1d. Transferencia de carga
Los requisitos de transferencia de carga para elementos compuestos embebidos
deben ser determinados de acuerdo con el numeral 9.6.
9.2.1e. Requisitos para detalles
El espaciamiento entre el núcleo de acero y el refuerzo longitudinal debe ser un
mínimo de 1,5 veces el diámetro de la barra de refuerzo, pero no menos que
38 mm.
Si la sección transversal compuesta es formada por dos o más perfiles de acero
embebido, los perfiles deben ser interconectados con enlaces, planchas de unión,
planchas de refuerzo o componentes similares para prevenir el pandeo de los
perfiles individuales debido a cargas aplicadas previamente al endurecimiento
del concreto.
9.2.2
Elementos compuestos rellenos de concreto
Para elementos compuestos rellenos de concreto, el área de la sección de acero
debe representar por lo menos el 1% del total de la sección transversal
compuesta. Los elementos compuestos rellenos de concreto deben ser
clasificados por pandeo local de acuerdo al numeral 9.1.4.
9.2.2b. Resistencia en compresión
La resistencia disponible en compresión de elementos compuestos rellenos con
concreto de doble simetría cargados axialmente debe ser determinada para el
estado límite de pandeo en flexión de acuerdo al numeral 9.2.1b con las
siguientes modificaciones:
(a) Para secciones compactas
Pno = Pp
99
(9.2-9a)
03-09-2015
donde:
E
Pp = As Fy + C2 f 'c (Ac + Asr Es )
(9.2-9b)
c
C2 = 0,85 para secciones rectangulares y 0,95 para secciones circulares.
Pno = Pp -
Pp - Py
(λr - λp )
2
(λ - λp )2
(9.2-9c)
donde:
λ, λp y λr son relaciones de esbeltez determinados en la Tabla 9.1.1a
𝑃𝑝 es determinado por la ecuación 9.2-9b
E
Py = As Fy + 0,7 f 'c (Ac + Asr Es )
(9.2-9d)
c
(c) Para secciones esbeltas
E
Pno = As Fcr + 0,7 f 'c (Ac + Asr Es )
c
(9.2-9e)
donde:
Fcr =
9Es
b 2
t
para secciones rectangulares rellenas
(9.2-10)
( )
Fcr =
0,72Fy
0,2
𝐷 Fy
(( ) )
𝑡 Es
para secciones circulares rellenas
(9.2-11)
La rigidez efectiva de la sección compuesta 𝐸𝐼𝑒𝑓𝑓 para todas las secciones
debe ser:
EIeff = Es Is + Es Isr + C3 Ec Ic
(9.2-12)
donde:
C3 = Coeficiente para calcular la rigidez efectiva de elementos
compuestos rellenos en compresión
= 0,6 + 2 [A
As
c + As
] ≤ 0,9
(9.2-13)
La resistencia disponible en compresión no necesita ser menor a la especificada
para el elemento con solo perfiles de acero como requerido por el capítulo 5.
100
03-09-2015
9.2.2c. Resistencia en tracción
La resistencia disponible en tracción de un elemento compuesto relleno cargado
axialmente debe ser determinada para el estado límite de fluencia tal como sigue:
Pn = As Fy + Asr Fysr
(9.2-14)
t = 0,90
9.2.2d. Transferencia de carga
Los requisitos de transferencia de carga para elementos compuestos rellenos
deben ser determinados de acuerdo con el numeral 9.6.
9.3
FLEXIÓN
Este numeral aplica a tres tipos de elementos compuestos en flexión: Vigas
compuestas con anclajes de acero pudiendo ser conectores de corte (studs) o
canales de acero, elementos de acero embebidos en concreto, y elementos
rellenos.
9.3.1
General
9.3.1a. Ancho efectivo
El ancho efectivo de la losa de concreto debe ser la suma de los anchos efectivos
a cada lado del eje de la viga, cada uno de los cuales no debe exceder:
(1) Un octavo de la luz de la viga, medida centro a centro de los apoyos;
(2) Un medio de la distancia al eje de la viga adyacente; o
(3) La distancia al borde de la losa
9.3.1b. Resistencia durante la construcción
Cuando no se use apuntalamiento temporal durante la construcción, la sección
de acero sola debe tener la resistencia suficiente para soportar todas las cargas
aplicadas antes que el concreto alcance el 75 % de su resistencia especificada
f’c. La resistencia disponible en flexión de la sección de acero debe ser
determinada de acuerdo con el capítulo 6.
9.3.2
Vigas Compuestas con conectores de corte (studs) o canales de acero
9.3.2a. Resistencia en flexión en zona de momento positivo
La resistencia en flexión en zona de momento positivo, b Mn, debe ser
determinada por el estado límite de fluencia tal como sigue:
b = 0,90
101
h
03-09-2015
E
(a) Cuando: t ≤ 3,76√F
w
y
Mn debe ser determinado a partir de la distribución de esfuerzos plásticos en
la sección compuesta para el estado límite de fluencia (momento plástico)
h
E
(b) Cuando: t > 3,76√F
w
y
Mn debe ser determinado por la superposición de esfuerzos elásticos,
considerando los efectos de apuntalamiento, para el estado límite de fluencia
(momento de fluencia)
9.3.2b. Resistencia en flexión en zona de momento negativo
La resistencia disponible en flexión en zona de momento negativo debe ser
determinada para la sección de acero sola, de acuerdo con los requisitos del
capítulo 6.
Alternativamente, la resistencia disponible a flexión negativa debe ser
determinada de la distribución de esfuerzos plásticos en la sección compuesta,
para el estado límite de fluencia (momento plástico), con:
b = 0,90
considerando las limitaciones siguientes:
(1) La viga de acero es compacta y está debidamente arriostrada de acuerdo con
el capítulo 6.
(2) La losa está conectada a la viga de acero en la región de momento negativo
mediante conectores de corte (studs) o canales de acero
(3) El refuerzo de la losa paralelo a las vigas de acero, dentro del ancho efectivo
de la losa, se desarrolla apropiadamente.
9.3.2c. Vigas compuestas con planchas colaborantes
(1) General
La resistencia disponible en flexión de una construcción compuesta
consistente en losas de concreto sobre planchas colaborantes conectadas a
vigas de acero debe ser determinada por las disposiciones aplicables de los
numerales 9.3.2a y 9.3.2b, con los siguientes requisitos:
(1) La altura nominal del nervio no debe ser mayor de 75 mm. El ancho
promedio del nervio de concreto, wr, no debe ser menor que 50 mm, y
para efectos de cálculo no mayor que el ancho libre en el borde superior
de la plancha colaborante.
(2) La losa de concreto debe conectarse a la viga de acero con conectores
de corte soldados (studs), de 19 mm de diámetro o menos. Los
conectores de corte deben ser soldados a través de la plancha
colaborante o directamente a la sección de acero. Los conectores de
corte, después de su instalación, deben extenderse no menos que 37 mm
102
03-09-2015
por sobre el borde superior de la plancha colaborante y debe haber por
lo menos 13 mm de recubrimiento de concreto sobre el borde superior
de los conectores de corte.
(3) El espesor de la losa sobre la plancha colaborante no debe ser menor
que 50 mm.
(4) La plancha colaborante debe quedar anclada en todos los elementos
soportantes con un espaciamiento que no exceda a 450 mm. Tal anclaje
debe ser provisto por conectores de corte, una combinación de
conectores de corte y soldaduras de punto u otro dispositivo
especificado por los documentos contractuales.
(2) Nervios orientados perpendicularmente a la viga de acero
En la determinación de las propiedades de la sección compuesta y al calcular
Ac para nervios orientados perpendicularmente a las vigas de acero, se
despreciara el concreto debajo del borde superior de la plancha colaborante.
(3) Nervios orientados paralelamente a la viga de acero
El concreto bajo el borde superior de la plancha colaborante puede incluirse
en la determinación de las propiedades de la sección compuesta y debe ser
considerado al calcular Ac.
Los nervios de la plancha colaborante encima de las vigas portantes pueden
cortarse y separarse longitudinalmente para formar un ensanche de concreto.
Cuando el peralte nominal de la plancha colaborante es 38 mm o mayor, el
ancho promedio, wr, del nervio encima de la viga portante, necesario para
tener un conector de corte, no debe ser menor que 50 mm; se debe añadir un
ancho adicional de cuatro diámetros del conector por cada conector de corte
adicional.
9.3.2d. Transferencia de carga entre viga de acero y losa de concreto
(1) Transferencia de carga para momento positivo
El corte horizontal total en la interfase entre la viga de acero y la losa de
concreto debe suponerse que es transferido por conectores de corte o
anclajes de canal de acero, excepto para vigas embebidas en concreto como
se define en el numeral 9.3.3. Para la acción compuesta con concreto sujeto
a compresión por flexión, el corte horizontal nominal transferido entre la
losa de concreto y la viga de acero por anclajes de acero, V' , entre el punto
de máximo momento positivo y el punto de momento cero debe ser
determinado como el menor valor de acuerdo a los estados límites de
aplastamiento del concreto, fluencia en tracción de la sección de acero, o la
resistencia a corte de los anclajes de acero:
(a) Aplastamiento del concreto
V' = 0,85 f 'c Ac
(9.3-1a)
(b) Fluencia en tracción de la sección de acero
V' = Fy As
103
(9.3-1b)
03-09-2015
(c) Resistencia de los conectores de corte o canales de acero
V' = ∑ Qn
(9.3-1c)
donde:
Ac = área de la losa de concreto dentro del ancho efectivo.
As = área de la sección de acero.
ΣQn = suma de las resistencias nominales en corte de los conectores
de corte o canales de acero entre el punto de máximo
momento positivo y el punto de momento cero.
(2) Transferencia de carga para momento negativo
En vigas compuestas continuas donde el refuerzo de acero longitudinal en
las regiones de momento negativo se considera que actúa en colaboración
con la viga de acero, el corte horizontal total entre el punto de máximo
momento negativo y el punto de momento cero debe ser determinado como
el menor valor de acuerdo con los siguientes estados límites:
(a) Para el estado límite de fluencia en tracción del refuerzo de la losa
V' = Asr Fysr
(9.3-2a)
donde:
Asr = área de refuerzo de acero longitudinal debidamente
desarrollado dentro del ancho efectivo de la losa de concreto.
Fysr = esfuerzo de fluencia mínimo especificado del acero de
refuerzo.
(b) Para el estado límite de resistencia al corte del conector de corte o canal
de acero:
V' = ∑ Qn
9.3.3
(9.3-2b)
Elementos compuestos embebidos
La resistencia disponible en flexión de elementos embebidos en concreto debe
ser determinada como sigue:
b = 0,90
La resistencia nominal en flexión, Mn, debe ser determinada usando uno de los
siguientes métodos:
(a) La superposición de esfuerzos elásticos en la sección compuesta,
considerando los efectos de apuntalamiento para el estado límite de fluencia
(momento de fluencia).
(b) La distribución de los esfuerzos plásticos en la sección de acero sola, para
el estado límite de fluencia (momento plástico) de la sección de acero.
104
03-09-2015
(c) La distribución de los esfuerzos plásticos en la sección compuesta o el
método de compatibilidad de deformaciones, para el estado límite de
fluencia (momento plástico) en la sección compuesta. Para elementos
embebidos en concreto, deben proporcionarse anclajes de acero.
9.3.4
Elementos compuestos rellenos
Las secciones compuestas rellenas deben ser clasificadas para el pandeo local de
acuerdo al numeral 9.1.4.
9.3.4b. Resistencia en flexión
La resistencia disponible en flexión de elementos compuestos rellenos debe ser
determinada como sigue:
b = 0,90
La resistencia nominal en flexión, Mn, debe ser determinada como sigue:
(a) Para secciones compactas
Mn = Mp
(9.3-3a)
donde:
Mp = momento correspondiente a la distribución de esfuerzos plásticos
sobre la sección transversal compuesta.
λ - λp
Mn = Mp - (Mp - My ) (λ - λ )
r
p
(9.3-3b)
donde:
, p y r son las relaciones de esbeltez determinadas en la Tabla 9.1.1b
My = momento de fluencia correspondiente a la fluencia del ala en tracción
y primera fluencia del ala en compresión. La capacidad en la primera
fluencia debe ser calculada asumiendo una distribución elástica
lineal de esfuerzos con el esfuerzo máximo en compresión del
concreto limitado a 0,7 f 'c y el máximo esfuerzo tracción del acero
limitado a Fy.
(c) Para secciones esbeltas, Mn, debe ser determinado como el primer momento
de fluencia. El esfuerzo de compresión del ala debe ser limitado al esfuerzo
de pandeo local, Fcr, determinado usando la ecuación 9.2-10 o 9.2-11. La
distribución de esfuerzos del concreto debe ser elástica lineal con el máximo
esfuerzo de compresión limitado a 0,7 f 'c .
105
9.4
CORTE
9.4.1
Elementos compuestos rellenos y embebidos
03-09-2015
La resistencia de diseño en corte, v Vn, debe ser determinada en base a una de
las siguientes resistencias:
(a) La resistencia disponible en corte de la sección de acero sola como lo
especifica el Capítulo 7.
(b) La resistencia disponible en corte de la porción de concreto armado
(concreto más acero de refuerzo) sola como lo define la Norma E.060
Concreto Armado con:
v = 0,75
(c) La resistencia nominal en corte de la sección de acero como se define en el
Capítulo 7 más la resistencia nominal del acero de refuerzo (barras
corrugada) como lo define la Norma E.060 Concreto Armado, como una
resistencia combinada con un factor de seguridad combinado de:
v = 0,75
9.4.2
Vigas compuestas con planchas colaborantes
La resistencia disponible en corte de vigas compuestas con conectores de corte
o anclajes de canal de acero debe ser determinada basada en las propiedades de
la sección de acero sola de acuerdo con el Capítulo 7.
9.5
COMBINACIÓN DE FUERZA AXIAL Y FLEXIÓN
La interacción entre las fuerzas axiales y flexión en elementos compuestos debe
tomar en cuenta la estabilidad como lo requiere el Capítulo 3. La resistencia
disponible en compresión y la resistencia disponible en flexión deben ser
determinadas como se define en los numerales 9.2 y 9.3, respectivamente. Para
tomar en cuenta la influencia de los efectos de longitud en la resistencia axial del
elemento, la resistencia nominal axial del elemento deberá determinarse de
acuerdo con el numeral 9.2.
Para elementos compuestos embebidos y para elementos compuestos rellenos
con secciones compactas, la interacción entre la fuerza axial y la flexión debe
ser determinada en base a las ecuaciones de interacción del numeral 8.1.1 o uno
de los métodos definidos en el numeral 9.1.2.
Para elementos compuestos rellenos con secciones no compactas o esbeltas, la
interacción entre las fuerzas axiales y la flexión deben ser basadas en las
ecuaciones interacción del numeral 8.1.1.
Los métodos para determinar la capacidad de la viga-columna compuestas
pueden ser encontrados en los comentarios de la Especificación ANSI/AISC
360-10.
106
9.6
TRANSFERENCIA DE CARGA
9.6.1
Requisitos generales
03-09-2015
Cuando se aplican fuerzas externas a un elemento compuesto (embebido o
relleno) cargado axialmente, la introducción de fuerzas al elemento y la
transferencia de cortes longitudinales dentro del elemento deben ser evaluadas
de acuerdo a los requerimientos de asignación de carga presentados en este
numeral.
La resistencia de diseño, Rn, de los mecanismos de transferencia de fuerzas
aplicables como lo determina el numeral 9.6.3 debe igualar o exceder la fuerza
de corte longitudinal requerida a transferir, Vr ' , determinado de acuerdo con el
numeral 9.6.2.
9.6.2
Asignación de fuerza
La asignación de fuerza debe ser determinada en base a la distribución de la
fuerza externa de acuerdo a los requerimientos siguientes:
9.6.2a. Fuerza externa aplicada a la sección de acero
Cuando toda la fuerza externa es aplicada directamente a la sección de acero, la
fuerza requerida a transferirse al concreto, Vr ' , debe ser determinado como:
Vr ' = Pr (1 - As Fy / Pno )
(9.6-1)
donde:
Pr = fuerza externa requerida aplicada al elemento compuesto.
Pno = resistencia nominal en compresión axial sin consideración de los
efectos de longitud, determinada por la ecuación 9.2-4 para
elementos compuestos embebidos y la ecuación 9.2-9a para
elementos compuestos rellenos.
9.6.2b. Fuerza externa aplicada al concreto
Cuando toda la fuerza externa se aplica al concreto o al relleno de concreto, la
fuerza requerida a transferir al acero, 𝑉𝑟′ , debe ser determinada como sigue:
Vr ' = Pr (As Fy / Pno )
(9.6-2)
9.6.2c. Fuerza externa aplicada conjuntamente al acero y al concreto
Cuando la fuerza externa se aplica conjuntamente a la sección del acero y al
concreto o al relleno de concreto, 𝑉𝑟′ , debe ser determinada como la fuerza
requerida para establecer el equilibrio de la sección transversal.
107
03-09-2015
En este caso la fuerza de corte longitudinal a transferirse para alcanzar el
equilibrio de la sección transversal puede tomarse como la diferencia entre la
porción de fuerza externa aplicada directamente al concreto y la requerida por la
ecuación 9.6-1 o la porción de fuerza externa aplicada directamente a la sección
de acero y la requerida por la ecuación 9.6-2.
9.6.3
Mecanismos de transferencia de fuerza
La resistencia nominal, Rn, de los mecanismos de transferencia de fuerza de la
interacción por adherencia directa, la conexión de corte, y el aplastamiento
directo deben ser determinado de acuerdo con este numeral. Se permite el uso
del mecanismo de transferencia de fuerza que proporciona la mayor resistencia
nominal. No deben superponerse los mecanismos de transferencia de fuerza.
El mecanismo de transferencia de fuerza de la interacción por adherencia directa
no debe ser usado para elementos compuestos embebidos.
9.6.3a. Aplastamiento directo
Cuando un elemento compuesto embebido o relleno la transferencia de fuerzas
es por aplastamiento directo, a partir de mecanismos de soporte interno como el
empleo de planchas de acero internas dentro de un elemento compuesto relleno,
la resistencia disponible de aplastamiento del concreto para el estado límite de
aplastamiento del concreto se determina como sigue:
Rn = 1,7 f 'c A1
(9.6-3)
ϕB = 0,65
donde:
A1 = área de concreto cargada.
9.6.3b. Conexión en corte
Cuando en un elemento compuesto embebido o relleno la fuerza es transferida
por conexión de corte, la resistencia disponible en corte del conector de corte o
anclajes de canal de acero debe ser determinada como sigue:
Rc = ∑ Qcv
(9.6-4)
donde:
∑ Qcv = suma de las resistencias disponibles en corte, ϕQnv , de los
conectores de corte o anclajes de canal de acero, determinados
según el numeral 9.8.3a o el numeral 9.8.3d, respectivamente,
colocados dentro de la longitud de introducción de carga como
se define en el numeral 9.6.4.
108
03-09-2015
9.6.3c. Interacción por adherencia directa
Cuando en un elemento compuesto embebido o relleno la fuerza es transferida
por interacción de adherencia directa, la resistencia disponible por adherencia
entre el acero y el concreto se determina como sigue:
ϕ = 0,45
(a) Para secciones rectangulares de acero rellenas con concreto:
Rn = B2 Cin Fin
(9.6-5)
(b) Para secciones circulares de acero rellenas con concreto:
Rn = 0,25 π D2 Cin Fin
(9.6-6)
donde:
Cin = 2, si el elemento compuesto relleno se extiende a un lado del punto
de transferencia de la fuerza
= 4, si el elemento compuesto relleno se extiende ambos lados del
punto de transferencia de la fuerza
Rn = resistencia nominal de adherencia
Fin = esfuerzo nominal de adherencia = 0,40 MPa
B = ancho total de la sección rectangular de acero a lo largo de la cara
de transferencia de la carga
D = diámetro externo de la sección circular HSS
9.6.4
Requisitos para detalles
9.6.4a. Elementos compuestos embebidos
Los anclajes de acero utilizados para la transferencia de corte longitudinal deben
ser distribuidos dentro de la longitud de transferencia de carga, la cual no debe
exceder una distancia de dos veces la dimensión transversal mínima del elemento
compuesto embebido, encima y debajo de la región de transferencia de carga.
Los anclajes utilizados para la transferencia de corte longitudinal deben ser
colocados sobre al menos dos caras del perfil de acero en una configuración
generalmente simétrica respecto a los ejes del perfil de acero.
El espaciamiento de los anclajes de acero, tanto dentro como fuera de la longitud
de transferencia de carga, será conforme a lo indicado en 9.8.3e
9.6.4b. Elementos compuestos rellenos
Donde se requiera, los anclajes de acero que transfieren la fuerza de corte
longitudinal requerida, deben ser distribuidos dentro de la longitud de
transferencia de carga, la cual no debe exceder una distancia de dos veces la
dimensión transversal mínima del elemento rectangular de acero, o dos veces el
diámetro del elemento circular de acero, tanto encima como debajo de la región
de transferencia de carga. El espaciamiento del anclaje de acero dentro de la
longitud de transferencia de carga debe ser conforme a lo indicado en 9.8.3e.
109
9.7
03-09-2015
DIAFRAGMAS COMPUESTOS Y VIGAS SECUNDARIAS
Los diafragmas horizontales de losas compuestas y vigas secundarias deben ser
diseñados y detallados para transferir las cargas entre el diafragma horizontal, y
las vigas secundarias hacia los elementos del sistema resistente a cargas laterales.
9.8
ANCLAJES DE ACERO
9.8.1
General
Los anclajes de acero pueden ser canales, pernos o conectores de corte, o
elementos similares.
El diámetro de un conector de corte no debe ser mayor a 2,5 veces el espesor del
ala a la cual es soldado, a menos que sea soldado al ala directamente sobre el
alma.
El numeral 9.8.2 se aplica para un elemento compuesto en flexión donde los
anclajes de acero son embebidos en una losa maciza de concreto o en una losa
vaciada sobre plancha colaborante. El numeral 9.8.3 se aplica para todos los
demás casos.
9.8.2
Anclajes de acero en vigas compuestas
La longitud del conector de corte no debe ser menor que 4 veces su diámetro,
medida desde su base hasta la parte superior después de la instalación.
9.8.2a. Resistencia de los conectores de corte
La resistencia nominal en corte de un conector de corte embebido en una losa
maciza de concreto o en una losa compuesta con plancha colaborante debe ser
determinada como:
Qn  0,5 Asa
f
'
c
Ec  Rg R p Asa Fu
(9.8-1)
donde:
Asa = área de la sección transversal del conector de corte
Ec = módulo de elasticidad del concreto (ver Norma E.060 Concreto
Armado)
Fu = resistencia mínima en tracción de un conector de corte
Rg = 1,0 para:
(a) un conector de corte soldado en un nervio de la plancha
colaborante orientada perpendicularmente al perfil de acero;
(b) cualquier número de conectores de corte, en una losa maciza de
concreto, soldados en una fila directamente al perfil de acero.
(c) cualquier número de conectores de corte soldados en una fila a
través de la plancha colaborante orientada paralelamente al
perfil de acero y con una relación ancho promedio a peralte del
nervio ≥ 1,5.
110
03-09-2015
= 0,85 para:
(a) dos conectores de corte soldados en un nervio de la plancha
colaborante orientada perpendicularmente al perfil de acero;
(b) un conector de corte soldado a través de la plancha colaborante
orientada paralelamente al perfil de acero y con una relación
ancho promedio a peralte del nervio < 1,5.
= 0,7 para tres o más conectores de corte soldados en un nervio de la
plancha colaborante orientada perpendicularmente al perfil de acero.
Rp = 0,75 para:
(a) conectores de corte, en una losa maciza de concreto, soldados
directamente al perfil de acero;
(b) conectores de corte soldados en una losa compuesta con plancha
colaborante orientada perpendicularmente a la viga y con
emid-ht ≥ 50 mm;
(c) conectores de corte soldados a través de la plancha colaborante,
o plancha de acero usada como material de relleno, y embebidas
en una losa compuesta con plancha colaborante orientada
paralelamente a la viga.
emid-ht
= 0,6 para conectores de corte soldados en una losa compuesta con
plancha colaborante orientada perpendicularmente a la viga y con
emid-ht < 50 mm;
= distancia desde el borde del conector de corte hasta el alma de la
plancha colaborante, medida a media altura del nervio de la plancha,
y en la dirección de la carga del conector de corte (ver figura Nº 1).
Figura Nº 1
111
03-09-2015
Tabla Nº 9.8.2a
Valores de Rg y Rp para varios casos
Condición
Rg
Losa maciza
1,0
Plancha colaborante con el nervio
orientado paralelamente al perfil
de acero
Rp
0,75
wr
 1,5
hr
1,0
0,75
wr
 1,5
hr
0,85**
0,75
Plancha colaborante con el nervio
orientado perpendicularmente al
perfil de acero
Número de conectores de corte
ocupando el mismo nervio
1
1,0
0,6+
2
0,85
0,6+
3 o más
0,7
0,6+
hr = altura nominal del nervio
wr = ancho promedio del nervio o ensanche de concreto
(como se define en el numeral 9.3.2c)
** Para un conector de corte tipo perno individual
+
Este valor puede aumentar a 0,75 cuando emid-ht ≥ 50 mm
9.8.2b. Resistencia de canales de acero
La resistencia nominal en corte de un anclaje de canal de acero laminado en
caliente embebido en una losa maciza de concreto debe ser determinada como
sigue:


Qn  0,3 t f  0,5 t w la
f 'c Ec
(9.8-2)
donde:
la = longitud del canal
tf = espesor del ala del canal
tw = espesor del alma del canal
La resistencia del anclaje de canal de acero debe ser desarrollada soldando el
canal al ala de la viga para una fuerza igual a Qn, considerando la excentricidad
en el anclaje.
112
03-09-2015
9.8.2c. Número requerido de anclajes de acero
El número de anclajes requeridos entre la sección de momento de flexión
máximo (positivo o negativo) y la sección adyacente de momento cero debe ser
igual al corte horizontal determinado de acuerdo a los numerales 9.3.2d(1) y
9.3.2d(2) dividido por la resistencia nominal en corte de un anclaje de acero
como se determina en el numeral 9.8.2a o en el numeral 9.8.2b. El número de
anclajes de acero requerido entre cualquier carga concentrada y el punto más
cercano de momento cero debe ser suficiente para desarrollar el momento
máximo requerido en el punto de carga concentrada.
9.8.2d. Requisitos para detalles
Los anclajes de acero requeridos a cada lado del punto de momento de flexión
máximo (positivo o negativo) deben ser distribuidos uniformemente entre este
punto y los puntos adyacentes de momento cero, a menos que se especifique de
otra manera en los planos estructurales.
Los anclajes de acero deben tener por lo menos 25 mm de recubrimiento lateral
de concreto en la dirección perpendicular a la fuerza de corte, excepto para
anclajes instalados en los nervios de las planchas colaborantes. La distancia
mínima entre el centro de un anclaje a un borde libre en la dirección de la fuerza
de corte debe ser 200 mm si se usa concreto de peso normal y 250 mm si se usa
concreto liviano. En lugar de estos valores se pueden usar las disposiciones del
Capítulo 17 de la Norma E.060 Concreto Armado.
En losas macizas, el espaciamiento mínimo entre conectores de corte, medido
centro a centro, debe ser seis diámetros a lo largo del eje longitudinal de la viga
compuesta de apoyo y cuatro diámetros en la dirección transversal. Para
planchas colaborantes, donde los nervios están orientados perpendicularmente a
la viga de acero, el espaciamiento mínimo centro a centro será cuatro diámetros
en cualquier dirección. El espaciamiento máximo centro a centro de los
conectores de corte no debe exceder ocho veces el espesor total de la losa ni
900 mm.
9.8.3
Anclajes de acero en elementos compuestos
Este numeral se aplicará al diseño de conectores de corte y anclajes de canal de
acero vaciados in situ en elementos compuestos.
En lugar de lo indicado en este numeral se pueden usar las disposiciones del
Capítulo 17 de la Norma E.060 Concreto Armado.
Para concreto de peso normal: Los conectores de corte sujetos sólo a corte no
podrán tener una longitud menor que cinco diámetros medida, después de la
instalación, desde la base hasta la parte superior de la cabeza. La longitud de los
conectores de corte sujetos a tracción o a interacción de corte y tracción no será
inferior a 8 veces su diámetro medida, después de la instalación, desde la base
hasta la parte superior de la cabeza.
113
03-09-2015
Para concretos livianos: Los conectores de corte sujetos sólo a corte no podrán
tener una longitud menor que siete diámetros medida, después de la instalación,
desde la base hasta la parte superior de la cabeza. La longitud de los conectores
de corte sometidos a tracción no será menor que diez veces su diámetro medida,
después de la instalación, desde la base hasta la parte superior de la cabeza. La
resistencia nominal del conector de corte sujeto a la interacción de corte y
tracción para concreto liviano, será determinado conforme a lo estipulado por
las Normas Técnicas de Edificación aplicables.
Los conectores de corte sometidos a tracción o interacción de corte y tracción
deben tener un diámetro de cabeza mayor o igual a 1,6 veces el diámetro del
vástago.
La siguiente Tabla resume los valores mínimos de la relación h/d para conectores
de corte, para cada condición cubierta en este numeral:
Condición de carga
Corte
Tracción
Corte y tracción
Concreto de peso normal
h/d ≥ 5
h/d ≥ 8
h/d ≥ 8
Concreto liviano
h/d ≥ 7
h/d ≥ 10
N/A*
h/d = Relación de la longitud del vástago del conector al diámetro del vástago.
*
Refiérase al Capítulo 17 de la Norma E.060 Concreto Armado para el cálculo de
los efectos de interacción de los conectores embebidos en el concreto liviano.
9.8.3a. Resistencia al corte de conectores de corte en elementos compuestos
Donde la resistencia a la rotura por desgarramiento por corte del concreto no sea
un estado límite aplicable, la resistencia de diseño en corte, ϕv Qnv , de un
conector de corte se determinará de la siguiente manera:
Qnv = Asa Fu
(9.8-3)
v = 0,65
donde:
Qnv = resistencia nominal en corte del conector de corte
Asa = área de la sección transversal del conector de corte
Fu = resistencia a la tracción mínima especificada del conector de corte
Donde la resistencia a la rotura por desgarramiento por corte del concreto es un
estado límite aplicable, la resistencia disponible en corte de un conector de corte
debe ser determinada por una de las siguientes formas:
1. Donde las barras de refuerzo de confinamiento del anclaje son desarrolladas
conforme al Capítulo 12 de la Norma E.060 Concreto Armado a ambos lados
de la superficie de rotura por desgarramiento por corte del concreto para
conectores de corte, se usara el valor mínimo entre la resistencia nominal en
corte de la ecuación 9.8-3 o la resistencia nominal de las barras de refuerzo
del anclaje para determinar la resistencia de corte nominal, Qnv, del conector
de corte.
114
03-09-2015
2. Según lo estipulado por las Normas Técnicas de Edificación aplicables o por
el Capítulo 17 de la Norma E.060 Concreto Armado.
9.8.3b. Resistencia a la tracción de conectores de corte con cabeza en elementos
compuestos.
Donde la distancia desde el centro de un anclaje a un borde libre del concreto en
la dirección perpendicular al eje del conector de corte con cabeza es mayor o
igual a 1,5 veces la altura del conector de corte medida a la parte superior de la
cabeza del conector, y donde el espaciamiento centro a centro entre los
conectores de corte es mayor o igual a tres veces la altura del conector medida a
la parte superior de la cabeza del conector, la resistencia en tracción disponible
de un conector de corte con cabeza debe ser determinada de la siguiente manera:
Qnt = Fu Asa
(9.8-4)
t = 0,75
donde:
Qnt = resistencia nominal en tracción para conectores de corte con cabeza
Donde la distancia desde el centro de un anclaje a un borde libre del concreto en
la dirección perpendicular al eje del conector de corte con cabeza es menor a
1,5 veces la altura del conector de corte medida a la parte superior de la cabeza
del conector, o donde el espaciamiento centro a centro entre los conectores de
corte es menor a tres veces la altura del conector medida a la parte superior de la
cabeza del conector, la resistencia en tracción disponible de un conector de corte
con cabeza debe ser determinada de la siguiente manera:
1. Donde las barras de refuerzo de confinamiento del anclaje son desarrolladas
conforme al capítulo 12 de la Norma E.060 Concreto Armado, a ambos lados
corte de la ecuación 9.8-4 o la resistencia nominal de las barras de refuerzo
del anclaje para determinar la resistencia de corte nominal, Qnt, del conector
de corte.
2. Según lo estipulado por las Normas aplicables del Reglamento Nacional de
Edificaciones.
9.8.3c. Resistencia de conectores de corte con cabeza para la interacción de
tracción y corte en componentes compuestos
Donde la resistencia al desgarramiento del concreto en corte no es un estado
limite que controla, y donde la distancia del centro de un anclaje hasta el borde
libre del concreto en la dirección perpendicular al eje del conector de corte con
cabeza es mayor o igual a 1,5 veces la altura del conector de corte medida a la
parte superior de la cabeza del conector, y donde el espaciamiento centro a centro
entre los conectores de corte es mayor o igual a tres veces la altura del conector
medida a la parte superior de la cabeza del conector, la resistencia nominal de
115
03-09-2015
interacción de tracción y corte de un conector de corte con cabeza debe ser
determinada de la siguiente manera:
 Q 5 3  Q 5 3 
 rt    rv    1,0
Q  
 Qct 
 cv  

(9.8.5)
donde:
Qrt = resistencia requerida en tracción
Qct = t Qnt = resistencia disponible en tracción, determinado de acuerdo
con el numeral 9.8.3b
Qrv = resistencia requerida en corte
Qcv = v Qnv = resistencia disponible en corte, determinado de acuerdo
con el numeral 9.8.3a
 t = factor de resistencia por tracción = 0,75
 v = factor de resistencia por corte = 0,65
Donde la resistencia al desgarramiento del concreto en corte es un estado limite
que controla, o donde la distancia del centro de un anclaje hasta el borde libre
del concreto en la dirección perpendicular al eje del conector de corte con cabeza
es menor a 1,5 veces la altura del conector de corte medida a la parte superior de
la cabeza del conector, o donde el espaciamiento centro a centro entre los
conectores de corte es menor que tres veces la altura del conector medida a la
parte superior de la cabeza del conector, la resistencia nominal de interacción de
tracción y corte de un conector de corte con cabeza debe ser determinada de la
siguiente manera:
1) Donde las barras de refuerzo de confinamiento del anclaje son desarrolladas
conforme al capítulo 12 de la Norma E.060 Concreto Armado, a ambos lados
corte de la ecuación 9.8-3 y la resistencia nominal de las barras de refuerzo
del anclaje para determinar la resistencia nominal en corte, Qnv, del conector
de corte, y la resistencia nominal de las barras de refuerzo del anclaje de la
ecuación 9.8-4 y la resistencia nominal del conector de corte debe ser usada
para la resistencia a la tracción nominal, Qnt, del conector de corte para ser
usado en la ecuación 9.8-5.
2) Según lo estipulado por las Normas aplicables del Reglamento Nacional de
Edificaciones.
9.8.3d. Resistencia al corte en anclajes tipo canal de acero en componentes
compuestos
La resistencia disponible en corte de los anclajes tipo canal de acero estará
basado en las disposiciones del numeral 9.8.2b con el factor de resistencia que
se especifica continuación.
 t = 0,75
116
03-09-2015
9.8.3e. Requisitos de detalles en componentes compuestos
Los anclajes de acero tendrán por lo menos 25 mm de recubrimiento lateral de
concreto. El espaciamiento mínimo centro a centro de conectores de corte con
cabeza será de cuatro diámetros en cualquier dirección. El máximo
espaciamiento centro a centro de conectores de corte con cabeza no excederá de
32 veces el diámetro del vástago. La distancia máxima centro a centro de los
anclajes tipo canal de acero será de 600 mm.
Los requisitos detallados en este numeral son límites absolutos. Vea los
numerales 9.8.3a, 9.8.3b y 9.8.3c para limitaciones adicionales necesarias en el
efecto de borde y consideraciones de grupo.
9.9
CASOS ESPECIALES
Cuando la construcción compuesta no satisface los requisitos de los numerales
9.1 a 9.8, la resistencia de los conectores de corte y el detalle para la construcción
deben ser establecidos mediante ensayos.
117
03-09-2015
CAPÍTULO 10
DISEÑO DE CONEXIONES
Este capítulo se refiere al diseño de los elementos de conexión, conectores y los
componentes que afectan a los elementos de las secciones conectadas que no se
encuentran sujetos a cargas de fatiga.
10.1.
10.2.
10.3.
10.4.
10.5.
10.6.
10.7.
10.8.
10.9.
10.10.
Soldaduras
Pernos y Piezas Roscadas
Elementos Afectados de Miembros y Elementos de Conexiones
Planchas de Relleno
Empalmes
Resistencia al Aplastamiento
Bases de Columna y aplastamiento en concreto
Pernos de anclaje
Alas y Almas con cargas concentradas
10.1
10.1.1
Bases de diseño
La resistencia de diseño, Rn, de las conexiones debe ser determinada de acuerdo
con las disposiciones de este Capítulo y las disposiciones del Capítulo 2.
La resistencia requerida de las conexiones debe ser determinada mediante
análisis estructural para las cargas de diseño especificadas, consistente con el
tipo de construcción especificada, ó debe ser en proporción a la resistencia
requerida de los elementos conectados cuando así se especifica.
Serán considerados los efectos de excentricidad cuando los ejes centroidales de
los elementos cargados axialmente no se interceptan en un mismo punto.
10.1.2
Conexiones Simples
Las conexiones simples de vigas y armaduras deben de diseñarse como
conexiones flexibles para resistir solamente las reacciones de corte, excepto que
se indique lo contrario en los documentos de diseño. Las conexiones flexibles de
vigas simples deben permitir rotaciones en los extremos de estas vigas. Se
permite una deformación inelástica pero auto-limitada en la conexión, para que
se desarrolle la rotación de la viga simplemente apoyada.
10.1.3
Conexiones de Momento
Las conexiones de vigas o armaduras restringidas en sus extremos, deben
diseñarse para el efecto combinado de las fuerzas resultantes de corte y
118
03-09-2015
momentos inducidos por la rigidez de las conexiones. Los criterios de respuesta
para los momentos en las conexiones del Tipo 1 y 3 se presentan en el numeral
1.2.2.
10.1.4
Elementos en Compresión con Juntas de Aplastamiento
Los elementos en compresión que realicen la transferencia de carga mediante
aplastamiento deben cumplir los siguientes requerimientos:
(1) Cuando las columnas se apoyan sobre planchas de apoyo o están acabadas
para apoyarse por aplastamiento, debe haber suficientes conectores de
manera de asegurar todas las partes en su lugar.
(2) Cuando los elementos en compresión que no sean columnas son acabadas
para apoyarse por contacto, el material de empalme y sus conectores deben
ser distribuidos para mantener alineadas todas las partes y su resistencia será
la menor de:
i. Una tracción axial de 50 % de la resistencia requerida en compresión del
elemento; o
ii. El momento y corte resultantes de una carga transversal igual a 2 % de la
resistencia requerida en compresión del elemento. La carga transversal
debe ser aplicada en la ubicación del empalme independientemente de
otras cargas que actúan en el elemento. El elemento debe considerarse
como articulado para la determinación de los cortes y momentos en el
empalme.
10.1.5
Empalmes en Secciones Pesadas
Cuando las fuerzas de tracción debidas a tracción o flexión aplicadas, deben ser
transmitidas a través de empalmes en secciones pesadas, tal como se define en
el numeral 1.3.1.3, por soldadura acanalada de penetración total (CJP), se
aplicarán las siguientes disposiciones: (1) Requerimientos de tenacidad del
material indicados en el numeral 1.3.1.3, (2) detalles de agujeros de acceso a
soldaduras como se indica en el numeral 10.1.6; (3) requerimientos de metal de
relleno tal como se indica en el numeral 10.2.6, y (4) los requerimientos de
preparación e inspección de las superficies cortadas con soplete como figura en
el numeral 14.2.2. La disposición anterior no es aplicable a los empalmes de los
elementos armados que se sueldan antes de ensamblar la estructura.
10.1.6
Agujeros de Acceso a la Soldadura
Todos los agujeros de acceso a la soldadura que se necesiten para facilitar las
operaciones de soldadura deben ser detalladas de forma tal que se proporcione
espacio para el proceso de soldadura según sea necesario. El agujero de acceso
deberá tener una longitud desde el talón de la preparación de la soldadura no
menor de 1,5 veces el espesor del material en el cual se hace la perforación, ni
menor de 40 mm. El agujero de acceso debe tener una altura no menor que el
espesor del material donde se hace la perforación, ni menos que 20 mm, ni mayor
que 50 mm.
