Dec. No. 436-07 que establece el Reglamento para Diseno, Fabricacion y Montaje de Estructuras de Acero. LEONEL FERNANDEZ Presidente de la Republica Dominicana NUMERO: 436-07 CONSIDERANDO: Que es deber del Estado dominicano garantizar la seguridad ciudadana mediante el establecimiento de requisitos minimos para el diseiio y la construccion de las obras, acordes con nuestra realidad y con 10s avances tecnologicos; CONSIDERANDO: La importancia de establecer medidas que garanticen el diseiio, la fabricacion y el montaje de estructuras metalicas, de acuerdo a lineamientos que respondan a una estabilidad y seguridad estructural, acordes a nuestras condiciones geologicas y sismicas; CONSIDERANDO: Que de acuerdo a la Ley No.687, de fecha 27 de julio del 1982, la Comision Nacional de Reglamentos Tecnicos de la Ingenieria, la Arquitectura y Ramas Afines es la unica autoridad estatal encargada de definir la politica de reglamentacion tecnica de la ingenieria, la arquitectura y ramas afines, mediante el sistema establecido en dicha ley. VISTA: La Ley No.687, del 27 de julio del 1982, que crea un sistema de reglamentacion para la preparacion y la ejecucion de proyectos y obras relativas a la ingenieria, la arquitectura y ramas afines; En ejercicio de las atribuciones que me confiere el Articulo 55 de la Constitucion de la Republica, dicto el siguiente: REGLAMENTO PARA DISENO, FABRICACION Y MONTAJE DE ESTRUCTURAS DE ACERO Articulo 1. CONSIDERACIONES GENERALES 1.1 OBJETIVOS El presente Reglamento establece 10s requerimientos minimos para el diseiio, la construccion y el montaje de estructuras metalicas en general, tomando como base el desarrollo de un modelo estructural apropiado, el analisis del comportamiento del mismo, la seleccion y el diseiio de 10s diferentes elementos y uniones, acordes a1 resultado del fin de analisis, asi como la verificacion y la comprobacion de 10s resultados, con el garantizar la seguridad del usuario de dicha estructura. 1.2 CAMPO DE APLICACION La aplicacion de este Reglamento se limita a edificaciones o miembros estructurales metalicos sometidos a cargas gravitacionales, como las cargas permanentes, el peso propio, sobrecargas; a cargas laterales, como la carga de vientos, y de impacto, asi como las generadas por gnia-puente. Para el diseiio sismico de la edificacion sera aplicado el Titulo 1, de la Unidad 5: “Cargas Minimas”. Este Reglamento cubre el diseiio de porticos como unidad estructural, asi como el diseiio de 10s elementos estructurales que componen una edificacion metalica: vigas, columnas, placas de empalmes, riostras, techos metalicos, pernos de anclaje, bases de apoyo, conectores, barras y otros. Tambien cubre 10s trabajos de taller y de montaje respectivos. Este Reglamento se limita a1 us0 de perfiles laminados en caliente. 1.2.1 APLICACION TRANSITORIA El presente Reglamento se ajustara a 10s requisitos del Reglamento M-001, sobre Analisis Sismico de Estructuras, vigente, hasta tanto sea sustituido por el Titulo 1 de la Unidad 5: “Cargas Minimas”. 1.3 UNIDADES Y TITULOS DEL REGLAMENTO GENERAL DE EDIFICACIONES El Reglamento General de Edificaciones lo conforman las siguientes unidades y titulos, incluida esta unidad, las cuales seran de aplicacion obligatoria para la debida concepcion de 10s proyectos, asi como para la ejecucion, inspeccion y supervision de las obras en cuestion. De igual modo, le seran aplicables 10s demas reglamentos vigentes necesarios para estos fines: UNIDAD 1. REQUERIMIENTOS GENERALES DE APLICACION Y TRAMITACION DE PLANOS UNIDAD 2. DISPOSICIONES ARQUITECTONICAS UNIDAD 3. SISTEMAS DE SEGURIDAD CONTRA INCENDIOS UNIDAD 4. ESTUDIOS GEOTECNICOS UNIDAD 5. ESTRUCTURAS TITULO I : CARGASMINIMAS TITULO 2: HOMIG~NARMALIO TITULO 3: MAMPOSTERIA