119
03-09-2015
Para las secciones laminadas o soldadas antes de su corte, el borde del alma será
inclinado o curvo, desde la superficie del ala hasta la superficie reentrante del
agujero de acceso. En perfiles laminados en caliente, y perfiles armados con
soldadura acanalada de penetración total (CJP) que unen el alma al ala, los
agujeros de acceso de soldadura deberán estar libres de entalladuras y esquinas
agudas reentrantes. No habrán arcos de los agujeros de acceso de la soldadura
con un radio menor de 10 mm (recomendable 12 mm). (Ver Figura 10.1)
Figura 10.1
En elementos armados con soldadura de filete o soldadura acanalada de
penetración parcial (PJP) que unen el alma al ala, los agujeros de acceso de
soldadura deberán estar libres de entalladuras y esquinas agudas reentrantes. Se
permite que los agujeros de acceso terminen perpendicularmente al ala,
cumpliéndose que la soldadura termine antes de alcanzar el agujero de acceso
por lo menos a una distancia igual al tamaño de la soldadura.
Para perfiles pesados como se definen en el numeral 1.3.1.3, las superficies
cortadas térmicamente en los agujeros de acceso deben pulirse hasta alcanzar el
metal brillante y deben ser inspeccionados por métodos de partículas magnéticas
o líquidos penetrantes, previa a la colocación de las soldaduras de empalme. Si
la parte de transición curvada de los agujeros de acceso de soldadura está hecha
con pretaladrado o por agujeros aserrados, no necesita ser pulida. Los agujeros
de acceso a soldadura en otros perfiles no necesitan pulirse ni ser inspeccionados
por métodos de partículas magnéticas o líquidos penetrantes.
120
10.1.7
03-09-2015
Colocación de Soldaduras y Pernos
Los grupos de soldaduras o pernos en los extremos de cualquier elemento que
transmite carga axial deben ser dimensionados de manera tal que el centro de
gravedad del grupo coincida con el centro de gravedad del elemento, a no ser
que se considere la excentricidad. La disposición anterior no es aplicable a las
conexiones extremas de ángulos simples, ángulos dobles y elementos similares.
10.1.8
Pernos en Combinación con Soldaduras
No debe considerarse que los pernos comparten las cargas en combinación con
soldaduras, excepto que las conexiones de corte con pernos de cualquier grado
permitidos por el numeral 1.3.3, instalados en agujeros estándar o de ranura corta
transversal a la dirección de la carga, se permite considerar que comparten la
carga con soldaduras de filete cargadas longitudinalmente. En tales conexiones
la resistencia disponible de los pernos no se tomará como mayor al 50 % de la
resistencia disponible de los pernos del tipo aplastamiento en la conexión.
Cuando se hagan modificaciones con soldadura a estructuras, los remaches y
pernos de alta resistencia (ajustados con los requisitos de conexiones de
deslizamiento crítico) que existan en la estructura, se permite que sean utilizados
para la transferencia de las cargas existentes en el momento de la modificación
y la soldadura solo necesita proporcionar la resistencia adicional requerida.
10.1.9
Pernos de Alta Resistencia en Combinación con Remaches
Tanto en trabajos nuevos o modificaciones, con conexiones de deslizamiento
critico diseñadas de acuerdo con las disposiciones del numeral 10.3, se permiten
que los pernos de alta resistencia compartan las cargas con los remaches
existentes.
10.1.10 Limitaciones en Conexiones Empernadas y Soldadas
Uniones con pernos requintados (ajustados sobre el torque mínimo especificado)
o con soldaduras deben ser utilizadas para las siguientes conexiones:
(1) Empalmes de columnas en todas las estructuras de varios pisos de más de
40 m de altura.
(2) Las conexiones de todas las vigas a columnas y cualquier otra viga de las
que depende el arriostramiento de las columnas en estructuras de más de
40 m de altura.
(3) En todas las estructuras que soporten grúas de más de 50 kN de capacidad:
empalmes en armaduras de techos y conexiones de armaduras a columnas,
empalmes de columnas, arriostramiento de columnas, arriostramientos
acartelados, y soportes de grúas.
(4) Conexiones para el apoyo de maquinaria, y cualquier carga viva que
produzca impacto o esfuerzos reversibles.
Se permiten las juntas empernadas sin requintar (ajustado al esfuerzo máximo
del operario) o juntas con pernos ASTM A307 excepto donde se especifique lo
contrario.
121
10.2
03-09-2015
SOLDADURAS
En esta especificación se aplican todas las disposiciones de la AWS
D1.1/D1.1M, con la excepción de los numerales o tablas, que forman parte de
esta Especificación y que sé que aplican en lugar de las disposiciones AWS
citadas a continuación:
(1)
(2)
(3)
(4)
10.2.1
Numeral 10.1.6, en vez del numeral 5.17.1, AWS D1.1/D1.1M
Numeral 10.2.2a, en vez del numeral 2.3.2, AWS D1.1/D1.1M
Tabla 10.2.2, en vez de la Tabla 2.1, AWS D1.1/D1.1M
Tabla 10.2.5, en vez de la Tabla 2.3, AWS D1.1/D1.1M
Soldaduras Acanaladas
10.2.1a. Área Efectiva
El área efectiva de las soldaduras acanaladas debe considerarse como la longitud
de la soldadura multiplicada por el espesor de la garganta efectiva.
El espesor de la garganta efectiva de una soldadura acanalada con junta de
penetración total (CJP) debe ser el espesor de la parte más delgada a unir.
El espesor de la garganta efectiva de una soldadura acanalada con junta de
penetración parcial (PJP) debe ser como se muestra en la Tabla 10.2.1.
TABLA 10.2.1
Garganta Efectiva de Soldaduras acanaladas
Con Junta de Penetración Parcial
Proceso de Soldadura
Posición de
Soldadura F
(plana), H
(horizontal), V
(vertical), OH
(sobre cabeza)
Tipo de
acanalado
Arco metálico protegido (SMAW)
Arco metálico con gas (GMAW)
Arco con alambre tubular (FCAW)
Todos
Junta en J o U
60° V
F
Junta en J o U
60° bisel o V
F, H
45° bisel
Arco sumergido (SAW)
Arco metálico protegido (SMAW)
Todos
V, OH
45° bisel
Garganta
Efectiva
Profundidad
de acanalado
Profundidad
de acanalado
Profundidad
de acanalado
menos 3 mm
La garganta efectiva de la soldadura acanalada con junta de penetración parcial
depende del proceso utilizado y de la posición de la soldadura. Los planos de
diseño deben indicar la garganta efectiva requerida o la resistencia de la
soldadura requerida y el fabricante debe detallar la junta basándose en el proceso
de soldadura y posición a ser usado para la junta de soldadura.
122
03-09-2015
El espesor de la soldadura efectiva para soldaduras acanaladas abocinadas
cuando se nivela a la superficie de una barra redonda o a un doblez de 90° en
una sección armada o un tubo rectangular HSS, debe ser como se muestra en la
Tabla 10.2.2 a menos que otros valores de garganta efectiva sean demostrados
por ensayos. El espesor efectivo para soldaduras acanaladas abocinadas cuando
no se nivela a la superficie debe ser como se muestra en la Tabla 10.2.2, menos
la mayor dimensión perpendicular medida desde la línea de nivelado de la
superficie del metal base hasta la superficie de la soldadura.
Se permiten mayores espesores de garganta efectiva que los mostrados en la
Tabla 10.2.2, para un procedimiento de soldadura especificado (WPS), siempre
que el fabricante pueda garantizar por calificación consistente tales espesores
mayores de garganta efectiva. La calificación consistirá en el seccionamiento de
soldadura normal a su eje, en la mitad de la longitud y en los extremos
terminales. Tal seccionamiento debe ser realizado en un número de
combinaciones de tamaños de material representativo de la gama de tamaños que
va a ser utilizado en la fabricación.
TABLA 10.2.2
Espesor de Garganta Efectiva de
Soldadura Acanalada Abocinada
Acanalado V
Abocinado
GMAW y FCAW-G
5/8 R
3/4 R
SMAW y FCAW-S
5/16 R
5/8 R
SAW
5/16 R
1/2 R
(*) Para soldaduras acanaladas biseladas abocinadas con R < 10 mm usar solamente
soldadura de filete como refuerzo en juntas llenadas al ras.
Nota general: R = radio de la superficie de junta (se puede suponer igual a 2t para
secciones HSS).
Proceso de Soldadura
Acanalado de Bisel Abocinado (*)
10.2.1b. Limitaciones
El espesor mínimo de la garganta efectiva de una soldadura acanalada con junta
de penetración parcial no debe ser menor que el tamaño requerido para transmitir
las fuerzas calculadas ni el tamaño mostrado en la Tabla 10.2.3. El tamaño de
soldadura mínima se determina por la más delgada de las dos partes unidas.
TABLA 10.2.3
Espesor Mínimo de Garganta Efectiva de Soldaduras Acanaladas con
Juntas de Penetración Parcial
Espesor de material de la parte unida más
delgada
Hasta 6 inclusive
Sobre 6 a 13
Sobre 13 a 20
Sobre 20 a 40
Sobre 40 a 57
Sobre 57 a 150
Sobre 150
[a]
Ver Tabla 10.2.1
123
Espesor mínimo de la garganta
efectiva [a]
3
5
6
8
10
13
16
10.2.2
03-09-2015
Soldadura de Filete
10.2.2a Área efectiva
El área efectiva de una soldadura de filete será la longitud efectiva multiplicada
por la garganta efectiva. La garganta efectiva de una soldadura de filete debe ser
la menor distancia desde la raíz hasta la cara teórica de la soldadura. Se permite
un aumento en la garganta efectiva si se demuestra una penetración consistente
más allá de la raíz de la soldadura teórica mediante ensayos del proceso de
producción y las variables de procedimiento.
Para soldadura de filete en agujeros y ranuras, la longitud efectiva debe ser la
longitud de la línea central de la soldadura a lo largo del centro del plano a través
de la garganta. En el caso de filetes traslapados, el área efectiva no debe exceder
la sección transversal nominal del agujero o ranura, en el plano de la superficie
de contacto.
10.2.2b Limitaciones
El tamaño mínimo de las soldaduras de filete no debe ser menor que el tamaño
requerido para transmitir las fuerzas calculadas, ni menor que el tamaño que se
muestra en la Tabla 10.2.4. Estas disposiciones no se aplican a soldaduras de
filete de refuerzo de soldaduras de ranura con junta de penetración parcial o total.
TABLA 10.2.4
Tamaño Mínimo de Soldadura de Filete
Espesor de parte unida más
Tamaño mínimo de Soldadura
delgada
de filete[a]
Hasta 6 inclusive
3
Sobre 6 a 13
5
Sobre 13 a 20
6
Mayor que 20
8
[a]
Dimensión del lado de la soldadura de filete. Se deben utilizar
soldaduras de pasada simple.
Nota: Ver el numeral 10.2.2.b para el tamaño máximo de soldaduras
de filete.
El tamaño máximo de las soldaduras de filete de las partes conectadas será:
(a) A lo largo de bordes con material de espesor menor a 6 mm, no deberá ser
mayor que el espesor del material.
(b) A lo largo de bordes con material de espesor igual o mayor a 6 mm, no
deberá ser mayor que el espesor del material menos 2 mm, a menos que la
soldadura tenga indicaciones especiales en los planos para obtener el
espesor de toda la garganta. En la soldadura ya ejecutada se permite que la
distancia entre el borde del metal de base y el borde de la soldadura sea
menor que 2 mm siempre que el tamaño de la soldadura se pueda verificar
claramente.
124
03-09-2015
La longitud efectiva mínima de las soldaduras de filete diseñadas sobre la base
de resistencia no deberá ser menor a cuatro veces el tamaño nominal, en todo
caso el tamaño efectivo de la soldadura se considerara que no excede 1/4 de su
longitud efectiva. Si se emplea sólo soldadura de filetes longitudinales en una
conexión de extremo de una platina en tracción, la longitud de cada filete
longitudinal no deberá ser menor que la distancia perpendicular entre ellos. Ver
el numeral 4.3 para efecto de la longitud de soldadura de filete longitudinal en
conexiones extremas que consideran el área efectiva del elemento conectado.
Para soldaduras de filete cargadas en el extremo con una longitud de hasta
100 veces el tamaño de la soldadura, se permite tomar la longitud efectiva igual
a la longitud real. Cuando la longitud de la soldadura de filete cargada en el
extremo excede 100 veces el tamaño de soldadura, la longitud efectiva debe ser
determinada multiplicando la longitud real por el factor de reducción, β,
determinado como sigue:
β = 1,2 - 0,002 (l/w) ≤ 1,0
(10.2-1)
donde:
l =
w =
Longitud real de la soldadura cargada en el extremo
tamaño de la soldadura
Cuando la longitud de la soldadura excede de 300 veces el tamaño de la
soldadura, w, la longitud debe ser tomada como 180w.
Las soldaduras de filete intermitentes se permite que se usen para transferir
esfuerzos calculados a través de una junta o superficie de contacto y para unir
componentes de elementos armados. La longitud de cualquier segmento de la
soldadura de filete intermitente no debe ser menor de cuatro veces el tamaño de
la soldadura, con un mínimo de 40 mm.
En juntas traslapas, la cantidad mínima de traslape debe ser de cinco veces el
espesor de la parte unida más delgada, pero no menos de 25 mm. Las juntas de
traslape que unen planchas o barras sometidas a tracción axial, y que solamente
utilizan soldadura de filete transversal, deben ser soldadas a lo largo del extremo
de ambas partes traslapadas, excepto donde la deflexión de las partes traslapadas
este suficientemente restringida para prevenir una apertura de la junta bajo
condiciones de carga máxima.
Se permite que durante el proceso de soldadura, los terminales de soldadura de
filete sean cortas ó extendidas a los extremos o lados de las partes, o sean
cerradas, excepto por las limitaciones presentadas a continuación:
(1) Para los componentes traslapados de los elementos en que una parte
conectada se extiende más allá del borde de otra parte conectada que es
solicitada por la tracción calculada, las soldaduras de filete deben terminar
a una distancia no menor que el tamaño de la soldadura medido desde el
borde.
(2) Para conexiones donde se requiere de flexibilidad de los elementos
sobresalientes, cuando se utilizan retornos extremos, la longitud del retorno
no debe exceder cuatro veces el tamaño nominal de la soldadura ni la mitad
del ancho de la parte.
125
03-09-2015
(3) Las soldaduras de filete que conectan rigidizadores transversales a las almas
de vigas de plancha de 20 mm de espesor o menos, deben terminar a una
distancia no menor que cuatro veces ni mayor que seis veces el espesor del
alma medida desde el extremo de la soldadura a la soldadura de la unión
alma-ala, excepto donde los extremos de rigidizadores sean soldados al ala.
(4) Soldadura de filete que ocurren en lados concurrentes en un plano común
deben ser interrumpidas en la esquina común de ambas soldaduras.
Las soldaduras de filete en los agujeros y ranuras pueden utilizarse para
transmitir corte y resistir cargas perpendiculares a la superficie de contacto en
juntas de traslape o para prevenir el pandeo o separación de partes traslapadas y
para unir las partes que componen a los elementos armados. Estas soldaduras de
filete pueden traslaparse, sujetas a las disposiciones del numeral 10.2. Las
soldaduras de filete en los agujeros o ranuras no deben considerarse como
soldaduras de ranura o tapón.
10.2.3
Soldadura de Ranura y Tapón
10.2.3a Área efectiva
El área efectiva de corte de soldaduras de ranura y tapón debe ser considerada
como el área nominal de la sección transversal en el plano de la superficie de
contacto.
10.2.3b Limitaciones
Se permite que las soldaduras de ranura o tapón sean utilizadas para transmitir
el corte en las juntas traslapadas o para prevenir la separación de las partes
traslapadas y para unir las partes que componen a los elementos armados.
El diámetro de los agujeros para una soldadura de tapón no debe ser menor que
el espesor de la parte que lo contiene más 8 mm redondeado al siguiente valor
en milímetros, ni mayor que el diámetro mínimo más 3 mm o 2 1/4 veces el
espesor de la soldadura.
El espaciamiento mínimo centro a centro de soldaduras de tapón debe ser igual
a cuatro veces el diámetro del agujero.
La longitud de la ranura para una soldadura de ranura no debe exceder de 10
veces el espesor de la soldadura. El ancho de la ranura no debe ser menor que el
espesor de la parte que lo contiene más 8 mm redondeado al siguiente valor en
milímetros, y no debe ser mayor que 2 1/4 veces el espesor de la soldadura. Los
extremos de la ranura deben ser semicirculares o deben tener esquinas
redondeadas con un radio no menor que el espesor de la parte que lo contiene,
excepto aquellos extremos que se extienden hasta el borde de la parte.
El espaciamiento mínimo de líneas de soldadura de ranura en la dirección
transversal a su longitud debe ser cuatro veces el ancho de la ranura. El
espaciamiento mínimo centro a centro en la dirección longitudinal de cualquier
línea debe ser dos veces la longitud de la ranura.
126
03-09-2015
El espesor de las soldaduras de tapón o de ranura en un material de espesor de
16 mm o menos, debe ser igual al espesor del material. En materiales con
espesores mayores a 16 mm, el espesor de la soldadura debe ser por lo menos la
mitad del espesor del material pero no menor que 16 mm.
10.2.4
Resistencia
La resistencia de diseño, Rn , de juntas soldadas debe ser el menor valor entre
la resistencia del material base determinada de acuerdo con los estados límite de
rotura en tracción, rotura en corte y la resistencia del metal de la soldadura
determinada de acuerdo con el estado límite de rotura. Estas resistencias se
determinaran como sigue:
Para el metal base
Rn = FnBM ABM
(10.2-2)
Rn = Fnw Awe
(10.2-3)
Para el metal de la soldadura
donde:
FnBM
Fnw
ABM
Awe
=
=
=
=
Esfuerzo nominal del metal base
Esfuerzo nominal del metal del electrodo
Área de la sección recta del metal base
Área efectiva de la soldadura
Los valores de ϕ, FnBM y Fnw y las limitaciones respectivas se entregan en la
Tabla 10.2.5.
127
03-09-2015
TABLA 10.2.5
Resistencia Disponible de Juntas Soldadas
Tipo de Carga y
Dirección Relativa al
Eje de Soldadura
Esfuerzo
Nominal
Área Efectiva
(FnBM o
(ABM o Awe)
Fnw)
Soldaduras acanaladas de penetración total
Metal
Pertinente
ϕ
Nivel de Resistencia
Requerida del Metal
de Aporte [a] [b]
Tracción
Normal al eje
soldadura
La resistencia de la junta es controlada por el metal base
Se debe usar metal de
aporte compatible con el
metal base. Para juntas T
y de esquina sin remoción
de soporte, se requiere de
metal de aporte con
tenacidad especificada.
Ver el numeral 10.2.6
Compresión
Normal al eje de
soldadura
Se permite metal de
aporte con un nivel de
resistencia igual o menor
que la del metal base.
Tracción o
Compresión
Paralelo al eje de
soldadura
La tracción o compresión en partes unidas paralelas a una
soldadura no necesitan ser consideradas en el diseño de esa
soldadura
Se permite metal de
resistencia igual o menor
que la del metal base.
Corte
Se debe usar metal de
aporte compatible con el
metal base.[c]
Soldaduras acanaladas de penetración parcial incluyendo soldaduras abocinadas y biseladas
Tracción
Normal al eje de la
soldadura
Compresión
Columna a plancha de
base y empalmes de
columna diseñados
según el numeral
10.1.4(1)
Compresión
Conexiones de los
elementos diseñados
por aplastamiento
distintos a las
columnas que se
describen en el
numeral 10.1.4(2)
Compresión
Conexiones no
acabadas para
aplastamiento
Tracción o
compresión
Paralelo al eje de
soldadura
Base
ϕ = 0,75
Fu
Ver el numeral
10.4
Soldadura
ϕ = 0,80
0,60 FEXX
Ver el numeral
10.2.1a
El esfuerzo de compresión no necesita ser considerado en el
diseño de las soldaduras que unen las partes.
Base
ϕ = 0,90
Fy
Ver el numeral
10.4
Soldadura
ϕ = 0,80
0,60 FEXX
Ver el numeral
10.2.1a
Base
ϕ = 0,90
Fy
Ver el numeral
10.4
Soldadura
ϕ = 0,80
0,90 FEXX
Ver el numeral
10.2.1a
soldadura.
Base
Corte
Soldadura
Gobernado por 10.4
ϕ = 0,75
128
0,60 FEXX
Ver el numeral
10.2.1a
Se permite metal de
resistencia
igual
o
menor que la del metal
base.
03-09-2015
TABLA 10.2.5 (continuación)
Resistencia Disponible de Juntas Soldadas
Esfuerzo
Nivel de Resistencia
Nominal
Área Efectiva
ϕ
Requerida del Metal
(FnBM o
(ABM o Awe)
de Aporte [a] [b]
Fnw)
Soldaduras de filete incluyendo los filetes en agujeros y ranuras y juntas T sesgadas
Tipo de Carga y
Dirección Relativa al
Eje de Soldadura
Metal
Pertinente
Base
Corte
Soldadura
Tracción o
compresión
Paralelo al eje de
soldadura
Gobernado por 10.4
ϕ = 0,75
0,60 FEXX[d]
Ver el numeral
10.2.2a
soldadura.
Se permite metal de
resistencia
igual
o
base.
Soldaduras de tapón y ranura
Se permite metal de
resistencia
igual
o
Corte
Ver el numeral
Soldadura
ϕ = 0,75
0,60 FEXX
10.2.3a
base.
Para metal de soldadura compatible con metal base ver el numeral 3.3 de AWS D1.1/D1.1M
Se permite un metal de aporte con un nivel de resistencia mayor que aquel compatible con metal base
Metales de aporte con un nivel de resistencia menor que aquel compatible con metal base puede usarse para
soldaduras acanaladas entre las almas y alas de secciones armadas transfiriendo las cargas de corte, o en
aplicaciones donde un alto grado de restricción es una preocupación. En estas aplicaciones la junta soldada
debe detallarse y la soldadura debe diseñarse usando el espesor del material como la garganta efectiva, con
ϕ = 0,80 y la resistencia nominal igual a 0,60 FEXX.
Alternativamente, se permiten las disposiciones del numeral 10.2.4(a) cuando se considera la compatibilidad
de deformaciones en los distintos elementos de soldadura. Los numerales 10.2.4 (b) y (c) son aplicaciones
especiales del numeral 10.2.4(a) que proveen la compatibilidad de deformación.
Base
[a]
[b]
[c]
[d]
Gobernado por 10.4
Alternativamente, para soldaduras de filete se permite determinar la resistencia
disponible de la siguiente manera:
ϕ = 0,75
(a) Para un grupo lineal de soldaduras, aquel en que todos sus elementos están
en una línea o son paralelos, con un tamaño de ala uniforme, cargado a través
del centro de gravedad:
Rn = Fnw Awe
(10.2-4)
Fnw = 0,60 FEXX (1,0 + 0,50 sen1,5 θ )
(10.2-5)
donde:
y
FEXX = resistencia de clasificación del metal del electrodo
θ
= Ángulo de carga medido desde el eje longitudinal de la
soldadura, en grados
129
03-09-2015
(b) Para elementos de soldadura dentro de un grupo de soldaduras que son
analizados utilizando el método del centro instantáneo de rotación, se
permite determinar los componentes de la resistencia nominal, Rnx y Rny, y
la capacidad nominal de momento, Mn, de acuerdo a lo siguiente:
Rnx = ∑ Fnwix Awei
(10.2-6a)
Rny = ∑ Fnwiy Awei
(10.2-6b)
Mn = ∑ [Fnwiy Awei (xi ) - Fnwix Awei (yi )]
(10.2-7)
donde:
Awei = área efectiva de garganta de soldadura del elemento
i-ésimo de soldadura
Fnwi = 0,60 FEXX (1,0 + 0,50 sen1,5 θi ) f (pi )
(10.2-8)
0,3
f ( pi ) = [pi (1,9 - 0,9 pi )]
(10.2-9)
Fnwi = esfuerzo nominal del elemento i-ésimo de soldadura
Fnwix = componente x del esfuerzo nominal, Fnwi
Fnwiy = componente y del esfuerzo nominal, Fnwi
pi
= ∆i /∆mi , relación entre la deformación y la deformación por
máximo esfuerzo para el elemento i-ésimo.
rcr = distancia desde el centro instantáneo de rotación hasta el
elemento de soldadura con un valor mínimo de ∆ui /ri
ri
= distancia desde el centro instantáneo de rotación hasta el
i-ésimo elemento de soldadura.
xi
= componente x de ri
yi
= componente y de ri
Δi
= ri Δucr /rcr = deformación del i-ésimo elemento de soldadura
en un nivel intermedio de esfuerzo, linealmente
proporcional a la deformación critica basada en la distancia
desde el centro instantáneo de rotación, ri
Δmi = 0,209(θi + 2)-0,32w, deformación del i-ésimo elemento de
soldadura en esfuerzo máximo.
Δucr = deformación del elemento de soldadura con relación
mínima Δui /ri en esfuerzo ultimo (rotura), usualmente en el
elemento más alejado del centro instantáneo de rotación.
Δui = 1,087(θi + 6)-0,65w ≤ 0,17w, deformación del i-ésimo
elemento de soldadura en esfuerzo ultimo (rotura).
θi
= ángulo entre el eje longitudinal del i-ésimo elemento de
soldadura y la dirección de la fuerza resultante actuando en
el elemento, grados.
(c) Para grupos de soldadura de filete cargados concéntricamente y consistentes
de elementos con un largo de ala uniforme que están orientados tanto
longitudinal como transversalmente en la dirección de aplicación de la
carga, la resistencia combinada, Rn, del grupo de soldaduras de filete debe
ser determinado como el mayor valor entre:
130
03-09-2015
Rn = Rnwl + Rnwt
(10.2-10a)
Rn = 0,85Rnwl + 1,5Rnwt
(10.2-10b)
(i)
o
(ii)
donde:
Rnwl = la resistencia nominal total de las soldaduras de filete cargadas
longitudinalmente, determinadas de acuerdo con la Tabla
10.2.5.
Rnwt = la resistencia nominal total de las soldaduras de filete cargadas
transversalmente, determinadas de acuerdo con la Tabla 10.2.5
sin la alternativa del numeral 10.2.4(a).
10.2.5
Combinación de Soldaduras
Si dos o más de los tipos generales de soldadura (tope, filete, tapón, acanalada)
son combinadas en una misma junta, la resistencia de cada una debe ser
calculada por separado con referencia al eje del grupo a fin de poder determinar
la resistencia de la combinación.
10.2.6
Requisitos del Metal del Electrodo
La elección del metal del electrodo para ser usado en soldaduras de tope con
junta de penetración total solicitada a tracción normal del área efectiva debe
cumplir con los requisitos para metales de aporte compatibles dados en la Tabla
10.2.6.
TABLA 10.2.6
Metal de Aporte Compatible
Metal Base
NTP 350.400 (A36), espesor ≤ 19 mm
NTP 350.400 (A36), espesor > 19 mm
NTP 350.407 (A572(Gr. 50 y 55))
ASTM A588*
ASTM A913(Gr.50)
ASTM A1011
NTP 350.414 (A992)
ASTM A1018
Electrodos E60xx y E70xx
SMAW: E7015, E7016, E7018, E7028
Otros procesos: Electrodos E70xx
ASTM A913 (Gr. 60 y 65)
Electrodos E80xx
La referencia entre paréntesis corresponde a la norma ASTM similar.
*Para resistencia a la corrosión y color similar al metal base ver la Sección 3.7.3 de
AWS D1.1/D1.1M.
Notas:
1. Los metales del electrodo deben cumplir con los requisitos de los Artículos A5.1,
A5.5, A5.17, A5.18, A5.20, A5.23, A5.28, y A5.29 de AWS.
2. En juntas con metales base de diferente resistencia, se debe utilizar cualquiera de
los metales de aporte compatibles con la mayor resistencia del metal base o un
metal de aporte compatible con la menor resistencia y produzca un pequeño
depósito de hidrógeno.
131
03-09-2015
Esta Tabla resume las disposiciones de la AWS D1.1/D1.1M para metales del
electrodo compatible. Existen otras restricciones también. Para una lista
completa de los metales base y metales del electrodo compatibles precalificados
ver la Tabla 3.1 de AWS D1.1/ D1.1M.
Un metal del electrodo con un valor mínimo especificado del ensayo de impacto
Charpy de entalle en V de 27J a 4°C o menor, debe ser usado en las siguientes
juntas:
(1) Juntas T y de esquina soldadas de penetración total, con respaldo de acero
dejado en sitio, sometidas a tracción normal al área efectiva, a no ser que las
juntas sean diseñadas utilizando la resistencia nominal y el factor de
resistencia que sea aplicable para soldaduras con junta de penetración
parcial.
(2) Empalmes soldados con junta de penetración total sometidos a tracción
normal al área efectiva en secciones pesadas como se define en el numeral
1.3.1.3.
La evidencia de conformidad del producto se expresara con resultados de
ensayos realizados en el país, en organismos de evaluación de la conformidad
acreditados por el Instituto Nacional de Calidad (INACAL), reportados en un
Informe de Ensayo (NTP-ISO/IEC 17025), o en un Informe de Inspección (NTPISO/IEC 17020), o en un Certificado de Conformidad de Producto (NTPISO/IEC 17065).
En el caso de que tales organismos de evaluación de conformidad no existan en
el país, la certificación del fabricante constituirá suficiente evidencia de
conformidad con los estándares.
10.2.7
Metal de Soldadura Mezclado
Cuando la dureza Charpy de entalle en V sea especificada, los materiales
utilizados en el proceso para todos los metales de soldadura, soldaduras de punto,
pasadas de raíz y pasadas subsecuentes depositadas en una junta, deben ser
compatibles para asegurar la dureza del metal de acero compuesto.
10.3
PERNOS Y PIEZAS ROSCADAS
10.3.1
Pernos de Alta Resistencia
Los pernos de alta resistencia en esta Norma, son agrupados de acuerdo con la
resistencia del material según lo siguiente:
Grupo A—ASTM A325, A325M, F1852, A354 Grado BC y A449
Grupo B—ASTM A490, A490M, F2280, A354 Grado BD
Cuando esta ensamblada, todas las superficies de la junta, incluyendo aquellas
adyacentes a las arandelas, deben quedar libres de escamas, excepto las escamas
de fabricación adheridas fuertemente.
132
03-09-2015
Se permite que los pernos sean instalados en la condición de sin requintar cuando
se usan en:
(a) Conexiones de tipo aplastamiento, con las excepciones descritas en el
numeral 5.6 o en el numeral 10.1.10.
(b) Aplicaciones en tracción o combinación de corte y tracción, solamente para
pernos del Grupo A, donde el aflojamiento o fatiga debido a vibración o
fluctuaciones de la carga no se consideran en el diseño.
La condición de ajuste sin requintar se define como el ajuste necesario para llevar
los elementos conectados a un contacto firme. Los pernos ajustados a una
condición de contacto diferente del ajuste sin requintar deben ser claramente
identificados en los planos de diseño.
Todos los pernos de alta resistencia especificados en los planos de diseño para
ser usados en juntas requintadas o de deslizamiento crítico deben ser ajustadas
para una tracción en el perno no menor que las indicadas en las Tablas 10.3.1 o
10.3.1M. La instalación debe ser realizada por cualquiera de los métodos
siguientes: método del giro de la tuerca, indicador de tracción directa, pernos de
tracción controlada por giro, llave calibrada o por algún diseño alternativo de los
pernos.
No hay requisitos mínimos o máximos de tracción específicos para pernos sin
requintar. Pernos completamente requintados como los ASTM F1852 o F2280
son permitidos a menos que sean específicamente prohibidos en los planos de
diseño.
Cuando los requisitos para pernos no se pueden cumplir debido a que los
requisitos de longitud exceden de 12 diámetros o los diámetros exceden de
38 mm, se permite utilizar pernos o barras roscadas de material conforme al
Grupo A o al Grupo B, de acuerdo con las disposiciones para partes roscadas en
la Tabla 10.3.2.
TABLA 10.3.1
Pretensión Mínima de Pernos, t*
Tamaño Perno, pulg. Grupo A (ej. Pernos A325) Grupo B (ej. Pernos A490)
1
/2
5,45
6,82
5
/8
8,64
10,91
3
/4
12,73
15,91
7
/8
17,73
22,27
1
23,18
29,09
1 1/ 8
25,45
36,36
1 1/ 4
32,27
46,36
1 3/ 8
38,64
55,00
1
1 /2
46,82
67,27
* Igual a 0,70 veces la mínima resistencia última de los pernos, tal como lo especifican
las Especificaciones ASTM para pernos A325 y A490 con hilo UNC.
133
03-09-2015
TABLA 10.3.1M
Pretensión Mínima de Pernos, kN*
Tamaño Perno, mm Grupo A (ej. Pernos A325M) Grupo B (ej. Pernos A490M)
M16
91
114
M20
142
179
M22
176
221
M24
205
257
M27
267
334
M30
326
408
M36
475
595
* Igual a 0,70 veces la mínima resistencia última de los pernos, redondeada al valor
entero más cercano, tal como lo especifican las Especificaciones ASTM para pernos
A325M y A490M con hilo UNC.
Cuando los pernos y varillas roscadas según ASTM A354 Grado BC, A354
Grado BD o A449, se utilizan en conexiones de deslizamiento crítico, la
geometría del perno incluyendo el paso de rosca, longitud de rosca, la cabeza y
la tuerca (s) deben ser iguales o proporcionales (si es mayor en diámetro) a la de
los pernos estándar.
TABLA 10.3.2
Resistencia Nominal de Conectores y Partes Roscadas MPa
Descripción de los Conectores
Resistencia Nominal en
Resistencia Nominal
Corte en Conexiones de
en Tracción, Fnt,
Aplastamiento, Fnv ,
MPa[a]
MPa [b]
310
188 [c][d]
Pernos A307
Pernos del Grupo A (ej. A325),
cuando la rosca está incluida en el
620
372
plano de corte
Pernos del Grupo A (ej. A325),
cuando la rosca está excluida del
620
457
plano de corte
Pernos del Grupo B (ej. A490),
cuando la rosca está incluida en el
780
457
plano de corte
Pernos del Grupo B (ej. A490),
cuando la rosca está excluida del
780
579
plano de corte
Partes roscadas que cumplen los
requisitos del numeral 1.3.4, cuando
0,75Fu
0,45Fu
la rosca está incluida en el plano de
corte
Partes roscadas que cumplen los
requisitos del numeral 1.3.4, cuando
0,75Fu
0,563Fu
la rosca está excluida del plano de
corte
[a] Para pernos de alta resistencia sujetos a fatiga por cargas de tracción, ver Numeral 2.10.
[b] Para conexiones en los extremos cargados con un patrón de conectores con una longitud
mayor a 965 mm, Fnv debe ser reducido a un 83,3 % de los valores tabulados. La longitud
del patrón de conectores es la máxima distancia paralela a la línea de fuerzas entre la línea
central de los pernos que conectan dos partes con una superficie de contacto.
[c] Para pernos A307 los valores tabulados deben ser reducidos en 1 % por cada 2 mm sobre
5 diámetros de longitud en el agarre.
[d] Rosca permitida en los planos de corte.
134
10.3.2
03-09-2015
Tamaño y Uso de los agujeros
Los tamaños máximos de los agujeros para pernos se presentan en la Tabla
10.3.3 o Tabla 10.3.3.M, excepto en el caso de detalles de plancha base de
columnas, en los cuales se permite agujeros más grandes, pues se requieren una
mayor tolerancia, para la ubicación de los pernos de anclaje en las cimentación
de concreto.
Se deben proveer agujeros estándar o agujeros de ranura corta transversal a la
dirección de la carga, de acuerdo con las disposiciones de esta Norma, a menos
que el Proyectista apruebe por escrito a la Supervisión el empleo de agujeros
alargados, agujeros de ranura corta paralelo a la dirección de carga, o agujeros
de ranura larga. Se permiten lainas ranuradas tipo peine de hasta 6 mm en
conexiones de deslizamiento crítico diseñadas en base a agujeros estándar sin
reducción de la resistencia de corte nominal del conector a aquella especificada
para los agujeros ranurados.
Se permiten agujeros alargados en cualquiera o todas las piezas de conexiones
de deslizamiento crítico, sin embargo, estas no deben ser utilizadas en
conexiones de tipo aplastamiento. Se deben instalar arandelas endurecidas en
agujeros alargados en la pieza exterior, cumpliendo con ASTM F436.
Se permiten agujeros de ranura corta en cualquiera o en todas las piezas de
conexiones de deslizamiento crítico o de tipo aplastamiento. Se permiten las
ranuras sin consideración de la dirección de carga en conexiones de
deslizamiento crítico, pero en conexiones tipo aplastamiento la longitud debe ser
normal a la dirección de carga. Las arandelas deben ser instaladas sobre los
agujeros de ranura corta en la pieza exterior; cuando se utilizan pernos de alta
resistencia tales arandelas deben ser endurecidas cumpliendo con ASTM F436.
Cuando los pernos del Grupo B de diámetro mayor a 25 mm son usados en
agujeros de ranura o en agujeros agrandados en piezas exteriores, deberá
emplearse una única arandela endurecida conforme a ASTM F436 en lugar de la
arandela estándar, con la excepción de que 8 mm sea el espesor mínimo.
TABLA 10.3.3
Dimensiones de Agujero Nominal, pulg
Diámetro
Perno, pulg
½
5
/8
¾
7
/8
1
≥ 1 1/8
Estándar
(Dia.)
9
/16
11
/16
13
/16
15
/16
1 1/16
d + 1/16
Dimensiones Agujero
Agrandado
Ranura Corta
(Dia.)
(Ancho x Largo)
5
9
/8
/16 x 11/16
13
11
/16
/16 x 7/8
15
13
/16
/16 x 1
15
1 1/16
/16 x 1 1/8
1¼
1 1/16 x 1 5/16
d + 5/16
(d + 1/16) x (d + 3/8)
135
Ranura Larga
(Ancho x Largo)
9
/16 x 1 1/4
11
/16 x 1 9/16
13
/16 x 1 7/8
15
/16 x 2 3/16
1 1/16 x 2 ½
(d + 1/16) x (2,5 x d)
03-09-2015
TABLA 10.3.3M
Dimensiones de Agujero Nominal, mm
Dimensiones del Agujero
Diámetro Estándar
Agrandado
Ranura Corta
Perno, mm
(Dia.)
(Dia.)
(Ancho x Largo)
M16
18
20
18 x 22
M20
22
24
22 x 26
M22
24
28
24 x 30
M24
27[a]
30
27 x 32
M27
30
35
30 x 37
M30
33
38
33 x 40
≥ M36
d+3
d+8
(d + 3) x (d + 10)
[a]
El espacio provisto permite el uso de una (1) pulgada si se desea
Ranura Larga
(Ancho x Largo)
18 x 40
22 x 50
24 x 55
27 x 60
30 x 67
33 x 75
(d + 3) x 2,5d
Se permiten agujeros de ranura larga solamente en una de las partes conectadas
tanto de conexión de deslizamiento crítico o de tipo aplastamiento en una
superficie de contacto individual. Se permiten agujeros de ranura larga sin
consideración de la dirección de carga en conexiones de deslizamiento crítico,
pero deben ser normales a la dirección de carga en conexiones de tipo
aplastamiento. Cuando se utilizan agujeros de ranura larga en una pieza exterior,
se debe colocar arandelas planas o una barra continua con agujeros estándar, que
tenga un tamaño suficiente para cubrir completamente la ranura después de la
instalación. En conexiones con pernos de alta resistencia, tales arandelas planas
o barras continuas deben tener un espesor no menor que 8 mm y deben ser de un
material con grado estructural, pero no necesitan ser endurecidas. Si se necesitan
arandelas endurecidas para ser utilizadas con pernos de alta resistencia, deben
ser ubicadas sobre la superficie exterior de la arandela plana o barra.
10.3.3
Espaciamiento Mínimo
La distancia entre centros de agujeros estándar, agrandadas, o ranuradas, no debe
ser menor que 2-2/3 veces el diámetro nominal, d, del conector; se prefiere una
distancia de 3d.
10.3.4
Distancia Mínima al Borde
La distancia desde el centro de un agujero estándar hasta el borde de una parte
conectada en cualquier dirección no debe ser menor que el valor aplicable de la
Tabla 10.3.4 o 10.3.4M, o el requerido en el numeral 10.3.10. La distancia desde
el centro de un agujero agrandado o ranurado hasta el borde de una parte
conectada no debe ser menor que el requerido para un agujero estándar hasta el
borde de una parte conectada más el incremento aplicable C2 que se obtiene de
la Tabla 10.3.5.
136
03-09-2015
TABLA 10.3.4
Distancia Mínima al Borde[a], pulg, desde el Centro del
Agujero Estándar[b] hasta el Borde de la Parte Conectada
[a]
[b]
Diámetro Perno (pulg)
½
¾
5
7
/8
/8
¾
1
7
/8
1 1/8
1
1¼
1
1 /8
1½
1¼
1 5/8
Sobre 1 1/4
1 1/4 x d
De ser necesario, se permite utilizar distancias de borde menores siempre que se
satisfagan las disposiciones del numeral 10.3.10 y de 10.4, sin embargo distancias al
borde menores que un diámetro del perno no son permitidas sin aprobación del
ingeniero estructural responsable del diseño.
Para agujeros agrandados y ranurados, ver la Tabla 10.3.5.
TABLA 10.3.4M
Distancia Mínima al Borde[a], mm, desde el Centro del
Agujero Estándar[b] hasta el Borde de la Parte Conectada
[a]
[b]
Diámetro Perno (mm)
16
22
20
26
22
28
24
30
27
34
30
38
36
46
Sobre 36
1,25d
De ser necesario, se permite utilizar distancias de borde menores siempre que se
satisfagan las disposiciones del numeral 10.3.10 y de 10.4, sin embargo distancias al
borde menores que un diámetro del perno no son permitidas sin aprobación del
ingeniero estructural responsable del diseño.
Para agujeros agrandados y ranurados, ver la Tabla 10.3.5M.
TABLA 10.3.5
Valores del Incremento de Distancia de Borde C2, pulg.
Agujeros Ranurados
Diámetro
Nominal del
Agujero
Eje Largo
Eje Largo Perpendicular al Borde
Conector
Agrandado
Paralelo al
Ranura Larga[a]
Ranura Corta
(pulg.)
Borde
7
1
1
≤ /8
/16
/8
1
1
3
1
/8
/8
/4 d
0
1
1
3
≥ 1 /8
/8
/16
[a]
Cuando la longitud de la ranura es menor que el máximo admisible (ver Tabla
10.3.3), se permite que C2 sea reducido por la mitad de la diferencia entre las
longitudes de ranura máxima y actual.
137
03-09-2015
TABLA 10.3.5M
Valores del Incremento de Distancia de Borde C2, mm
Diámetro
Agujero
Nominal del
Agrandado
Conector (mm)
[a]
10.3.5
Agujeros Ranurados
Eje Largo Perpendicular al Borde
Ranura Corta
Ranura Larga[a]
Eje Largo
Paralelo al
Borde
≤ 22
2
3
24
3
3
0,75 d
0
≥ 27
3
5
Cuando la longitud de la ranura es menor que el máximo admisible (ver Tabla
10.3.3M), se permite que C2 sea reducido por la mitad de la diferencia entre las
longitudes de ranura máxima y actual.
Distancias a los Bordes y Espaciamiento Máximo
La distancia máxima desde el centro de cualquier perno hasta el borde más
cercano de las partes en contacto debe ser 12 veces el espesor de la parte
conectada bajo consideración, pero no debe exceder de 150 mm. El
espaciamiento longitudinal de los conectores entre elementos consistentes de
una plancha y un perfil o dos planchas en contacto continuo debe ser la siguiente:
(a) Para elementos pintados o sin pintar no sujetos a corrosión, el espaciamiento
no debe exceder de 24 veces el espesor de la plancha más delgada o
300 mm.
(b) Para elementos sin pintar de acero resistente a la corrosión atmosférica, el
espaciamiento no debe exceder de 14 veces el espesor de la plancha más
delgada o 180 mm.
10.3.6
Resistencia en Tracción y Corte de Pernos y Elementos Roscados
La resistencia de diseño en tracción o en corte, Rn, de un perno de alta
resistencia con ajuste requintado o sin requintar, o de un elemento roscado debe
ser determinada de acuerdo con los estados límites de rotura en tracción y rotura
en corte como se indica a continuación:
Rn = Fn Ab
(10.3-1)
 = 0,75
donde:
Fn = esfuerzo de tracción nominal, Fnt, o esfuerzo de corte nominal, Fnv,
según la Tabla 10.3.2
Ab = área bruta no roscada nominal del perno o elemento roscado
La resistencia requerida de tracción debe incluir cualquier tracción resultante por
la acción de palanca producida por la deformación de las partes conectadas.
138
10.3.7
03-09-2015
Combinación de Tracción y Corte en Conexiones Tipo Aplastamiento
La resistencia disponible de tracción de un perno sometido a una combinación
de tracción y corte debe ser determinada con los estados límites de rotura en
tracción y en corte de acuerdo con lo siguiente:
Rn = Fńt Ab
(10.3-2)
 = 0,75
donde:
Fńt = esfuerzo nominal en tracción modificado para incluir los efectos de
los esfuerzos de corte
F
Fńt = 1,3 Fnt - Fnt frv ≤ Fnt
nv
Fnt = esfuerzo nominal en tracción según la Tabla 10.3.2
Fnv = esfuerzo nominal en corte según la Tabla 10.3.2
frv = esfuerzo requerido de corte
(10.3-3)
El esfuerzo disponible en corte del conector debe ser igual o mayor que el
esfuerzo requerido por corte, frv.
Cuando el esfuerzo requerido, f, tanto en corte o tracción, es menor o igual que
el 30 % del esfuerzo disponible correspondiente, los efectos combinados de
tensiones no necesitan ser investigados.
10.3.8
Pernos de Alta Resistencia en Conexiones de Deslizamiento Crítico
Las conexiones de deslizamiento crítico deben ser diseñadas para prevenir el
deslizamiento y para los estados límites de conexiones tipo aplastamiento.
Cuando los pernos de deslizamiento crítico pasen a través de planchas de relleno,
todas las superficies sujetas al deslizamiento deben estar preparadas para
alcanzar la resistencia de deslizamiento de diseño.
La resistencia disponible de deslizamiento para el estado límite de deslizamiento
se determina como sigue:
Rn = μ Du hf Tb ns
(10.3-4)
(a) Para agujeros de tamaño estándar y de ranura corta, perpendiculares a la
dirección de la carga:
 = 1,00
(b) Para agujeros agrandados y de ranura corta, paralelos a la dirección de la
carga:
 = 0,85
139
03-09-2015
(c) Para agujeros de ranura larga:
 = 0,70
donde:
μ = coeficiente promedio de deslizamiento para superficies Clase A o B,
como sea aplicable, y determinado como sigue o mediante ensayos.
(i) para superficies Clase A (superficies de acero sin pintar, limpias,
con escamas de laminación o superficies con recubrimiento Clase
A en acero arenado o superficies galvanizadas en caliente y
superficies rugosas)
µ = 0,30
(ii) para superficies Clase B (superficies de acero sin pintar, arenadas
o superficies con recubrimiento Clase B en acero arenado).
µ = 0,50
Du = 1,13; multiplicador que refleja la relación entre la pretensión media
del perno instalado y la pretensión mínima especificada del perno; el
uso de otros valores deben ser aprobados por el ingeniero estructural
responsable del diseño
Tb = tracción mínima del conector entregada en la Tabla 10.3.1 o en la
Tabla 10.3.1M
hf = factor para planchas de relleno, determinado según se indica a
continuación:
(i) Cuando no hay planchas de relleno o cuando se han agregado
pernos para distribuir las cargas en las planchas de relleno:
hf = 1,00
(ii) Cuando no se han agregado pernos para distribuir la carga en las
planchas de relleno:
(a) Para una plancha de relleno entre las partes conectadas.
hf = 1,00
(b) Para dos o más planchas de relleno entre las partes
conectadas.
hf = 0,85
ns = número de planos de deslizamiento requeridos para permitir que la
conexión se deslice
140
10.3.9
03-09-2015
Tracción y Corte Combinados en Conexiones de Deslizamiento Crítico
Cuando una conexión de deslizamiento crítico está sujeta a una tracción aplicada
que disminuye la fuerza de ajuste neta, la resistencia disponible en deslizamiento
por perno, del numeral 10.3.8, debe ser multiplicada por el factor, ksc, como se
muestra a continuación:
T
ksc = 1 - D Tu n
u b b
(10.3-5)
donde:
Tu = Fuerza de tracción requerida
nb = número de pernos que transmiten la tracción aplicada
10.3.10 Resistencia al Aplastamiento en Agujeros de Pernos
La resistencia disponible en aplastamiento, Rn, en agujeros de pernos debe ser
determinada para el estado límite de aplastamiento como se muestra a
continuación:
 = 0,75
La resistencia nominal de aplastamiento del material conectado, Rn, es
determinada como sigue:
(a) Para un perno en una conexión con agujeros estándar, agrandados y de
ranura corta, independiente de la dirección de carga, o en agujeros de ranura
larga con la ranura paralela a la dirección de la fuerza de aplastamiento
(i) Cuando la deformación en el agujero del perno bajo cargas de servicio
es una consideración de diseño.
Rn = 1,2 lc t Fu ≤ 2,4 d t Fu
(10.3-6a)
(ii) Cuando la deformación en el agujero del perno bajo cargas de servicio
no es una consideración de diseño.
Rn = 1,5 lc t Fu ≤ 3,0 d t Fu
(10.3-6b)
(b) Para un perno en una conexión con agujeros de ranura larga con la ranura
perpendicular a la dirección de la fuerza
Rn = 1,0 lc t Fu ≤ 2,0 d t Fu
(10.3-6c)
(c) Para conexiones hechas utilizando pernos que pasan completamente a través
de un elemento cajón no rigidizado o perfiles HSS, ver el numeral 10.7 y la
Ecuación 10.7-1.
donde:
Fu = resistencia mínima en tracción del material conectado
d = diámetro nominal del perno.
141
lc
t
03-09-2015
= distancia libre, en la dirección de la fuerza, entre el borde del
agujero y el borde del agujero adyacente o borde del material.
= espesor del material conectado
Para las conexiones, la resistencia al aplastamiento debe ser tomada como la
suma de las resistencias al aplastamiento de los pernos individuales.
La resistencia al aplastamiento debe ser revisada tanto para las conexiones de
tipo aplastamiento como para las de deslizamiento crítico. El uso de agujeros
agrandados y agujeros de ranura corta y larga paralelos a la línea de carga se
restringe a conexiones de deslizamiento crítico, según se indica en el numeral
10.3.2.
10.3.11 Conectores Especiales
La resistencia nominal de conectores especiales distintos a los presentados en la
Tabla 10.3.2 se verificará mediante ensayos.
10.3.12 Conectores en Tracción
Cuando pernos u otros conectores en tracción se emplean en un elemento cajón
no rigidizado o en la pared de perfiles HSS, la resistencia de la pared debe ser
determinada mediante un análisis racional.
10.4
ELEMENTOS AFECTADOS DE MIEMBROS Y ELEMENTOS DE
CONEXIONES
Este numeral se aplica a los elementos de miembros en las conexiones y
elementos de conexiones, tales como planchas, cartelas, ángulos y braquetes.
10.4.1
Resistencia de componentes en tracción
La resistencia de diseño, ϕRn, de elementos de conexiones y elementos afectados
cargados en tracción será el menor valor obtenido de acuerdo con los estados
límite de fluencia en tracción y rotura en tracción.
(a) Resistencia en fluencia en tracción de elementos conectados:
Rn = Fy Ag
(10.4-1)
ϕ = 0,90
(b) Rotura en tracción de elementos conectados:
Rn = Fu Ae
(10.4-2)
ϕ = 0,75
donde:
Ae = área neta efectiva como se define en el numeral 4.3; para planchas
de empalme empernadas, Ae = An ≤ 0,85 Ag.
142
10.4.2
03-09-2015
Resistencia de Elementos en Corte
La resistencia disponible en corte de elementos de conexiones y elementos
afectados en corte debe ser el menor valor obtenido de acuerdo con los estados
límites de fluencia en corte y rotura en corte:
(a) Para fluencia en corte del elemento:
Rn = 0,6 Fy Agv
(10.4-3)
ϕ = 1,00
donde:
Agv = área bruta sujeta a corte.
(b) Para rotura en corte del elemento:
Rn = 0,6 Fu Anv
(10.4-3)
ϕ = 0,75
donde:
Anv = área neta sujeta a corte.
10.4.3
Resistencia de Bloque de Cortante
La resistencia disponible para el estado límite de rotura de bloque de cortante a
lo largo de una línea o líneas de falla por corte y una línea de falla por tracción
perpendicular debe tomarse como:
Rn = 0,6 Fu Anv + Ubs Fu Ant ≤ 0,60 Fy Agv + Ubs Fu Ant
(10.4-5)
ϕ = 0,75
donde:
Ant = área neta sujeta a tracción.
Cuando el esfuerzo de tracción es uniforme, Ubs = 1; cuando el esfuerzo de
tracción no es uniforme, Ubs = 0,5.
10.4.4
Resistencia de Elementos en Compresión
La resistencia disponible de elementos conectados en compresión para los
estados límites de fluencia y pandeo deben ser determinadas de acuerdo con lo
siguiente:
143
03-09-2015
(a) Cuando KL/r ≤ 25:
Pn = Fy Ag
(10.4-6)
ϕ = 0,90
(b) Cuando KL/r ≤ 25, aplicar las disposiciones del Capítulo 5.
10.4.5
Resistencia de Elementos en Flexión
La resistencia disponible en flexión de elementos afectados debe ser el menor
valor obtenido de acuerdo a los estados límites de fluencia por flexión, pandeo
local, pandeo lateral-torsional en flexión y rotura por flexión.
10.5
PLANCHAS DE RELLENO
10.5.1
Planchas de relleno en Conexiones Soldadas
Cuando sea necesario el uso de planchas de relleno en juntas requeridas para
transmitir la fuerza aplicada, las planchas de relleno y las soldaduras de conexión
deberán cumplir con los requisitos del numeral 10.5.1a o del numeral 10.5.1b,
según corresponde.
10.5.1a Planchas de Relleno Delgadas
Las planchas de relleno con espesores menores a 6 mm no deben ser usadas para
transferir esfuerzos. Cuando el espesor de la plancha de relleno es menor que
6 mm, o cuando el espesor de la plancha de relleno es de 6 mm o mayor pero no
adecuado para transferir cargas aplicadas entre las partes conectadas, la plancha
de relleno debe ser mantenida al ras con el borde de la parte exterior conectada,
y el tamaño de la soldadura debe ser aumentado sobre el tamaño requerido por
una cantidad igual al espesor de la plancha de relleno.
10.5.1b Planchas de Relleno Gruesas
Cuando el espesor de la plancha de relleno es adecuado para transferir las cargas
aplicadas entre las partes conectadas, la plancha de relleno debe extenderse más
allá de los bordes externos del metal base conectado. Las soldaduras que unen el
exterior del metal base conectado a la plancha de relleno deberán ser suficientes
para transmitir la fuerza a la plancha de relleno y el área sujeta a la fuerza
aplicada en la plancha de relleno deberá ser adecuada para evitar esfuerzos
excesivos en dicha plancha. Las soldaduras que unen la plancha de relleno al
interior de la base metálica conectada deberán ser adecuadas para transmitir la
fuerza aplicada.
10.5.2
Planchas de Relleno en Conexiones Empernadas
Cuando un perno que soporta cargas pasa a través de planchas de relleno que son
de espesor igual o menor a 6 mm, la resistencia de corte deberá ser usada sin
reducción. Cuando un perno que soporta cargas pasa a través de planchas de
relleno con un espesor mayor a 6 mm, se debe de aplicar uno de los siguientes
requisitos:
144
03-09-2015
(a) La resistencia en corte de los pernos debe ser multiplicada por el factor:
1 - 0,0154 (t - 6)
pero no menor a 0,85, donde t (mm) es el espesor total de las planchas de
relleno.
(b) Las planchas de relleno deben extenderse más allá de la junta y la extensión
de la plancha de relleno debe ser asegurada con suficientes pernos para
distribuir uniformemente la carga total en el elemento conectado a través de
la sección transversal combinada del elemento conectado y las planchas de
relleno.
(c) El tamaño de la junta debe ser incrementado para acomodar un número de
pernos que sea equivalente al número total requerido en el punto (b)
anterior; o
(d) La junta debe ser diseñada para prevenir el deslizamiento de acuerdo con el
numeral 10.3.8 usando superficies ya sea Clase B o Clase A con un ajuste
según el método del giro de la tuerca.
10.6
EMPALMES
La resistencia requerida en los empalmes debe ser mayor que la resistencia de
los elementos empalmados.
Los empalmes pueden ser empernados o soldados, o soldados a un elemento y
empernados al otro.
Cuando se utilicen empalmes soldados se debe usar soldaduras de penetración total en
las almas y en las alas
10.6.1
Vigas
Los empalmes con soldadura acanalada en vigas deben desarrollar la resistencia
nominal de la menor sección empalmada. Otros tipos de empalmes en secciones
transversales de vigas deben desarrollar la resistencia requerida por las cargas en
el punto de empalme.
10.6.2
Columnas
Los empalmes de columna deben ubicarse como mínimo a 1,2 m de las alas de
la conexión viga columna. Si la altura libre de la columna es menor a 2,4 m el
empalme se colocara a la mitad de la altura libre.
Cuando se usen soldaduras acanaladas para el empalme estas deben ser de
penetración total.
La resistencia requerida al corte de los empalmes en la columna, en ambas
direcciones ortogonales, deberá ser al menos ∑ Mpc/H, donde ∑ Mpc es la suma
de las resistencias nominales en flexión encima y debajo del empalme, y H es la
altura libre del entrepiso.
145
10.7
03-09-2015
RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO
La resistencia de diseño al aplastamiento, Rn, de superficies en contacto debe
ser determinada para el estado límite al aplastamiento (fluencia por compresión
local) como se muestra a continuación:
 = 0,75
La resistencia nominal al aplastamiento, Rn, debe ser determinada como sigue:
(a) Para superficies acabadas, pasadores en agujeros taladrados o perforados, y
los extremos de atiesadores de aplastamiento ajustados.
Rn = 1,8 Fy Apb
(10.7-1)
donde:
Apb = área proyectada en aplastamiento.
Fy = esfuerzo de fluencia mínimo especificado.
(b) Para los rodillos de apoyos deslizantes y de articulaciones.
(i) Cuando d ≤ 635 mm
Rn = 1,2 (Fy - 90)lb d / 20
(10.7-2)
Rn = 30,2 (Fy - 90)lb √d / 20
(10.7-3)
(ii) Cuando d > 635 mm
donde:
d = diámetro.
lb = longitud del aplastamiento.
Fy = en MPa
10.8
BASES DE COLUMNA Y APLASTAMIENTO EN CONCRETO
Se deben tomar disposiciones apropiadas para transferir las cargas y momentos
de las columnas a las zapatas y cimentaciones.
De acuerdo con la Norma E.060 Concreto Armado, la resistencia de diseño al
aplastamiento, ϕc Pp , para el estado límite de aplastamiento del concreto se
permite que se tome de la siguiente manera:
ϕc = 0,70
La resistencia nominal al aplastamiento, Pp, se determina como se indica a
continuación:
146
03-09-2015
(a) En el área total de un apoyo de concreto:
PP = 0,85 fc' A1
(10.8-1)
(b) En un área menor que el área total de un apoyo de concreto:
PP = 0,85 fc' A1 √A2 ⁄A1 ≤ 1,7 fc' A1
(10.8-2)
donde:
A1 = área concéntrica del acero en aplastamiento sobre un apoyo de
concreto.
A2 = área máxima de la parte de la superficie de apoyo que es
geométricamente similar y concéntrica con el área cargada.
'
fc = resistencia especificada al concreto.
10.9
PERNOS DE ANCLAJE
Los pernos de anclaje deben ser diseñadas para proveer la resistencia requerida
a las cargas de la estructura completa hasta la base de las columnas incluyendo
las componentes de tracción neta de cualquier momento de flexión que puedan
resultar por las combinaciones de carga indicadas en el numeral 1.4. Los pernos
de anclaje deben ser diseñados de acuerdo con los requisitos para partes roscadas
dados en la Tabla 10.3.2.
El diseño de las bases de columnas y pernos de anclaje para la transferencia de
fuerzas a la cimentación de concreto incluyendo el aplastamiento sobre los
elementos de concreto deberán satisfacer los requisitos de la Norma E.060
Concreto Armado.
Cuando los pernos de anclaje se utilizan para resistir fuerzas horizontales, debe
considerarse en el diseño el tamaño de los agujeros, la tolerancia de colocación
de los pernos de anclaje y el movimiento horizontal de la columna.
Se permiten agujeros agrandados de mayor tamaño y agujeros ranurados en
planchas de base, ver Tabla 10.9 o Tabla 10.9M, cuando se provee un adecuado
aplastamiento para la tuerca por medio del uso de arandelas según ASTM F884
o mediante arandelas de planchas para cubrir el agujero.
TABLA 10.9
Agujeros para pernos de anclaje (pulg.)
Diámetro de perno de anclaje
½
5
/8
¾
7
/8
1
1¼
1½
1¾
≥2
147
diámetro del agujero
1 1/16
1 3/16
1 5/16
1 9/16
1 13/16
2 1/16
2 5/16
2¾
db + 1 1/4
03-09-2015
TABLA 10.9M
Agujeros para pernos de anclaje (mm)
Diámetro de perno de anclaje
18
22
24
27
30
33
36
39
42
10.10
diámetro del agujero
32
36
42
48
51
54
60
63
74
ALAS Y ALMAS CON CARGAS CONCENTRADAS
Este numeral aplica a las cargas concentradas simples y dobles aplicadas en
sentido perpendicular al ala(s) de perfiles de ala ancha y secciones armadas
similares. Una carga concentrada simple puede ser tanto de tracción como de
compresión. Cargas concentradas dobles corresponden a una en tracción y la otra
en compresión y forman un momento en el mismo lado del elemento cargado.
Cuando la resistencia requerida exceda a la resistencia disponible determinada
por los estados límites mencionados en este numeral, rigidizadores y/o
atiesadores dobles deben colocarse y dimensionarse para la diferencia entre la
resistencia requerida y la resistencia disponible para el estado límite aplicable.
Los rigidizadores también deben cumplir con los requisitos de diseño del
numeral 10.10.8. Los atiesadores dobles también deben cumplir los requisitos de
diseño del numeral 10.10.9.
Se necesitan rigidizadores en los extremos de vigas que no forman parte de un
pórtico, de acuerdo con los requisitos del numeral 10.10.7.
10.10.1 Flexión Local del Ala
Este numeral se aplica para cargas de tracción concentradas simples y a la
componente de tracción de las cargas concentradas dobles.
La resistencia de diseño, ϕRn, para el estado límite de flexión local del ala se
determina como se indica a continuación:
Rn = 6,25 Fyf tf2
ϕ = 0,90
donde:
Fyf = esfuerzo de fluencia mínimo especificado del ala.
tf = espesor del ala cargada
148
(10.10-1)
03-09-2015
Si la longitud de carga a través del ala del elemento es menor que 0,15 bf, donde
bf es el ancho del ala del elemento, la Ecuación 10.10-1 no necesita ser
verificada.
Cuando la carga concentrada a ser resistida es aplicada a una distancia desde el
extremo del elemento que es menor que 10 tf, el valor Rn debe ser reducido en
50 %.
Cuando se requiera, se debe proporcionar un par de rigidizadores transversales.
10.10.2 Fluencia Local del Alma
Este numeral se aplica para cargas concentradas simples y ambos componentes
de cargas concentradas dobles.
La resistencia disponible para el estado límite de fluencia local del alma debe ser
determinada como se indica a continuación:
ϕ = 1,00
La resistencia nominal, Rn, se debe determinar como se muestra a continuación:
(a) Cuando la carga concentrada a ser resistida es aplicada a una distancia desde
el extremo del elemento que es mayor que el peralte del elemento, d,
Rn = Fyw tw (5k + lb )
(10.10-2)
(b) Cuando la carga concentrada a ser resistida es aplicada a una distancia desde
el extremo del elemento que es menor o igual al peralte del elemento, d,
Rn = Fyw tw (2,5k + lb )
(10.10-3)
donde:
Fyw = esfuerzo de fluencia mínimo especificado del alma.
k = distancia de la cara exterior del ala hasta el pie del filete del alma.
lb = longitud del apoyo (no menor que k para las reacciones extremas
de la viga).
tw = espesor del alma.
Cuando se requiera, se debe disponer de un par de rigidizadores
transversales o una plancha de refuerzo del alma.
10.10.3 Aplastamiento Local del Alma
Este numeral se aplica para las cargas concentradas simples en compresión o la
componente de compresión de cargas concentradas dobles.
La resistencia disponible para el estado límite de aplastamiento local del alma
debe ser determinada como se muestra a continuación:
ϕ = 0,75
149
03-09-2015
La resistencia nominal, Rn, debe ser determinada como se muestra a
continuación:
(a) Cuando la carga concentrada de compresión a ser resistida es aplicada a una
distancia desde el extremo del elemento que es mayor o igual a d/2:
Rn = 0,80
tw2 [1
l
t
+ 3 ( db ) ( tw)
f
1,5
]√
E Fyw tf
tw
(10.10-4)
(b) Cuando la carga concentrada de compresión a ser resistida es aplicada a una
distancia desde el extremo del elemento que es menor a d/2:
(i) Para lb / d ≤ 0,2
1,5
Rn = 0,40
tw2 [1
l
t
+ 3 ( db ) ( tw )
f
]√
E Fyw tf
tw
(10.10-5a)
(ii) Para lb / d > 0,2
Rn = 0,40
tw2 [1
4l
t
+ ( db - 0,2) ( tw)
f
1,5
]√
E Fyw tf
(10.10-5b)
tw
donde:
d = peralte nominal total de la sección.
Cuando se requiera, se debe disponer de un rigidizador transversal, un par
de atiesadores transversales, o una plancha de refuerzo del alma que se
extienda por lo menos la mitad del peralte del alma.
10.10.4 Pandeo Lateral del Alma
Este numeral se aplica solamente para las cargas concentradas simples de
compresión aplicadas a los elementos donde el movimiento lateral relativo entre
el ala cargada en compresión y el ala en tracción no está restringido en el punto
de aplicación de la fuerza concentrada.
La resistencia disponible del alma para el estado límite de pandeo lateral debe
ser determinada como se muestra a continuación:
ϕ = 0,85
La resistencia nominal, Rn, se determina como sigue:
150
03-09-2015
(a) Si el ala en compresión está restringida contra la rotación:
(i) Cuando (h⁄tw )⁄(Lb ⁄bf ) ≤ 2,3
Rn =
Cr tw3 tf
2
h
3
h⁄t
[1 + 0,4 (L ⁄wb ) ]
b f
(10.10-6)
(ii) Cuando (h⁄tw )⁄(Lb ⁄bf ) >2,3, no aplica el estado límite de pandeo
lateral del alma.
Cuando la resistencia requerida del alma excede la resistencia disponible, se
puede disponer de arriostramiento lateral de forma local en el ala en tracción
o también un par de rigidizadores transversales o de una plancha de refuerzo
del alma.
(b) Si el ala en compresión no está restringida contra la rotación:
(i) Cuando (h⁄tw )⁄(Lb ⁄bf ) ≤ 1,7
Rn =
Cr tw3 tf
h
2
3
h⁄t
[0,4 (L ⁄wb ) ]
b f
(10.10-7)
(ii) Cuando (h⁄tw )⁄(Lb ⁄bf ) >1,7, no aplica el estado límite de pandeo
lateral del alma.
Cuando la resistencia requerida del alma excede la resistencia disponible, se
puede disponer de arriostramiento lateral de forma local en ambas alas en el
punto de aplicación de las cargas concentradas.
En las Ecuaciones 10.10-6 y 10.10-7, se aplican las siguientes definiciones:
Cr = 6,62 x 106 MPa, cuando Mu < My en la ubicación de la carga.
= 3,31 x 106 MPa, cuando Mu ≥ My en la ubicación de la carga.
Lb = La mayor longitud no arriostrada lateralmente a lo largo de cualquier
ala en el punto de carga.
Mu = resistencia requerida en flexión usando las combinaciones de carga
LRFD.
bf = Ancho del ala.
h = distancia libre entre alas menos el filete o radio de la esquina para
perfiles laminados; la distancia entre líneas adyacentes de conectores
o la distancia libre entre alas cuando se utilizan soldaduras para
secciones armadas.
10.10.5 Pandeo en Compresión del Alma
Este numeral se aplica para un par de fuerzas concentradas simples en
compresión o las componentes en compresión de un par de cargas concentradas
dobles, aplicadas en ambas alas del elemento en la misma ubicación.
151
03-09-2015
La resistencia disponible para el estado límite de pandeo local del alma debe ser
determinada como se muestra a continuación:
Rn 
24 t w3 E Fyw
(10.10-8)
h
ϕ = 0,90
Cuando el par de cargas concentradas de compresión a ser resistidas es aplicada
a una distancia desde el extremo del elemento menor que d/2, Rn debe ser
reducido por 50 %.
Cuando se requiera, se debe proveer un rigidizador transversal simple, un par de
rigidizadores transversales, o una plancha de refuerzo del alma que se extienda
en todo el peralte del alma.
10.10.6 Corte en la Zona Panel del Alma
Este numeral se aplica para las cargas concentradas dobles aplicadas a una o
ambas alas de un elemento en la misma ubicación.
La resistencia disponible de la zona panel del alma para el estado límite de
fluencia en corte debe ser determinada como se menciona a continuación:
ϕ = 0,90
La resistencia nominal, Rn, debe ser determinada como sigue:
(a) Cuando no se considera en el análisis el efecto de la deformación de la zona
panel en la estabilidad del pórtico:
(i) Para Pr ≤ 0,4 Py
Rn = 0,60 Fy dc tw
(10.10-9)
(ii) Para Pr > 0,4 Py
P
Rn = 0,60 Fy dc tw (1,4 - Pr )
y
(10.10-10)
(b) Cuando se considera en el análisis la estabilidad del pórtico, incluyendo la
deformación plástica de la zona panel:
(i) Para Pr ≤ 0,75 Py
3 bcf tcf2
Rn = 0,60 Fy dc tw (1 + d d t )
b c w
152
(10.10-11)
03-09-2015
(ii) Para Pr > 0,75 Py
3 bcf tcf2
Rn = 0,60 Fy dc tw (1 + d d t ) (1,9 b c w
1,2 Pr
) (10.10-12)
Py
En las ecuaciones 10.10-9 hasta 10.10-12, se aplican las siguientes
definiciones:
Ag
bcf
db
dc
Fy
Pr
Py
tcf
tw
=
=
=
=
=
=
área bruta de la sección transversal del elemento.
ancho del ala de la columna.
peralte de la viga.
peralte de la columna.
esfuerzo de fluencia mínimo especificado del alma de la columna.
resistencia axial requerida usando las combinaciones de carga
LRFD
= Fy Ag, resistencia axial de fluencia de la columna
= espesor del ala de la columna
= espesor del alma de la columna
Se debe disponer cada vez que se requiera, plancha(s) de refuerzo del alma o un
par de rigidizadores diagonales dentro de los límites de la conexión rígida cuyas
almas yacen en un plano común.
Ver el numeral 10.10.9 para los requisitos de diseño de las planchas de refuerzo
del alma.
10.10.7 Extremos no Aporticados de Vigas
En extremos no aporticados de vigas no restringidos contra la rotación respecto
a su eje longitudinal, se debe disponer de un par de rigidizadores transversales,
que se extiendan en todo el peralte del alma.
10.10.8 Requisitos Adicionales de los Rigidizadores para Cargas Concentradas
Los rigidizadores requeridos para resistir las cargas concentradas de tracción
deben ser diseñados de acuerdo con los requerimientos del numeral 10.4.1 y
deben ser soldados al ala cargada y al alma. Las soldaduras al ala deben ser
dimensionadas para la diferencia entre la resistencia requerida y la resistencia
disponible. Las soldaduras del rigidizador al alma deben estar dimensionas para
transferir al alma la diferencia algebraica de la fuerza de tracción en los extremos
del rigidizador.
Los rigidizadores requeridos para resistir las cargas concentradas de compresión
deben ser diseñados de acuerdo con los requerimientos del numeral 10.4.4, y ya
sea deberán apoyarse por aplastamiento o ser soldados al ala cargada y soldados
al alma. Las soldaduras para el ala deben ser dimensionadas para la diferencia
entre la resistencia requerida y la resistencia del estado límite aplicable. La
soldadura del alma debe estar dimensionada para transferir al alma la diferencia
algebraica de carga de compresión en los extremos del rigidizador. Para
rigidizadores de apoyo por aplastamiento en superficies cepilladas, ver el
numeral 10.7.
153
03-09-2015
Los rigidizadores transversales de peralte total utilizados para las cargas de
compresión aplicada a las alas de una viga deben ser diseñados como elementos
en compresión axial (columnas) de acuerdo con los requerimientos de los
numerales 5.6.2 y 10.4.4. Las propiedades de los elementos deben ser
determinadas utilizando una longitud efectiva de 0,75 h y una sección transversal
compuesta de dos rigidizadores y una franja del alma de ancho igual a 25 tw en
ridizadores interiores y de 12 tw en los extremos de los elementos. La soldadura
que conecta los rigidizadores de apoyo de peralte total al alma debe ser
dimensionada para transmitir la diferencia de carga de compresión en cada uno
de los rigidizadores al alma.
Los rigidizadores transversales y diagonales deben cumplir con los siguientes
requerimientos adicionales:
(1) El ancho de cada rigidizador más la mitad del espesor de alma de columna
no debe ser menor que un tercio del ancho del ala o plancha de conexión de
momento que produce la carga concentrada.
(2) El espesor de un rigidizador no debe ser menor que la mitad del espesor del
ala o plancha de conexión de momento que produce la carga concentrada,
ni menos que el ancho divido entre 16.
(3) Los rigidizadores transversales deben extenderse por lo menos a la mitad
del peralte del elemento excepto como se requiere en los numerales 10.10.5
y 10.10.7.
10.10.9 Requisitos Adicionales para las Planchas de Refuerzo del Alma para Cargas
Concentradas
Las planchas de refuerzo del alma que se requieran para la resistencia en
compresión deben ser diseñadas de acuerdo con los requerimientos del
Capítulo 5.
Las planchas de refuerzo del alma que se requieran para la resistencia en tracción
deben ser diseñadas de acuerdo con los requerimientos del Capítulo 4.
Las planchas de refuerzo del alma que se requieran para la resistencia al corte
(ver el numeral 10.10.6) deben ser diseñadas de acuerdo con las disposiciones
del Capítulo 7.
Las planchas de refuerzo del alma deben cumplir con los siguientes requisitos
adicionales:
(1) El espesor y la extensión de la plancha de refuerzo del alma debe
proporcionar el material adicional necesario para igualar o exceder los
requerimientos de resistencia.
(2) La plancha de refuerzo del alma debe ser soldada para desarrollar la
proporción de la carga total transmitida a la plancha de refuerzo del alma.
154
03-09-2015
CAPÍTULO 11
DISEÑO DE CONEXIONES DE ELEMENTOS
TUBULARES
Este Capítulo trata de las conexiones de elementos tubulares (HSS) de espesor
uniforme. Ver también el Capítulo 10 para requisitos adicionales para el
empernado a elementos tubulares. Ver el numeral 10.3.10(c) para pernos
pasantes.
11.1
11.2
11.3
11.4
11.1
Fuerzas concentradas en elementos tubulares
Conexiones de armaduras HSS a HSS
Conexiones de momento HSS a HSS
Soldadura de planchas y ramas a HSS rectangulares
FUERZAS CONCENTRADAS EN ELEMENTOS TUBULARES
La resistencia de diseño, ϕRn, de las conexiones será determinada de acuerdo con
lo indicado en este capítulo y en el numeral 2.3.
11.1.1
Definición de Parámetros
Ag = área total de la sección transversal del elemento, mm2.
B = ancho total del elemento HSS rectangular, medido a 90o del plano de la
conexión, mm.
Bp = ancho de la plancha, medido a 90o del plano de la conexión, mm.
D = diámetro exterior del elemento HSS redondo, mm.
Fy = esfuerzo de fluencia mínimo especificado para el material del elemento
HSS, MPa.
Fyp = esfuerzo de fluencia mínimo especificado para el material de la plancha,
MPa.
Fu = valor mínimo especificado de la resistencia máxima del material del
elemento HSS, MPa.
H = altura total del elemento HSS rectangular, medido en el plano de la
conexión, mm.
S = módulo de sección, mm3.
lb = longitud de aplastamiento de la carga, medida paralelamente al eje del
elemento HSS (ó medida a lo largo del ancho en el caso de una plancha
de tapa cargada en el extremo del elemento HSS), mm.
t = espesor de diseño de la pared del tubo, mm.
tp = espesor de la plancha, mm.
11.1.2
HSS Redondos
La resistencia disponible de conexiones con cargas concentradas y dentro de los
límites de la Tabla 11.1.2A se tomarán como se muestra en la Tabla 11.1.2
155
03-09-2015
TABLA 11.1.2
Resistencia Disponible de Conexiones de
Plancha a HSS Redondos
Tipo de Conexión
Resistencia Disponible de la Conexión
Flexión de la Plancha
En el
Fuera del
Plano
plano
Estado Límite: Fluencia Local en HSS
Carga axial en la Plancha
Rn senθ = Fy t2 [
5,5
B ] Qf (11.1-1)
1 - 0,81 Dp
-
Mn = 0,5Bp Rn
Mn = 0,8 lb Rn
-
-
-
-
-
 = 0,90
Estado Límite: Plastificación en HSS
Carga axial en la Plancha
l
Rn senθ = 5,5 Fy t2 [1 + 0,25 b ] Qf
D
(11.1-2)
Φ = 0,90
Estados Límites: Todos los Estados Límites
en la Plancha y Corte por Punzonamiento en
HSS
Fuerza de Corte en la Plancha
Para Rn ver el Capítulo 10
Adicionalmente, se debe cumplir la siguiente
relación:
tp ≤
Fu
t
Fyp
(11.1-3)
Estado Límite: Fluencia Local en HSS
Carga Axial
Rn = 2 Fy t [5tp + lb ] ≤ Fy A
(11.1-3)
 = 1,00
FUNCIONES
Qf = 1 para HSS (superficie de conexión) en tracción
= 1,0 – 0,3U(1+U) para HSS (superficie de conexión) en compresión
U
 P
M 
  u  u  donde Pu y Mu se determinan en el lado de la junta que
 Fc Ag Fc S 
tiene el menor esfuerzo de compresión. Pu y Mu son las
resistencias requeridas en el HSS.
156
(11.1-5)
(11.1-6)
03-09-2015
TABLA 11.1.2A
Límites de Aplicación de la Tabla 11.1.2
Angulo de la plancha de carga:
≥ 30o

D/t
≤
D/t
≤
D/t
≤
D/t
≤
Relación de ancho:
0,2
<
Resistencia del material:
Ductilidad:
Nota: ASTM A500 grado C es aceptable
Fy
Fy/Fu
≤
≤
Esbelteces de la pared del HSS:
11.1.3
50 para conexiones T donde las planchas
de conexión están en flexión ó carga axial
40 para conexiones en cruz donde las
planchas de conexión están en flexión ó
carga axial
0,11 E/Fy donde las planchas de conexión
están en corte
0,11 E/Fy para conexiones de plancha de
tapa en compresión
Bp/D ≤ 1,0 para planchas de conexión
transversales
360 MPa
0,8
HSS Rectangulares
La resistencia disponible de conexiones con cargas concentradas y dentro de los
límites de la Tabla 11.1.3A se tomará como el menor valor de los estados límites
aplicables que se muestran en la Tabla 11.1.3.
TABLA 11.1.3
Plancha a HSS Rectangulares
Tipo de conexión
Resistencia Disponible de la conexión
Estado Límite: Fluencia local de la plancha, para todo β
Rn =
10
F t B ≤ Fyp tp Bp
B/t y p
(11.1-7)
 = 0,95
Estado Límite: Fluencia en corte del HSS (Punzonamiento),
cuando 0,85B ≤ Bp ≤ B - 2t
Rn = 0,6 Fy t (2tp + 2Bep )
(11.1-8)
 = 0,95
Estado Límite: Fluencia local de los lados del HSS,
cuando β = 1,0
Rn = 2 Fy t (5k + lb )
(11.1-9)
 = 1,00
Estado Límite: Aplastamiento local de los lados del HSS,
cuando β = 1,0 y la plancha esta en compresión,
para conexiones en T
Rn = 1,6 t 2 (1+
3lb
) EF Q
H - 3t √ y f
(11.1-10)
 = 0,75
Estado Límite: Aplastamiento local de los lados del HSS,
cuando β = 1,0 y la plancha esta en compresión,
para conexiones en cruz
48 t3
) EF Q
H - 3t √ y f
Rn = (
 = 0,90
157
(11.1-11)
03-09-2015
Tipo de conexión
Resistencia Disponible de la conexión
Estado Límite: Plastificación del HSS
Rn sen =
Fy t 2 2 lb
tp
tp ( B + 4√1 - B Qf ) (11.1-12)
1- B
 = 1,00
Estado Límite: Plastificación de pared del HSS
Rn sen =
2 Fy t 2 2 lb
tp
√
t ( B +4 1 - B Qf ) (11.1-13)
1- p
B
 = 1,00
Estados Límites: Todos los Estados límites de la
plancha y punzonamiento por corte en el HSS
Para Rn ver el Capítulo 10.