o TÍTULO 4: MADERA o TÍTULO 5: ACERO o TÍTULO 6: ANÁLISIS Y DISEÑO BÁSICO DE ESTRUCTURAS PREFABRICADAS. o TÍTULO 7: METODOLOGÍA PARA EVALUACIÓN DE VULNERABILIDAD Y REDISEÑO DE REFUERZO EN EDIFICACIONES • UNIDAD 6. SISTEMAS ELÉCTRICOS EN EDIFICACIONES o TÍTULO 1: INSTALACIONES ELÉCTRICAS EN EDIFICACIONES • UNIDAD 7. SISTEMAS SANITARIOS o TÍTULO 1: INSTALACIONES SANITARIAS EN EDIFICACIONES Y PROYECTOS DE URBANIZACIÓN • UNIDAD 8. SISTEMAS MECÁNICOS o TÍTULO 1: VENTILACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO o TÍTULO 2: SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN o TÍTULO 3: SISTEMAS DE SUMINISTRO Y DISTRIBUCIÓN DE GAS. • UNIDAD 9. ESPECIFICACIONES GENERALES DE CONSTRUCCIÓN 1.4 SANCIONES El no cumplimiento a las disposiciones establecidas en este Reglamento conllevará la aplicación de las sanciones instituidas en los Capítulos V y VI, de la Ley No.687 del 1982. 1.5 DEFINICIONES Las siguientes definiciones corresponden a los términos más utilizados en el presente Reglamento. ▪ Acero Estructural. Material aleado, laminado en caliente, que cumple con las especificaciones de la ASTM, usado como elemento del pórtico necesario para la resistencia y la estabilidad de la estructura. ▪ AISC: Instituto Americano de la Construcción de Acero, Inc. ▪ ASTM: Sociedad Americana para Pruebas y Materiales. ▪ AWS: Sociedad Americana de Soldadura. ▪ Carga Muerta: Se considerarán como cargas muertas los pesos de todos los elementos constructivos, de los acabados y de todos los elementos que ocupan una position permanente y tienen un peso que no cambia sustancialmente con el tiempo, incluyendo muros y particiones divisorias de ambientes y el peso de equipos permanentes. . Carga de Servicio: Todas las cargas, permanentes (muertas) o transitorias (vivas), que actuan sobre la estructura o parte de esta, sin estar afectadas por ningun coeficiente de carga. Carga Viva: Carga debida a1 us0 y a la ocupacion de la estructura y que no tiene caracter permanente. Columna: Elemento estructural cuya solicitacion principal es la carga axial de compresion, acompaiiada o no de momentos flexores, torsion o fuerzas cortantes con una relacion de longitud a su menor dimension de la seccion de 3 o mas. Conexion: Cornbinacion de uniones utilizadas para transmitir fuerzas entre dos o mas miembros. Se clasifican de acuerdo a la fuerza transmitida. Conectores: Elementos de acero que cumplen con las especificaciones de la ASTM y de la AWS, usados en el diseiio de las uniones de 10s miembros estructurales del portico. Correas: Termino usado en cubiertas de techo, largueros o vigas horizontales que soportan la cubierta de techo y cubren el van0 o distancia entre portico. Diseno: Procedimiento mediante el cual se verifica que 10s elementos de acero estructural resisten las solicitaciones obtenidas del analisis de la estructura, y se determina la seccion requerida para resistir dichas solicitaciones. Esfuerzo: Intensidad de fuerza por unidad de area, Estado Limite de Rotura: Cualquier situacion que corresponda a1 agotamiento de la capacidad de carga de la estructura o de cualesquiera de sus componentes, incluyendo la cimentacion o el hecho de que ocurran daiios irreversibles que afecten significativamente la resistencia ante nuevas aplicaciones de carga. . Estado Limite de Servicio: La ocurrencia de desplazamientos, agrietamientos, vibraciones o daiios que afecten el correct0 funcionamiento de la edificacion; per0 que no perjudiquen su capacidad para soportar cargas. Factores de Carga: Son factores por 10s que deben multiplicarse las cargas de servicio para obtener las cargas factorizadas para el diseiio a la rotura. Factor de Reduccion de Resistencia 4: Coeficiente que multiplica la resistencia nominal para convertirla en resistencia de diseiio. Flexión Compuesta: Fuerza axial (tracción o compresión) simultánea con flexión respecto a uno de los ejes principales de inercia de una sección. Flexión Oblicua: Flexión respecto a ambos ejes principales de inercia de una sección. Flexión Oblicua Compuesta: Fuerza axial (tracción o compresión) simultánea con flexión respecto a ambos ejes principales de inercia de una sección. Flexión Simple: Flexión respecto a uno de los ejes principales de inercia de una sección. Fuerza Axial: Fuerza (tracción o compresión) que actúa en el centro de gravedad de una sección, paralela al eje longitudinal del elemento. Fuerza Cortante: Fuerza que actúa en el centro de gravedad de una sección, perpendicular al eje longitudinal del elemento, en un plano que contiene uno de los ejes principales de la sección. Junta: Área donde se unen dos o más extremos, superficies o bordes. Memoria de Cálculos: Justificación técnica de las dimensiones, las secciones y las especificaciones de una estructura, tal como se presentan en los planos de construcción. Módulo de Elasticidad: Relación entre el esfuerzo de tracción o de compresión y la deformación unitaria producida por aquél, para esfuerzos inferiores al límite proporcional del material. Pernos: Anclajes, barras de acero laminado que cumple con las especificaciones ASTM, diseñado para unir elementos estructurales de acero con el hormigón en los apoyos. Placa de Apoyo. Elemento de acero laminado que cumplen con las especificaciones de la ASTM, diseñado para distribuir las reacciones de apoyo de la viga o de la columna sobre la base de hormigón. Pórtico: Conjunto estructural constituido por vigas y columnas unidas rígidamente. Rigidizadores: Elementos de acero estructural, diseñados para rigidizar el alma de las vigas o columnas, cuando los esfuerzos por cortante así lo requieran. Riostras: Elemento de acero estructural diseñado para dar estabilidad lateral al pórtico. SEOPC: Secretaría de Estado de Obras Públicas y Comunicaciones de la República Dominicana. Tillas: Término usado en cubierta de techo. Elementos secundarios de acero estructural diseñados para dar soporte lateral a las correas. Viga: Elemento estructural cuya dimensión longitudinal es mayor que las otras dos y su solicitación principal es el momento flexor, acompañado o no de cargas axiales, fuerzas cortantes y torsiones. 1.6 NOTACIONES At: Área total de la sección transversal An: Área correspondiente a la sección neta Ae: Área neta efectiva Apb: Área proyectada del perno para efecto de aplastamiento Af: Área total del ala Aw: Área del alma P o Área de la sección transversal efectiva de la soldadura B1, B2: Coeficientes usados en el cálculo de Mu, para solicitaciones de flexión y fuerza normal, determinados por análisis de primer orden. Cb: Coeficiente de flexión que depende del gradiente de momentos. Cm: Coeficiente aplicado al término de flexión en la fórmula de interacción P-M de miembros prismáticos y que depende de la curvatura causada en el miembro por los momentos actuantes. Cw: Constante de alabeo. E: Módulo de elasticidad del acero. Fcr: Tensión crítica. Fe: Tensión de pandeo elástico. Fr: Tensiones residuales de compresión en el ala. Resistencia minima de agotamiento en traccion especificada para el tip0 de acero utilizado. Tension teorica a cortante en conexiones de deslizamiento critico. Resistencia teorica de la soldadura aportada por el electrodo. Tension de cedencia minima especificada para el tipo de acero utilizado. Tension de cedencia minima especificada del acero del ala. Tension de cedencia minima especificada del acero del alma. Modulo de elasticidad a1 corte del acero. Momento de inercia. Constante de torsion uniforme. Longitud real no