Adicionalmente, debe cumplirse la siguiente relación:
tp ≤
Fu
t
Fyp
(11.1-3)
Estado Límite: Fluencia local
de los lados del HSS
Rn = 2 Fy t (5tp + lb), cuando (5tp + lb) < B (11.1-14a)
Rn = Fy A, cuando (5tp + lb) ≥ B
(11.1-14b)
 = 1,00
Estado Límite: Aplastamiento local de los lados del
HSS, cuando la plancha está en compresión
1,5
Rn =1,6 t 2 [1 +
tp
6 lb t
( ) ] √EFy ,
B tp
t
cuando (5tp + lb) < B
 = 0,75
158
(11.1-15)
03-09-2015
FUNCIONES
Qf = 1 para HSS (superficie de conexión) en tracción
U
= 1,3 - 0,4 β ≤ 1,0 para HSS (superficie de conexión) en compresión, para
conexiones de plancha transversal
(11.1-16)
= √1 - U 2 para HSS (superficie de conexión) en compresión, para conexiones
de plancha longitudinal y de plancha longitudinal atravesada
U =
Pu + Mu | , donde P y M son calculados en el lado de la junta que tiene el
u
u
Fc Ag Fc S
(11.1-17)
|
10 Bp
Bep =
≤ Bp
B/t
menor esfuerzo de compresión.
(11.1-6)
(11.1-18)
k = radio de la esquina exterior del HSS ≥ 1,5t
TABLA 11.1.3A
Angulo de la carga en la plancha: 
≥ 30º
Esbeltez de la pared del HSS:
B/t o H/t
≤
B/t o H/t
≤
(B - 3t)/t ó (H - 3t)/t ≤
Relación de anchos:
0,25 ≤ Bp/B
≤
≤
Fy
Ductilidad
Fy/Fu
11.2
≤
35 por pared cargada, para conexiones de
plancha transversal de un elemento de
armadura
40 por pared cargada, para conexiones de
plancha longitudinal de un elemento de
armadura y de plancha pasante.
1,4 √E/Fy por pared cargada, para carga de
corte en plancha de un elemento de armadura
1,0 para conexiones de plancha transversal de
un elemento de armadura
360 MPa
0,8
CONEXIONES DE ARMADURAS HSS a HSS
La resistencia de diseño, ϕPn, de las conexiones será determinada de acuerdo con
lo indicado en este capítulo y en el numeral 2.3.
Las conexiones de armaduras HSS a HSS se definen como las conexiones que
consisten de uno ó más elementos de armadura, denominados ramas, que están
soldados directamente a una brida continua que pasa a través de la conexión y
que se clasificarán como sigue:
(a) Cuando la carga de punzonamiento, Pr sen, en una rama es equilibrada por
corte de flexión en la brida, la conexión se clasificará como una conexión
en T cuando el elemento es perpendicular a la brida y cómo una conexión
en Y en caso contrario.
(b) Cuando la carga de punzonamiento, Pr sen, en una rama es equilibrada
esencialmente (hasta con 20% de diferencia) por cargas en otras ramas en el
mismo lado de la conexión, la conexión se clasificará como conexión en K.
La garganta más importante es entre las ramas principales cuyas cargas se
equilibran. Una conexión en N, que es una conexión de dos ramas con una
de ellas perpendicular a la brida, se puede considerar como una conexión K.
159
03-09-2015
(c) Cuando la carga de punzonamiento, Pr sen, es transmitida a través de la
brida y es equilibrada por ramas en el lado opuesto, la conexión se clasificará
como en cruz.
(d) Cuando una conexión tiene más de dos ramas principales, ó ramas en más
de un plano, la conexión se clasificará como general o multiplanar.
Cuando las ramas transmiten parte de su carga como conexiones en K y parte
como conexiones en T, en Y ó en cruz, la resistencia de diseño será determinada
por interpolación entre la proporción de resistencia de diseño de cada una en el
total.
Para los efectos de esta Especificación, los ejes de las ramas y bridas deben
hallarse en un mismo plano. Las conexiones de HSS rectangulares deben además
tener todos sus miembros orientados de manera que las almas sean paralelas a
ese plano. Para armaduras hechas con HSS en que las ramas se conectan por
soldadura con las bridas, para excentricidades que se hallen dentro de los límites
de aplicación indicados en las Tablas, se permite que las conexiones se diseñen
sin considerar los momentos resultantes debidos a esas excentricidades.
11.2.1
B = ancho total de la brida HSS rectangular, medida a 90o del plano de la
conexión, mm.
Bb = ancho total de la rama HSS rectangular, medida a 90o del plano de la
conexión, mm.
D = diámetro exterior de la brida HSS redonda, mm.
Db = diámetro exterior de la rama HSS redonda, mm.
Fy = esfuerzo de fluencia mínimo especificado para el material del elemento
HSS, MPa.
Fyb = esfuerzo de fluencia mínimo especificado para el material de la rama,
MPa
elemento HSS, MPa.
H = peralte total de la brida HSS rectangular, medida en el plano de la
conexión, mm.
Hb = peralte total de la rama HSS rectangular, medida en el plano de la
conexión, mm.
Ov = lov/lp x 100, %
S = módulo elástico de la sección, mm3.
e = excentricidad en una conexión de armadura, medida perpendicularmente
al eje de la brida, positiva cuando se aleja de las ramas, mm.
g = garganta entre los bordes de las ramas en una conexión K con ramas
separadas, despreciando las soldaduras, mm.
lb = Hb/sen, mm.
lov = longitud traslapada medida a lo largo de la cara de conexión de la brida
debajo de las dos ramas, mm.
lp = longitud proyectada de la rama traslapada sobre la brida, mm.
t = espesor de diseño de la pared de la brida HSS, mm.
tb = espesor de diseño de la pared de la rama HSS, mm.
160
β
βeff
γ
η


11.2.2
03-09-2015
= relación de ancho; Db/D para HSS redondos; Bb/B para HSS
rectangulares.
= relación de ancho efectivo; la suma de los perímetros de las dos ramas en
una conexión en K dividida por ocho veces el ancho de la brida.
= relación de esbeltez de la brida; D/2t para HSS redondos; B/2t para HSS
rectangulares.
= parámetro de longitud cargada, aplicable sólo a HSS rectangulares; lb/B.
= ángulo agudo entre la rama y la brida. (grados)
= relación de garganta; g/B.
HSS Redondos
La resistencia disponible de conexiones de armaduras HSS a HSS dentro de los
límites de la Tabla 11.2.2A se tomarán como el menor valor de los estados
límites aplicables mostrados en la Tabla 11.2.2.
TABLA 11.2.2
Armaduras de HSS a HSS redondas
Resistencia Axial Disponible
de la Conexión
Tipo de Conexión
Estado Límite: Fluencia en corte
(Punzonamiento)
Verificación general
Para conexiones T, Y,
en cruz y en K con garganta
Cuando Db(trac/comp) < (D - 2t)
Pn = 0,6 Fy t  Db (
1+sen
)
2 sen 2
(11.2-1)
 = 0,95
Estado Límite: Plastificación de la brida
Pn sen = Fy t 2 (3,1 + 15,6 β 2 ) γ 0,2 Qf (11.2-2)
 = 0,90
Pn sen = Fy t 2 (
5,7
)Q
1 - 0,81β f
(11.2-3)
 = 0,90
(Pn sen)comp = Fy t 2 (2 + 11,33
Db comp
) Qg Qf
D
(11.2.4)
(Pn sen)trac = (Pn sen)comp
 = 0,90
161
(11.2.5)
03-09-2015
Armaduras de HSS a HSS redondas
FUNCIONES
Qf = 1 para la brida (superficie de conexión) en tracción
= 1,0 – 0,3U (1 + U) para HSS (superficie de conexión) en compresión
(11.1-5a)
(11.1-5b)
Pu
M
+ u ] donde Pu y Mu se determinan en el lado de la junta que
Fc Ag Fc S
U =[
tiene el menor esfuerzo de compresión. Pu y Mu son las
resistencias requeridas en el HSS.
Qg = γ 0,2 [1 +
0,024 γ 1,2
]
0,5
g
exp( t - 1,33) + 1
(11.1-6)
(11.2-6)
Nota.- exp(x) es igual a ex, donde e = 2,71828 es la base de los logaritmos naturales
TABLA 11.2.2A
Excentricidad de la junta:
Angulo de la rama:
Esbelteces de la pared de la brida:
-0,55

Relación de diámetros:
D/t
D/t
Db/tb
Db/tb
0,2
Garganta:
0,4
g
Traslape:
Espesor de la rama:
25%
tb traslapada
Esbelteces de la pared de la rama:
Fy y Fyb
Ductilidad:
Fy/Fu y Fyb/Fub
11.2.3
≤ e/D ≤ 0,25 para conexiones en K
≥ 30o
≤ 50 para conexiones en T, Y y K
≤ 40 para conexiones en cruz
≤ 50 para la rama en compresión
≤ 0,05 E/Fyb para la rama en compresión
< Db/D ≤ 1,0 para conexiones en T, Y, en cruz y
traslapadas en K
≤ Db/D ≤ 1,0 para conexiones en K con garganta
≥ tb comp + tb trac para conexiones en K con
garganta
≤ Ov ≤ 100% para conexiones en K traslapadas
≤ tb traslapante para ramas en conexiones en K
traslapadas
≤ 360 MPa
≤ 0,8
HSS Rectangulares
La resistencia disponible de conexiones de armaduras HSS a HSS dentro de los
límites de la Tabla 11.2.3A se tomarán como el menor valor de los estados
límites aplicables mostrados en la Tabla 11.2.3
162
03-09-2015
TABLA 11.2.3
Armaduras de HSS a HSS rectangulares
Tipo de Conexión
Resistencia Axial Disponible de la
Conexión
Estado Límite: Plastificación de la pared de la
brida. Cuando β ≤ 0,85
2η
4
+
) Qf (11.2-7)
(1 - β) √1 - β
Pn sen = Fy t 2 (
 = 1,00
(Punzonamiento), cuando: 0,85 < β ≤ 1 - 1/γ ó
B/t < 10
Pn sen = 0,6 Fy t B (2η + 2βeop ) (11.2-8)
 = 0,95
Estado Límite: Fluencia local de las paredes
laterales de la brida, cuando β = 1
Pn sen = 2Fy t (5k + lb )
(11.2-9)
 = 1,00
Estado Límite: Aplastamiento local de las paredes
laterales de la brida, cuando β = 1 y la rama esta
en compresión, para conexiones en T ó Y
Pn sen = 1,6 t 2 (1 +
3 lb
) E Fy Qf (11.2-10)
H - 3t √
 = 0,75
Estado Límite: Aplastamiento local de las paredes
laterales de la brida, cuando β = 1 y las ramas
están en compresión, para conexiones en cruz
Pn sen = (
48 t 3
) EF Q
H - 3t √ y f
(11.2-11)
 = 0,90
Estado Límite: Fluencia local de la rama/ramas
debido a distribución desigual de las cargas,
cuando β > 0,85
Pn = Fyb tb (2Hb + 2beoi - 4tb ) (11.2-12)
 = 0,95
donde
beoi =
10 Fy t
(
) B ≤ Bb
B/t Fyb tb b
(11.2-13)
Estado Límite: Corte de las paredes laterales de la
brida.
Para conexiones en cruz con  < 90º y donde se crea
una garganta proyectada (ver figura), determinar
Pn sen de acuerdo con el numeral 7.5
163
03-09-2015
Tipo de Conexión
Resistencia Axial Disponible de la
Conexión
Estado Límite: Plastificación de la pared de la
brida, para todo β
Pn sen = Fy t 2 (9,8βeff γ0,5 ) Qf
(11.2-14)
 = 0,90
(Punzonamiento),
cuando Bb < B - 2t
No verificar para ramas cuadradas
Pn sen = 0,6 Fy t B (2η + β + βeop ) (11.2-15)
 = 0,95
Estado Límite: Corte de las paredes laterales de la
brida, en la región de la garganta.
Determinar Pn sen de acuerdo con el numeral 7.5.
No verificar para bridas cuadradas
debido a distribución desigual de las cargas.
No verificar para ramas cuadradas o si B/t ≥ 15.
Pn = Fyb tb (2Hb + Bb + beoi - 4tb ) (11.2-16)
 = 0,95
Donde
beoi =
Fy t
10
(
) B ≤ Bb
B/t Fyb tb b
(11.2-13)
debido a distribución desigual de las cargas.
 = 0,95
Cuando 25% ≤ Ov < 50%:
Pn,i = Fybi tbi [
Ov
(2Hbi - 4tbi ) + beoi + beov ]
50
(11.2-17)
Cuando 50% ≤ Ov < 80%:
Pn,i = Fybi tbi (2Hbi - 4tbi + beoi + beov ) (11.2-18)
Cuando 80% ≤ Ov < 100%:
Pn,i = Fybi tbi (2Hbi - 4tbi + Bbi + beov ) (11.2-19)
10 Fy t
(
) B ≤ Bbi
B/t Fybi tbi bi
Fybj tbj
10
beov =
(
) B ≤ Bbi
Bbj /tbj Fybi tbi bi
beoi =
(11.2-20)
(11.2-21)
El subíndice i se refiere a la rama que se
superpone
El subíndice j se refiere a la rama superpuesta
Fybj Abj
)
Fybi Abi
Pn,j = Pn,i (
164
(11.2-22)
03-09-2015
FUNCIONES
Qf = 1 para la brida (superficie de conexión) en tracción
U
= 1,3 - 0,4 β ≤ 1 para la brida (superficie de conexión) en compresión, para conexiones
(11.1-5a)
en cruz, en T y en Y.
(11.1-16)
en K con garganta
(11.2-23)
U
= 1,3 - 0,4 β ≤ 1 para la brida (superficie de conexión) en compresión, para conexiones
eff
P
M
U = | u + u | , donde Pu y Mu se determinan en el lado de la junta que tiene el mayor
Fc Ag
Fc S
esfuerzo de compresión. Pu y Mu son las resistencias requeridas en el HSS. (11.1-6)
βeff = [(Bb + Hb )rama en compresión + (Bb + Hb )rama en tracción ]/4B
βeop =
5β
≤β
γ
(11.2-24)
(11.2-25)
TABLA 11.2.3A
Excentricidad de la junta:
Angulo de la rama:
Esbeltez de la pared de la brida:
-0,55
Esbeltez de la pared de la rama:
B/t
H/t
Bb/tb y Hb/tb

B/t y H/t
≤ e/H ≤ 0,25 para conexiones en K
≥ 30º
≤ 35 para conexiones en K con garganta y
conexiones en cruz, en T y en Y
≤ 30 para conexiones en K traslapadas
≤ 35 para conexiones en K traslapadas
≤ 35 para rama en tracción
E
≤ 1,25
para rama en compresión de
Fyb
conexiones con garganta en cruz, en T, en K
y en Y
≤ 35 para rama en compresión de conexiones
con garganta en cruz, en T, en K y en Y
E
≤ 1,1
para rama en compresión de
Fyb
Bb/B y Hb/B
Relación de aspecto:
Traslape:
Relación de ancho de la rama:
0,5
25%
Bbi/Bbj
Relación de espesor de la rama:
tbi/tbj
Resistencia del material
Fy y Fyb
Ductilidad
Fy/Fu y Fyb/Fub
conexiones en K traslapadas
≥ 0,25 para conexiones en K traslapadas y para
conexiones en cruz, en T y en Y
≤ Hb/Bb ≤ 2,0 y 0,5 ≤ H/B ≤ 2,0
≤ Ov ≤ 100% para conexiones en K traslapadas
≥ 0,75 para conexiones en K traslapadas, donde
el subíndice i se refiere a la rama que se
superpone y el subíndice j se refiere a la
rama superpuesta
≤ 1,0 para conexiones en K traslapadas, donde
el subíndice i se refiere a la rama que se
superpone y el subíndice j se refiere a la
rama superpuesta
≤ 360 MPa
≤ 0,8
LIMITES ADICIONALES PARA CONEXIONES EN K CON GARGANTA
Relación de garganta:
Garganta:
Tamaño de la rama
Bb
H
y b
B
B
≥ 0,1 +
βeff
≥ 0,35
 = g/B
g
menor Bb
≥ 0,5(1 - βeff)
≥ tb rama en compresión + tb rama en tracción
≥ 0,63 (mayor Bb), si ambas ramas son cuadradas
γ
50
Nota: el tamaño máximo de la garganta será controlado por el e/H límite. Si la garganta es grande,
considérela como dos conexiones en Y.
165
11.3
03-09-2015
CONEXIONES DE MOMENTO HSS a HSS
La resistencia de diseño, ϕMn, de las conexiones será determinada de acuerdo
con lo indicado en este capítulo y en el numeral 2.3.
Las conexiones de momento HSS a HSS se definen como las conexiones que
consisten en una ó dos ramas que están directamente soldadas a una brida
continua que pasa a través de la conexión, con la rama ó ramas cargadas por
momentos de flexión.
Una conexión se clasificará como:
(a) Una conexión en T cuando hay una rama y es perpendicular a la brida y una
conexión en Y cuando hay una rama pero no es perpendicular a la brida
(b) Una conexión en cruz cuando hay una rama en cada lado opuesto de la brida
Para los efectos de esta Especificación, los ejes de las ramas y brida deben
hallarse en un mismo plano.
11.3.1
B = ancho total de la brida HSS rectangular, medida a 90o del plano de la
conexión, mm.
Bb = ancho total de la rama HSS rectangular, medida a 90o del plano de la
conexión, mm.
D = diámetro exterior de la brida HSS redonda, mm.
Db = diámetro exterior de la rama HSS redonda, mm.
Fy = esfuerzo de fluencia mínimo especificado para el material de la brida
HSS, MPa.
Fyb = esfuerzo de fluencia mínimo especificado para el material de la rama
HSS, MPa.
elemento HSS, MPa.
H = peralte total de la brida HSS rectangular, medida en el plano de la
conexión, mm.
Hb = peralte total de la rama HSS rectangular, medida en el plano de la
conexión, mm.
S = módulo de la sección, mm3.
Zb = módulo de sección plástico de la rama alrededor del eje de flexión, mm3.
t = espesor de diseño de la pared de la brida HSS, mm.
tb = espesor de diseño de la pared de la rama HSS, mm.
β = relación de ancho; Db/D para HSS redondos; Bb/B para HSS
rectangulares.
γ = relación de esbeltez de la brida; D/2t para HSS redondos; B/2t para HSS
rectangulares.
η = parámetro de longitud cargada, aplicable sólo a HSS rectangulares
= lb/B, donde lb = Hb/sen
 = ángulo agudo entre la rama y la brida (grados)
166
11.3.2
03-09-2015
HSS Redondos
La resistencia disponible de conexiones de momento dentro de los límites de la
Tabla 11.3.2A se tomarán como el menor valor de los estados límites aplicables
mostrados en la Tabla 11.3.2.
TABLA 11.3.2
Momento de HSS a HSS Redondos
Resistencia en Flexión Disponible de la
Tipo de Conexión
Conexión
Mn sen = 5,39 Fy t 2 γ 0,5 β Db Qf (11.3-1)
 = 0,90
Estado Límite: Fluencia en corte (Punzonamiento),
cuando Db < (D - 2t)
Mn = 0,6 Fy t Db2 (
1 + 3sen
)
4sen 2
(11.3-2)
 = 0,95
Mn sen = Fy t 2 Db (
3,0
)Q
1 - 0,81β f
(11.3-3)
 = 0,90
Estado Límite: Fluencia en corte (Punzonamiento),
cuando Db < (D - 2t)
Mn = 0,6 Fy t Db2 (
3 + sen
)
4sen2
(11.3-4)
 = 0,95
Para conexiones en T, en Y y en cruz, con rama(s) bajo carga axial, flexión en el plano y flexión fuera
del plano, o cualquier combinación de estas cargas:
Mr-ip 2
Mr-op
Pr
+(
) +(
) ≤ 1,0
Pc
Mc-ip
Mc-op
Mc-ip
Mc-op
Mr-ip
Mr-op
Pc
Pr
Qf =
=
U =
(11.3-5)
= ϕMn =
resistencia de diseño en flexión en el plano de Tabla 11.3.2, N-mm
= ϕMn =
resistencia de diseño en flexión fuera del plano de Tabla 11.3.2, N-mm
= resistencia requerida en flexión en el plano, N-mm
= resistencia requerida en flexión fuera del plano, N-mm
= ϕPn = resistencia axial disponible de Tabla 11.2.2, N
= resistencia axial requerida, N
FUNCIONES
1 para la brida (superficie de conexión) en tracción
1,0 – 0,3U (1 + U) para HSS (superficie de conexión) en compresión
(11.1-5)
donde Pu y Mu se determinan en el lado de la junta que
Pu
Mu
|
+
|
tiene el menor esfuerzo de compresión.
(11.1-6)
Fc A g Fc S
TABLA 11.3.2A
≥ 30o

Angulo de la rama:
Relación de diámetros:
Ductilidad:
D/t
D/t
Db/tb
Db/tb
0,2
Fy y Fyb
Fy/Fu y Fyb/Fub
167
≤ 50 para conexiones en Y, en T y K
≤ 40 para conexiones en cruz
≤ 50
≤ 0,05E/Fyb
< Db/D ≤ 1,0
≤ 360 MPa
≤ 0,8
11.3.3
03-09-2015
HSS Rectangulares
La resistencia disponible de conexiones de momento dentro de los límites de la
Tabla 11.3.3A se tomarán como el menor valor de los estados límites aplicables
mostrados en la Tabla 11.3.3.
TABLA 11.3.3
Momento De HSS a HSS Rectangulares
Resistencia en Flexión Disponible de la
Conexión
Tipo de Conexión
Estado Límite: Plastificación de la pared de la brida,
cuando β ≤ 0,85
Mn = Fy t 2 Hb [
1
2
η
+
+
] Qf
2η
√1 - β (1 - β)
(11.3-6)
 = 1,00
Estado Límite: Fluencia local de los lados, cuando
β > 0,85
Mn = 0,5 F*y t(Hb + 5t) 2
(11.3-7)
 = 1,00
Estado Límite: Fluencia local de la rama(s) debido a una
distribución desigual de cargas, cuando β > 0,85
Mn = Fyb [Zb - (1 -
beoi
) Bb Hb tb ] (11.3-8)
Bb
 = 0,95
Estado Límite: Plastificación de la pared de la brida,
cuando β ≤ 0,85
Mn = Fy t 2 [
0,5Hb(1 + β)
2 B Bb (1 + β)
+√
] Qf (11.3-9)
(1 - β)
(1 - β)
 = 1,00
Estado Límite: Fluencia local de los lados, cuando
β > 0,85
Mn = F*y t (B - t)(Hb + 5t)
(11.3-10)
 = 1,00
Estado Límite: Fluencia local de la rama(s) debido a una
distribución desigual de cargas, cuando β > 0,85
Mn = Fyb [Zb - 0,5 (1 -
beoi 2 2
) Bb tb ] (11.3-11)
Bb
 = 0,95
Estado Límite: Falla por distorsión de la brida, para
conexiones en T y conexiones en cruz no equilibradas
Mn = 2 Fy t [Hb t + √B H t (B + H)]
 = 1,00
168
(11.3-12)
03-09-2015
TABLA 11.3.3 (Continuación)
Momento de HSS a HSS Rectangulares
Para conexiones en T y en cruz, con rama(s) bajo carga axial, flexión en el plano y flexión fuera del
plano, o cualquier combinación de estas cargas:
Mr-ip
Mr-op
Pr
+(
)+(
) ≤ 1,0
Pc
Mc-ip
Mc-op
Mc-ip
Mc-op
Mr-ip
Mr-op
Pc
Pr
(11.3-13)
= ϕMn =
resistencia de diseño en flexión en el plano de Tabla 11.3.3, N-mm
= ϕMn =
resistencia de diseño en flexión fuera del plano de Tabla 11.3.3, N-mm
= resistencia requerida en flexión en el plano, N-mm
= resistencia requerida en flexión fuera del plano, N-mm
= ϕPn =
resistencia axial disponible de Tabla 11.3.3, N
= resistencia axial requerida, N
FUNCIONES
Qf
U
F*y
=
1 para la brida (superficie de conexión) en tracción
=
U
1,3 – 0,4 ≤ 1,0 para la brida (superficie de conexión) en compresión
β
=
donde Pu y Mu se determinan en el lado de la junta que
Pu
Mu
|
+
|
tiene el menor esfuerzo de compresión.
Fc Ag Fc S
Fy para conexiones en T, y = 0,8 Fy para conexiones en cruz
=
beoi =
10 Fy t
(
) B ≤ Bb
B/t Fyb tb b
(11.1-15)
(11.1-16)
(11.1-6)
(11.2-13)
TABLA 11.3.3A
≅ 90o

Angulo de la rama:
B/t y H/t
Bb/tb y Hb/tb
≤ 35
≤ 35
E
Fyb
≤ 1,25√
Bb/B
Relación de aspecto:
0,5
Fy y Fyb
Ductilidad:
Fy/Fu y Fyb/Fub
11.4
≥ 0,25
≤ Hb/Bb ≤ 2,0 y 0,5 ≤ H/B ≤ 2,0
≤ 360 MPa
≤ 0,8
SOLDADURA DE PLANCHAS Y RAMAS A HSS RECTANGULARES
La resistencia de diseño, ϕRn, ϕMn y ϕPn, de las conexiones será determinada de
acuerdo con lo indicado en este capítulo y en el numeral 2.3.
La resistencia disponible de conexiones de ramas será determinada para el estado
límite de no uniformidad de transferencia de carga a lo largo de la línea de
soldadura, debido a diferencias en rigidez relativa de las paredes de HSS en
conexiones HSS-a-HSS y entre elementos en conexiones transversales planchaa HSS, como sigue:
Rn ó Pn = Fnw tw le
Mn-ip = Fnw Sip
Mn-op = Fnw Sop
Para interacción, ver la ecuación 11.3-13.
169
(11.4-1)
(11.4-2)
(11.4-3)
03-09-2015
(a) Para soldaduras de filete
 = 0,75
(b) Para soldaduras acanaladas de penetración parcial
 = 0,80
donde:
Fnw = esfuerzo nominal del metal de la soldadura (capítulo 10) sin
incremento de la resistencia debido a la direccionalidad de la
carga, MPa.
Sip = efectivo módulo de sección elástico de soldaduras para flexión en
el plano (Tabla 11.4.1), mm3.
Sop = efectivo módulo de sección elástico de soldaduras para flexión
fuera del plano (Tabla 11.4.1), mm3.
le = longitud total efectiva de soldadura acanalada y de filete a HSS
rectangulares para cálculos de resistencia de soldaduras, mm.
tw = la menor garganta de la soldadura efectiva alrededor del
perímetro de la rama ó plancha, mm.
170
03-09-2015
TABLA 11.4.1
Propiedades de la Soldadura Efectiva para
Conexiones a HSS Rectangulares
Resistencia de la Soldadura en la
Tipo de Conexión
Conexión
Propiedades de la Soldadura Efectiva
le = 2 (
Fy t
10
)(
) B ≤ 2 Bp (11.4-4)
B/t Fyp tp p
donde le = longitud total de soldadura efectiva para
soldaduras en ambos lados de la plancha
transversal
le =
2Hb
+ 2beoi
sen
(11.4-5)
H 2
H
t
Sip = w ( b ) + tw beoi ( b ) (11.4-6)
3 sen
sen
3
H
(tw /3)(Bb - beoi )
t
Sop = tw ( b ) Bb + w (Bb2 ) sen
3
Bb
(11.4-7)
10 Fy t
beoi =
(
) B ≤ Bb
B/t Fyb tb b
(11.2-13)
Cuando β > 0,85 ó  > 50º, beoi/2 no debe exceder
de 2t.
Cuando  ≤ 50º:
le =
2(Hb - 1,2tb)
+ 2(Bb - 1,2tb ) (11.4-8)
sen
Cuando  ≥ 60º:
le =
2(Hb - 1,2tb)
+ (Bb - 1,2tb ) (11.4-9)
sen
Cuando 50º <  < 60º, el valor de le se calculará
interpolando linealmente entre los valores
anteriores.
171
03-09-2015
Propiedades de la Soldadura Efectiva para
Conexiones a HSS Rectangulares
Tipo de Conexión
Resistencia de la Soldadura en la Conexión
Propiedades de la Soldadura Efectiva para miembros que se
superponen
(todas las dimensiones son para la rama que se
superpone, i)
Cuando 25% ≤ Ov < 50%
le,i =
2 Ov
Ov
Hbi
Ov
Hbi
)(
)+
[(1 (
)] + beoi +beov
50
100 seni
100 sen(i + j )
(11.4-10)
Cuando 50% ≤ Ov < 80%
le,i = 2 [(1 -
H
Hbi
Ov
O
) ( bi ) + v (
)] + beoi + beov
100 seni
100 sen(i + j)
(11.4-11)
Cuando 80% ≤ Ov ≤ 100%
le,i = 2 [(1 -
H
Hbi
Ov
O
) ( bi ) + v (
)] + Bbi + beov
100 seni
100 sen(i + j )
10 Fy t
beoi =
(
) B ≤ Bbi
B/t Fybi tbi bi
10 Fybj tbj
beov =
(
) B ≤ Bbi
Bbj/tbj Fybi tbi bi
(11.4-12)
(11.2-20)
(11.2-21)
cuando Bbi/Bb > 0,85 ó i > 50º, beoi/2 no debe exceder de 2t
y cuando Bbi/Bbj > 0,85 ó (180o - i - j) > 50º, beov/2 no debe
exceder de 2tbj
El subíndice i se refiere a la rama que se superpone
El subíndice j se refiere a la rama superpuesta
2Hbj
+2beoj
senj
10 Fy t
beoj =
(
) B ≤ Bbj
B/t Fybj tbj bj
le,j =
Cuando Bbj/B > 0,85 ó j > 50º,
le,j = 2(Hbj - 1,2tbj ) / senj
172
(11.4-13)
(11.4-14)
03-09-2015
Cuando una conexión en K traslapada ha sido diseñada de acuerdo con la Tabla
11.2.3 de este capítulo, y las componentes de las fuerzas de las ramas normales
a las bridas son 80% “balanceadas” (esto es, las fuerzas en las ramas normales a
la cara de la brida difieren en no más de 20%), la soldadura “escondida” bajo
una rama que se superpone puede omitirse si el total de las soldaduras restantes
en la rama superpuesta desarrollan toda la capacidad de las paredes de la rama
superpuesta.
Las verificaciones de la soldadura en la Tabla 11.4.1 no son necesarias si las
soldaduras son capaces de desarrollar la resistencia total de la pared de la rama
a lo largo de todo su perímetro (o una plancha a lo largo de toda su longitud).
Se ha asumido en este capítulo que hay un tamaño constante de soldadura
alrededor de todo el perímetro de la rama HSS. Se requiere una especial atención
para las conexiones de elementos de un ancho igual ó casi igual, que combinan
soldaduras acanaladas de penetración parcial a lo largo de los bordes
coincidentes de la conexión con soldaduras de filete a través de la cara de la
brida.
173
03-09-2015
CAPÍTULO 12
DISEÑO PARA CONDICIONES DE SERVICIO
Este Capítulo provee recomendaciones de diseño para condiciones de servicio.
12.1
12.2
12.3
12.4
12.5
12.6
12.7
12.8
12.1
General
Contraflecha
Deflexiones
Desplazamientos laterales
Vibraciones
Movimiento inducido por el viento
Expansión y contracción
Deslizamiento en las conexiones
GENERAL
Condición de Servicio es un estado en el que la función de la edificación, su
apariencia, su facilidad para darle mantenimiento, su durabilidad y la comodidad
de su uso por parte de sus ocupantes, se conservan bajo condiciones de uso
normal. Los valores límites de comportamiento estructural para asegurar las
condiciones de servicio (deflexiones máximas, vibraciones excesivas, etc.)
deben escogerse en función del uso de la estructura. Las condiciones de servicio
deberán evaluarse usando la combinación de cargas apropiada, listadas en
(1.4-7) al (1.4-11), para el estado límite de servicio identificado.
12.2
CONTRAFLECHA
Deben considerarse contraflechas cuando las deflexiones por cargas
permanentes, uso normal, son un problema para las condiciones de servicio. Se
recomienda que el valor de la contraflecha sea calculado a partir de las cargas
permanentes. La magnitud, dirección y ubicación de las contraflechas deberán
indicarse en los planos de diseño.
Las vigas y armaduras detalladas sin especificaciones de contraflecha deberán
fabricarse para que después del montaje, cualquier deflexión debido al rolado o
ensamble en taller quede en sentido ascendente. Si la contraflecha implica el
montaje de cualquier elemento con una precarga, esto deberá indicarse en los
planos de diseño.
12.3
DEFLEXIONES
Las deflexiones en elementos y sistemas estructurales debido a cargas de servicio
no deben afectar las condiciones de servicio de la estructura.
174
12.4
03-09-2015
DESPLAZAMIENTOS LATERALES
Los desplazamientos laterales de las estructuras deben ser evaluados con la
combinación de cargas apropiada para las condiciones de servicio, incluyendo la
verificación en la integridad de la tabiquería interior y los cerramientos
exteriores. Los desplazamientos laterales debido a cargas de sismo o viento no
deben causar choques con estructuras adyacentes; choques de vidrios de
mamparas, ventanas o similares con la estructura del edificio y no deben exceder
los valores límites especificados, en las Normas Técnicas del Reglamento
Nacional de Edificaciones.
12.5
VIBRACIONES
El efecto de las vibraciones en vigas que soportan grandes áreas sin tabiques,
debe considerarse cuando afecta la función de la estructura o la comodidad de su
uso por parte de sus ocupantes. Las fuentes de vibración a ser consideradas en el
diseño incluyen tráfico peatonal, maquinaria vibratoria u otros identificados para
la estructura.
12.6
MOVIMIENTO INDUCIDO POR EL VIENTO
El efecto de movimientos, debidos a la acción del viento, en la comodidad del
uso de la estructura por parte de sus ocupantes, deberá ser considerado en el
diseño.
12.7
EXPANSIÓN Y CONTRACCIÓN
Deberán considerarse detalles que permitan una adecuada expansión y
contracción para las condiciones de servicio de la estructura.
12.8
DESLIZAMIENTO EN LAS CONEXIONES
El efecto del deslizamiento en las conexiones empernadas debe incluirse en el
diseño cuando este pueda causar deformaciones que afecten la condición de
servicio de la estructura. Donde sea apropiado, las conexiones deben ser
diseñadas para excluir la posibilidad de deslizamiento.
Para el diseño de conexiones de deslizamiento crítico, véase 10.3.8 y 10.3.9.
175
03-09-2015
CAPÍTULO 13
DISEÑO SÍSMICO
Este capítulo establece los requisitos en el ámbito del diseño sísmico.
El capítulo está organizado de la siguiente manera
13.1
13.2
13.3
13.4
13.5
13.6
13.7
13.1
Materiales
Fuerza esperada en el material
Material de aporte para soldadura
Requisitos generales de diseño
Sistemas estructurales
Pórticos resistentes a momento
Pórticos arriostrados (BMF)
MATERIALES
El acero estructural usado en los sistemas resistentes a fuerza sísmica (SFRS)
debe satisfacer los requerimientos de estas recomendaciones y de la Norma
E.030 de Diseño Sismorresistente.
El esfuerzo mínimo de fluencia especificado para el acero a ser usado en
elementos en donde se espera un comportamiento inelástico no debe exceder
345 MPa para los sistemas definidos en este capítulo.
La excepción se da en el caso de columnas en donde el esfuerzo mínimo de
fluencia del acero estructural no debe exceder 450 MPa.
El acero estructural a utilizarse bajo estas recomendaciones deberá cumplir las
especificaciones del Capítulo 1, numeral 1.3.1.
En el caso de las uniones, las soldaduras sismorresistentes deben ser de
penetración total con electrodos de tenacidad mínima de 27 Joules a – 18 °C en
el ensayo de Charpy según NTP 350.416 .
13.2
FUERZA ESPERADA EN EL MATERIAL
Cuando sea requerido en este capítulo, la fuerza requerida en el elemento (un
miembro o una conexión a un miembro) debe ser determinada a partir del
esfuerzo de fluencia esperado, Ry Fy del elemento o elemento que se le conecta,
el que sea aplicable, donde Fy es el mínimo esfuerzo de fluencia especificado a
usarse en el miembro y Ry es la relación entre el esfuerzo de fluencia esperado
al mínimo esfuerzo de fluencia especificado, Fy, del material.
Cuando se requiera determinar la fuerza nominal, Rn, para los estados límites en
un miembro en donde la fuerza requerida es determinada, el esfuerzo de fluencia
esperado Ry Fy, y el esfuerzo de rotura esperado Rt Fu, se permite que sean usados
en lugar de Fy y Fu respectivamente, donde Fu es el mínimo esfuerzo de rotura
176
03-09-2015
en tracción y Rt es la relación entre esfuerzo de rotura por tracción esperada y el
mínimo esfuerzo de rotura, Fu del material.
TABLA 13.2
Valores Ry y Rt para material de acero estructural
Aplicación
Perfiles y barras laminadas
NTP 350.400 (A36)
NTP 350.407 (A572 Gr. 50)
NTP 350.407 (A572 Gr. 55)
Secciones tubulares estructurales (HSS)
NTP 350.404 (A500 Gr. A, B o C)
Tubos
ASTM A53
Planchas, Flejes y Platinas
NTP 350.400 (A36)
NTP 350.407 (A572 Gr. 50, Gr. 55)
Acero de Refuerzo
NTP 341.031 (A615 Gr. 60)
NTP 339.186 (A706 Gr. 60)
Ry
Rt
1,6
1,3
1,1
1,2
1,2
1,1
1,3
1,25
1,6
1,2
1,6
1,3
1,2
1,2
1,25
1,25
1,25
1,25
Nota 1: Las referencias a calidades de acero que aparecen entre paréntesis son solo
informativas.
Nota 2: El acero de refuerzo NTP 341.031 (A615) y NTP 339.186 (A706)
corresponden a elementos de concreto armado que son parte de una estructura
metalica
13.3
MATERIAL DE APORTE PARA SOLDADURA
13.3.1
Soldaduras para sistemas resistentes a sismo
Todas las soldaduras usadas en elementos y conexiones de los SFRS deben ser
hechos con materiales de aporte que cumplan con lo especificado en el cuadro
siguiente:
Tabla 13.3.1
Propiedades mecánicas para Soldaduras de Sistemas Resistentes a Sismos
Propiedad
Clasificación
480 MPa (70 ksi)
550 MPa (80 ksi)
Esfuerzo de fluencia
400 MPa min.
470 MPa min.
Esfuerzo de rotura
480 MPa min.
550 MPa min.
Elongación
22 % min.
19 % min.
Tenacidad CVN
27 J min. @ - 18 ºC a
a
13.3.2
Materiales de aporte que cumplan con 27 J mínimo, a una temperatura menor de
- 18 ºC también cumplen este requisito.
Soldaduras de demanda critica
Se designan soldaduras de demanda crítica aquellas hechas con material de
relleno que cumplan con lo especificado en el cuadro siguiente:
177
03-09-2015
Tabla 13.3.2
Propiedades mecánicas para las Soldaduras de Demanda Critica
Propiedad
Clasificación
480 MPa (70 ksi)
550 MPa (80 ksi)
Esfuerzo de fluencia
400 MPa min.
470 MPa min.
Esfuerzo de rotura
480 MPa min.
550 MPa min.
Elongación
22 % min.
19 % min.
Tenacidad CVN
54 J min. @ 20 ºC b, c
b
c
Para Temperatura mínima de servicio esperada (LAST) de + 10 ºC. Para LAST
menor que + 10 ºC ver AWS D1.8/D1.8M numeral 6.3.6.
Ensayos ejecutados de acuerdo con AWS D1.8/D1.8M anexo A que cumplen con
54 J mínimo, a una temperatura menor de + 20 ºC también cumplen este requisito.
13.4
REQUISITOS GENERALES DE DISEÑO
13.4.1
Tipos de sistemas estructurales
Los sistemas resistentes a fuerza sísmica (SFRS) pueden estar formados por uno
o más pórticos resistentes a momento y/o pórticos arriostrados que cumplan los
requisitos de los numerales 13.6 y 13.7.
En el caso de estructuras de acero no incluidas en los numerales 13.6 y 13.7,
donde las solicitaciones sísmicas no controlan el diseño, y de emplearse un
análisis sísmico se debe considerar un valor del coeficiente de reducción de la
Norma E.030 Diseño Sismorresistente R = 4, y además el diseño debe cumplir
solo las exigencias de los otros capítulos de la presente norma.
13.4.2
Requerimientos Generales
El proceso de análisis deberá realizarse de acuerdo a la normatividad vigente de
las normas E.020 Cargas y E.030 Diseño Sismorresistente en lo aplicable a cada
sistema.
Cuando el diseño este basado en un análisis elástico, las propiedades de rigidez
de los elementos componentes del sistema se basaran en las secciones elásticas
y los sistemas compuestos donde deberá incluirse los niveles de la sección
agrietada.
Las zonas protegidas son las zonas de elemento o de conexiones de elementos
en los cuales se tienen limitaciones que aplican a la fabricación y accesorios.
13.4.3
Requerimientos Adicionales
Análisis adicionales deberán llevarse a cabo de acuerdo a lo que se especifique
en los numerales 13.6, y 13.7.
178
13.4.4
03-09-2015
Análisis No Lineal
Un análisis no lineal puede ser usado en ciertas situaciones, y en tales casos usar
lo indicado en el Capítulo 16 de la norma ASCE/SEI 7, a menos que un análisis
más racional pueda ser justificado.