arriostrada lateralmente. Longitud de la conexion medida en la direccion de la solicitacion. Longitud no arriostrada lateralmente; distancia entre puntos que esten arriostrados contra el desplazamiento lateral del ala comprimida o contra la torsion de la seccion transversal. Longitud de conector de cortante tip0 canal. Limite de la longitud no arriostrada lateralmente para desarrollar plenamente la capacidad plistica a flexion, considerando una distribucion uniforme de momento (cb = 1.0). Valor limite de la longitud no arriostrada lateralmente en un analisis plistico. Limite de la longitud no arriostrada lateralmente en pandeo lateral torsional. Momento flector. El menor de 10s momentos que actuan en el extremo de la longitud no arriostrada de una viga o viga-columna. M2 El mayor de 10s momentos que actuan en el extremo de la longitud no arriostrada de una viga o viga-columna. Valor absoluto de 10s momentos calculados a 0.25Lb, 0.50Lb, y 0.75 Lb, respectivamente. Momento critic0 de pandeo elastico. Momento plistico teorico. Momento limite de pandeo; igual a1 M,, cuando h = h, y c b = 1.0. Momento flector mayorado Momento correspondiente a la cedencia de la fibra mas extrema en la distribucion elastica. Carga normal de pandeo elastico Carga normal de pandeo elastico en porticos arriostrados y porticos no arriostrados, respectivamente, calculada segun la formula de Euler. Resistencia teorica a fuerza normal de traccion o compresion Solicitacion mayorada de traccion o compresion. Resistencia teorica a1 cortante horizontal de un conector de cortante. Modulo elastico de la seccion, con respecto a su eje mayor Momento torsor mayorado Fuerza cortante mayorada. Modulo plistico de seccion. 1.6.1 COMENTARIOS Los acapites que contengan el simbolo (F), previo a1 numero del acapite, tienen un comentario aclaratorio en el anexo de este Reglamento. En el anexo, el comentario tendra el numero del acapite a1 que corresponda en el Reglamento y estara precedido por la letra C. 1.7 REQUERIMIENTOS GENERALES DE APLICACION 1.7.1 TIPOS DE ESTRUCTURAS 1.7.1.1 ESTRUCTURAS TOTALMENTE EMPOTRADAS Este termino sera aplicable cuando las conexiones tienen suficiente rigidez para mantener 10s angulos entre las intersecciones de sus miembros. Estas estructuras se conocen tambien como estructuras de marcos rigidos o de marcos continuos. 1.7.1.2 ESTRUCTURAS SEMIEMPOTRADAS Sera aplicable cuando las conexiones no tienen la suficiente rigidez para mantener 10s angulos entre las intersecciones de sus miembros. La resistencia y la ductilidad de las conexiones en estructuras semiempotradas se deberin tener en cuenta en el analisis y el diseiio, para garantizar el debido comportamiento y seguridad de la estructura. 1.7.1.3 ESTRUCTURAS SIMPLEMENTE APOYADAS Sera aplicable este termino cuando las conexiones trabajan por cortante solamente y quedan en libertad de rotar. Las conexiones y 10s miembros conectados bajo esta condicihn deben ser 10s adecuados para resistir como “viga simple” las cargas gravitacionales factorizadas, las cargas laterales factorizadas y/o la combinacihn de ambas. El tipo de estructura asumido para el diseiio debera ser indicado en el analisis presentado en la memoria de 10s calculos. Se tendra en cuenta que el diseiio de las conexiones debera ser consistente con el tip0 de estructura asumido. 1.7.2 MATERIALES 1.7.2.1 PROPIEDADES PARA EL DISENO En el diseiio, se usaran las propiedades del acero dadas a continuacihn: Modulo de elasticidad E=2.1x106 kgflcm’ Modulo de corte G = E / 2.6 = 8.08 x 105 kgf/ cmz Coeficiente de Poisson v = 0.3 Peso unitario ?‘ = 7850 kgf / cm3 Coeficiente de dilatacihn termica lineal a = 11.7 x 10 -6 / ’ C 1.7.2.2ACERO ESTRUCTURAL Se acepta el us0 de 10s materiales que cumplan con 10s estandares de las normas NORDOM vigentes y/o las equivalentes a las siguientes normas de la ASTM: ASTM A36: Acero estructural ASTM A53: Tuberias de acero solado y sin costura, galvanizadas o no, grado b ASTM A242/A242M: Acero estructural de alta resistencia y baja aleacion. ASTM A514/514M: Plancha de acero aleado templado y revenido, de alta resistencia, adecuada para soldadura. ASTM A529/A529M: Acero estructural a1 carbono-manganeso de alta resistencia. ASTM A570/570M: Planchas y pletinas de acero a1 carbono laminado en caliente, de calidad estructural, grados 40,45 o 50. ASTM A618: Tuberias estructurales de alta resistencia y baja aleacion formadas en caliente, soldadas y sin costura. Se permite el us0 de acero no identificado, solamente en detalles menores, donde las propiedades fisicas exactas del acero y su soldadura no afecten la resistencia y el comportamiento de la estructura. 1.7.2.3 FUNDICIONES Y PIEZAS FORJADAS DE ACERO Los aceros de fundicion deberan cumplir con una de las siguientes especificaciones de la ASTM o la norma dominicana equivalente: ASTM A27/A27M: Fundicion de Acero a1 Carbon0 de Baja a Media Resistencia para Aplicaciones Generales, Grado 65-35. ASTM A14WA148M: Fundiciones de Acero de Alta Resistencia para Usos Estructurales, Grado 80-50. Las piezas forjadas de acero se regiran por la especificacion de la ASTM siguiente: ASTM A66WA668M: Forjas de acero a1 carbono y aleacion para us0 industrial en general. 1.7.2.4 TORNILLOS, ARANDELAS Y TUERCAS Los tornillos, arandelas y tuercas de acero se ajustaran a una de las especificaciones de la ASTM siguientes: ASTM A307: Tornillos y esparragos de acero a1 carbono con resistencia a la tension de 4219kgf/cmz (60ksi). ASTM A325/A325M: Tornillos de acero estructural tratados termicamente, con resistencia minima a la tension de 8,437/7,382kgf/cmz (120/105!4). ASTM A449: Tornillos y esparragos de acero templado y revenido. ASTM A490/A490M: Tornillos de acero tratados termicamente con resistencia minima a la tension de 10,546kgf/cmz (150ksi). ASTM A563/A563M: Tuercas de acero a1 carbono y acero aleado ASTM F436: Arandelas de acero endurecido 1.7.2.5 PERNOS DE ANCLAJES Y BARRAS ROSCADAS Los pernos de anclajes y barras roscadas de acero se ajustaran a una de las siguientes especificaciones de la ASTM o su equivalente en NORDON: ASTM A36/A36M: Acero estructural ASTM A354: Pernos, esparragos y otros conectores de acero aleado templado y revenido roscado externamente. ASTM A588/A588M: Acero estructural de alta resistencia y baja aleacion, con una resistencia minima a la tension de 4,922kgf/cmz (70ksi), hasta lOOmm de espesor. El material A449 es aceptable para pernos de anclajes y barras roscadas, independientemente de su diametro. 1.7.2.6 CONECTORES DE CORTANTE Los conectores de cortante tipo esparrago se ajustaran a 10s requisitos de la norma AWS D1.l 1.7.2.7 METAL DE APORTE Y FUNDENTE PARA LAS SOLDADURAS Los electrodos y fundentes para las soldaduras se ajustaran a las especificaciones de la AWS. 1.7.3 CARGAS Y COMBINACIONES 1.7.3.1 Las cargas nominales y las cargas factorizadas, aplicadas a la edificacion, incluyendo cargas por impact0 y cargas moviles por gnias-puente, deberan ser aplicadas de acuerdo a1 Titulo I Unidad 5 “Cargas Minimas”. 1.7.3.2 Los factores de carga para 10s casos mas generales de a) cargas permanentes y sobrecargas; b) cargas permanentes, sobrecargas y cargas por viento, pueden ser tornados del AISC-99: 1.5.3.2.1 1.2D + 1.6L (C-A4-2) 1.5.3.2.2 1.2D + 0.5L + 1.3W (C-A4-4) D = Carga Muerta L = Carga Viva W = Carga de Viento 1.7.4 BASES DE DISENO El metodo de diseiio, fabricacion y montaje de las estructuras metalicas se regira por 10s principios ya desarrollados de “Diseiio de Edificaciones Metalicas por el Metodo de Factores de Carga y Resistencia”, mejor conocido por sus siglas en ingles “LRFD’. Como metodo alternativo se podra usar el “Diseiio de Edificaciones Metalicas por el Metodo de 10s Esfuerzos Permisibles y Diseiio Plastico”, tambien denominado “ASD’, por sus siglas en ingles. Este metodo alterno incluye sus definiciones, simbologias y sus apendices. 