Para el desarrollo de un análisis no lineal deberá usarse por lo menos cinco
registros de aceleraciones, correspondientes a sismos reales o artificiales
desarrollando un análisis dinámico tiempo-historia que considere el
comportamiento inelástico de los elementos de la estructura, considerando un
modelo bilineal en término de la capacidad por flexión (formación de rótulas
plásticas) en los encuentros entre elementos, usando programas de cómputo que
consideren la degradación del material y la idealización matemática de modelos
bilineales.
13.5
SISTEMAS ESTRUCTURALES
Los sistemas estructurales pueden ser sistemas de pórticos resistentes a momento
y sistemas de pórticos arriostrados.
13.5.1
Sistemas de Pórticos y clasificación de ductilidad
Los elementos de pórticos resistentes a momentos (MRF) y pórticos arriostrados
(BMF) del sistema resistente a la fuerza sísmica (SFRS) deberán cumplir las
recomendaciones de esta sección. Algunos elementos del SFRS que
experimenten deformaciones inelásticas debidas al sismo de diseño serán
denominados elementos de ductilidad moderada o elementos de ductilidad alta.
Los elementos diseñados para desarrollar una ductilidad moderada o alta, deben
cumplir las recomendaciones del numeral 13.4.
Las secciones que desarrollaran durante un sismo ductilidad moderada o alta,
deben tener alas continuamente conectadas al alma o almas.
En el caso de las secciones compuestas, adicionalmente a los requerimientos de
esta Norma, deberán de cumplir los requerimientos de la Norma E.060 Concreto
Armado.
13.5.2
Relación Ancho/Espesor en compresión
Los elementos de sistemas sismorresistentes que trabajan en compresión, deben
de satisfacer las relaciones ancho/espesor menores que λhd o λmd según Tabla
13.5.2.
179
03-09-2015
Componentes rigidizados
Componentes no rigidizados
TABLA 13.5.2
Relaciones limite ancho/espesor para elementos en compresión de moderada y alta
ductilidad
Descripción del
componente
Relación
anchoespesor
Las
alas
de
secciones
laminadas
o
armadas en forma
de I, canales y
secciones T; lados
de ángulos simples
o de ángulos dobles
con
separadores;
lados volados de
pares de ángulos en
contacto continuo
b/t
almas de secciones
T
d /t
Paredes de tubos
HSS rectangulares
b/t
Alas de secciones
cajón formadas a
partir de perfiles I y
secciones
cajón
armadas
b/t
Las placas laterales
de las secciones
cajón formadas a
partir de perfiles I y
paredes
de
secciones
cajón
armadas
usadas
como
arriostramientos
diagonales
h/t
Almas de secciones
laminadas
o
secciones I armadas
usadas
como
arriostramientos
diagonales
h/tw
Relación limite ancho-espesor
λhd Elementos de
ductilidad alta
λmd Elementos de
ductilidad moderada
0,30 √E⁄Fy
0,38 √E⁄Fy
[a]
0,38 √E⁄Fy
0,30 √E⁄Fy
[b]
0,55 √E⁄Fy
1,49 √E⁄Fy
180
[c]
0,64 √E⁄Fy
1,49 √E⁄Fy
Ejemplos
03-09-2015
Elementos compuestos
Elementos endurecidos
TABLA 13.5.2 (Continuación)
Relaciones limite ancho/espesor para elementos en compresión de moderada y alta
ductilidad
[a]
Descripción del
componente
Relación
anchoespesor
Almas de secciones
laminadas
o
secciones I armadas
usadas como vigas
o columnas [d].
h/tw
Relación ancho-espesor Limitado
λhd Elementos de
λmd Elementos de
ductilidad alta
ductilidad moderada
Para Ca ≤ 0,125
Para Ca ≤ 0,125
2,45√E⁄Fy (1 - 0,93Ca )
3,76√E⁄Fy (1 - 2,75Ca )
Para Ca > 0,125
Para Ca > 0,125
0,77√E⁄Fy (2,93 - Ca )
1,12√E⁄Fy (2,33 - Ca )
≥ 1,49 √E⁄Fy
≥ 1,49 √E⁄Fy
donde
donde
Las placas laterales
de las secciones
cajón formadas a
partir de perfiles I
usadas como vigas
o columnas
h/t
Almas de secciones
cajón
armadas
usadas como vigas
o columnas
h/t
Pu
Ca =
c Py
Almas de secciones
H para pilotes
h/tw
0,94 √E⁄Fy
No aplicable
Paredes de tubos
HSS redondos
D/t
0,038 E⁄Fy
0,044 E⁄Fy
Paredes
de
elementos
compuestos
rectangulares
rellenos de concreto
b/t
1,4 √E⁄Fy
2,26√E⁄Fy
Paredes
de
elementos
compuestos
redondos rellenos
de concreto
D/t
0,076 E / Fy
0,15 E⁄Fy
Ca =
Ejemplos
Pu
c Py
[e]
La relación limite ancho-espesor para el alma de secciones T en compresion, en elementos de dúctilidad alta se puede
aumentar a 0,38 √E⁄Fy si se satisface alguna de las siguientes condiciones:
(1) El pandeo del elemento en compresión se produce sobre el plano del alma.
(2) La carga de compresión axial en las conexiones de extremo se transfiere solo a la cara exterior del ala de la T,
resultando en una conexión excentrica que reduce los esfuerzos de compresión en el extremo del alma.
[b]
La relación limite ancho-espesor de las alas de las secciones cajón formadas a partir de perfiles I y secciones cajon
armadas de columnas en los sistemas SMF no excedera 0,6√E⁄Fy.
[c] La relación limite ancho-espesor de paredes de elementos rectangulares HSS, alas de secciones cajón formadas a partir
de perfiles I, y alas de secciones cajón armadas usadas como vigas o columnas, no excederan de 1,12 √E⁄Fy.
[d] Para vigas de perfiles I en los sistemas SMF, donde C es menor o igual a 0,125, la relación limite h/t no excedera
a
w
2,45√E⁄Fy. Para vigas de perfiles I en los sistemas IMF, donde Ca es menor o igual a 0,125, la relación limite anchoespesor no excederá 3,76 √E⁄Fy.
[e] La relación limite diametro-espesor de los elementos redondos HSS usados como vigas o columnas no excederá
0,07 E/Fy.
181
13.5.3
03-09-2015
Sistemas de arriostramiento para vigas
No deben de utilizarse configuraciones con arriostres en diagonal que sólo
trabajen en tracción, excepto en los casos de las cubiertas de naves industriales
livianas que deberán ser diseñadas de acuerdo 5.3.1 y 5.3.2, debiéndose
amplificar las fuerzas en los arriostres en 1,5 para cualquiera de los criterios de
diseño.
En una línea resistente cualquiera de un pórtico, debe existir arriostres
diagonales que trabajen en tracción y compresión, sujetos a inversiones de
esfuerzo debido a la carga de sismo. La resistencia disponible de las diagonales
en tracción, para cada sentido de la acción sísmica, debe ser como mínimo el
30 % del cortante de la línea resistente en el nivel correspondiente.
13.5.3.1 Elementos de ductilidad moderada
Los arriostres de vigas de ductilidad moderada deberán satisfacer los siguientes
requerimientos:
a. Ambas alas de las vigas deberán ser arriostradas lateralmente o la sección
deberá ser arriostrada torsionalmente.
b. El arriostramiento en vigas debe cumplir los requerimientos descritos en el
numeral 3.3 para arriostramiento lateral o torsional de las vigas, donde la
resistencia requerida en flexión del elemento debe ser:
Mr = Ry Fy Z
(13.5.3.1-1)
donde:
Cd = 1,0
Ry = relación entre el esfuerzo de fluencia esperado al mínimo esfuerzo de
fluencia especificado, Fy.
Z = módulo de sección plástico.
c. El espaciamiento máximo entre arriostres debe ser:
Lb = 0,17 ry E/Fy
(13.5.3.1-2)
13.5.3.2 Elementos de ductilidad alta
Adicionalmente a los requerimientos del numeral 5.3.1, el máximo
espaciamiento de los arriostramientos en vigas de ductilidad alta será:
Lb = 0,086 ry E/Fy
(13.5.3.2-1)
13.5.3.3 Arriostramiento especial para lugares de posible desarrollo de rotulas
plásticas
En aquellos lugares donde se espera el desarrollo de rotulas plásticas deberá
ubicarse arriostramientos especiales para este propósito que satisfagan los
numerales 13.6 y 13.7 de este capítulo y deberán satisfacer los siguientes
requerimientos:
182
03-09-2015
a. Ambas alas del elemento deben ser arriostradas o la sección debe poseer
arriostramiento torsional.
b. La resistencia axial requerida en los arriostres laterales de cada ala adyacentes
a las rotulas plásticas deberá ser:
Pu = 0,06 Ry Fy Z/ho
(13.5.3.3-1)
donde:
ho = distancia entre centroides de las alas.
La resistencia torsional requerida en los arriostres torsionales adyacentes a las
rotulas plásticas deberá ser:
Mu = 0,06 Ry Fy Z
(13.5.3.3-2)
c. La rigidez requerida de los arriostres deberán satisfacer lo indicado en el
numeral 3.3 de esta norma con Cd = 1, y la resistencia por flexión será:
Mr = Mu = Ry Fy Z
(13.5.3.3-3)
13.5.3.4 Zonas Protegidas
Una zona protegida diseñada de acuerdo con este numeral o siguiendo las
recomendaciones del AISC 358, deberá cumplir con los siguientes
requerimientos:
a. Dentro de la zona protegida, orificios, puntos de soldadura, ayudas de
fabricación, corte térmico no especificado de operaciones de fabricación o
montaje deberán ser reparadas según informe aprobado por la Supervisión.
b. Los conectores de corte y accesorios de planchas colaborantes que penetran
en el ala de la viga no deben ser colocados en el ala de la viga dentro de la
zona protegida. Puntos de soldadura de arco permitirán asegurar las planchas
colaborantes en esta zona.
c. Soldadura, pernos, ángulos del borde del perímetro exterior, fachadas,
particiones, conductos, tuberías u otra construcción no serán colocados dentro
de la zona protegida.
13.5.3.5 Columnas
Las columnas en pórticos de momento y pórticos arriostrados deben satisfacer
los requerimientos de este numeral.
Resistencia requerida
La resistencia requerida en columnas en los sistemas resistentes a fuerza sísmica
(SFRS) deberá ser determinada a partir de los siguientes procedimientos:
1) El efecto de carga resultante de los requerimientos de análisis para el sistema
aplicable a partir de los numerales 13.6 y 13.7.
183
03-09-2015
2) La fuerza axial de compresión o tracción determinada usando las
combinaciones de carga estipuladas en esta Norma. Se permite despreciar los
momentos en esta determinación a menos que los momentos resultantes
provengan de una carga aplicada entre los puntos de soporte lateral. El diseño
de la columna se hara considerándola doblemente articulada con K = 1. La
carga axial en compresión o tracción requerida no debe exceder a:
 La máxima carga transferida a la columna por el sistema, incluido los
efectos del sobreesfuerzo en el material y el endurecimiento por
deformación en aquellos elementos donde es esperada la fluencia.
 Las fuerzas correspondientes a la resistencia de volteo de la cimentación.
13.5.3.6 Conexiones
a. Generalidades
Las conexiones, las juntas y los conectores que son parte de los SFRS deben
cumplir con el Capítulo 10 y los requerimientos adicionales de este numeral.
Los empalmes y bases de columnas que no son diseñados como parte del
SFRS deben cumplir con los requerimientos de los numerales 10.6.2 y 10.8.
Las zonas protegidas designadas en conexiones de elementos deberán
satisfacer los numerales 13.5.3.4 y 14.0.
b. Conexiones empernadas
Las conexiones empernadas deben satisfacer los siguientes requerimientos:
1) La fuerza de corte disponible en las conexiones empernadas usando
agujeros estándar deben calcularse como conexiones de aplastamiento de
acuerdo a los numerales 10.3.6 y 10.7. La fuerza nominal de contacto en
los agujeros de pernos no debe ser menor que 2,4dtFu.
2) Pernos y soldaduras no deben ser diseñados para compartir fuerzas en la
unión o la misma componente de fuerza en la conexión. En el caso de una
conexión de un arriostre diagonal, la fuerza axial debe ser resistido toda
por la soldadura o toda por los pernos. En el caso de una conexión de
momento, las soldaduras transmiten la flexión y los pernos del alma
transmiten el corte, en este caso no se considera que se comparte las
fuerzas.
3) Los agujeros de los pernos deben ser estándar o de ranura corta,
perpendiculares a la dirección de carga. En el caso de arriostres diagonales
se permite el uso de agujeros agrandados cuando la conexión se diseña
como de deslizamiento crítico.
4) Todos los pernos deben instalarse con la pretensión especificada para
pernos de alta resistencia. Las superficies de contacto deben satisfacer los
requerimientos de conexiones de deslizamiento crítico, de acuerdo a lo
especificado en el numeral 10.3.8.
c. Conexiones soldadas
Las conexiones soldadas deben ser diseñadas de acuerdo al numeral 10.6.2.
184
13.5.4
03-09-2015
Clasificación de sistemas estructurales
Los sistemas de pórticos resistentes a momento se clasifican en:
a. Pórticos ordinarios resistentes a momentos (OMF): Son aquellos que pueden
proveer una mínima deformación inelástica a sus miembros y conexiones.
Este tipo de pórtico no tiene limitaciones en su relación ancho/espesor de sus
elementos. Asimismo, no posee limitaciones para zonas protegidas. En este
tipo de sistema las conexiones pueden ser rígidas o semirrígidas.
b. Pórticos intermedios resistentes a momentos (IMF): Son pórticos que
proporcionan una limitada capacidad de deformación inelástica producida por
una fluencia por flexión en vigas y columnas, produciendo falla por corte en
las zonas de panel. El diseño de conexiones entre vigas y columnas, incluidas
las zonas de paneles y placas de continuidad, se basarán en ensayos de
conexiones que proporcionan la capacidad mencionada. Las conexiones viga
- columna usadas en el SFRS deberán ser capaces de desarrollar una
distorsión angular de entrepiso de 0,02 rad. La resistencia por flexión en la
cara de la columna deberá ser al menos 0,80 Mp de la viga conectada para un
ángulo de distorsión de entrepiso de 0,02 rad.
c. Pórticos especiales resistentes a momento (SMF): Este tipo de pórtico deberá
de proveer una significativa deformación inelástica a través de la fluencia por
flexión de las vigas y limitar la fluencia en la zona del panel de la columna.
Las columnas deben ser diseñadas para ser más fuertes que las vigas,
esperando una fluencia total en las vigas. Se permitirá que ocurra fluencia en
las bases de las columnas.
Los sistemas de pórticos arriostrados se clasifican en:
a. Pórticos ordinarios con arriostres concéntricos (OCBF): Son aquellos
pórticos arriostrados diagonalmente que cumplen los requisitos del numeral
13.7.1 en los que todos los elementos del sistema del pórtico arriostrado están
sometidos principalmente a fuerzas axiales.
b. Pórticos especiales con arriostres concéntricos (SCBF): Son aquellos pórticos
arriostrados diagonalmente que cumplen los requisitos del numeral 13.7.2 en
los que todos los elementos del sistema del pórtico arriostrado están
sometidos principalmente a fuerzas axiales.
c. Pórticos con Arriostres Excéntricos (EBF): Son aquellos pórticos arriostrados
diagonalmente que cumplen los requisitos del numeral 13.7.3 que tienen al
menos un extremo de cada arriostramiento diagonal conectado a una viga con
una excentricidad definida respecto a otra conexión viga - arriostramiento o
viga - columna.
De acuerdo a la categoría de una edificación y la zona donde se ubique, ésta
deberá proyectarse empleando el sistema estructural que se indica en la Tabla
13.5.4.
185
03-09-2015
Tabla 13.5.4
Categoría de la
edificación
Zona
Sistema Estructural
4y3
A1
A2
B
C
13.6
2
1
4y3
2
1
4, 3 y 2
1
4, 3, 2 y 1
Aislamiento sísmico con cualquier
sistema estructural
OCBF, SCBF, EBF
OCBF, SCBF, EBF
OCBF, SCBF, EBF
OCBF, SCBF, EBF
SMF, IMF, OMF, OCBF, SCBF, EBF
SMF, IMF,
OCBF, SCBF, EBF
PÓRTICOS RESISTENTES A MOMENTO
Se va a incluir en este numeral los pórticos ordinarios, intermedios y especiales.
13.6.1
Pórticos Ordinarios Resistentes a Momento (OMF)
Los OMF deben ser diseñados de acuerdo a este numeral, para poder desarrollar
una mínima capacidad de deformación inelástica en sus elementos y conexiones.
Para los OMF no existen limitaciones en la relación ancho/espesor de sus
elementos, solo deben cumplir con lo especificado en el Capítulo 2. Asimismo
no existen zonas protegidas para los OMF.
13.6.1.1 Conexiones en OMF
Las conexiones viga - columna deben ser rígidas (FR) o semirrígidas (PR).
Cuando se utilicen soldaduras de penetración total (CJP), en la unión de alas de
vigas a columnas, estas deben ser soldaduras de demanda crítica y satisfacer los
requerimientos de los numerales 13.3.2 y 14.2.4.
a. Conexiones Rígidas FR
Las conexiones del tipo FR que forman parte del SFRS deberán ser diseñadas
para una resistencia requerida a flexión determinada por 1,1 Ry Mp.
La resistencia requerida por corte de la conexión, Vu, deberá calcularse con
las combinaciones de carga que incluyan sismo. En la determinación de la
fuerza sísmica, se deberá incluir el efecto de la sobre resistencia definido por:
Emh =
donde:
Lcf =
Mp =
Ry =
2 (1,1 Ry Mp )
Lcf
(13.6.1.1-1)
luz libre de la viga.
Fy · Z
relación del punto de fluencia esperado al punto de fluencia
mínimo Fy, ver tabla 13.2.
186
03-09-2015
b. Conexiones Semirrígidas PR
Las conexiones del tipo PR debe satisfacer los siguientes requerimientos:
1) La conexión será diseñada para la máxima demanda de corte y momento
de las combinaciones de cargas.
2) La rigidez, resistencia y capacidad de deformación de las conexiones PR
se consideraran en el diseño, incluyendo sus efectos en la estabilidad
global de la estructura.
3) La conexión deberá ser diseñada para una resistencia a flexión requerida
no menor a 50 % del Mp de la viga conectada; excepto para estructuras de
un piso en las cuales la resistencia de flexión requerida no debe ser menor
a 50 % del Mp de la columna y de la viga.
Tanto para las conexiones FR y PR deberán utilizarse planchas de
continuidad, como se detalla en el Capítulo 10. El momento flector utilizado
para la verificación de las planchas de continuidad deberá ser el mismo que
se usó en el diseño de la unión viga - columna, 1,1 Ry Mp.
13.6.2
Pórticos Intermedios Resistentes a Momento (IMF)
Los pórticos IMF, deben ser diseñados siguiendo los requerimientos de esta
sección. Se espera que en este tipo de pórtico se desarrolle una limitada
capacidad de deformación inelástica a través de una fluencia en flexión en vigas
y columnas y fluencia por corte en la zona de panel del nudo viga - columna. El
diseño de los nudos viga - columna y sus planchas de conexión debe basarse en
resultados de ensayos que demuestren la capacidad de la unión.
13.6.2.1 Arriostramiento para estabilidad de vigas
Las vigas deben arriostrarse de manera que cumplan los requisitos para los
elementos moderadamente dúctiles del numeral 13.5.3.1. Adicionalmente deben
colocarse arriostramiento cerca de los puntos de aplicación de fuerzas
concentradas, cambios de sección, y otras ubicaciones donde el análisis indique
la posible formación de una rótula plástica debido a la deformación inelástica
del IMF. La resistencia requerida del arriostramiento, adyacente a las rótulas
plásticas, debe cumplir el numeral 13.5.3.3.
13.6.2.2 Requerimientos básicos de los elementos
Los elementos de los IMF deberán satisfacer las recomendaciones del numeral
13.4 para elementos de ductilidad moderada.
13.6.2.3 Alas de Vigas
Los cambios abruptos en el área de las alas de vigas no se permitirán en las zonas
donde se pueden presentar rotulas plásticas, ni tampoco debe permitirse en estas
zonas agujeros, desbastes o recortes.
187
03-09-2015
13.6.2.4 Zonas Protegidas
Las regiones en cada extremo de las vigas sujetas a deformaciones inelásticas
deben ser diseñadas como zonas protegidas y satisfacer los requerimientos del
numeral 13.5.3.4.
13.6.2.5 Soldaduras de Demanda Crítica en IMF
Las siguientes soldaduras son soldaduras de demanda crítica y deben satisfacer
los requerimientos del Capítulo 10 y del numeral 13.3.2:
a. Soldaduras de penetración en los empalmes de columna.
b. Soldaduras en conexión plancha de base - columna.
c. Soldadura de penetración total entre el ala y alma de viga con las columnas,
a menos que se diseñen usando el AISC 358.
13.6.2.6 Requerimientos en Conexiones Viga-Columna
Las conexiones viga - columna usadas en los SFRS deben satisfacer los
siguientes requerimientos:
a. La conexión debe ser capaz de permitir una distorsión de entrepiso de al
menos 0,02 rad.
b. La resistencia medida en flexión de la conexión, determinada en la cara de la
columna, debe ser al menos 0,8 Mp de la viga conectada bajo una distorsión
de entrepiso de 0,02 rad.
13.6.2.7 Resistencia en Corte Requerida de la Conexión
La resistencia en corte requerida en la conexión debe basarse en las
combinaciones de carga indicadas por la presente norma. En la determinación
de la carga de sismo el efecto de fuerzas horizontales incluyendo la
sobreresistencia, Emh, debe tomarse como:
Emh = 2 (1,1Ry Mp)/Lh
(13.6.2.7-1)
donde:
Lh = Distancia entre las ubicaciones de posibles rotulas plásticas.
Mp = Fy Z = Momento plástico.
Ry = relación del esfuerzo de fluencia esperado al esfuerzo de fluencia
especificado Fy.
En lugar de Emh podrá usarse la resistencia requerida en corte siguiendo lo
indicado en AISC 358.
13.6.2.8 Zona de Panel
No hay requerimientos adicionales para la zona de panel.
188
03-09-2015
13.6.2.9 Planchas de Conexión
Deben proveerse planchas de conexión de acuerdo al Capítulo 10.
13.6.2.10 Empalmes de Columna
Los empalmes de columna deben cumplir los requerimientos del numeral 10.6.2.
Donde las columnas puedan ser sometidas a tracción los empalmes soldados
deben cumplir lo siguiente:
a. La resistencia disponible de una soldadura de penetración parcial (PJP), si se
usase, debe ser al menos 200% de la resistencia requerida.
b. La resistencia disponible de los empalmes de cada ala debe ser al menos
0,5 Ry Fy bf tf, donde Ry Fy es el esfuerzo de fluencia esperado del material
de la columna y bf tf es el área de la menor ala conectada.
c. Donde las soldaduras de los empalmes de columna son de penetración total
(CJP) cuando los esfuerzos de tracción en cualquier ubicación del ala más
pequeña excede 0,30 Fy se requiere transiciones de sección variable entre
anchos o espesores de ala desiguales.
Las planchas de empalme usadas en almas de columnas deben ser colocadas a
ambos lados del alma.
13.6.2.11 Planchas de Base
Las planchas de base deben diseñarse para resistir 1,1 veces el momento
disponible de la columna en su base.
13.6.3
Pórticos Especiales Resistentes a Momento (SMF)
Los pórticos SMF deben ser diseñados de acuerdo a los requerimientos de esta
sección.
Estos pórticos deberán de proveer significativa capacidad de deformación
inelástica a través de la fluencia por flexión de las vigas y limitada fluencia en
las zonas de panel de las columnas. Las columnas deberán ser diseñadas para
tener una resistencia mayor que las vigas cuando estas incursionan en la zona de
endurecimiento por deformación. Se permite que las bases de las columnas
alcancen la fluencia en flexión.
Para el diseño de las conexiones de vigas y columnas se usaran las conexiones
precalificadas del AISC 358 o se basará en ensayos a fin de demostrar las
capacidades requeridas.
189
03-09-2015
13.6.3.1 Requerimientos del sistema
a. Relación de momentos
La siguiente relación debe ser satisfecha por las conexiones viga - columna:
M*pc / M*pb > 1,0
(13.6.3.1-1)
donde:
M*pc = suma de las proyecciones hacia la línea central de la viga, de las
resistencias nominales a flexión de las columnas (incluyendo
cartelas si hubiese) arriba y abajo del nudo, con una reducción por
carga axial. Se permite calcular M*pc como sigue:
M*pc =  Zc (Fyc - Puc / Ag)
(13.6.3.1-2)
Cuando las líneas centrales de las vigas opuestas en el mismo nudo
no coinciden, se deberá usar la línea central entre las líneas
centrales de las vigas.
M*pb = suma de las proyecciones hacia la línea central de la columna, de
las resistencias esperadas a flexión de las vigas en la ubicación de
las rotulas plásticas. Se permite calcular M*pb como sigue:
M*pb =  (1,1 Ry Fyb Zb + Muv)
(13.6.3.1-3)
donde:
Ag = área de la columna
Fyb = mínimo esfuerzo de fluencia especificado en la viga
Fyc = mínimo esfuerzo de fluencia especificado en la
columna
Muv = momento adicional debido a la amplificación por
corte transmitida desde la ubicación de la rótula
plástica al eje de la columna.
Puc = resistencia requerida de compresión que incluye la
amplificación por sismo.
Zb = Módulo de sección plástico de la viga.
Zc = Módulo de sección plástico de la columna.
Este requerimiento no es aplicable si las siguientes condiciones son
satisfechas:
1) Columnas con Puc < 0,3 Pc para todas las combinaciones que no incluyan
carga sísmica y que satisfagan una de las siguientes condiciones:
i. Columnas usadas en edificios de un piso o en el último piso de un
edificio de muchos pisos.
ii. Columnas donde: (1) la suma de las resistencias disponibles al corte de
todas las columnas exceptuadas en el piso sean menores al 20 % de la
suma de la resistencia disponible en corte de todas las columnas de los
pórticos de momento en el piso actuando en la misma dirección. (2) la
suma de las resistencias disponibles al corte de todas las columnas
190
03-09-2015
exceptuadas en cada línea de columnas de pórticos de momentos dentro
de ese piso es menor del 33 % de la resistencia disponible en corte de
las columnas de pórticos de momento en esa línea de columnas.
La resistencia nominal en compresión será:
Pc = Fyc Ag
(13.6.3.1-4)
2) Columnas en cualquier piso que posean una relación entre la resistencia
disponible al corte y la resistencia requerida al corte, que sea mayor al
50 % que la del piso superior.
b. Sistemas de arriostramientos para vigas
Las vigas deben estar arriostradas y seguir los requerimientos para elementos
de ductilidad alta de acuerdo a 13.5.3.2.
Adicionalmente, los arriostramientos en vigas deben ser ubicados en los
lugares de fuerzas concentradas, cambios de sección y otras ubicaciones
donde el análisis indique la posibilidad de formación de rotulas plásticas
durante la deformación inelástica de los SMF.
La resistencia requerida del arriostramiento adyacente a zonas de rotula
plástica debe cumplir lo indicado en 13.5.3.3.
c. Sistemas de arriostramiento en la conexión viga – columna
1) Conexión arriostrada
Una conexión viga – columna arriostrada tiene en la conexión un
elemento de arriostre transversal al pórtico sísmico.
Cuando las almas de las vigas y las columnas son coplanares las alas de
la columna deben ser lateralmente arriostradas al nivel superior e inferior
de las alas de las vigas.
El arriostramiento de cada ala de columna debe diseñarse para una
resistencia requerida que es igual al 2% de la resistencia disponible del
ala de la viga Fybf tbf.
2) Conexión no arriostrada
Una conexión viga – columna no arriostrada no tiene en la conexión un
elemento de arriostre transversal al pórtico sísmico.
La columna deberá ser diseñada usando la distancia no arriostrada como
altura de la columna para el pandeo transversal por carga de sismo y
usando el Capítulo 8, con excepción de:
i. La resistencia requerida de la columna debe determinarse usando la
combinación de cargas que incluya sismo. Deberá incluirse la sobre
resistencia, Emh, que no deberá exceder del 125% de la resistencia
disponible del pórtico, calculado a partir de la resistencia disponible
en flexión de la viga o la resistencia disponible en corte de la zona del
panel.
191
03-09-2015
ii. La esbeltez L/r de la columna no deberá exceder 60, tal que L es la
longitud de la columna y r el radio de giro que gobierna.
iii. La resistencia requerida en flexión de la columna, transversal al
pórtico sísmico, debe incluir el momento causado por la aplicación de
la fuerza en el ala de la viga especificado en el numeral 13.6.3.1.c(1),
adicional a los momentos por segundo orden debido al desplazamiento
lateral resultante del ala de la columna.
d. Elementos
Los elementos de las vigas y columnas deben satisfacer los requerimientos
del numeral 13.4 para ductilidad alta.
Se permite que las vigas de los SMF sean compuestas utilizando losas de
concreto o placas colaborantes que resistan las cargas de gravedad.
Se prohíben los cambios abruptos en las alas de vigas en las regiones donde
se localizarían las rotulas plásticas. Asimismo no se permite tener orificios ni
pases en estas secciones. Deberá tenerse conexiones precalificadas para estas
zonas, según AISC 358.
e. Zonas protegidas
Las regiones en cada extremo de la viga sujeta a deformaciones inelásticas
deben ser designadas como zona protegida y deberá satisfacer los
requerimientos del numeral 13.5.3.4. La extensión de la zona protegida
deberá designarse de acuerdo con la norma AISC 358.
En general estas regiones se extienden desde la cara de la columna hasta una
longitud igual a la mitad del peralte de la viga, más allá del punto de la rótula
plástica.
f. Conexiones
1) Soldaduras de Demanda Crítica
Las siguientes soldaduras son soldaduras de demanda crítica, y deben
satisfacer los requerimientos de los numerales 13.3.2 y 14.2.4.
i. Soldadura de penetración en empalmes de columnas.
ii. Soldaduras en la conexión columna a plancha de base.
iii. Soldadura de penetración total en alas de vigas y almas de vigas a
columnas, a menos que se hayan diseñado con la norma AISC 358.
2) Conexión Viga - Columna
Las conexiones viga - columna usadas en el sistema de fuerza resistente a
sismo (SFRS) deben satisfacer los siguientes requerimientos:
i. La conexión debe ser capaz de desarrollar un ángulo de distorsión de
entrepiso de por lo menos de 0,04 rad.
ii. La resistencia medida en flexión de la conexión, determinada en la cara
de la columna, debe ser de al menos 0,80 Mp de la viga conectada, para
un ángulo de distorsión de entrepiso de 0,04 rad.
192
03-09-2015
3) Demostración de Conformidad
Las conexiones viga - columna usadas en los SFRS deben satisfacer uno
de los siguientes requerimientos:
i. Uso de conexiones de SMF diseñadas de acuerdo al AISC 358.
ii. Uso de conexiones precalificadas para SMF.
4) Resistencia en Corte Requerida
La resistencia en corte requerida en la conexión, debe basarse en las
combinaciones de carga de esta norma que incluyan la carga sísmica. En
la determinación de la carga sísmica el efecto de las fuerzas horizontales
debe incluir la sobrerresistencia, Emh, que debe ser calculado como:
Emh = 2 (1,1 Ry Mp )/Lh
(13.6.3.1-5)
donde:
Lh = distancia entre las ubicaciones de las rótulas plásticas como se
define en la norma AISC-358.
Mp = momento plástico nominal
Ry = relación del esfuerzo de fluencia esperado al esfuerzo mínimo de
fluencia.
En lugar de la ecuación (13.6.3.1-5), la resistencia en corte requerida en la
conexión puede ser calculada de acuerdo con la norma AISC-358, o como
se determine de una conexión precalificada.
g. Zona de Panel
1) Resistencia en Corte Requerida
La resistencia en corte requerida de una zona de panel deberá determinarse
a partir de la suma de los momentos en la cara de la columna determinados
por la proyección de los momentos esperados en los puntos de la rótula
plástica a la cara de la columna. La resistencia en corte de diseño será ϕvRn
donde ϕv = 1 y la resistencia nominal en corte se determina como está
especificado en el numeral 10.10.6.
2) Espesor de la Zona de Panel
El espesor individual, t, de las almas de columnas y las planchas dobles si
se usan, deben cumplir los siguientes requerimientos:
t ≥ (dz + wz )⁄ 90
(13.6.3.1-6)
donde:
dz = d – 2tf de la viga más peraltada en la conexión
t = el espesor del alma de columna o de las planchas dobles
wz = ancho de la zona de panel entre alas de columna
193
03-09-2015
3) Zona de Panel con planchas dobles
Las planchas dobles deben ser colocadas pegadas al alma de la columna
cuando el alma no cumple con el numeral 13.6.3.1g(2). De lo contrario las
planchas dobles se permiten colocar pegadas al alma de la columna o
alejadas del alma.
i. Planchas dobles en contacto con el alma.
Las planchas dobles deben ser soldadas al alma de la columna para
desarrollar la resistencia disponible del espesor completo de la plancha
doble, usando soldadura de penetración completa o soldadura de filete.
Cuando no se usan planchas de continuidad la plancha doble debe ser
soldada en la parte superior e inferior para desarrollar la proporción de
la fuerza total que es transmitida a la plancha doble, a menos que la
plancha doble y el alma cumplan el numeral 13.6.3.1g(2).
ii. Planchas dobles espaciadas
Las planchas dobles deben ser soldadas a las alas de las columnas para
desarrollar la resistencia disponible de todo el espesor de las planchas
dobles usando soldadura acanalada de penetración total. Las planchas
deben ser colocadas simétricamente en pares y ubicadas entre 1/3 y 2/3
de la distancia entre el extremo del ala de la viga y el eje de la columna.
iii. Planchas dobles usadas con planchas de continuidad
Cada plancha doble debe ser soldada a la plancha de continuidad para
desarrollar la proporción de la fuerza total que es trasmitida a la plancha
doble.
iv. Planchas dobles usadas sin planchas de continuidad
Cuando no se usen planchas de continuidad las planchas dobles deben
ser extendidas un mínimo de 150 mm arriba y debajo de la parte
superior e inferior de la viga más peraltada del pórtico de momento.
h. Planchas de continuidad
1) Requerimiento de planchas de continuidad
Siempre se debe proveer planchas de continuidad en el alma de la columna,
a la altura del ala superior e inferior de la viga.
2) Espesor de las planchas de continuidad
El espesor de las planchas de continuidad se determinará como sigue:
i. Para conexiones de un solo lado, el espesor de la plancha de continuidad
deberá ser mayor o igual a la mitad del espesor del ala de la viga.
ii. Para conexiones de dos lados, el espesor de la plancha de continuidad
deberá ser mayor o igual al mayor espesor de las alas de las vigas en
cualquier lado de la columna.
3) Soldadura de planchas de continuidad
Las planchas de continuidad deben ser soldadas a las alas de la columna
usando soldaduras acanaladas de penetración total.
Las planchas de continuidad deben ser soldadas a las almas de la columna
usando soldaduras acanaladas o de filete.
194
03-09-2015
i. Empalmes de columna
Los empalmes de columna deben cumplir los requerimientos del numeral
10.6.2
13.7
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS (BMF)
En este numeral se presentan las recomendaciones para el diseño de elementos
de pórticos arriostrados, de los cuales serán tratados los siguientes.
a. Pórticos ordinarios con arriostres concéntricos (OCBF)
b. Pórticos especiales con arriostres concéntricos (SCBF)
c. Pórticos con Arriostres Excéntricos (EBF)
13.7.1
Pórticos Ordinarios con Arriostres Concéntricos (OCBF)
Los pórticos OCBF, en caso de estructuras sísmicamente aisladas, se diseñaran
por encima de los sistemas de aislamiento cumpliendo los requisitos de los
numerales 13.7.1.1(b), 13.7.1.2, 13.7.1.3 y 13.7.1.4 y no necesitan cumplir los
requisitos del numeral 13.7.1.1(a).
Este numeral es aplicable a pórticos arriostrados consistentes en elementos
conectados con arriostres concéntricos. En este tipo de pórtico se permite
excentricidades menores al peralte de la viga, si son tomados en cuenta en el
diseño del elemento y en la determinación de momentos usando las
combinaciones de carga que incluyen sismo. Los OCBF diseñados de acuerdo a
estas recomendación tendrían un limitada capacidad inelástica de deformación
en sus elementos y conexiones.
13.7.1.1 Requerimientos del Sistema
a. Pórticos con Arriostres en V y en V invertida
Las vigas en pórticos OCBF con arriostres en V y V invertida deben ser
continuas en la conexión con el arriostre, la que debe estar fuera de la
conexión viga-columna. Estas vigas deben satisfacer lo siguiente:
1) La resistencia requerida en la viga debe ser determinada basada en las
combinaciones de carga de esta norma, asumiendo que los arriostres no
proveen soporte a las cargas muertas y vivas. Para las combinaciones que
incluyan carga de sismo, el efecto sísmico en la viga debe ser calculado
considerando el aporte de los arriostres como sigue:
i. Las fuerzas en los arriostres en tracción deben ser asumidas como el
menor valor de los siguientes:
o La fuerza esperada de fluencia en el arriostre en tracción, Ry Fy Ag.
o La reacción en el elemento debido al efecto de cargas sísmicas.
o La máxima fuerza que pueda ser desarrollada por el sistema.
ii. Las fuerzas de compresión en los arriostres deben ser asumida como
0,3 Pn (Pn, resistencia nominal en compresión del arriostre).
195
03-09-2015
2) Como mínimo, un juego de arriostres laterales es requerido en los puntos
de intersección de los arriostres, a menos que el elemento tenga suficiente
capacidad y rigidez fuera de su plano que asegure la estabilidad entre los
puntos de arriostre adyacentes.
b. Pórticos con Arriostres en K
Los pórticos con arriostre en K no son permitidos para OCBF.
13.7.1.2 Elementos
Los arriostres deben satisfacer los requerimientos de elementos de moderada
ductilidad especificados en el numeral 13.5.1.
La esbeltez de los arriostres en V o V invertida debe ser KL/r ≤ 4 √E/𝐹𝑦 .
13.7.1.3 Conexiones
Conexión de arriostre diagonal: deberá considerarse que existe una fuerza
requerida basada en la amplificación sísmica y considerando efectos de segundo
orden.
13.7.1.4 Porticos ordinarios concéntricamente arriostrados sobre sistemas de
aislamiento sísmico
a. Requerimientos del sistema
Las vigas en pórticos arriostrados tipo V y V invertida serán continuos entre
columnas.
b. Elementos
La esbeltez de los arriostres en V o V invertida debe ser KL/r ≤ 4 √E/𝐹𝑦 .
13.7.2
Pórticos Especiales con Arriostres Concéntricos (SCBF)
Los pórticos especiales con arriostres concéntricos (SCBF) de acero estructural
deberán ser diseñados conforme a este numeral.
Este numeral es aplicable a pórticos arriostrados que consisten en elementos
conectados concéntricamente. Excentricidades menores al peralte de la viga son
permitidas si las fuerzas en los elementos y sus conexiones no cambian el
comportamiento esperado ni la capacidad de deformación inelástica.
Se espera que los SCBF diseñados con este capítulo, desarrollen una
significativa deformación inelástica a través del pandeo del arriostre y la fluencia
del arriostre en tracción.
196
03-09-2015
13.7.2.1 Análisis
La resistencia requerida en las columnas, vigas y conexiones de los pórticos
SCBF, se deben basar en las combinaciones de carga de esta norma. Las cargas
sísmicas deberán ser amplificadas por un factor de sobrerresistencia, Emh, que
será el mayor valor obtenido de:
a. Un análisis en donde se asume que todos los arriostres resisten fuerzas
correspondientes a su resistencia esperada en compresión o en tracción.
b. Un análisis en donde se asume que todos los arriostres en tracción resisten las
fuerzas correspondientes a su resistencia esperada, y que todos los arriostres
en compresión resistan su capacidad esperada post-pandeo.
Deberá determinarse si los arriostres están en compresión o tracción
despreciando los efectos de la carga de gravedad. El análisis debe ser
considerado en ambas direcciones.
La resistencia requerida del arriostre en tracción es Ry Fy Ag.
La resistencia esperada del arriostre en compresión es determinada por el menor
valor entre Ry Fy Ag y 1,14 Fcre Ag donde Fcre es el esfuerzo crítico de pandeo
determinado de acuerdo al Capítulo 5 usando la ecuación para Fcr, con la
excepción que se usará la resistencia esperada en fluencia Ry Fy en vez de Fy. La
longitud del arriostre usada en la determinación de Fcre no debe exceder la
longitud del elemento.
La resistencia esperada post-pandeo de los arriostres será tomada como un
máximo de 0,3 veces la resistencia esperada en compresión.
Excepciones:
(1)Se permite despreciar los efectos de flexión debido a la deriva sísmica en la
determinación de Emh . Los momentos que resulten de las cargas aplicadas a
columnas entre puntos de soporte lateral deben ser considerados.
(2)La resistencia requerida en columnas no deberá exceder el menor valor
determinado como sigue:
(a) Las fuerzas determinadas usando las combinaciones de carga de la norma,
incluida la carga de sismo, en un modelo de edificio donde los arriostres
en compresión han sido removidos.
(b)Las fuerzas correspondientes a la resistencia por volteo de la cimentación.
(c) Las fuerzas determinadas mediante un análisis no lineal.
13.7.2.2 Requerimientos del Sistema Estructural
a. Distribución de Fuerzas laterales
A lo largo de cualquier línea de arriostres, los arriostres se deberán disponer
en direcciones alternas tal que, para una dirección de fuerza horizontal
paralela a los arriostres, el 30% pero no más del 70% de esta fuerza horizontal
en esta línea es resistida por los arriostres en tracción, a menos que la
197
03-09-2015
resistencia disponible por cada arriostre en compresión sea mayor que la
resistencia requerida. Se entiende una línea de arriostres como una línea
simple o líneas paralelas, con un desfase en planta no mayor al 10% de la
dimensión del edificio perpendicular a la línea de arriostres.
b. Pórticos con arriostres en V y V invertida
Las vigas que son intersectadas por los arriostres lejos de la conexión vigacolumna, deberán satisfacer los siguientes requerimientos:
(1)Las vigas deben ser continuas entre las columnas.
(2)Las vigas deben ser arriostradas para satisfacer los requerimientos de
elementos de ductilidad moderada.
En la viga se tendrá como mínimo un par de arriostres laterales en el punto de
intersección con los arriostres tipo V (o tipo V invertida), a menos que la viga
asegure suficiente rigidez y resistencia fuera de su plano.
c. Pórticos con arriostres en K
Los pórticos con arriostres en K no son permitidos en los SCBF.
d. Pórticos con arriostres en tracción solamente
Los pórticos con arriostres en tracción solamente no son permitidos en los
SCBF.
13.7.2.3 Elementos
a. Requerimientos básicos
Las columnas y arriostres deben satisfacer los requerimientos del numeral
13.5 para elementos de ductilidad alta. Las vigas deben satisfacer los
requerimientos del numeral 13.5 para elementos de ductilidad moderada.
b. Arriostres en diagonal
Los arriostres deben cumplir los siguientes requerimientos:
(1)Esbeltez: Los arriostres deben tener relación de esbeltez KL/r < 200
(2)Los arriostres armados: El espaciamiento entre conectores debe ser tal que
su relación de esbeltez a/ri de los elementos individuales entre conectores
no debe exceder 0,4 veces la relación de esbeltez del elemento armado.
La suma de la resistencia disponible al corte de los conectores debe ser
mayor o igual a la resistencia disponible en tracción de cada elemento. El
espaciamiento entre conectores debe ser uniforme. No debe de usarse
menos de dos conectores en un elemento armado. Los conectores no deben
ubicarse en el cuarto central de la longitud libre del arriostre.
(3)El área neta efectiva del arriostre no debe ser menor al área bruta del
arriostre. Cuando se refuerce los arriostres, se deben cumplir los siguientes
requisitos:
198
03-09-2015
i. El esfuerzo mínimo especificado por fluencia del refuerzo debe ser al
menos el esfuerzo mínimo especificado por fluencia del arriostre.
ii. Las conexiones del refuerzo a los arriostres deben tener la suficiente
resistencia para desarrollar la resistencia esperada del refuerzo a cada
lado de la sección reducida.
c. Zonas Protegidas
Las zonas protegidas de los SCBF deben satisfacer los requerimientos del
numeral 13.6.d. e incluir las siguientes:
1) Para arriostres, se considera zona protegida el cuarto central de la longitud
del arriostre y las zonas adyacentes a cada lado de las conexiones en una
longitud igual al peralte del arriostre en el plano de pandeo.
2) Elementos que conectan arriostres a vigas y columnas.
13.7.2.4 Conexiones
a. Soldaduras de Demanda Crítica
Las siguientes soldaduras son consideradas de demanda crítica, y deberán
satisfacer los requerimientos del numeral 13.3.b y las recomendaciones de
fabricación, montaje y control de calidad (capitulo 14):
1) Soldaduras acanaladas en empalmes de columnas.
2) Soldaduras en las conexiones columnas – planchas de base.
3) Soldaduras en las conexiones viga – columna de acuerdo al numeral
13.7.2.4.b.2.
b. Conexiones Viga – Columna
Cuando un arriostre o cartela se conecta a ambos elementos en una conexión
viga - columna, la conexión deberá ajustarse a uno de los siguientes casos:
1) La conexión será una conexión simple que cumpla los requisitos del
numeral 1.2.2 donde la rotación requerida será tomada como 0,025 rad. ó
2) La conexión estará diseñada para resistir un momento igual al menor valor
entre los siguientes:
i. Un momento correspondiente a la resistencia esperada de la viga en
flexión multiplicada por 1,1. La resistencia esperada de la viga en
flexión debe ser igual a Ry Mp.
ii. Un momento correspondiente a la suma de las resistencias esperadas de
la columna en flexión multiplicado por 1,1. La suma de las resistencias
esperadas de las columnas en flexión debe ser igual a Σ (Ry Fy Z).
Este momento se considerará en combinación con la resistencia requerida en
la conexión con el arriostre y conexión con la viga, incluyendo las fuerzas
provenientes del diafragma.
c. Resistencia Requerida de Conexiones de Arriostre
La resistencia requerida en tracción, compresión y flexión de las conexiones
de arriostres (incluyendo las conexiones viga - columna si son parte del
199
03-09-2015
sistema del pórtico arriostrado) será determinado como se muestra a
continuación. Estas resistencias requeridas se permiten que se consideren
independientemente sin la interacción.
1) Resistencia Requerida en Tracción
Se considera el menor valor de los siguientes:
a) La fluencia esperada en tracción del arriostre, determinada como
Ry Fy Ag.
Los arriostramientos no necesitan cumplir con los requisitos de la
ecuación 10.4-1 y 10.4-2 para este tipo de carga.
b) El valor máximo proveniente del análisis de carga, que pueda ser
transferida al arriostre por el sistema estructural.
2) Resistencia Requerida en Compresión
Las conexiones de los arriostres estarán diseñadas para una resistencia
requerida en compresión basada en los estados límite de pandeo, que al
menos será igual a 1,1 veces la resistencia esperada en compresión, donde
la resistencia esperada del arriostramiento en compresión es determinada
de acuerdo al requerimiento de análisis del numeral 13.7.2.1.
3) Reacomodo de los arriostres debido al pandeo
Las conexiones de los arriostres se diseñarán para resistir las fuerzas de
flexión o rotaciones impuestas por el pandeo de los arriostres. Las
conexiones que satisfagan cualquiera de las siguientes disposiciones se
consideran que cumplen este requisito:
i. Resistencia requerida en flexión: las conexiones de los arriostres
diseñadas para soportar las fuerzas de flexión impuestas por el pandeo
de los arriostres tendrán una resistencia disponible en flexión de al
menos la resistencia esperada en flexión del arriostre multiplicada por
1,1. La resistencia esperada en flexión del arriostre se determina como
Ry Mp respecto al eje crítico de pandeo.
ii. Capacidad de Rotación: las conexiones de los arriostres diseñadas para
soportar las rotaciones impuestas por el pandeo del arriostre tendrán la
capacidad de rotación suficiente para acomodarse a la rotación
requerida debido a la deriva máxima del piso. Se permite la rotación
inelástica de la conexión.
d. Empalmes de columna
Los empalmes de columnas deben cumplir los requerimientos del numeral
13.5.3.6.
13.7.3
Pórticos con Arriostres Excéntricos (EBF)
13.7.3.1 Alcances
Los pórticos con arriostres excéntricos (EBF) de acero estructural deberán ser
diseñados de acuerdo a los requerimientos de este numeral.
200
03-09-2015
13.7.3.2 Bases del Diseño
Este numeral es aplicable a pórticos arriostrados en donde un extremo de cada
arriostre intersecta una viga con una excentricidad desde el eje de la sección de
la viga al arriostre o columna adyacente, formando un enlace que está sujeto a
corte y flexión. Excentricidades menores que el peralte de la viga son permitidas
en la conexión del arriostre alejada del enlace, si las fuerzas resultantes del
elemento y las fuerzas de la conexión son consideradas en el diseño y no existiera
cambio en la capacidad esperada de la fuente de deformación inelástica.
Los EBF diseñados de acuerdo a estas recomendaciones se espera que proveerán
una significativa capacidad de deformación inelástica principalmente a través
del corte o la fluencia por flexión del enlace.
En donde los enlaces se conecten directamente a las columnas, el diseño de sus
conexiones a las columnas debe asegurar una performance como la especificada
por el numeral 13.7.3.6e(1) y demostrar su conformidad como lo exige el
numeral 13.7.3.6e(2).
13.7.3.3 Análisis
La resistencia requerida de los arriostres diagonales y sus conexiones, vigas
fuera de las zonas de los enlaces y columnas se basarán en las combinaciones de
carga de esta norma. En la determinación de la carga sísmica, el efecto de las
fuerzas horizontales incluyendo la sobre resistencia, Emh, se tomará como las
fuerzas desarrolladas en el elemento suponiendo que las fuerzas en los extremos
de los enlaces corresponden a la resistencia ajustada al corte del enlace. La
resistencia ajustada al corte del enlace será tomado como Ry veces la resistencia
nominal al corte del enlace, Vn, dada en el numeral 13.7.3.5b (2) multiplicado
por 1,25 para los enlaces en forma de I y 1,4 para los enlaces de sección cajón.
Excepciones
a. El efecto de las fuerzas horizontales incluyendo las sobre resistencia Emh, se
permite que se tome para el diseño como 0,88 veces el valor de las fuerzas
determinadas en el párrafo anterior, para el diseño de los elementos
siguientes:
1) Las porciones de viga fuera de los enlaces.
2) Columnas en pórticos de tres o más pisos arriostrados.
b. Se permite despreciar las fuerzas de flexión resultantes de la distorsión por
sismo en esta determinación. Los momentos resultantes a partir de una carga
aplicada en la columna entre dos puntos lateralmente soportados, deberá ser
considerada.
c. La resistencia requerida de las columnas no deberá exceder el menor de los
siguientes valores:
1) Fuerzas correspondientes a la resistencia de arranque por volteo de la
cimentación.
2) Las fuerzas determinadas a partir de un análisis no lineal, como se define
en el numeral 13.4.4.
201
03-09-2015
El ángulo de rotación inelástica del enlace deberá ser determinado a partir de la
porción inelástica de la distorsión de entrepiso de diseño. Alternativamente, el
ángulo de rotación inelástica del enlace se permite que se determine a partir de
un análisis no lineal como se define en el numeral 13.4.4.
13.7.3.4 Requerimientos del Sistema
a. Angulo de rotación del enlace
El ángulo de rotación del enlace es el ángulo inelástico entre el enlace y la
viga fuera de la zona del enlace cuando la distorsión de entrepiso es igual a la
distorsión de diseño del entrepiso, . Este ángulo de rotación no deberá
exceder los siguientes valores:
1) Para enlaces con longitud menor o igual a 1,6 Mp/Vp: 0,08 rad.
2) Para enlaces con longitud mayor o igual a 2,6 Mp/Vp: 0,02 rad.
donde:
Mp = Resistencia nominal plástica en flexión
Vp = Resistencia nominal en corte en el enlace activo.
Para enlaces cuyas longitudes se encuentre entre 1,6 Mp/Vp y 2,6 Mp/Vp, podrá
emplearse una interpolación lineal entre los valores anteriores para
determinar el ángulo de rotación del enlace.
b. Arrostramiento del enlace
Cuando se utilice secciones en forma de I, deberá arriostrarse ambas alas del
enlace (superior e inferior). El arriostre deberá tener una rigidez y resistencia
disponible como la requerida en las zonas de ubicación de rotulas plásticas,
tal como se especifica en el numeral 13.5.3.3.
13.7.3.5 Elementos
a. Requerimientos básicos
Los elementos de arriostre deben satisfacer las limitaciones de relación
ancho - espesor del numeral 13.5.1 para miembros de ductilidad moderada.
Las columnas deben satisfacer las limitaciones de relación ancho - espesor
del numeral 13.5.1 para miembros de ductilidad alta.
En el caso de que la viga fuera de la zona del enlace sea una sección diferente
a la del enlace, la viga debe satisfacer las limitaciones de relación ancho espesor del numeral 13.5.1 para miembros de ductilidad moderada.
El arriostre diagonal y el segmento de viga fuera del enlace se trata de que
permanezcan esencialmente elásticos bajo las fuerzas generadas por la
fluencia total y deformaciones del enlace que ha incursionado en la zona de
endurecimiento del material. Ambos, el arriostre diagonal y el segmento de
viga fuera del enlace suelen estar sometidos a una combinación de una gran
fuerza axial y un momento de flexión, y por lo tanto deben ser tratados como
vigas - columnas en el diseño, donde su fuerza disponible es definida por el
Capítulo 8 de esta norma.
202
03-09-2015
En el caso de que la viga fuera de la zona del enlace sea la misma sección a
la del enlace, su resistencia puede ser determinada utilizando las propiedades
esperadas del material según lo permitido por el numeral 13.2.
b. Enlaces
Deben proveerse enlaces sujetos a corte y flexión, debido a la excentricidad
existente entre las intersecciones de los ejes de los arriostres y el eje de la viga
(o entre la intersección del arriostre y el eje de la viga y el eje de la columna,
para enlaces unidos a las columnas). El enlace se considerará que se extiende
desde la conexión del arriostre a la conexión del arriostre para enlaces
centrados o de la conexión del arriostre a la cara del enlace con la columna
para enlaces unidos a las columnas con excepción de lo permitido por el
numeral 13.7.3.6.e.
1) Limitaciones
Los enlaces deben ser perfiles I o cajón (laminados o soldados). Las
secciones HSS no deben usarse como enlaces.
Los enlaces deben satisfacer los requerimientos del numeral 13.5.1 para
miembros de ductilidad alta.
Excepciones: Para el caso de alas de enlaces de sección H con longitud del
enlace, e ≤ 1,6 Mp/Vp, se permite que satisfagan los requerimientos de
miembros de ductilidad moderada.
El alma o almas de un enlace deberán tener un solo espesor. No se permite
el uso de doble plancha o penetraciones en el alma.
Para los enlaces hechos de secciones armadas se deberá usar soldadura
acanalada de penetración total para la conexión entre alas y almas.
Los enlaces hechos de secciones cajón armadas, deben tener un momento
de inercia alrededor del eje débil Iy en el plano del EBF limitado a
Iy > 0,67 Ix, donde Ix es el momento de inercia perpendicular al plano del
EBF.
2) Resistencia al corte
La resistencia de diseño al corte, Vn, debe ser el menor valor obtenido de
acuerdo al estado límite de fluencia por corte en el alma y fluencia por
flexión en la sección bruta. En ambos límites se considera  = 0,9.
i. Para fluencia por corte en el alma
Vn = Vp
donde:
Vp = 0,6 Fy Alw para Pu/Py ≤ 0,15
2
Vp = 0,6 Fy Alw √1 - (Pu ⁄Py ) para Pu/Py > 0,15
Alw = (d - 2tf) tw para secciones en H
= 2(d - 2tf) para secciones cajón
203
(13.7.3.5-1)
03-09-2015
Pu = carga axial requerida
Py = carga axial de fluencia = Fy Ag
ii. Para fluencia por flexión en la sección bruta
Vn = 2Mp/e
(13.7.3.5-2)
donde:
Mp = Fy Z para Pu/Py ≤ 0,15
Mp = Fy Z (1 - Pu/Py)/0,85 para Pu/Py > 0,15
e = longitud del enlace, definido como la distancia libre entre dos
arriostres diagonales o entre el arriostre diagonal y la cara de
la columna.
3) Longitud del enlace
Si Pr/Pc > 0,15 la longitud del enlace debe ser limitada como sigue:
cuando ´≤ 0,5
e ≤ 1,6 Mp/Vp
cuando ´> 0,5 e ≤ 1,6 Mp/Vp(1,15 – 0,3´)
donde:
´= (Pu/Py) / (Vu/Vy)
Vu= corte requerido
Vy= corte nominal de fluencia
(13.7.3.5-1)
(13.7.3.5-1)
Para enlaces con una carga axial pequeña no se considera un límite
superior para la longitud del enlace. La limitación en el ángulo de rotación
del enlace del numeral 13.7.3.4 da como resultado práctico el límite
inferior para la longitud del enlace.
4) Rigidizadores del enlace en secciones I
El alma del enlace debe ser rigidizada en toda su altura con planchas
rigidizadoras en ambos lados del alma en los extremos de los arriostres
diagonales en los extremos del enlace. Estos rigidizadores deben tener un
ancho no menor a (bf - 2tw) y un espesor no menor a 0,75 tw o 10 mm, donde
bf es el ancho del ala y tw el espesor del alma del enlace.
Los enlaces deben tener rigidizadores intermedios de alma, como sigue:
i. Enlaces con longitudes de 1,6 Mp/Vp ó menos, deben tener rigidizadores
intermedios espaciados con un intervalo no mayor a (30tw - d/5) para un
ángulo de rotación del enlace de 0,08 rad ó (52tw - d/5) para un ángulo
de rotación del enlace de 0,02 rad ó menos. Debe realizarse una
interpolación lineal para valores de ángulos de rotación entre 0,08 a
0,02 rad.
ii. Enlaces con longitudes mayores a 2,6 Mp / Vp y menores a 5Mp /Vp,
deben tener rigidizadores intermedios espaciados una distancia de
1,5 bf de cada extremo del enlace.
iii. Enlaces con longitudes entre 1,6 Mp/Vp y 2,6 Mp/Vp , deben tener
rigidizadores intermedios que cumplan los requerimientos de (i) y (ii)
anteriores.
204
03-09-2015
No es necesario colocar rigidizadores de alma, cuando la longitud del
enlace es mayor a 5Mp/Vp.
Los rigidizadores intermedios deben tener toda la altura del alma. Para
enlaces con peralte de alma menor a 635 mm, se requieren rigidizadores
solo a un lado del alma del enlace. El espesor en este caso no deberá ser
menor a tw ó 10 mm, el que sea mayor, y el ancho del rigidizador no será
menor que (bf / 2 - tw). Para enlaces de peralte mayor o igual a 635 mm,
debe colocarse rigidizadores intermedios similares en ambos lados del
alma del enlace.
5) Rigidizadores del enlace en secciones cajón
Se colocaran rigidizadores de una altura igual a todo el peralte del alma,
en un lado de cada alma, en la conexión con el arriostre diagonal. Se
permite que estos rigidizadores sean soldados a la cara exterior o interior
de las almas del enlace. El ancho de estos rigidizadores no debe ser menor
a b/2 donde b es el ancho interior de la sección cajón. Estos rigidizadores
no tendrán un espesor menor que el mayor valor entre 0,75 tw o 13 mm.
Los enlaces en secciones cajón deben poseer rigidizadores de alma
intermedios según lo siguiente:
i. Para enlaces de longitud 1,6Mp/Vp o menores y con relación altura del
alma a espesor, h/tw, mayor o igual a 0,64 ( E / Fy ) , deberá proveerse
de rigidizadores de toda la altura del alma, en un lado de cada alma del
enlace, espaciado a intervalos que no excedan 20tw - (d - 2tf)/8.
ii. Para enlaces de longitud 1,6Mp/Vp o menores y con relación altura del
alma a espesor, h/tw, menor que 0,64 ( E / Fy ) , no es necesario el uso
de rigidizadores intermedios del alma.
iii. Para enlaces con longitud mayor a 1,6Mp/Vp, no se requiere el uso de
rigidizadores intermedios del alma.
Se permite que los rigidizadores intermedios sean soldados a la cara
exterior o interior de las almas del enlace.
La resistencia requerida de las soldaduras de filete conectando el
rigidizador al alma del enlace es Fy Ast, donde Ast es el área de la sección
transversal horizontal del rigidizador del enlace.
Los rigidizadores en enlaces de secciones cajón no necesitan soldarse a las
alas del enlace.
c. Zonas Protegidas
Los enlaces en EBF son considerados zonas protegidas que deben satisfacer
el requerimiento del numeral 13.5.3.4.
205
03-09-2015
13.7.3.6 Conexiones
a. Soldaduras de Demanda critica
Las siguientes soldaduras son consideradas de demanda crítica y deben
satisfacer los requerimientos del numeral 13.3.2 y del capitulo 14.
1) Soldaduras de penetración en empalmes de columnas.
2) Soldaduras en la conexión columna a plancha de base.
Excepción: donde se pueda demostrar que la rotulación de la columna en
o cerca a la plancha de base puede evitarse por condiciones de restricción,
y en ausencia de una tracción neta bajo las combinaciones de carga que
incluyan el efecto sísmico, las soldaduras de demanda crítica no son
requeridas.
3) Soldaduras de conexiones viga a columna de conformidad con el numeral
13.7.3.6b.
4) Soldaduras uniendo las alas del enlace y las almas del enlace a la columna
cuando el enlace se conecta a la columna.
5) Soldaduras conectando las almas a las alas en vigas armadas dentro del
enlace.
b. Conexiones viga a columna
Cuando el arriostre o plancha de conexión a ambos elementos en la unión de
viga a la columna, la conexión debe estar de acuerdo a una de los siguientes
ítems:
1) La conexión deberá ser una conexión simple que cumpla los
requerimientos del numeral 10.1.2 donde el requerimiento de rotación
deberá ser 0,025 ó
2) La conexión deberá ser diseñada para resistir un momento igual al menor
de los siguientes:
i. Un momento correspondiente a la resistencia de flexión esperada en la
viga, multiplicada por 1,1. La resistencia esperada se determina como
Ry Mp.
ii. El momento correspondiente a la suma de las resistencias esperadas en
flexión de las columnas, multiplicadas por 1,1. La suma de las
resistencias esperadas en flexión de las columnas se calcula como
∑ (Ry Fy Z).
Este momento debe estar considerado en combinación con la resistencia
requerida de la conexión del arriostre y la conexión de la viga, incluyendo
las fuerzas amplificadas provenientes del diafragma.
c. Conexiones del arriostre diagonal
Cuando se usan agujeros agrandados, la resistencia requerida para el estado
límite del perno por deslizamiento, no debe exceder el efecto de la carga
calculada en base a las combinaciones estipuladas por esta norma, que incluya
la carga sísmica.
Las conexiones del arriostre diseñadas para resistir una porción del momento
en el extremo del enlace, deben diseñarse como conexiones rígidas.
206
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d. Empalmes de columna
Los empalmes de columna deben cumplir los requerimientos del numeral
10.6.2. Cuando se usan soldaduras acanaladas para hacer el empalme éstas
deben ser de penetración total. Los empalmes de columna deben ser diseñados
para desarrollar como mínimo el 50% de la menor resistencia en flexión
disponible de los elementos conectados.
La resistencia requerida en corte debe ser ∑ Mpc/Hc, donde:
Hc
= La altura libre de la columna entre vigas, incluyendo la losa si
corresponde.
∑Mpc = Suma de los momentos nominales plásticos Fyc Zc de la columna,
arriba y debajo del empalme.
e. Conexión enlace - columna
1) Requerimientos
La conexión enlace - columna debe ser una conexión rígida (FR) de
momento que satisfaga lo siguiente:
i. La conexión debe ser capaz de desarrollar el ángulo de rotación
especificado en el numeral 13.7.3.4a.
ii. La resistencia al corte de la conexión, medida para el ángulo de rotación
que requiere el enlace, debe ser al menos igual a la resistencia al corte
especificada para el enlace, Ry Vn como se define en el numeral
13.7.3.5b.
iii. La resistencia a flexión de la conexión, medida para la rotación
requerida del enlace, debe ser como mínimo igual al momento
correspondiente a la resistencia nominal de corte del enlace, Vn, como
se define en el numeral 13.7.3.5b.
2) Demostración de conformidad
Las conexiones de enlace - columna deben satisfacer los requerimientos
arriba expuestos por alguno de los siguientes ítems:
i. Usar una conexión precalificada para EBF de acuerdo con la sección
K1 de la norma AISC 341,
ii. Proveer los resultados de calificación de un ensayo cíclico de acuerdo
a la sección K2 de la norma AISC 341. Se deberán proveer resultados
de ensayos con al menos dos ciclos y que estén basados en uno de los
siguientes criterios:
 Ensayos reportados in la literatura o documentación de la ejecución
del ensayo, desarrollados por otros proyectos que represente las
condiciones del proyecto actual entre los límites especificados por
K2 de la norma AISC 341.
 Ensayos que son ejecutados especialmente para el proyecto y son
representativos de los miembros usados en el proyecto en tamaño,
resistencia del material, configuración de la conexión y que se ajuste
a las propiedades del material entre los limites especificaos por la
sección K2 de la norma AISC 341.
207
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Excepción: Los ensayos cíclicos de la conexión no son requeridos si se
cumplen las condiciones siguientes:
 El refuerzo de la conexión viga - columna en el extremo del enlace
evita la fluencia de la viga sobre la longitud reforzada.
 La resistencia disponible de la sección reforzada y la conexión es
igual o excede la resistencia requerida calculada basada en la
resistencia en corte descrita en 13.7.3.5b.
 La longitud del enlace (tomada como el segmento de viga desde
el extremo del refuerzo hasta la conexión del arriostre) no exceda
1,6 Mp/Vp,
 Rigidizadores en todo el peralte son requeridos de acuerdo al
numeral 13.7.3.5b y colocados en la interface reforzada.
208
03-09-2015
CAPÍTULO 14
FABRICACIÓN, PROTECCION
ANTICORROSIVA, MONTAJE Y CONTROL
DE CALIDAD
Este Capítulo proporciona requisitos para los planos de taller, fabricación,
pintado en el taller, montaje y control de calidad.
14.1
14.2
14.3
14.4
14.5
14.1
Planos de taller
Fabricación
Protección anticorrosiva
Montaje
Control de calidad
PLANOS DE TALLER
Se prepararán, con la debida anticipación a la fabricación, los planos de taller
con la información completa necesaria para la fabricación de las partes
componentes de la estructura, incluyendo la ubicación, tipo y tamaño de todas
las soldaduras y pernos. Estos planos deberán de distinguir claramente entre
pernos y soldaduras, de taller y de campo, y deberán identificar claramente las
conexiones empernadas de alta resistencia de deslizamiento crítico.
Los planos de taller deberán ser hechos de conformidad con las buenas prácticas
de ingeniería y con la debida consideración a la velocidad y economía en la
fabricación y montaje. En los planos de taller se debe indicar las “marcas”
correspondientes a cada elemento para facilitar su identificación y montaje en
obra.
Los planos de taller deberán de ser sometidos a la verificación del proyectista,
para determinar que incluyen toda la información requerida en el diseño.
14.2
FABRICACIÓN
14.2.1
Contraflecha, Curvado y Enderezado
Se permite la aplicación localizada de calor o medios mecánicos para introducir
ó corregir las contraflechas, curvaturas y enderezados. La temperatura de las
áreas calentadas, medida por métodos apropiados, no deberá exceder 600 °C
para los aceros ASTM A514 y ASTM A852, ni 650 °C para otros aceros.
14.2.2
Corte Térmico
El corte por arco eléctrico, el proceso de ranurado y el proceso de corte con
oxígeno son reconocidos bajo esta Norma para usarse en la preparación, cortado
o desbaste de materiales.
209
03-09-2015
La calidad de una superficie cortada con oxígeno depende de varias variables:






Condición del material y de la superficie.
Habilidad del operador.
Condición y diseño de las cañas, boquillas y máquinas de corte.
Pureza del oxígeno.
Vibración del equipo.
Movimiento de la pieza de trabajo debido a la expansión y contracción
térmica.
Los niveles de aceptación de una superficie con corte térmico deberán ser
establecidos por el usuario, teniendo en cuenta los requerimientos de superficie
de la parte. Es recomendable que se incorporen los criterios pertinentes a estos
niveles de aceptación en los planos de taller.
Exactitud del Perfil. El acero y el material de soldadura pueden ser cortados
térmicamente, si se asegura una superficie lisa, regular, libre de grietas y
entalladuras, y si se asegura un perfil perfecto por el uso de guías mecánicas.
Para estructuras cargadas cíclicamente, el corte térmico manual será hecho sólo
donde sea aprobado por el ingeniero supervisor.
Requerimientos de Rugosidad. En el cortado térmico, el equipo deberá de ser
ajustado y manipulado de manera de evitar cortar más allá de las líneas
especificadas.
La rugosidad de todas las superficies cortadas térmicamente no debe ser mayor
que 25 m para materiales hasta 100 mm de espesor y 50 m para materiales de
100 mm a 200 mm de espesor, con la siguiente excepción: los extremos de los
elementos no sujetos a esfuerzo calculado en los extremos no deben exceder
valores de rugosidad superficial de 50 m.
La Fig. 14.2.2.1 indica los criterios para la descripción de las superficies cortadas
con oxígeno y puede ser usado como una guía para evaluar la rugosidad
superficial de los bordes.
Limitaciones en las Ranuras y Entalladuras. Las rugosidades que exceden los
valores del párrafo anterior y ranuras o entalladuras no mayores que 5 mm de
profundidad sobre superficies que en lo demás son ampliamente satisfactorias
serán removidas por maquinado ó esmerilado. Las ranuras o entalladuras que
excedan 5 mm de profundidad pueden ser reparadas por esmerilado si el área de
la sección recta nominal no es reducida por más de 2%. Las superficies
esmeriladas o maquinadas serán aproximadas a la superficie original con una
pendiente no mayor que uno en diez. Las superficies cortadas y los bordes
adyacentes deberán de ser dejados libres de escoria. En superficies cortadas
térmicamente, las estrías o entalladuras ocasionales pueden, con aprobación del
supervisor, ser reparadas por soldadura.
Bordes Reentrantes. Los bordes reentrantes, excepto los de vigas destajadas, y
los agujeros de acceso de soldadura deberán cumplir los siguientes requisitos:
210
03-09-2015
 Los bordes reentrantes de material cortado serán preparados de manera de
proveer una transición gradual, con un radio no menor de 25 mm.
 Las superficies adyacentes deberán alcanzar sin rebajos el punto de tangencia.
 Los bordes reentrantes pueden ser formados por corte térmico, seguido por
esmerilado, si es necesario, para cumplir los requerimientos de superficie
cortados térmicamente indicados anteriormente.
Si se especifica otro contorno, este debe ser mostrado en los planos.
LÍNEAS DE CORTE (D): Líneas que
aparecen en la superficie de corte con
oxígeno. Su contorno y dirección no
afectan la calidad de la superficie.
RUGOSIDAD (R): La rugosidad consiste de
picos y valles periódicos en la superficie cortada
con oxígeno. Esta puede ser determinada por
muestras de calidad aceptable.
ENTALLES (N): Canales en una superficie cortada con oxígeno
significativamente más profunda que la rugosidad superficial en general.
REDONDEO DEL BORDE (T): Fusión del borde superior de una superficie
cortada con oxígeno.
ESCORIA (S): Depósitos originados en el proceso de corte con oxígeno que se
adhieren al metal base o superficie cortada.
Fig. 14.2.2.1
211
03-09-2015
Los bordes reentrantes serán formados con una transición curvada. Se necesita
que el radio no exceda lo requerido para encajar la conexión. La superficie
resultante de la unión de dos cortes rectos con soplete que se unen en un punto
no se considera que sea curvado. Se permiten bordes discontinuos donde el
material de ambos lados del borde reentrante discontinuo está conectado a una
pieza de unión para prever la formación y concentración de tensiones asociadas
al borde.
Los destajes de las vigas y los orificios de acceso de soldadura deben cumplir
los requerimientos geométricos del numeral 10.1.6. Los destajes de la viga y los
orificios de acceso de soldadura en perfiles que van a ser galvanizados deben de
ser esmerilados para tener una superficie en metal blanco. Para perfiles con un
espesor de ala menor ó igual que 50 mm, la rugosidad de la superficie cortada
térmicamente de los destajes no será mayor de 50 µm como se define en el
ASME B46.1 o AWS C4.1-77. Para los destajes de las vigas y orificios de acceso
de soldaduras en la cual la parte curvada del orificio es cortada térmicamente, en
perfiles laminados en caliente NTP 350.416 con espesores de alma mayor que
50 mm y en perfiles soldados con materiales de espesores mayores que 50 mm,
se aplicará una temperatura de precalentamiento no menor de 66°C antes del
corte térmico. La superficie cortada térmicamente de los orificios de acceso en
perfiles laminados en caliente NTP 350.416 con un espesor de ala mayor de 50
mm y de los perfiles soldados con materiales de espesor mayor de 50 mm
deberán de ser esmerilada e inspeccionada por grietas usando la inspección con
partículas magnéticas de acuerdo con el ASTM E709 ó líquidos penetrantes de
acuerdo con ASTM E165. Cualquier grieta es inaceptable cualquiera que sea su
tamaño ó localización.
14.2.3
Alisado de Bordes
El alisado o acabado de bordes cizallados o cortados térmicamente de planchas
o perfiles no es requerido a menos que sea específicamente establecido en los
documentos de diseño o incluido en un procedimiento de preparación de borde
para soldadura.
212
14.2.4
03-09-2015
Construcción Soldada
La técnica de soldadura, la mano de obra, la apariencia y la calidad de la
soldadura y los métodos usados en la corrección de trabajos no conformes
deberán estar de acuerdo a la norma AWS D1.1 que incluye lo siguiente, excepto
lo modificado en el numeral 10.2.
a) Especificación del Metal Base. Los planos y especificaciones deberán de
designar la especificación y clasificación del metal base que se debe emplear.
Cuando se involucre la soldadura en la estructura, se debería usar los
materiales base aprobados indicados en el numeral 10.2.6, cuando sea posible.
b) Requerimiento de Electrodos y Consumibles de Soldadura
 Certificaciones para Electrodos o Combinaciones de ElectrodosFundentes. Cuando sea requerido por el ingeniero supervisor, el
contratista o el fabricante deberá de suministrar una certificación de que el
electrodo ó la combinación electrodo–fundente cumple los requerimientos
de la clasificación.
 Criterios para la Clasificación. La clasificación y tamaño de electrodo,
la longitud del arco, el voltaje y el amperaje serán los adecuados para el
espesor del material, tipo de canal, posición de soldadura y otras
circunstancias relacionadas con el trabajo. La corriente de soldadura
deberá de estar dentro del rango recomendado por el fabricante de
electrodos.
 Gas Protector. El gas ó mezcla de gases para protección deberá de ser de
un tipo adecuado para la soldadura y deberá tener un punto de rocío igual
o menor que – 40 °C. Cuando sea solicitado por el ingeniero supervisor, el
contratista ó fabricante deberá de suministrar la certificación del fabricante
de gas, de que el gas o la mezcla de gases cumplirán los requisitos del
punto de rocío del AWS A5.32.
 Almacenamiento. Los electrodos de soldadura que hayan sido removidos
de su envase original deberán de ser protegidos y almacenados de manera
que no se afecten las propiedades de soldadura.
 Condición. Los electrodos deberán estar secos y en condiciones adecuadas
para su uso.
 Electrodos para el proceso de Arco Metálico Protegido (SMAW). Los
electrodos para SMAW deberá cumplir los requerimientos del AWS A5.1,
“Especificación para electrodos de acero al carbono para soldadura de
Arco Metálico Protegido”, o los requerimientos del AWS A5.5,
“Especificación para electrodos de baja aleación para soldadura de Arco
Metálico Protegido”.
 Condiciones de Almacenamiento de Electrodos de Bajo Hidrógeno.
Todos los electrodos que tengan el recubrimiento de bajo hidrógeno
conforme al AWS A5.1 y AWS A5.5, deberán de ser adquiridos en
213
03-09-2015
envases sellados herméticamente ó serán resecados en hornos o estufas
antes de su uso. Los electrodos, inmediatamente después de abrir el
envase sellado herméticamente, deberán de ser almacenados en hornos
o estufas mantenidos a una temperatura de 120 °C como mínimo. Los
electrodos podrán ser resecados solo una vez. Los electrodos que han
sido mojados no deberán de ser usados.
 Periodos Aprobados de Tiempo de Exposición de los Electrodos al
Medio Ambiente. Después de que se abran los envases herméticamente
sellados o después de que los electrodos sean removidos del horno de
secado o de almacenamiento, su exposición al medio ambiente no
deberá exceder los valores indicados en la columna A de la Tabla
14.2.4.1. Los electrodos expuestos a la atmósfera por periodos menores
que aquellos permitidos por la columna A de la Tabla 14.2.4.1, pueden
ser retornados al horno de almacenamiento y mantenidos a 120 °C como
mínimo; después de un periodo de mantenimiento mínimo de 4 horas a
120 °C como mínimo, los electrodos pueden ser despachados para su uso.
Tabla 14.2.4.1
Exposición Permisible al Medio Ambiente de Electrodos de Bajo
Hidrógeno.
Columna A
(horas máximas)
Electrodo
AWS A5.1:
E70XX
E70XXR
E70XXHZR
E7018 M
4
9
9
9
AWS A 5.5:
E70XX-X
E80XX-X
E90XX-X
E100XX-X
E110XX-X
4
2
1
½
½
NOTA: Los electrodos expuestos a la atmósfera por periodos mayores que
los permitidos en la Tabla 14.2.4.1 deberán de ser resecados de la siguiente
forma:
(1) Todos los electrodos que tengan revestimiento de bajo hidrógeno de
acuerdo al AWS A5.1, véase Tabla 14.2.4.1, deberán de ser secados
durante 2 horas como mínimo entre 260°C y 430 °C.
(2) Todos los electrodos que tengan revestimiento de bajo hidrógeno de
acuerdo al AWS A5.5, véase Tabla 14.2.4.1, deberán de ser secados
durante una hora como mínimo a temperaturas entre 370°C y 430 °C.
Todos los electrodos deben colocarse en un horno o estufa adecuados a una
temperatura que no exceda la mitad de la temperatura final de resecado, por
un período mínimo de media hora antes de incrementar la temperatura del
horno o estufa a la temperatura final de resecado. El tiempo del resecado
comenzará cuando el horno o estufa alcance su temperatura final de resecado.
214
03-09-2015
 Electrodos para Arco Sumergido y Fundentes. La soldadura por arco
sumergido (SAW) puede ser realizada con uno o más electrodos
individuales con uno o más electrodos paralelos, o con combinaciones de
electrodos individuales y paralelos. Las distancias entre arcos deberán ser
tales que la cobertura de escoria sobre el metal de soldadura producido por
un arco guía no se enfriará suficientemente para evitar el adecuado
depósito de soldadura de un siguiente electrodo.
c) Variables de la Especificación del Procedimiento de Soldadura (WPS)
Para realizar una soldadura se debe de contar con un procedimiento de
soldadura, también conocido como WPS (Welding Procedure Specification),
que es un documento que define las principales variables a usarse en la
soldadura de una junta determinada.
Se adjunta un formato recomendado (Figura 14.2.4) que por lo menos debe
tener las siguientes variables:
-
Tipo de material a soldar.
Electrodo.
Preparación de junta.
Tipo de corriente eléctrica.
Proceso de soldadura a usar.
Amperaje.
Voltaje.
Temperatura de precalentamiento.
Calificación, fecha e institución calificadora del soldador
Para que un procedimiento de soldadura (WPS) pueda ser usado en obra debe
de ser aprobado mediante un proceso llamado Calificación de
Procedimiento de Soldadura. Este proceso consiste en soldar una probeta
con las variables definidas en el procedimiento a ser calificado y luego
someter esta probeta a los ensayos de tracción, doblado, impacto, etc. que se
especifican. Si los ensayos realizados cumplen las especificaciones
establecidas, entonces se considera que el procedimiento de soldadura (WPS)
esta calificado y apto para su uso.
Actualmente también se puede usar procedimientos Precalificados. Estos
procedimientos ya fueron calificados y están descritos en el Manual of Steel
Construction del AISC.
El procedimiento de soldadura debe ser ejecutado por un soldador calificado.
Esta calificación es realizada por una institución autorizada para realizar este
tipo de certificación. La calificación autoriza al soldador para ejecutar un
determinado tipo de junta soldada.
Todos los supervisores, soldadores y apuntaladores deberán de ser
informados en el uso apropiado de los procedimientos escritos de soldadura
y deberá seguirse el WPS aplicable durante la ejecución de la soldadura.
215
03-09-2015
WPS
ESPECIFICACION DE PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA (WPS)
HOJA:
(De acuerdo a AWS D1.1)
216 de 253
EMISION:
………….