1.8 DOCUMENTOS DEL PROYECTO ESTRUCTURAL F 1.8.1 MEMORIA DE CALCULOS Sera presentada la memoria de calculos del proyecto estructural, la cual describira de forma detallada 10s criterios de analisis y 10s diseiios estructurales adoptados, y 10s principales resultados del analisis y dimensionado de las secciones de 10s elementos estructurales de acero y sus conexiones, con el fin de garantizar que puedan ser evaluados por un especialista extern0 a1 proyecto. Tambien se presentaran 10s calculos de 10s elementos estructurales de hormigon, considerados en el modelo y las fundaciones. La memoria descriptiva del proyecto estructural indicark como minimo, lo siguiente: Descripcion del sistema estructural. (Modelo) Ubicacion de 10s miembros, especialmente 10s detalles de 10s miembros, juntas y conexiones que son esenciales para la integridad de toda la estructura. Cargas consideradas Caracteristicas y resistencia de 10s aceros usados. Resultados de 10s anallisis y 10s diseiios de 10s elementos estructurales Diseiio de las conexiones. Diseiio elementos hormigon y/o mamposteria. Diseiio de las fundaciones. Diseiio de cubiertas y fachadas. -2 1 . . . . . . . 1.8.2 INFORME DE MECANICA DE SUELO Las cimentaciones de apoyo para las edificaciones metalicas deben estar diseiiadas segun se establece en el Reglamento para Estudios Geotecnicos en Edificaciones, Unidad 4, del Reglamento General de Edificaciones. 1.8.3 PLANOS DEL PROYECTO Los planos de diseiio deben mostrar un plan0 general en planta, completo, dimensionado y las elevaciones necesarias para mostrar todos 10s lados del diseiio, con las dimensiones, las secciones y la situacion relativa de todos 10s miembros, juntas y conexiones de la estructura. Los niveles de piso, 10s centros de las columnas y las excentricidades de sus ejes deben estar acotados. Los planos se dibujaran a una escala suficientemente grande para poder apreciar facilmente 10s detalles del diseiio, no menor de 1/100. Cuando se requieran contraflechas en vigas y celosias, estas se deberan precisar en 10s planos. Igualmente se debe indicar en 10s planos 10s requisitos para rigidizadores y arriostramientos. En 10s planos debera aparecer la informacion siguiente: Codigo usado para el Diseiio. Cargas de Diseiio. Calidad de 10s Materiales. Detalles Conexiones Si la construccion compuesta es apuntalada o no. Detalle empalme de la estructura de acero con la base de hormigon. Detalle de elementos cuyas longitudes no son transportables, tomando en consideracion su ejecucion en campo y la seguridad en la obra. 1.8.4 SISTEMA DE UNIDADES Las unidades empleadas en este Reglamento corresponden a1 Sistema Tecnico MKS, Metro-Kilogram0 Fuerza-Segundo. En las formulas se usaran unidades consistentes y, a menos que se indique especificamente de otra manera, se usarin las siguientes unidades: 9 Dimensiones: Articulo 2. REQUISITOS GENERALES DE DISENO 2.1 AREA TOTAL Para 10s fines de este Reglamento, se considerara como el irea total de la seccion transversal (At) en un punto cualquiera de un miembro, a la suma de las areas de sus elementos componentes, obtenidas a1 multiplicar el espesor por el ancho correspondiente de cada elemento, medido perpendicularmente a1 eje del miembro. 2.2 AREANETA El area neta de la seccion transversal, (An) se determinara sumando las areas obtenidas a1 multiplicar el espesor por el ancho net0 de cada uno de sus componentes. El ancho net0 se calculara como se indica a continuacion: Para elementos sometidos a tension, el diametro de 10s agujeros se tomara 2mm (1/16”) mayor que el diimetro nominal del agujero o 3mm (l/S”) mayor que el diametro nominal del tornillo. Para cortante, se tomara el diametro nominal de 10s agujeros, de acuerdo a lo siguiente: + Cuando 10s agujeros estan en linea recta perpendicular a1 eje longitudinal: + Cuando 10s agujeros estan escalonados: A, = At - A, + s2/4g (2.2) +Donde: A, = .&ea total agujeros. s = Distancia centro a centro de dos agujeros consecutivos, medidos paralelos a1 eje longitudinal del miembro, denominada paso. g = Distancia centro a centro de 10s mismos dos agujeros medidos transversalmente a1 eje longitudinal del miembro, denominada gramil. 2.3 AREA EFECTIVA EN MIEMBROS SOMETIDOS A TENSION 2.3.1 Cuando la solicitacihn de tension se transmite directamente a cada uno de 10s elementos de la seccihn transversal, por medio de tornillos o soldadura, se considerara que el area efectiva (Ae) es igual a1 area neta (An). 2.3.2 Cuando la solicitacihn de tension se transmite por medio de tornillos a traves de algunos, per0 no de todos 10s elementos de la seccihn transversal del miembro, el area efectiva se calculara multiplicand0 el area neta (An) por un factor de reduccihn ($a). + Los valores para +a serin 10s siguientes: $a = 0.90 $a = 0.85 $a = 0.75 Los perfiles con ancho de alas mayores que 213 de su peralte, conectados por las alas y con tres o mas conectores por hilera en la direccihn de la fuerza. Los perfiles con ancho de alas menores que 213 de su peralte, conectados por las alas y con tres o mas conectores por hilera en la direccihn de la fuerza. Todos 10s miembros con conexiones atornilladas con solo dos conectores uor hilera en la direccihn de la fuerza. 2.3.3 Cuando la solicitacion de tension es trasmitida, a traves de soldadura transversal a alguno, per0 no a todos 10s elementos de la seccion transversal del miembro, el area efectiva sera igual a1 area de las partes directamente conectadas. 2.3.4 Cuando la solicitacion de tension se transmite por soldadura, a traves de algunos, per0 no de todos 10s elementos de la seccion transversal del miembro, el area efectiva se calculara multiplicando el area total (At) por un factor de reduccion ($a). Ae = $a At (2.4) 2.3.5 Cuando la solicitacion de tension se trasmite a una chapa por medio de soldadura longitudinal a lo largo de ambos bordes del extremo de la misma, el area efectiva se calculara multiplicando el area de la chapa (4) por el factor de reduccion ($a). La longitud de la soldadura, L, no sera menor que el ancho de la chapa, w. + Los valores de $a seran 10s siguientes: Cuando L > 2w $a = 1.0 Cuando 2w > L > 1.5 $a = 0.87 Cuando 1 . 5 ~ > L > w $a = 0.75 2.4 ESTABILIDAD Se debera proporcionar estabilidad general a la estructura en conjunto, asi como a cada uno de sus elementos. Se deben considerar en el diseiio, 10s efectos significativos de cargas sobre la estructura deformada y sus elementos individuales, a fin de que las deformaciones y 10s periodos de vibraciones esten conforme a 10s criterios de serviciabilidad de la estructura. 2.5 PANDEO LOCAL 2.5.1 CLASIFICACION DE LAS SECCIONES Los miembros de acero estructural se clasificaran en funcion de su seccion transversal y 10s valores de la relacion ancho/espesor de sus elementos comprimidos en: Secciones Compactas: sus alas estan conectadas continuamente a1 alma o almas, y la relacion ancho/espesor de sus elementos comprimidos no excede 10s valores del parametro de esbeltez local. (h,,). Secciones No Compactas: la relacihn ancho/espesor de uno o mas elementos a compresihn de la seccihn transversal excedera el valor del parametro (hp); per0 no