REVISION:
1
ESPECIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA (WPS)
PRECALIFICADO X CALIFICADO POR PRUEBA _____
Nombre de la Compañía:
Proceso(s) de soldadura:
Soporte PQR N°(s):
1
Identificación #:
D.1 WPS – 01
Revisión
1
Fecha
Operador
D.2
Entidad calificadora
Fecha de calificación
SMAW
Pre-calificado
DISEÑO DE LA JUNTA USADA
Tipo:
Tipo:
Manual 
Semi-automático 
Máquina 
Automático 
B-U2a; a tope con bisel
Simple  Doble 
Respaldo:
Sí  No 
Material de respaldo:
POSICIÓN
ASTM A36
Abertura de raíz:
¼”
Dimensión cara raíz:
Ángulo de bisel:
45º
Radios (J-U):
Sí  No
Soldadura de respaldo
Método:
D.4 --2
METAL BASE
Especificación del material:
Tipo o Grado:
Espesor: A tope 5/16” a 5/8”
-----
---
Especificación AWS:
Clasificación AWS:
---
Gas:
Composición
Fundente-electrodo (clase):
-----
--Ratio de alimentación:
Tamaño de la copa:
PRECALENTAMIENTO
Temperatura de precalentamiento, mínima
Temperatura entre pases, mínima
---
Modo de transferencia (GMAW) Cortocircuito 
Globular  Pulverizado 
Corriente: CA CCEP  CCEN  Pulsado 
-----
Arrastre u oscilación:
Pase 1: arrastre, resto: oscilación
Pasada simple o múltiple (por cara):
Múltiple
Número de electrodos:
1
Espaciado de electrodos:
D.6 A5.1
E7018
PROTECCIÓN
Fundente:
Filete:
Descendente 
Otro
--Electrodo de Tungsteno (GTAW):
Tamaño:
Tipo:
TÉCNICA
D.5 ASTM A36
--Filete:
---
Diámetro (tubo):
3
METAL DE APORTE
Posición a tope:
D.3 3G
Progresión vertical: Ascendente 
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
---------
Longitudinal:
--Lateral:
--Ángulo:
--Distancia de contacto del tubo a la pieza de trabajo:
--Forjado:
--Limpieza entre pasadas:
Escobillado y/o esmerilado
TRATAMIENTO TÉRMICO POST SOLDADURA
Temperatura:
--Tiempo:
---
PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA
Pase o
Proceso
capa (s)
1-n
SMAW
Metal de aporte
Diám.
Clase
(mm)
E7018
3,2
Corriente
Tipo y
Amperaje
polaridad
(A)
CC E(+)
110 – 140
Voltaje (V)
22 – 27
Velocidad de
avance
(cm/min)
6 – 11
Detalles de la Junta
45°
T
T = 5/16” a 5/8”
Figura 14.2.4: Modelo de especificación de procedimiento de soldadura
216
03-09-2015
d) Temperaturas de Precalentamiento y de Interpase.
La temperatura de precalentamiento y de interpase deberá de ser suficiente
para prevenir el agrietamiento. En la Tabla 14.2.4.2 se indica las temperaturas
mínimas de precalentamiento y de interpases a usar en los aceros
comúnmente empleados.
La temperatura mínima de precalentamiento y de interpase aplicada a una
junta compuesta de metales base con diferentes precalentamientos mínimos
de la Tabla 14.2.4.2 deberá de ser la más alta de estos precalentamientos
mínimos.
Este precalentamiento y todas las temperaturas mínimas de interpase
subsiguientes serán mantenidas durante la operación de soldadura en una
distancia como mínimo igual al espesor de la parte soldada más gruesa (pero
no menor que 75 mm) en todas las direcciones desde el punto de soldadura.
Los requisitos mínimos de temperatura de interpase serán considerados
iguales a los requisitos de precalentamiento, a menos que se indique otra cosa
en el procedimiento (WPS).
Las temperaturas de precalentamiento e interpase deberán de ser verificadas
justo antes de iniciar el arco para cada pase.
217
03-09-2015
TABLA 14.2.4.2
TEMPERATURA MÍNIMA DE PRECALENTAMIENTO E INTERPASE PRECALIFICADA
C
A
T
E
G
O
R
Í
A
ESPECIFICACIÓN
DEL ACERO
NTP 350.400 (A36)
ASTM A53 Grado B
NTP 350.404 GA (A500 Grado A)
NTP 350.404 GB (A500 Grado B)
A ASTM A501
NTP 350.408 (A709 Grado 36)
ASTM A1011SS Grado 40 (*)
ASTM A1011SS Grado 45(*)
ASTM A1011SS Grado 50(*)
Todos los de la Categoría A más:
ASTM A529 Grado 50
ASTM A529 Grado 55
NTP 350.407 G42 (A572 Grado 42)
NTP 350.407 G50 (A572 Grado 50)
ASTM A606
B
ASTM A618 Grado Ib, II, III
NTP 350.408 G50 (A709 Grado 50)
NTP 350.408 G50W (A709 Grado 50W)
ASTM A1008 HSLAS Grado 45 (**)
C
NTP 350.407 G60 (A572 Grado 60)
NTP 350.407 G65 (A572 Grado 65)
ESPESOR DE
PROCESO LA PARTE
TEMPERATURA
DE
MAS GRUESA
MÍNIMA DE
SOLDADU EN EL PUNTO PRECALENTAMIENTO
RA
DE
E INTERPASE
SOLDADURA
SMAW con
electrodos
distintos a
los de bajo
hidrógeno
3 a 20 mm
0°C
Sobre 20 a 38 mm
65ºC
Sobre 38 a 65 mm
110ºC
Sobre 65 mm
150ºC
SMAW con
3 a 20 mm
electrodo de
bajo
Sobre 20 a 38 mm
hidrógeno,
SAW,
Sobre 38 a 65 mm
GMAW,
FCAW
Sobre 65 mm
SMAW con
electrodo de
bajo
hidrógeno,
SAW,
GMAW,
FCAW
0°C
10ºC
65ºC
110ºC
3 a 20 mm
10ºC
Sobre 20 a 38 mm
65ºC
Sobre 38a 65 mm
110ºC
Sobre 65 mm
150ºC
(*) Esta norma ha reemplazado a la norma A 570
(**) Esta norma ha reemplazado a la norma A 607
e) Requisitos Mínimos de Ejecución de la Soldadura
Los requisitos mínimos a ser considerados para una buena ejecución de la
soldadura son los siguientes:
 Las soldaduras GMAW, GTAW, EGW, FCAW-G, no serán llevadas a
cabo cuando haya una corriente de viento, a menos que la soldadura esté
protegida. Tal protección deberá de ser de un material y forma apropiada
para reducir la velocidad del viento en las proximidades de la soldadura a
un máximo de 8 km/h.
 La soldadura no deberá realizarse:
(1) Cuando la temperatura del medio ambiente sea menor de - 20°C.
218
03-09-2015
(2) Cuando la superficie está húmeda o expuesta a la lluvia, nieve o altas
velocidades de viento, o
(3) Cuando el personal que la ejecuta esté expuesto a condiciones
inclementes.
 Los tamaños y las longitudes de las soldaduras no deben ser menores a lo
especificado en los planos, excepto como está indicado en la Tabla 14.5.3.
La ubicación de las soldaduras no deberá de ser cambiada sin aprobación
del ingeniero proyectista.
 El tamaño mínimo de la soldadura de filete, excepto para la soldadura de
filete empleada para reforzar soldaduras por canal, será como está indicado
en la Tabla 10.2.4. En ambos casos el tamaño mínimo se aplica si es
suficiente para satisfacer los requerimientos del diseño.
 Cada pase deberá tener una fusión completa con el metal base adyacente,
y de tal manera allí no habrá depresión ó un indebido socavamiento de la
raíz de la soldadura. La excesiva concavidad de los primeros pases deberá
ser evitada para evitar el agrietamiento de las raíces de la junta restringida.
 Preparación del Metal Base. La superficie en la que se va a depositar el
metal de soldadura deberá de estar lisa, uniforme y libre de exfoliaciones,
salpicadura de soldadura, grietas y otras discontinuidades que puedan
afectar adversamente la calidad o la resistencia de la soldadura. Las
superficies a soldarse y las superficies adyacentes a la soldadura deberán
de estar sin cascarilla de laminación libre o adherida, escoria, óxido,
humedad, grasas y otros materiales extraños que puedan impedir una
soldadura apropiada o producir gases perjudiciales. La cascarilla de
laminación que se mantiene adherida a pesar de una limpieza con escobilla
de alambre o el revestimiento delgado de un inhibidor de corrosión, pueden
permanecer con la siguiente excepción: para vigas en estructuras cargadas
cíclicamente, toda la cascarilla de laminación debe ser removida de la
superficie en las cuales se va a soldar las alas y el alma.
 Reparación del Metal Base. En la reparación y determinación de los
límites de las discontinuidades observadas visualmente en superficies
cortadas, la cantidad de metal removido deberá de ser el mínimo necesario
para remover las discontinuidades o para determinar que no se excedan los
límites de la Tabla 14.2.4.3. Sin embargo, si se requiere una reparación
con soldadura, se deberá remover suficiente metal base para proporcionar
acceso para la soldadura. Todas las reparaciones por soldadura de las
discontinuidades deberán de ser realizadas con:
(1) Preparación adecuada del área de reparación.
(2) Soldadura con un proceso aprobado de bajo hidrógeno.
(3) Esmerilado de las soldaduras terminadas y enrasado con las
superficies adyacentes.
219
03-09-2015
TABLA 14.2.4.3
Límites de Aceptación y Reparación de Discontinuidades Laminares
Producidos en el Taller en Superficies Cortadas
DESCRIPCIÓN DE LA
DISCONTINUIDAD
Cualquier discontinuidad con longitud
hasta de 25 mm.
mayor que 25 mm y profundidad
máxima de 3 mm.
mayor que 25 mm con profundidad
mayor que 3 mm pero no mayor que
6 mm.
mayor que 6 mm pero no mayor que
25 mm.
mayor que 25 mm.
REPARACIÓN REQUERIDA
Ninguna, no requiere ser explorada
Ninguna, pero la profundidad debe ser
explorada*.
Remover, no necesita soldadura
Remover completamente y soldar
El elemento será reparado ó rechazado
a criterio del ingeniero proyectista.
(véase 5.15.1.1 de AWS D1.1)
* El 10% de las discontinuidades presentes en la superficie cortada en cuestión deberán
ser exploradas por esmerilado para determinar su profundidad.
Si la profundidad de cualquiera de las discontinuidades exploradas excede 3 mm,
entonces todas las discontinuidades con longitud mayor que 25 mm que quedan en la
superficie cortada deberán de ser exploradas por esmerilado para determinar su
profundidad. Si ninguna de las discontinuidades comprendidas en el 10% explorado
tiene una profundidad mayor que 3 mm, entonces las discontinuidades remanentes
sobre la superficie cortada no necesitan ser exploradas.
 Preparación de las Juntas. El maquinado, el cortado térmico, el
esmerilado (incluido el cortado o ranurado con plasma) el cincelado,
pueden ser usados para la preparación de las juntas, o para remover metal
o trabajos no conformes, excepto que no se usará el ranurado con oxígeno
en aceros laminados en caliente que son pedidos con tratamiento térmico.
 Tolerancias Dimensionales de las Juntas. Las partes que van a ser unidas
por soldadura de filete, deberán de ser llevadas a un contacto tan cercano
como sea posible. La abertura de la raíz no deberá exceder los 5 mm
excepto en los casos que involucre ya sea perfiles o planchas con espesores
de 75 mm o mayores y no se puede cerrar la abertura de la raíz lo suficiente
para alcanzar esta tolerancia después del enderezado en el ensamblaje. En
tales casos, se acepta una abertura máxima de la raíz de 8 mm, si se usa un
respaldo adecuado. El respaldo puede ser fundente, polvo de hierro, o
materiales similares, o soldadura usando un proceso de bajo hidrógeno
compatible con el metal de llenado depositado. Si la separación es mayor
que 1,6 mm se deberá de incrementar el cateto de la soldadura por la
cantidad de la abertura en la raíz, o el fabricante deberá demostrar que la
garganta efectiva requerida ha sido obtenida.
220
03-09-2015
 Ensamblaje con Soldadura por Canal de Penetración Parcial. Las
partes a ser unidas por soldadura de canal de penetración parcial paralela
a la longitud del elemento deberán de ser llevadas a un contacto tan
cercano como sea posible. La abertura de la raíz entre las partes no deberá
de exceder 5 mm excepto en los casos que involucre perfiles laminados o
planchas de espesor de 75 mm o mayores si, después de su enderezado y
en el ensamblado, la abertura de la raíz no puede ser cerrada
suficientemente para alcanzar esta tolerancia. En tales casos se acepta una
abertura máxima de la raíz de 8 mm, si se usa un respaldo adecuado y la
soldadura final cumple los requisitos para el tamaño de la soldadura. Las
tolerancias de las juntas de aplastamiento deberán de estar de acuerdo con
las especificaciones del contrato.
 Alineamiento de la Junta a Tope. Las partes a ser unidas por soldadura
de junta a tope deberán de ser cuidadosamente alineadas. Donde las partes
son efectivamente restringidas contra la flexión debida a la excentricidad
en el alineamiento, se permitirá una desviación que no exceda el 10% del
espesor de la parte unida más delgada, pero en ningún caso se permitirá
una desviación mayor que 3 mm del alineamiento teórico.
 Variaciones en la Sección Recta no tubulares de Soldadura por Canal.
Si las dimensiones de la sección recta de las juntas soldadas por canal
varían respecto a las mostradas en los planos por un valor mayor que las
tolerancias indicadas en la Fig. 14.2.4.1, deberá informarse al ingeniero
proyectista para su aprobación o corrección.
a) Soldadura acanalada sin respaldo – Fondo no ranurado por la parte
posterior
b) Soldadura acanalada con respaldo – Fondo no ranurado por la parte
posterior
221
03-09-2015
c) Soldadura por canal sin respaldo – Fondo ranurado por la parte
posterior
Fig. 14.2.4.1
 Correcciones. Aberturas de la raíz mayores que aquellas permitidas en el
párrafo anterior, pero no mayores que dos veces el espesor de la parte más
delgada o 19 mm, lo que sea menor, puede ser corregida por soldadura a
las dimensiones aceptables antes de la unión de las partes.
 Tolerancias Dimensiónales de los Elementos Estructurales Soldados.
Las dimensiones de los elementos estructurales soldados deberán estar de
acuerdo a las siguientes tolerancias:
- Rectitud de Columnas y Armaduras
Para columnas y elementos principales de armaduras, soldados, para
cualquier sección transversal, la variación de rectitud permisible es:
Para longitud de menos de 9 m:
1 mm x número de metros de longitud total
Para longitudes de 10 metros a 15 metros:
10 mm
Para longitudes mayores de 15 m:
10 mm + 3 mm x (número de metros de longitud total – 15)
3
- Rectitud de Vigas
Para vigas soldadas, para cualquier sección transversal, donde no se ha
especificado contraflecha, la variación permisible de rectitud es:
1 mm x número de metros de la longitud total
- Contraflechas de las Vigas
Para vigas soldadas, diferentes de aquellas cuya ala superior esta
embebida en concreto, para cualquier sección transversal, la variación
permisible de la contraflecha requerida en el ensamblado en taller (para
agujeros taladrados para empalmes en el campo o preparación de los
empalmes soldados en el campo) es:
222
03-09-2015
A la mitad de la luz:
20 mm para luces mayores o iguales que 30 m.
10 mm para luces menores que 30 m.
En los apoyos:
0 mm para los apoyos extremos, + 3 mm para los apoyos interiores.
En los puntos intermedios:
-0 , +
4 (a) b (1 - a⁄s)
s
donde:
a = distancia en metros desde el punto de inspección al apoyo
más cercano.
s = longitud de la luz en metros.
b = 20 mm para luces mayores o iguales que 30 m y 10 mm
para luces menores que 30 m.
 Perfiles de la Soldadura
Todas las soldaduras, excepto como está permitido a continuación,
deberán de estar libres de grietas, pliegues, y las discontinuidades de
perfiles no conformes.
Perfiles de Soldadura Conformes e Inaceptables
A) Perfiles de Soldadura de
Filete Deseables
B) Perfiles de Soldadura de Filete
Aceptables
Fig. 14.2.4.2
NOTA.-
La convexidad c, de una soldadura o glóbulos de superficie
individual con dimensiones w no deberá exceder el valor de la
Tabla 14.2.4.4:
TABLA 14.2.4.4
Ancho de la Cara de Soldadura
o de Glóbulos de Superficie
Individual, W
W  8 mm
W  8 mm hasta  25 mm
W  25 mm
223
Máxima Convexidad, C
1,6 mm
3 mm
5 mm
Insuficiente
Garganta
Excesiva
Convexidad
Excesiva
Socavación
03-09-2015
Metal de Aporte
Cateto
Derramado
Insuficiente
Fusión
Incompleta
A)Perfiles de Soldadura de Filete Inaceptables
Unión a Tope – Planchas de igual
espesor
Unión a Tope (Transición)
Planchas de espesores desiguales
NOTA.- R no deberá exceder de 3 mm.
B)Perfiles de Soldadura Acanalada Aceptables en Juntas a Tope
Excesiva
Convexidad
Insuficiente
Garganta
Excesiva
Socavación
Metal de Aporte
Derramado
C)Perfiles de Soldadura Acanalada Inaceptables en Juntas a Tope
Fig. 14.2.4.3
 Soldadura de Filete. Las caras de la soldadura de filete pueden ser
ligeramente convexas, planas o ligeramente cóncavas, como esta mostrado
en la figura anterior. La figura 14.2.4.3A muestra los perfiles típicos de
soldaduras de filete inaceptables.
 Convexidad. Con excepción de la soldadura exterior en junta de extremos,
la convexidad C de una soldadura o un glóbulo de superficie individual no
deberá exceder los valores dados en la tabla 14.2.4.4.
 Soldadura a Tope ó Acanalada. La soldadura acanalada deberá de ser
hecha con un reforzamiento mínimo de la cara a menos que se especifique
otra cosa. En el caso de juntas a tope y extremos, el refuerzo de la cara no
deberá exceder 3 mm en altura.
224
03-09-2015
 Superficies Emparejadas. Las soldaduras a tope que requieran ser
emparejadas serán acabadas de tal manera de no reducir el espesor del
metal base más delgado o del metal soldado por más de 1 mm ó 5% del
espesor del material, la que sea menor. El refuerzo remanente no deberá
exceder 1 mm de altura. Sin embargo, todos los refuerzos deberán de ser
removidos donde la soldadura forme parte de la superficie de contacto o
unión. Todos los refuerzos deben de ser unidos formando una superficie
lisa con la plancha, con áreas de transición libres de socavación.
 Métodos y Valores de Acabado. Para el acabado se puede usar el
cincelado y el ranurado, seguidos por un esmerilado. Donde se requiera
acabado superficial, los valores de rugosidad no excederán los 6,3
micrones. Los acabados superficiales con rugosidades mayores de 3,2
micrones hasta 6,3 micrones deberán de tener el acabado paralelo a la
dirección del esfuerzo principal. Las superficies acabadas con rugosidades
menores ó iguales que 3,2 micrones pueden ser acabadas en cualquier
dirección.
f) Reparaciones
La remoción del metal de aporte o porciones del metal base puede ser hecha
por maquinado, esmerilado o ranurado. Esto debe ser hecho de tal manera que
el metal de aporte adyacente o el metal base no se vea afectado. El acanalado
con oxígeno no deberá ser usado en aceros templados y revenidos. Las
porciones de soldadura no conformes deberán de ser eliminadas sin una
remoción sustancial del metal base. La superficie deberá limpiarse totalmente
antes de la soldadura. El metal de aporte deberá depositarse para compensar
cualquier diferencia en tamaños.
 Opción del Contratista. El contratista tiene la opción de reparar una
soldadura no conforme o remover y reemplazar la soldadura total, excepto
como sea modificado por el ingeniero supervisor. La soldadura reparada o
reemplazada deberá de ser reensayada por el método originalmente usado,
y se aplicará el mismo criterio de aceptación técnica y de calidad. Si el
contratista elige reparar la soldadura, esta debe de ser corregida de la
siguiente manera:
- Derrames, Excesiva Convexidad, o Excesivo Reforzamiento. El
metal de aporte en exceso deberá de ser removido.
- Excesiva Concavidad o Depresiones de Soldadura, Soldadura con
Menores Dimensiones y Soldaduras Socavadas. Las superficies
deben de ser preparadas y rellenadas con material de aporte adicional.
- Fusión Incompleta, Excesiva Porosidad de la Soldadura o
Presencia de Inclusiones de Escoria. Las porciones no conformes
deberán de ser removidos y resoldadas.
225
03-09-2015
- Grietas en la Soldadura o Metal Base. La extensión de la grieta
deberá ser evaluada por el empleo de ácidos, inspección con partículas
magnéticas, radiografías, ultrasonidos u otro medio que sea adecuado.
Se removerán las grietas y metal sano hasta 50 mm de cada borde de las
grietas y se resoldará.
- Limitaciones de Temperaturas en la Reparación por Calor
Localizado. Los miembros estructurales distorsionados por la
soldadura deberán de ser enderezados por medios mecánicos o por
aplicaciones de cantidades limitadas de calor localizado. La
temperatura de las áreas calentadas, medida por métodos aprobados,
no deberá exceder 600°C para aceros templados y revenidos ni 650°C
para otros aceros. La parte a ser calentada para el enderezado deberá de
estar sustancialmente libre de tensiones y fuerzas externas, excepto
aquellas tensiones que resultan del método de enderezado mecánico
usado en conjunto con la aplicación del calor.
- Inaccesibilidad de Soldaduras no Conformes. Si, después que se ha
hecho una soldadura no conforme, se realizan trabajos que han
originado que la soldadura sea inaccesible o se han creado nuevas
condiciones que hacen que las correcciones de la soldadura no
conforme sean peligrosas, entonces se debe restaurar las condiciones
originales por medio de la remoción de las soldaduras o elementos,
ambos antes de que se haga la corrección. Si esto no es hecho, la
deficiencia deberá de ser compensada por trabajo adicional realizado de
acuerdo a un diseño revisado y aprobado.
g) Limpieza de la Soldadura
 Limpieza en el Proceso. Antes de soldar sobre un metal depositado
previamente, o después de cualquier interrupción de la soldadura, se debe
remover toda la escoria y se deberá de limpiar con una escobilla de alambre
la soldadura y el metal base adyacente.
 Limpieza de Soldaduras Terminadas. La escoria debe de ser removida
de todas las soldaduras terminadas. Las soldaduras y el metal base
adyacente deberán de ser limpiados con escobilla de alambre de acero ú
otros medios adecuados. Las salpicaduras de metal adheridas fuertemente
y remanentes después de la operación de limpieza son aceptables a menos
que se requiera su remoción para realizar los ensayos no destructivos. Las
juntas soldadas no serán pintadas hasta que se termine la soldadura y esta
haya sido aceptada.
14.2.5
Construcciones Empernadas
Todas las partes de los elementos empernados deberán de estar sujetadas con
pines o empernadas y mantenidas rígidamente unidas durante el ensamblaje. El
uso de pines en los agujeros para pernos no debe distorsionar el metal o agrandar
los agujeros. El inadecuado centrado de los agujeros será causa de rechazo.
226
03-09-2015
Si el espesor del material no es mayor que el diámetro nominal del perno más
3 mm, se permiten que los agujeros sean obtenidos por punzonado. Si el espesor
del material es mayor que el diámetro nominal del perno más 3 mm los agujeros
pueden ser obtenidos ya sea por taladrado o subpunzonado y ensanchado. La
matriz para todos los agujeros subpunzonados, y las brocas para los agujeros,
pretaladrados, deberán de ser como mínimo 2 mm más pequeño del diámetro
nominal del perno, los agujeros en planchas de acero ASTM A514/A514M con
espesores mayores que 13 mm deberán de ser taladrados.
Lainas tipo dedo insertados completamente, con un espesor total de no más de
6 mm dentro de una unión, son permitidos en juntas sin cambiar los esfuerzos de
diseño (basadas en el tipo de agujero) para el diseño de conexiones. La
orientación de dichas lainas es independiente de la dirección de aplicación de la
carga.
El uso de pernos de alta resistencia deberá de cumplir los siguientes requisitos:
 Las dimensiones de los pernos cumplirán lo indicado en la Norma ANSI
B18.2.1
 Todo el material que se halle dentro de la longitud de fijación del perno será
de acero, no debiendo existir materiales compresibles. La pendiente de las
superficies de contacto con la cabeza del perno o la tuerca no debe exceder
de 1:20 respecto a un plano normal al eje del perno.
 Cuando se ensamble la junta, todas las superficies en contacto, incluyendo las
superficies adyacentes a la cabeza del perno y la tuerca, deben estar libres de
escamas de óxido, suciedad y cualquier otro material extraño. Las rebabas
que puedan reducir el apoyo de las partes conectadas deben eliminarse.
14.2.6
Juntas de Compresión
Las juntas de compresión que dependen de la superficie de contacto, como parte
de la resistencia del empalme deberán tener la superficie de contacto de las
piezas fabricadas individualmente, preparadas por cepillado, cortado con sierra,
u otros medios adecuados.
14.2.7
Tolerancias Dimensiónales
Las tolerancias dimensiónales deberán ser como sigue y se indica en la Tabla
14.2.7:
 Es permisible una variación de 1,0 mm en la longitud total de elementos con
ambos extremos acabados para apoyo de contacto. Las superficies denotadas
como "acabadas" en los planos se definen como aquellas que tienen un valor
máximo de altura de rugosidad de 12,6 micrones. Cualquier técnica de
fabricación, como corte de fricción, corte frío, cepillado, etc que produzca el
acabado arriba indicado puede ser usada.
 Los elementos sin extremos acabados para apoyo de contacto, que serán
conectados a otras partes de acero de la estructura, pueden tener una variación
de la longitud detallada no mayor que 2,0 mm para elementos de 9,0 m de
227
03-09-2015
longitud ó menos, y no mayor que 3,0 mm para elementos con longitudes
mayores de 9,0 m.
 A menos que se especifique de otro modo, elementos estructurales, sean
perfiles laminados o armados, pueden variar su rectitud dentro de las
tolerancias permitidas para los perfiles de ala ancha según lo especificado en
NTP 350.416, excepto que la tolerancia sobre la desviación de la rectitud de
elementos en compresión es 1/1000 de la longitud axial entre puntos con
soporte lateral.
 Los elementos completos deberán estar libres de torcimientos, dobleces y
juntas abiertas. Muescas agudas o dobleces son causa de rechazo del material.
 Las vigas y armaduras detalladas sin especificación de contraflecha se
fabricarán de manera que, después del montaje, cualquier contraflecha debida
al laminado o fabricación de taller quede hacia arriba.
 Cuando los elementos son especificados en los planos o especificaciones con
contraflecha, la tolerancia de fabricación en taller será -0/+13 mm para
elementos de 15,0 m o menos de longitud, ó –0 / +(13 mm + 3,2 mm por cada
3,0 m o fracción de esto, en exceso de 15,0 m) para los elementos sobre los
15,0 m. Los elementos laminados recibidos de la planta de laminación con
75% de la contraflecha especificada no requieren contraflecha adicional. Para
propósitos de inspección la contraflecha debe ser medida en el taller de
fabricación en la condición sin esfuerzo.
 Cualquier desviación permisible en el peralte de las vigas, puede resultar en
un cambio abrupto en el peralte en las zonas de empalmes. Tal diferencia en
el peralte en una junta empernada, dentro de las tolerancias prescritas, es
compensada con planchas de relleno. En juntas soldadas, el perfil de la
soldadura, puede ser ajustado conforme a la variación en altura, siempre y
cuando se proporcione la sección mínima requerida de soldadura y la
pendiente de la superficie de la soldadura cumpla con los requisitos de la
Norma AWS.
TABLA 14.2.7
228
03-09-2015
VARIACIONES PERMISIBLES EN LA SECCIÓN RECTA
SECCIÓN
NOMINAL
(mm)
A, PERALTE (mm)
3,0
6,0
5,0
6,0
5,0
C
Peralte máxima
de cualquier
sección recta
mayor que el
peralte nominal
(mm)
6,0
3,0
6,0
5,0
8,0
5,0
6,0
Mayor que Menor que
la nominal la nominal
Hasta 305
3,0
Más de 305
3,0
B, ANCHO DEL
ALA (mm)
Mayor
que la
nominal
T + TI
Menor
Alas
que la inclinadas
nominal máximo
(mm)
E(a)
Almas
inclinadas
máximo
(mm)
VARIACIONES PERMISIBLES EN LONGITUD
PERFILES W
Variaciones de la longitud especificada (mm)
Menor o igual a 9 m
Mayores a 9 m
Mayor
Menor
Mayor
Vigas de 610 mm y
10,0 + 1,6 por cada 1,5 m
10,0
10,0
menor en peralte nominal
adicionales o una fracción de este
Vigas de más de 610 mm
13,0 + 1,6 por cada 1,5 m
de peralte nominal; todas
13,0
13,0
adicionales o una fracción de este
las columnas
(a)Variación en 8,0 mm (máx.) para secciones con peso mayor que 6400 N/m
Menor
10,0
13,0
OTRAS VARIACIONES PERMISIBLES
Variaciones en área y peso: +/- 2,5% de la cantidad nominal ó especificada
Extremos desalineados: 0,4 mm por cada 25,0 mm de peralte, ó de ancho de ala si ésta es mayor que el
peralte
CONTRAFLECHA Y RECTITUD
Variaciones permisibles en mm
Tamaños
Longitud
Contraflecha
Rectitud
Tamaños con ancho de
alas igual o mayor que
Todas
3,2 mm x ( longitud total en metros ) / 3,0
150 mm
Tamaños con ancho de
3,2 mm x (longitud total en
3,2 mm x (longitud total en
alas menores que 150
Todas
metros) /3,0
metros) /1,5
mm
Hasta
3,2 mm x (longitud total en metros) / 3,0; con 10,0 mm (máx.)
14,0 m
Ciertas secciones con el
ancho de ala
aproximadamente igual
Sobre
10,0 mm +[3,2 mm x (longitud total en metros -14) / 3,0]
al peralte y especificado
14,0 m
en el pedido como
columna (b)
(b)
Aplicable sólo para W8x31 y más pesadas W12x65 y más pesadas, W14x90 y más pesadas. Si las otras
secciones son especificadas como columnas, las tolerancias estarán sujetas a negociación con el fabricante.
14.2.8
Acabado de Bases de Columna
Las bases de columnas y las planchas de base deberán de ser acabadas de acuerdo
con los siguientes requerimientos:
1) Se permite las planchas de apoyo de acero con espesores de 50 mm o menos
sin cepillado si se obtiene un apoyo de contacto satisfactorio. Se permite que
las planchas de base de acero con espesores mayores de 50 mm hasta 100 mm
sean enderezadas por prensado o, si no se dispone de prensas, por el cepillado
de todas las superficies de apoyo (excepto como se indica en el subpárrafo
N° 2 y 3 de este numeral), para tener un contacto satisfactorio.
229
03-09-2015
2) La superficie inferior de las planchas de apoyo que son fijadas con grouting
para asegurar un contacto de apoyo total a la cimentación no necesitan ser
cepilladas.
3) La superficie superior de las planchas de apoyo no necesitan ser cepilladas si
se usa soldaduras de penetración total entre la columna y la plancha de apoyo.
14.3
PROTECCION ANTICORROSIVA
14.3.1
REQUERIMIENTOS GENERALES
14.3.1.1 Los requerimientos de este numeral se refieren a los sistemas de protección del
acero contra la corrosión mediante pinturas aplicadas sobre superficies desnudas.
No cubre sistemas de protección del acero contra microorganismos (bacterias,
hongos, etc.), agentes químicos (ácidos, álcalis, solventes orgánicos, gases).
14.3.1.2 Para otras situaciones no previstas por el presente numeral, se sugiere utilizar las
recomendaciones dadas por la Sociedad para Recubrimientos Protectores
(SSPC) o la norma ISO 12944 – “Paints and varnishes”.
14.3.1.3 Dado que el período, durante el cual la protección proporcionada por los sistemas
anticorrosivos es efectivo, es generalmente más corto que la vida útil esperada
de la estructura; en la fase de planificación y diseño se debe considerar la
posibilidad de mantenimiento o renovación del sistema.
14.3.1.4 Considerando que podrán haber elementos estructurales que estén expuestos a la
corrosión y que después del montaje ya no van a ser accesibles para el
mantenimiento y/o renovación; el proyectista deberá dar pautas en el diseño para
prever un sistema de protección que siga siendo eficaz durante toda la vida útil
de los elementos, y así asegurar la estabilidad de la estructura. En caso esto no
sea posible, se recomienda considerar en el diseño otro sistema de protección o
cambiar este tipo de junta.
14.3.1.5 En la elección del sistema de protección anticorrosivo, se deberá evaluar
mediante un análisis costo – beneficio, el costo de inversión del sistema
seleccionado, más el tiempo de protección efectivo del sistema, más los costos
de mantenimiento y/o reposición requeridos durante la vida útil de la estructura.
14.3.1.6 La durabilidad del sistema de protección anticorrosivo antes del primer trabajo
de mantenimiento y/o reposición, debe ser acordada por las partes interesadas.
En la presente norma se definen tres rangos de durabilidad en términos de años:
- Bajo (L), desde dos (2) hasta cinco (5) años
- Medio (M), desde cinco (5) hasta quince (15) años
- Alto (H) mayor a quince (15) años.
La durabilidad no es un “período de garantía”. La durabilidad es una
consideración técnica que puede ayudar al propietario a establecer un programa
de mantenimiento. El período de garantía tiene una consideración jurídica,
objeto de cláusulas en la parte administrativa de los contratos. El período de
garantía es usualmente más corto que la durabilidad. No existen reglas que
relacionen los dos períodos de tiempo.
230
14.3.2
03-09-2015
CLASIFICACIÓN DE AMBIENTES
14.3.2.1 Corrosión Atmosférica
La corrosión atmosférica es un proceso que tiene lugar en una delgada capa de
humedad depositada sobre la superficie metálica. Esta capa es tan delgada, que
puede no ser visible a simple vista.
El proceso de corrosión puede acelerarse por:
- Un incremento de la humedad relativa
- La condensación superficial, que ocurre cuando la superficie estructural se
encuentra a una temperatura correspondiente al punto de rocío o inferior.
- Un incremento en la contaminación atmosférica. En este caso los
contaminantes pueden depositarse y reaccionar con la superficie, formando
productos de reacción.
La experiencia demuestra que una corrosión significativa ocurre cuando la
humedad relativa es superior al 80 % y la temperatura se encuentra alrededor de
0 °C. Sin embargo si se encuentran contaminantes o sales higroscópicas, la
corrosión puede empezar a menores niveles de humedad.
14.3.2.2 Corrosión en el Agua y Suelo
Consideraciones especiales se deben tomar cuando se consideren estructuras
parcialmente o totalmente sumergidas en agua. La tasa de corrosión en tales
condiciones puede ser alta. Para estas situaciones considerar lo indicado en el
numeral 14.3.1.2.
No se debe permitir que las estructuras metálicas estén en contacto con el suelo.
14.3.2.3 Categorías de Agresividad del Medio Ambiente
Para fines de esta norma, el nivel de agresividad del medio ambiente atmosférico
se clasifica según las categorías indicadas en la siguiente tabla:
231
03-09-2015
Tabla 14.3.2.3.a
Categorías de Agresividad del Medio Ambiente
Categoría
14.3.3
Ejemplos de entornos típicos
Nivel de
Agresividad
C1
Muy bajo
C2
Bajo
Exterior
-
Ambientes con
contaminación,
áreas rurales.
bajo nivel de
principalmente
C3
Medio
Ambientes urbanos e industriales
con
moderada
contaminación
debido al dióxido de azufre. Áreas
costeras con baja salinidad.
C4
Alto
Áreas industriales y áreas costeras
con moderada salinidad.
C5
Muy alto
(Industrial o
Marino)
Áreas industriales con alta humedad
y ambiente agresivo. Áreas costeras
y sobre el mar con elevada salinidad.
Interior
Edificios climatizados o no, con
atmósferas limpias, tales como;
centros
comerciales,
hoteles,
terminales, centros educativos, etc.
Edificios climatizados o no, donde
puede ocurrir condensación, tales
como;
depósitos,
áreas
de
estacionamiento, coliseos deportivos,
etc.
Áreas de producción con alta
humedad y algún contaminante en el
aire, tales como; plantas procesadoras
de
alimentos,
lavanderías,
cervecerías, lecherías, etc.
Plantas químicas, piscinas, y
estructuras sobre muelles ubicados al
borde del mar
Edificios o áreas con casi permanente
condensación y/o alta contaminación.
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
14.3.3.1 OBJETIVOS
El objetivo del diseño del sistema anticorrosivo de una estructura es asegurar
que esta cumpla adecuadamente su función y contribuir a que tenga adecuada
estabilidad, resistencia y durabilidad a un costo adecuado y en el plazo
determinado por las partes interesadas.
14.3.3.2 GALVANIZADO
Cuando se determine que la protección anticorrosiva de una estructura debe ser
por galvanizado en caliente, se deben seguir las recomendaciones indicadas en
ASTM A123.
14.3.3.3 CRITERIOS DE DISEÑO
Las superficies de las estructuras de acero expuestas a corrosión deben ser
minimizadas. La estructura debe tener la menor cantidad posible de
irregularidades (por ejemplo; en traslapes, esquinas, bordes), para lograr
superficies continuas. Soldaduras discontinuas y de tapón deben ser usadas solo
en donde el riesgo de corrosión sea despreciable.
En el diseño del sistema anticorrosivo se debe considerar lo siguiente:
-
Accesibilidad
Tratamiento de espacios libres dejados por los perfiles y/o planchas.
Precauciones para prevenir retención de agua
Tratamiento de los bordes
232
-
-
14.3.4
03-09-2015
En conexiones de deslizamiento crítico, la preparación de la superficie.
En conexiones empernadas, los pernos, tuercas y arandelas deben tener, por
lo menos, la misma protección anticorrosiva que la estructura principal.
En los perfiles y elementos tubulares, se debe considerar sellar los espacios
vacíos al medio ambiente, mediante soldaduras continuas teniendo cuidado
que durante tales operaciones no penetre agua en el interior a ser sellado.
El proyectista debe evaluar y definir en el proyecto, si el sistema de
protección completo es aplicado en taller o es parcialmente aplicado en taller
y luego completado en la obra, tomando en cuenta la naturaleza del sistema
de protección seleccionado.
PREPARACION SUPERFICIAL
Los grados de preparación superficial a aplicar a las superficies descubiertas son
los siguientes:
Norma Americana
SSPC – SP1
SSPC – SP2
SSPC – SP3
SSPC – SP5
SSPC – SP6
SSPC – SP7
SSPC – SP10
SSPC – SP11
SSPC – SP12
SSPC – SP14
SSPC – SP15
14.3.5
Descripción
Limpieza con solvente
Limpieza con herramientas manuales
Limpieza con herramienta motriz
Arenado / Granallado al metal blanco
Arenado / Granallado comercial
Arenado / Granallado ligero
Arenado / Granallado cercano al metal blanco
Limpieza con herramienta motriz al metal desnudo
Preparación y Limpieza de metales con chorro de agua
(Wáter Jetting)
Limpieza con chorro de grado Industrial
Limpieza con herramienta motriz de grado comercial
SISTEMAS DE PINTURAS
Considerando las propiedades que cada tipo de pintura posee, las cuales están
indicadas en la tabla 14.3.5.a, la durabilidad requerida, la agresividad del medio
ambiente y los requerimientos del diseño; la presente norma recomienda los
siguientes tipos de protección anticorrosiva mediante pinturas, indicados en las
tablas 14.3.5.b y 14.3.5.c.
233
03-09-2015
Tabla 14.3.5.a
Propiedades Generales de los diferentes tipos de pinturas
Propiedades de los diferentes tipos de pinturas
Acrílicas
Alquídicas
Poliuretano aromático
Poliuretano alifáticos
Epóxicas
Silicato de Zinc
Fenólicos - Epóxicos
Poliéster/ Esteres
vinílicos
E: Excelente
B: Buena
M: Mala
- : No relevante
Retención del brillo
Retención del color
E
E
B
B
M
M
E
E
M
M
-
M
M
B/M
B/M
Resistencia a:
Inmersión en agua
Condensación / Lluvia
Solventes
Solventes (salpicaduras)
Ácidos
Ácidos (salpicaduras)
Álcalis
Álcalis (salpicaduras)
M
E
M
M
M
B
M
B
M
B
M
B
M
M
M
M
B
E
B
B
B
B
B
B
M
B
M
B
M
M
M
B
E
E
E
E
B
B
E
E
B
E
E
E
M
M
M
M
B
E
E
E
E
E
E
E
E
E
E
E
E
E
E
E
E
B
E
B
E
E
E
E
E
E
E
B
B
M
M
M
M
M
M
M
M
E
E
E
B
M
M
Las propiedades pueden variar
para diferentes formulaciones del
mismo tipo de pintura (1)
Resistencia a secado mediante calor:
60° a 70° C
E
70° a 120° C
E/B
M
120° a 150° C
M
Mayor a 150°C
M
Propiedades físicas
Resistencia a la abrasión
Resistencia al impacto
Flexibilidad
Dureza
M
B
B
B
B
M
E
E
B
B
B
B
E
E
E
B
E
B
E/B
E/B
E
M
M
E
M
M
M
M
E
B
M
M
Aplicación por:
Brocha
Rodillo
Equipos de rociado
B
M
E
B
E
E
B
B
E
B
B
E
B
B
E
M
M
E
B
B
E
M
M
E
Los sistemas de pinturas indicados en las tablas 14.3.5.b y 14.3.5.c son ejemplos
típicos de sistemas de pinturas a ser aplicados de acuerdo a la agresividad del
ambiente indicada en 14.3.2.3. No se requiere protección contra la corrosión para
la categoría C1, a no ser que se necesite pintar por razones estéticas, en cuyo
caso se pueden usar los sistemas para categoría C2 considerando una preparación
superficial SSPC - SP6 en lugar de la SSPC - SP10.
234
03-09-2015
En las tablas 14.3.5.b y 14.3.5.c se da información del tipo de imprimante a ser
usado y se indica si es rico en zinc o basado en otros pigmentos. Para los
imprimantes ricos en zinc, el contenido mínimo de pigmento de polvo de zinc
de la porción no volátil debe ser mayor a 80% en peso, tanto para los tipos
orgánicos (contienen de 50 a 75% de polvo de zinc en la película seca según la
SSPC – paint 20) como para los inorgánicos (contienen de 75 a 95% de polvo de
zinc en la película seca según la SSPC – paint 20).
El Espesor de Película Seca (EPS) indicado en las tablas 14.3.5.b y 14.3.5.c es
el Espesor de Película Seca Nominal (EPSN), y se debe chequear sobre el
sistema de pintura completado así como también en forma separada para cada
capa. No se aceptarán EPS’s menores al 80% del EPSN, medido según norma
ISO 2808:2007. El EPS promedio debe ser mayor o igual al EPSN para el
sistema de pintura completo así como para cada capa.
El Proyectista debe definir si la aplicación de la pintura se hará en taller o en
campo, considerando las ventajas y desventajas de cada una. Las ventajas de
aplicar la pintura en taller son; mejor control de aplicación, temperatura
controlada, humedad relativa controlada, fácil reparación de daños, mayores
rendimientos, mejor control de contaminación. Las desventajas son; posible
limitación del tamaño de los componentes de la estructura, daños debido al
manipuleo, transporte y montaje, el tiempo de exposición entra capas de pintura
puede ser excedido y posible contaminación de la última capa.
Después de que la estructura ha sido montada, cualquier daño al sistema de
protección anticorrosivo debe ser reparado y la pintura de acabado debe ser
retocada con el sistema de pintura de acabado de la estructura.
235
03-09-2015
Tabla 14.3.5.b: Sistemas de pintura para categorías C2, C3 y C4
Sistema de Preparación
Pintura
Superficial(1)
SP2
S1.01
S1.02
S1.03
S1.04
S1.05
S1.06
S1.07
S1.08
S1.09
S1.10
S1.11
S1.12
S1.13
S1.14
S1.15
S1.16
S1.17
S1.18
S1.19
S1.20
S1.21
S1.22
S1.23
S1.24
S1.25
S1.26
S1.27
S1.28
S1.29
S1.30
S1.31
S1.32
S1.33
S1.34
S1.35
S1.36
S1.37
S1.38
S1.39
S1.40
S1.41
S1.42
SP10
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Resinas para capa(s)
imprimante(s)
AK = Alquidico
CR = Caucho clorado
AY = Acrilico
PVC = Vinílica
EP = Epóxica
ESI = Etil Silicato
PUR = Poliuretano
Capa Imprimante
Tipo de
No. de EPSN(4)
imprimante(3) manos (11)
µm
AK, AY
1-2
100
EP, PUR
Zn (R)
1-2
80
ESI
Zn (R)
1
80
1
40
1
40
2
80
1-2
80
AK
2
80
1-2
80
1-2
80
1-2
80
AY
1
80
EP
1
160
2
80
AK, AY, CR
1-2
80
EP, PUR(7)
1
40
Zn (R)
ESI(5)
1
80
AK, AY, CR
1-2
80
ESI(5)
1
80
Zn (R)
EP, PUR(7)
1
40
AK, AY, CR
1-2
80
ESI(5)
1
80
Zn (R)
EP, PUR(7)
1
40
EP
1
160
1-2
80
AK, AY, CR
1-2
80
1-2
80
EP
1-2
80
EP, PUR(7)
1
40
Zn (R)
ESI(5)
1
80
EP
1-2
80
EP, PUR(7)
1
40
Zn (R)
ESI(5)
1
80
EP
1-2
80
EP, PUR(7)
1
40
Zn (R)
ESI(5)
1
80
EP
1-2
80
EP, PUR(7)
1
40
Zn (R)
ESI(5)
1
80
EP
1-2
80
EP, PUR(7)
1
40
Zn (R)
ESI(5)
1
80
Pintura (líquida)
Número de componentes
Monocomponente
Bicomponente
X
X
X
X
x
X
x
X
x
Resina(2)
236
Capa de acabado incluyendo
capas intermedias
No. de
EPSN(4)
Resina(2)
manos (11)
µm
1
40
1
40
1
40
1
40
AK
1-2
80
1-2
80
2-3
120
2-3
120
1
40
AY
1
40
1-2
80
1-2
80
1-2
120
1-2
80
2-3
120
AY
CR
2-3
120
PVC(6)
2-3
160
2-3
160
2-3
160
2-3
200
1
120
2
160
BIT(6)
2-3
200
1
40
1-2
80
1-2
120
1-2
80
2-3
120
2-3
160
2-3
120
2-3
160
EP
PUR(8)
2-3
200
2-3
160
2-3
200
2-3
240
2-3
200
3-4
240
3-4
280
3-4
240
Posible a base de agua
x
x
x
03-09-2015
Tabla 14.3.5.b
Sistema
Pintura
S1.01
S1.02
S1.03
S1.04
S1.05
S1.06
S1.07
S1.08
S1.09
S1.10
S1.11
S1.12
S1.13
S1.14
S1.15
S1.16
S1.17
S1.18
S1.19
S1.20
S1.21
S1.22
S1.23
S1.24
S1.25
S1.26
S1.27
S1.28
S1.29
S1.30
S1.31
S1.32
S1.33
S1.34
S1.35
S1.36
S1.37
S1.38
S1.39
S1.40
S1.41
S1.42
de
Sistema de Pintura
No. de EPSN(4)
manos
µm
1-2
100
1-2
80
1
80
2
80
2
80
3
120
2-3
120
3-4
160
2-4
160
3-5
200
3-5
200
2
120
2
200
3-4
160
2-4
160
2-3
160
2-3
160
3-5
200
3-4
200
3-4
200
3-5
240
3-4
240
3-4
240
2
280
3-4
240
3-5
280
2-3
120
2-4
160
2-3
160
2-3
160
3-5
200
3-4
200
3-4
200
3-5
240
3-4
240
3-4
240
3-5
280
3-4
280
3-4
280
4-6
320
4-5
320
4-5
320
Durabilidad Esperada (9) (10)
C2
C3
C4
L
M
H
L
M
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
H
L
M
H
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Notas
1) Preparación Superficial de acuerdo a SSPC
2) Para explicación de abreviaturas ver pie de tabla
3) Zn (R) = Pintura de imprimación rica en zinc
4) EPSN = Espesor de Película Seca Nominal
5) Se recomienda que una de las capas intermedias sea usada como liga.
6) Se recomienda que su compatibilidad sea chequeada con el fabricante.
7) También es posible trabajar con EPSN de 80um considerando que la elección del imprimante rico en zinc del EP o
PUR sea adecuada para tal EPSN. En este caso, el EPSN de todo el sistema debe ser ajustado en las capas
subsiguientes
8) Si se requiere como característica retención de brillo y color, se recomienda que la última capa sea basada en un
PUR alifático.
9) Hay pinturas que normalmente se usan para categorías de corrosión exclusivas a pesar de que pueden funcionar
para categorías menos exigentes pero no es usual su uso.
10) L = Bajo, M = Medio, H = Alto
11) El número de “manos” y el EPS están basados considerando que la pintura se va a aplicar con Pistola Air Less (sin
aire)
237
03-09-2015
Tabla 14.3.5.c: Sistemas de pintura para categoría C5
Sistema de Preparación
Pintura
Superficial(1)
SP2
S5.01
SP10 Resina(2)
x
Capa de acabado incluyendo
capas intermedias
Capa Imprimante
Tipo de
No. de
imprimante(3) manos
CR
EPSN(4)
µm
1-2
80
2
120
Resina(2)
No. de EPSN(4)
manos
µm
2
120
1-2
-80
Misc.
S5.02
x
EP, PUR(5)
AY, CR, PVC
S5.03
x
1
80
3
200
1
80
4
240
1
40
2
200
1
40
3-4
280
1
40
2
120
1
80
2
120
1
40
3
200
1
80
2-4
160
1
80
3
200
1
80
3
200
ESI(6)
S5.04
x
S5.05
x
S5.06
x
S5.07
x
S5.08
x
EP, PUR
S5.09
x
EP, PUR(5)
Zn (R)
EP, PUR(5)
Misc.
EP+CR(10)
Zn (R)
S5.10
x
ESI(6)
S5.11
x
EP, PUR
Misc.
S5.12
x
ESI(6)
Zn (R)
EP, PUR(7)
S5.13
x
1
80
2-4
240
S5.14
x
1
150
1
150
S5.15
x
1-2
80
3-4
240
S5.16
x
1
250
1
250
S5.17
x
ESI(6)
Zn (R)
1
80
EP+CTE(9,10)
2
200
S5.18
x
CTV(9)
Al(8)
1
100
CTV(9)
2
200
S5.19
x
EP, PUR
Misc.
1
400
-
-
-
S5.20
x
EP, PUR(5)
Zn (R)
1
40
CTV(9)
3
360
S5.21
x
CTE(9)
Misc.
1
100
2
200
3
360
EP, PUR
Misc.
CTE(9)
S5.22
x
Resinas para capa(s)
imprimante(s)
CR = Caucho clorado
EP = Epóxica
PUR = Poliuretano
ESI = Etil Silicato
CTV = Vinílica Coal Tar
CTE = Epóxica Coal Tar
EP, PUR(5)
Zn (R)
1
40
Pintura (líquida)
Número de componentes
Monocomponente
Bicomponente
X
X
X
X
X
X
X
238
Posible a base de agua
X
03-09-2015
Tabla 14.3.5.c
Sistema de Pintura
Durabilidad Esperada (11)
Sistema de Pintura
No. de manos
EPSN
µm
C5
(4)
L
M
H
S5.01
3-4
200
X
S5.02
3-4
200
X
S5.03
4
280
X
X
S5.04
5
320
X
X
S5.05
3
240
X
X
S5.06
4-5
320
X
X
S5.07
3
160
X
X
S5.08
3
200
X
S5.09
4
240
X
X
X
S5.10
3-5
240
X
X
X
S5.11
4
280
X
X
X
S5.12
4
280
X
X
X
S5.13
3-5
320
X
X
X
S5.14
2
300
X
X
X
S5.15
4-6
320
X
X
X
S5.16
2
500
X
X
X
S5.17
3
280
X
X
X
S5.18
3
300
X
X
X
S5.19
1
400
X
X
X
S5.20
4
400
X
X
X
S5.21
3
300
X
X
X
S5.22
4
400
X
X
X
X
Notas
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
Preparación Superficial de acuerdo a SSPC
Para explicación de abreviaturas ver pie de tabla
Zn (R) = Pintura de imprimación rica en zinc
EPSN = Espesor de Película Seca Nominal
También es posible trabajar con EPSN de 80 µm considerando que la elección del imprimante rico en zinc
del EP o PUR sea adecuada para tal EPSN. En este caso, el EPSN de todo el sistema debe ser ajustado en
las capas subsiguientes.
Se recomienda que una de las capas intermedias sea usada como liga.
Si se requiere como característica retención de brillo y color, se recomienda que la última capa sea basada
en un PUR alifático
Al = Imprimante pigmentado de aluminio.
Alternativas para Coal Tar están disponibles.
La primera abreviatura se refiere a la capa intermedia y la segunda a la capa superior
L = Bajo, M = Medio, H = Alto
239
03-09-2015
En ausencia de otros requerimientos en los planos o especificaciones, se limpiará
a mano el acero de residuos de oxidación, escamas de laminación, suciedad y
otras sustancias extrañas, antes del pintado, con un cepillo de alambre o por otros
métodos elegidos por el fabricante conforme a los requerimientos del fabricante
de la pintura.
A menos que sea específicamente excluida, la pintura se aplicará con brocha,
pulverizador, rodillo o inmersión, a elección del fabricante. Cuando se use el
término recubrimiento de taller o pintura de taller, sin un sistema de pintura
especificado, se aplicará una pintura estándar con un mínimo de película seca de
25 µm un mil.
El acero que no requiera pintado en taller se limpiará de aceite o grasa con
solventes limpiadores y se eliminará la suciedad y otras sustancias extrañas, con
escobilla de alambre u otros sistemas adecuados.
Se esperan abrasiones causadas por el manipuleo después del pintado. El
retocado de estas áreas es responsabilidad del contratista, quien las reparará en
el lugar de la obra.
No se requiere el pintado en el taller a menos que esté especificado en los planos
y especificaciones.
14.3.6
Superficies Inaccesibles
Excepto para superficies en contacto, las superficies inaccesibles después del
ensamblado en el taller deberán de ser limpiadas y pintadas antes del ensamblaje,
si es requerido en los planos o especificaciones.
14.3.7
Superficies en Contacto
El pintado es permitido incondicionalmente en las conexiones tipo
aplastamiento. Para conexiones críticas de deslizamiento, las superficies en
contacto deberán cumplir los siguientes requisitos:
 En juntas que no se pinten, debe dejarse sin pintar un área que esté a 25 mm
o un diámetro del perno del borde de cualquier hueco y además el área dentro
del grupo de pernos.
 En juntas especificadas como pintadas, las superficies en contacto serán
arenadas y cubiertas con una pintura calificada como Clase A ó B mediante
ensayos que cumplan el "Test Method to Determine the Slip Coefficient for
Coatings Used in Bolted Joints" del Research Council on Structural
Connections. El fabricante de la pintura debe entregar un copia certificada de
estos ensayos.
 Las juntas pintadas no deben ensamblarse antes que la pintura se haya curado
por un tiempo mínimo igual al empleado en los ensayos de calificación.
240
03-09-2015
 Las superficies de contacto especificadas como galvanizadas, lo serán por
inmersión en caliente de acuerdo con la Norma ASTM A123 y serán
posteriormente rasqueteadas manualmente con escobillas de alambre. No se
permitirá el uso de rasqueteadoras eléctricas.
 No se permitirá el empleo de pernos usados A490 y galvanizados A325. Otros
pernos A325 puedan volverse a usar si está autorizado por el Proyectista. El
reajustado de pernos que se puedan haber aflojado no se considera como un
nuevo uso.
14.3.8
Superficies Acabadas por Maquinado
Las superficies acabadas por maquinado deberán de ser protegidas contra la
corrosión por un revestimiento inhibidor de corrosión que pueda ser removido
antes del montaje, o que tenga las características que hacen que su remoción
antes del montaje sea innecesaria.
14.3.9
Superficies Adyacentes a las Soldaduras en Obra
A menos que se especifique otra cosa en los planos y especificaciones, las
superficies dentro de los 50 mm de cualquier punto de soldadura en obra deberán
de estar libre de materiales que pueden impedir una soldadura apropiada ó
producir humos o gases perjudiciales durante la soldadura.
14.4
MONTAJE
14.4.1
Método de Montaje
El ejecutor del montaje procederá a usar el método más eficiente y económico
de montaje, así como una secuencia de montaje, consistente con los planos y
especificaciones.
14.4.2
Condiciones del Lugar de la Obra
De acuerdo al contrato, se debe proporcionar y mantener acceso al lugar de la
obra y a través de la misma para el movimiento seguro de los equipos de montaje
y las estructuras a montarse. Especial cuidado se debe tener con la remoción o
reubicación de líneas de energía eléctrica, teléfono, gas, agua, desagüe y otras,
de forma de tener un área de trabajo segura. El estricto cumplimiento de la NTE
G.050 Seguridad Durante la Construcción, es de vital importancia para el
montaje seguro de las estructuras.
14.4.3
Cimentaciones
El ejecutor de la obra civil es responsable de la ubicación precisa, resistencia y
accesibilidad a todas las cimentaciones de las estructuras metálicas.
241
14.4.4
03-09-2015
Ejes de Edificación y Puntos de Nivel de Referencia
Es responsabilidad del ejecutor de la obra civil seguir la ubicación precisa de los
ejes de edificación y puntos de nivel de referencia en el lugar de ubicación de la
estructura. El ejecutor del montaje deberá contar con un plano de obra que
incluya toda la información descrita.
14.4.5
Instalación de Pernos de Anclaje y Otros
14.4.5.1 La ubicación de los pernos de anclaje serán responsabilidad del contratista de la
obra civil conforme a un plano aprobado; su ubicación no variará de las
dimensiones mostradas en los planos de montaje en más de las siguientes
tolerancias de montaje:
a) 3,0 mm centro a centro de dos pernos cualquiera dentro de un grupo de pernos
de anclaje, donde un grupo de pernos de anclaje se define como un conjunto
de pernos, que reciben un elemento individual de acero.
b) 6,0 mm centro a centro de grupos de pernos de anclaje adyacentes.
c) Elevación de la cabeza del perno: ± 13 mm.
d) Una acumulación de 6,0 mm en 30 m a lo largo del eje de columnas
establecido con múltiples grupos de pernos de anclaje, pero no debe exceder
un total de 25 mm, donde el eje de columna establecido es el eje real de obra
más representativo de los centros de los grupos de pernos como han sido
instalados a lo largo del eje de columnas.
e) 6,0 mm desde el centro de cualquier grupo de pernos de anclaje al eje de
columnas establecido para el grupo.
f) Las tolerancias de los párrafos b, c y d se aplican a las dimensiones
desplazadas mostrados en los planos, medidas paralelamente y
perpendicularmente al eje de columna establecido más cercano a las columnas
individuales mostradas en los planos a ser desplazados de los ejes
establecidos de las columnas.
14.4.5.2 A menos que se indique de otra forma los pernos de anclaje se colocan
perpendiculares a la superficie teórica de apoyo.
14.4.5.3 Dispositivos de apoyo
El contratista de la obra civil, coloca en los ejes y niveles todas las planchas de
nivelación, tuercas de nivelación y planchas de apoyo, que pueden ser
manipuladas sin plumas o grúas de izaje. Todos los otros dispositivos de apoyo
de las estructuras son colocados y acuñados, enlainados o ajustados con pernos
de nivelación por el ejecutor del montaje conforme a los ejes y niveles
establecidos en los planos. El fabricante de la estructura metálica proporciona
las cuñas, lainas y pernos de nivelación que son requeridas y describe claramente
los dispositivos de anclaje con los ejes de trabajo para facilitar su adecuado
alineamiento.
A la brevedad luego de la instalación de los dispositivos de apoyo, el contratista
de la obra civil verifica los ejes, niveles y la inyección del mortero de relleno
242
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conforme se requiera. La ubicación final y la adecuada inyección del mortero de
relleno son de responsabilidad del contratista de la obra civil.
Las tolerancias de elevación relativas a los niveles establecidos de los
dispositivos de apoyo instalados por el contratista de la obra civil son ± 3,0 mm.
14.4.6
Material de Conexión de Campo
14.4.6.1 El fabricante proporciona detalles de las conexiones de acuerdo con las
exigencias de los planos y especificaciones técnicas.
14.4.6.2 Cuando el fabricante se encarga del montaje de la estructura metálica, debe
suministrar todos los materiales requeridos para las conexiones temporales y
permanentes de los elementos estructurales que componen la estructura.
14.4.6.3 Cuando el montaje no es realizado por el fabricante, este deberá suministrar el
siguiente material para las conexiones de obra:
a) Los pernos en el tamaño requerido y en cantidad suficiente para todas las
conexiones de obra que serán permanentemente empernados. A menos que se
especifiquen pernos de alta resistencia, se suministrarán pernos comunes
ASTM A307. Se debe suministrar un 2% adicional de cada tamaño de perno.
b) Las planchas de relleno mostradas como necesarias para la presentación de
las conexiones permanentes de los elementos estructurales.
c) Las barras o platinas de respaldo que puedan requerirse para la soldadura de
obra.
14.4.6.4 El contratista de montaje proporcionará todos los electrodos de soldadura,
pernos de ajuste y pasadores que serán usados en el montaje de la estructura
metálica.
14.4.7
Apoyos Temporales de la Estructura de Acero
14.4.7.1 El ejecutor del montaje determinará, proporcionará e instalará los apoyos
temporales tales como: tirantes temporales, arriostres, obra falsa y otros
elementos requeridos para las operaciones de montaje. Estos apoyos temporales
asegurarán a la estructura metálica o a cualquiera de sus partes contra cargas
comparables a aquellas para las cuales la estructura fue diseñada, resultantes de
la acción del viento, sismos y operaciones de montaje.
14.4.7.2 Estructuras autosoportantes
Una estructura autosoportante es aquella que proporciona la estabilidad y
resistencia requerida para soportar las cargas de gravedad, de viento y de sismo
sin interactuar con otros elementos estructurales. El ejecutor del montaje
suministrará e instalará solamente aquellos soportes temporales que son
necesarios para asegurar cualquier elemento de la estructura metálica hasta que
sean estables sin apoyos externos.
243
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14.4.7.3 Estructuras no autosoportantes
Una estructura no autosoportante es aquella que, cuando está totalmente
ensamblada y conectada, requiere interactuar con otros elementos que no forman
parte de la estructura de acero, para tener estabilidad y resistencia para resistir
las cargas para las cuales la estructura ha sido diseñada. Tales estructuras serán
designadas claramente como estructuras no autosoportantes. Los elementos
mayores que no forman parte de la estructura de acero, tales como diafragmas
metálicos, muros de corte de albañilería y/o concreto armado, serán identificados
en los planos y especificaciones técnicas.
Cuando los elementos que no son de acero estructural interactúan con los
elementos de la estructura de acero para proporcionar estabilidad y/o resistencia
para soportar las cargas, el contratista de la obra civil es responsable de la
adecuación estructural y de la instalación a tiempo de tales elementos.
14.4.7.4 Condiciones especiales de montaje
Cuando el concepto de diseño de una estructura depende del uso de andamios,
gatas o cargas, las cuales deben ser ajustadas conforme el montaje progresa para
instalar o mantener contraflechas o presfuerzo, tal requerimiento deberá estar
indicado en los planos y especificaciones técnicas.
14.4.8
Tolerancias de la Estructura
14.4.8.1 Dimensiones generales
Se aceptan variaciones en las dimensiones generales terminadas de las
estructuras. Tales variaciones se considerarán que están dentro de los límites de
una buena práctica de montaje cuando ellas no exceden los efectos acumulados
de las tolerancias de laminación, tolerancias de fabricación y tolerancias de
montaje.
14.4.8.2 Puntos y ejes de trabajo
Las tolerancias de montaje se definen con relación a los puntos de trabajo del
elemento y a ejes de trabajo como sigue:
a) Para elementos distintos a elementos horizontales, el punto de trabajo del
elemento es el eje centroidal en cada extremo del elemento.
b) Para elementos horizontales, el punto de trabajo es el eje centroidal del ala
superior en cada extremo.
c) Estos puntos de trabajo pueden ser substituidos por otros por facilidad de
referencia, siempre que estén basados en estas definiciones.
d) El eje de trabajo de un elemento es una línea recta que conecta los puntos de
trabajo del elemento.
244
03-09-2015
14.4.8.3 Posición y alineamiento
Las tolerancias de posición y alineamiento de los puntos y ejes de trabajo de los
elementos son como sigue:
14.4.8.3.1 Las columnas individuales se consideran aplomadas si la desviación del eje de
trabajo no excede 1:500, sujeta a las siguientes limitaciones:
a) Los puntos de trabajo de columnas adyacentes a las cajas de ascensores
pueden estar desplazados no más de 25 mm del eje de columnas establecido,
en los primeros 20 pisos; encima de este nivel el desplazamiento puede ser
incrementado en 0,75 mm por cada piso individual hasta un máximo de
50 mm.
b) Los puntos de trabajo de columnas exteriores pueden ser desplazados del
eje de columnas establecido no más de 25 mm hacia adentro, ni más de
50 mm hacia fuera del eje del edificio en los primeros 20 pisos; por encima
de este piso el desplazamiento puede ser incrementado 1,5 mm por cada piso
adicional pero no puede exceder un total desplazado de 50 mm hacia adentro
ni 75 mm hacia fuera del eje de la edificación.
c) Los puntos de trabajo de columnas exteriores en cualquier nivel de empalme
para edificios de múltiples pisos y en lo alto de columnas de edificios de un
piso no pueden caer fuera de una envolvente horizontal paralela al eje del
edificio de 40 mm de ancho para edificios de hasta 90 metros de longitud.
El ancho de la envolvente puede ser incrementado en 13 mm por cada
30 metros adicionales en longitud, pero no puede exceder 75 mm.
d) Los puntos de trabajo de columnas exteriores pueden estar desplazados del
eje de columnas establecido en una dirección paralela al eje del edificio no
más de 50 mm en los primeros 20 pisos, encima de este piso el
desplazamiento puede ser incrementado en 1,5 mm por cada piso adicional,
pero no pueden exceder un desplazamiento total de 75 mm paralelo al eje
del edificio.
14.4.8.3.2 Elementos diferentes a columnas
a) El alineamiento de elementos consistentes de una sola pieza recta sin
empalmes de obra, excepto elementos en volado, es considerado aceptable
si la variación en alineamiento es causada solamente por la variación del
alineamiento de columnas y/o por el alineamiento de elementos soportantes
principales dentro de los límites permisibles para la fabricación y montaje
de tales elementos.
b) La elevación de elementos conectados a columnas es considerada aceptable
si la distancia desde el punto de trabajo del elemento a la línea superior de
empalme de la columna no se desvía más de 5 mm hacia arriba, o menos de
8 mm hacia abajo de la distancia especificada en los planos.
c) La elevación de elementos distintos a los conectados a columnas, los cuales
consisten de piezas individuales, se considera aceptable si la variación en la
elevación real es causada solamente por la variación en elevación de los
245
03-09-2015
elementos de soporte, los cuales están dentro de los límites permisibles para
la fabricación y montaje de tales elementos.
d) Piezas individuales, las que son partes de unidades ensambladas en obra y
contienen empalmes de obra entre puntos de apoyo, se consideran
aplomadas, niveladas y alineadas si la variación angular del eje de trabajo
de cada pieza relativa al plano de alineamiento no excede 1: 500.
e) La elevación y alineamiento de elementos en volado será considerada
aplomada, nivelada y alineada si la variación angular del eje de trabajo desde
una línea recta extendida en la dirección plana desde el punto de trabajo a
su extremo de apoyo no excede 1: 500.
f) La elevación y alineamiento de elementos de forma irregular será
considerada aplomada, nivelada y alineada si los elementos fabricados están
dentro de sus tolerancias y sus elementos de apoyo o elementos están dentro
de las tolerancias especificadas en esta Norma.
14.4.8.3.3 Elementos anexados
Las tolerancias en posición y alineamiento de elementos anexados como
dinteles, apoyo de muros, ángulos de borde y similares serán como sigue:
a) Los elementos anexados se consideran propiamente ubicados en su posición
vertical cuando su ubicación está dentro de 9 mm de la ubicación establecida
desde la línea superior de empalme de la columna más cercana a la ubicación
del apoyo como se especifique en los planos.
b) Los elementos anexados se consideran propiamente ubicados en su posición
horizontal cuando su ubicación está dentro de 9 mm de la correcta ubicación
relativa al eje de acabado establecido en cualquier piso particular.
c) Los extremos de elementos anexados se consideran propiamente ubicados
cuando están alineados dentro de 5 mm entre uno y otro vertical y
horizontalmente.
14.4.9
Corrección de Errores
Las operaciones normales de montaje incluyen la corrección de defectos
menores con moderadas operaciones de agrandado de agujeros, recortes,
soldadura o corte y el posicionado de elementos mediante el uso de punzones.
Los errores que no puedan ser corregidos con las operaciones mencionadas o
aquellos que requieran cambios mayores en la configuración de los elementos
deberán reportarse inmediatamente al supervisor de obra y al fabricante por parte
del ejecutor del montaje para establecer la responsabilidad en la corrección del
error o para aprobar el método más adecuado de corrección a ser empleado.
14.4.10 Manipulación y Almacenamiento
El ejecutor del montaje tomará un cuidado razonable en la adecuada
manipulación y almacenamiento del acero durante las operaciones de montaje
para eliminar la acumulación de suciedad y sustancias extrañas.
14.5
CONTROL DE CALIDAD
El fabricante deberá proporcionar procedimientos de control de calidad hasta un
nivel en que considere necesario para asegurar que todo el trabajo se realice de
246
03-09-2015
acuerdo con esta especificación. Además de los procedimientos de control de
calidad del fabricante, el material y la mano de obra pueden ser sujetos a
inspección en cualquier momento por inspectores calificados que representen al
propietario. Si se requiere que tales inspecciones sean realizadas por
representantes del propietario, esto deberá estar establecido en los documentos
de diseño o contrato.
14.5.1
Cooperación
En lo posible, toda inspección realizada por representantes del propietario deberá
de ser hecha en la planta del fabricante. El fabricante cooperará con el inspector,
permitiendo el acceso a todos los lugares donde se está haciendo el trabajo. El
inspector deberá programar su trabajo de manera de interferir en lo mínimo el
trabajo del fabricante.
14.5.2
Rechazos
El material o mano de obra que no cumpla con las disposiciones de esta Norma
puede ser rechazado en cualquier momento durante el avance del trabajo. El
fabricante recibirá copia de todos los reportes suministrados al propietario por el
inspector.
14.5.3
Inspección de la Soldadura.
Requerimientos Generales
 Alcance
a) Inspección y Estipulaciones del Contrato. La inspección y ensayo
durante la fabricación serán realizados antes del ensamblaje, durante el
ensamblaje, durante la soldadura y después de la soldadura para asegurar
que los materiales y la mano de obra cumplan los requisitos de los planos
y especificaciones técnicas.
La inspección y los ensayos de verificación serán realizados y los
resultados serán informados al propietario y al contratista de una manera
oportuna para evitar retrasos en el trabajo.
La inspección y ensayos durante la fabricación y montaje son de
responsabilidad del contratista, a menos que se establezca otra cosa en los
documentos del contrato.
b) Requerimiento de Calificación del Inspector.
Bases para la Calificación. Los inspectores responsables de la aceptación
o rechazo del material y la mano de obra empleada deberán de ser
calificados. La base para la calificación del inspector deberá de ser
documentada. Si el ingeniero proyectista elige especificar las bases para la
calificación del inspector, estas deberán aparecer en los planos o
especificaciones técnicas o documentos del contrato.
247
03-09-2015
Las bases de calificación aceptables son las siguientes:
1) Inspector de soldadura certificado por el AWS.
2) Inspector de soldadura certificado por una institución autorizada para
realizar este tipo de certificación.
Examen de la Vista. Los inspectores deberán pasar un examen de la vista,
con o sin lentes correctores cada 3 años o menos para probar que tienen
una agudeza de visión adecuada.
c) Inspección de Materiales.
El inspector deberá de asegurar que se use sólo materiales que cumplan los
requisitos de esta Norma.
 Inspección de los Procedimientos de Soldadura (WPS) y de los
Equipos
El inspector deberá revisar todos los procedimientos a ser usados para
el trabajo y deberá asegurarse que ellos cumplan los requisitos de esta
Norma.
El inspector deberá inspeccionar los equipos de soldadura a usarse en
el trabajo para asegurar que cumplan los requisitos de esta Norma.
 Inspección de la Calificación del Soldador
El inspector sólo debe permitir que la soldadura sea realizada por
soldadores, operadores de soldadura y soldadores provisionales que
sean calificados o deberá de asegurarse que cada uno de ellos haya
demostrado previamente tal calificación bajo otra supervisión
aceptable.
 Inspección del Trabajo y los Registros
El inspector deberá asegurar que el tamaño, la longitud y ubicación de
todas las soldaduras cumplan los requisitos establecidos en los planos y
que no se haya añadido soldaduras no especificadas sin aprobación.
El inspector deberá asegurarse que se haya empleado sólo
procedimientos que cumplan las provisiones de esta Norma.
El inspector debe asegurarse que los electrodos se usen sólo en la
posición y con el tipo de corriente y polaridad para los cuales están
clasificados.
El inspector deberá, a intervalos adecuados, observar la preparación de
juntas, las prácticas de ensamblaje, las técnicas de soldadura y los
rendimientos de cada soldador, para asegurarse que se cumpla los
requisitos de esta Norma.
El inspector deberá mantener un registro de calificaciones de todos los
soldadores, así como de todas las calificaciones de los procedimientos
de soldadura (WPS) u otros ensayos realizados y otras informaciones
que se puedan requerir.
248
03-09-2015
El inspector deberá examinar el trabajo para asegurarse que cumpla los
requisitos de esta Norma. Otros criterios de aceptación, diferentes de
aquellos especificados en la Norma, pueden ser usados cuando sean
aprobados por el ingeniero proyectista. El tamaño y el contorno de la
soldadura deberán de ser medidos con calibradores adecuados. El
examen visual de grietas en soldaduras y en el metal base y otras
discontinuidades deberá de ser realizado con luz potente y lunas de
aumento u otros dispositivos que pueden ayudar.
d) Criterios de Aceptación
 Alcance.
La extensión del examen y los criterios de aceptación deberán de estar
especificados en los planos o especificaciones técnicas o documentos
de contrato.
 Inspección visual
Todas las soldaduras deberán de ser visualmente inspeccionadas y serán
aceptables si satisfacen los criterios de la Tabla 14.5.3.
Cuando se requiera que la inspección visual sea realizada por
inspectores de soldadura certificados, esto deberá de ser especificada en
los planos ó especificaciones técnicas o documentos de contrato.
249
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TABLA 14.5.3
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN EN LA INSPECCIÓN VISUAL
Categoría de Discontinuidad y Criterio de
Inspección
Conexiones de Conexiones de Conexiones de
Elementos No elementos No
Elementos
Tubulares
Tubulares
Tubulares
Cargadas
Cargadas
(Todas las
Estáticamente Cíclicamente
Cargas)
1)
Prohibición de Grietas
La soldadura no debe tener grietas.
X
X
X
2)
Fusión de la Soldadura/Metal de Base
Debe existir una completa fusión entre los
diferentes cordones de soldadura y entre la
soldadura y el metal base.
X
X
X
Sección Recta del Cráter
Todas las cavidades deberán ser llenadas a la
sección recta completa, excepto en los extremos
de las soldaduras de filete intermitentes fuera de
su longitud efectiva.
X
X
X
(4) Perfil de Soldadura
Los perfiles de soldadura deberán de estar de
acuerdo con 14.2.4.e
X
X
X
(5) Tiempo de Inspección
La inspección visual de las soldaduras en todos
los aceros puede empezar inmediatamente
después que la soldadura completa se haya
enfriado a temperatura ambiente. Los criterios
de inspección para los aceros ASTM A514,
A517 estarán basadas en la inspección visual
realizada a no menos de 48 horas después de
finalizada la soldadura.
X
X
X
(6) Menor Tamaño de Soldadura
Una soldadura de filete en cualquier soldadura
continua simple, puede tener un menor tamaño,
que el tamaño nominal del filete especificado
por 1,6 mm sin corrección, si la porción de
menor tamaño de la soldadura no excede el 10%
de la longitud de la soldadura. En la soldadura de
alma a ala en vigas, no se permite el menor
tamaño de soldadura, en los extremos, para una
longitud igual a 2 veces el ancho del ala.
X
X
X
X
X
3)
7)
Socavación
(a) Para materiales menores que 25 mm de
espesor, la socavación no excederá 1 mm
con la excepción que se permite un máximo
de 1,6 mm para una longitud acumulada de
50 mm en cualquier tramo de 300 mm. Para
materiales iguales o mayores que 25 mm de
espesor, la socavación no excederá 1,6 mm
para cualquier longitud de soldadura.
(b) En miembros principales, la socavación no
será mayor que 0,25 mm de profundidad
cuando la soldadura es transversal al
esfuerzo de tracción bajo cualquier
condición de carga de diseño y menor de 1
mm de profundidad para todos los otros
casos.
250
X
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TABLA 14.5.3
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN EN LA INSPECCIÓN VISUAL
Categoría de Discontinuidad y Criterio de
Inspección
8)
Conexiones de Conexiones de
Conexiones
Elementos No
Elementos
No Tubulares
Tubulares
Tubulares
Cargadas
Cargadas
(Todas las
Estáticamente
Cíclicamente
Cargas)
Porosidad
(a) la soldadura acanalada de penetración total
en uniones a tope transversales a la dirección
del esfuerzo calculado de tracción no debe
tener porosidad alargada visible. Para todas
las otras soldaduras acanaladas y para
soldaduras de filete, la suma de la porosidad
alargada visible con diámetros de 1 mm y
mayores no deberá exceder 10 mm en
cualquier tramo de 25 mm de soldadura y no
deberá exceder 19 mm en cualquier tramo de
300 mm de longitud de soldadura.
X
(b) La frecuencia de la porosidad alargada en
soldaduras de filete no deberá exceder una
en 100 mm de longitud de soldadura y el
diámetro máximo no deberá exceder 2 mm.
Excepción: para soldaduras de filete
conectando rigidizadores al alma, la suma de
los diámetros de porosidad alargada no
excederá 10 mm en cualquier tramo lineal de
25 mm y no excederá 19 mm en cualquier
tramo de 300 mm de longitud de soldadura.
X
X
(c) La soldadura acanalada de penetración total
en conexiones a tope transversales a la
dirección del esfuerzo calculado de tracción,
no deberá tener porosidad alargada. Para
todas las otras soldaduras acanaladas, la
frecuencia de la porosidad alargada no
excederá de una en 100 mm de longitud y el
diámetro máximo no deberá exceder 2 mm.
X
X
 Ensayo de partículas magnéticas y líquidos penetrantes
Las soldaduras que están sujetas a ensayos de partículas magnéticas y
líquidos penetrantes, en adición a la inspección visual, deberán ser
evaluadas sobre la base de los requisitos para la inspección visual. Los
ensayos serán realizados de acuerdo con la Norma ASTM E709, y los
criterios de aceptación deberán estar de acuerdo con la Sección 6, parte
C de la Norma ANSI/AWS D1.1, lo que sea aplicable.
 Ensayos no Destructivos
Excepto para conexiones de elementos tubulares, todos los métodos de
ensayos no destructivos, incluyendo requisitos y calificaciones de
equipo, calificación del personal, métodos operativos de equipo y los
criterios de aceptación, deberán de estar de acuerdo con la Sección 6,
Inspección de la Norma ANSI/AWS D1.1. Las Soldaduras sujetas a
ensayos no destructivos deben de ser aceptables por la inspección visual
de acuerdo con la Tabla 14.5.3
251
03-09-2015
Los ensayos de soldaduras sujetas a ensayos no destructivos pueden
empezar inmediatamente después que la soldadura terminada se haya
enfriado a temperatura ambiente.
Cuando se requiera ensayos no destructivos, el proceso, la extensión y
los criterios de aceptación deberán estar claramente definidos en los
planos o especificaciones técnicas o documentos de contrato.
14.5.4
Inspección de Conexiones con Pernos de Alta Resistencia de Deslizamiento
Crítico.
La inspección de las conexiones empernadas de alta resistencia de deslizamiento
crítico deberá cumplir los siguientes requisitos:
 Todas las conexiones deben inspeccionarse para asegurar que las distintas
superficies de los elementos conectados tengan un contacto pleno.
En todas las conexiones, el inspector observará la instalación y el ajuste de
los pernos para asegurar que se hagan de acuerdo con uno de los
procedimientos indicados en 10.3.1.
 Si se ha especificado o se considera la verificación de la tracción aplicada a
los pernos, el inspector verificará el torque aplicado a los pernos mediante
una llave de torsión manual con un indicador de torque. No se aceptan
relaciones torque a tracción obtenidas de tablas o fórmulas. La relación se
debe determinar en un ensayo con un aparato medidor de tracciones por un
Laboratorio de Ensayos de Materiales competente. La llave de torsión debe
calibrarse diariamente con este aparato. En este caso debe inspeccionarse el
10% de los pernos pero no menos de dos, seleccionados al azar. Si se
encuentra algún perno incorrectamente ajustado, se verificarán todos los
pernos.
14.5.5
Identificación de la Calidad del Material
El fabricante de la estructura es responsable de contar con resultados de ensayos,
de materiales o productos, realizados en el país.
Se deberá acreditar la calidad del material que se está empleando en la
fabricación de una estructura, por medio de un Informe de Ensayo (NTPISO/IEC 17025), o un Informe de Inspección (NTP-ISO/IEC 17020), o un
Certificado de Conformidad de Producto (NTP-ISO/IEC 17065), emitidos por
organismos de evaluación de la conformidad acreditados por el Instituto
Nacional de Calidad (INACAL).
De no existir organismos de evaluación de la conformidad acreditados en el país
para un ensayo especifico, se aceptarán los reportes emitidos por laboratorios
acreditados en otros países que tengan un acuerdo multilateral con el INACAL,
adjuntando un documento emitido por el INACAL indicando que tales
organismos de evaluación de la conformidad no existen en el país.
252

Proyecto de Norma E.090 Estructuras Metálicas

Transcripción

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recomendaciones y cuidados generales para equipos