el valor del parametro de esbeltez local limite (L). Secciones con Elementos Esbeltos: la relacihn ancho/espesor de cualquier elemento comprimido de la seccihn transversal excede el valor del parametro de esbeltez local limite (L). Los elementos de la seccihn tambien se clasifican en: a. Elementos Rigidizados: aquellos elementos planos, uniformemente comprimidos que tienen soporte lateral a lo largo de 10s dos bordes paralelos a la direccihn de la fuerza de compresihn. Para estos, el ancho se tomara como sigue: Para almas de perfiles laminados, h sera la distancia libre entre alas, menos el radio de transicihn en ambas alas. Para almas de seccihn armada, h es la distancia entre linea adyacente de conectores o la distancia libre entre alas cuando es usada soldadura. Para las alas o las chapas de diafragma en secciones compuestas, el ancho b es la distancia entre lineas adyacentes de conectores o entre lineas de soldadura. b. Elementos No Rigidizados: aquellos elementos planos, uniformemente comprimidos, que tienen un borde libre paralelo a la direccihn de la fuerza de compresihn. Para estos elementos el ancho se tomara como sigue: Para alas de 10s perfiles I y T, el ancho b es la mitad del ancho nominal total bf. Para alas de canales, angulares, el ancho b es igual a1 ancho nominal total bf. Para alas de secciones armadas, el ancho b es la distancia del borde libre a la primera hilera de conectores o linea de soldaduras. Para las almas de seccihn T, h es la altura nominal total d. TABLA 2.1(A). LÍMITES DE LA RELACIÓN ANCHO/ESPESOR PARA ELEMENTOS COMPRIMIDOS NO RIGIDIZADOS Descripción del Elemento | Relación Ancho/Espesor | Valores Límites: λp (compacta) | λr (no compacta) Elementos No Rigidizados — Alas de vigas laminadas, en forma de I, y canales solicitados por flexión. | b/t | 0.38√(E/FY) | 0.83√(E/(FY − Fr)) (a) Alas de vigas híbridas, en forma de I, o vigas soldadas solicitadas por flexión. | b/t | 0.38√(E/FY) | 0.95√(E/[(FY − Fr)/KC]) (a),(b) Lados principales de ángulos dobles en contacto continuo; en alas de canales en compresión axial; ángulos y planchas que sobresalgan de vigas o miembros comprimidos. | b/t | NA | 0.56√(E/FY) Alas comprimidas que sobresalgan de los miembros de sección compuesta. | b/t | NA | 0.64√(E/(FY − KC)) (b) Alas de ángulos sencillos a compresión; alas de ángulos dobles a compresión con separadores. | b/t | NA | 0.45√(E/FY) Almas de perfiles T. | d/t | NA | 0.75√(E/FY) Fr = 703kgf/cm², en perfiles laminados. Fr = 1160kgf/cm², en perfiles soldados. Kc = 4/√(h/tw), entre los límites: 0.35 ≤ Kc ≤ 0.763 TABLA 2.1(B) LÍMITES DE LA RELACIÓN ANCHO/ESPESOR PARA ELEMENTOS COMPRIMIDOS RIGIDIZADOS Descripción del Elemento Relación Ancho/Espesor Valores Límites λp (compacta) λr (no compacta) Elementos Rigidizados Alas de secciones en cajón rectangulares, y secciones estructurales huecas de espesor uniforme, solicitados por flexión o compresión; platabandas y chapas de diafragma entre línea de conectores o soldadura. b/t 1.12 √(E/FY) 1.40 √(E/FY) Anchos no arriostrados de platabandas perforadas con una sucesión de agujeros de acceso. b/t NA 1.86 √(E/FY) Almas en compresión por flexión h/tw 3.76 √(E/FY) 5.70 √(E/FY) Todos los demás elementos rigidizados solicitados por compresión uniforme; esto es, con soporte lateral a lo largo de ambos bordes. b/t h/tw NA 1.49 √(E/FY) Secciones circulares huecas: en compresión axial en flexión. D/t NA 0.07 E/FY 0.11 E/FY 0.31 E/FY Descripción del Elemento Relación Ancho/ Espesor Valores Límites λp (compacta) λr (no compacta) Almas solicitadas simultáneamente a compresión y flexión. h/tw Para PU/φbPY≤0.125 3.76 √(E/FY (1 – 2.75 PU/φbPY)) Para PU/φbPY>0.125 1.12 √(E/FY (2.33 – PU/φbPY)) ≥1.49√(E/FY) 5.70 √(E/FY [1 – 0.74 PU/φbPY]) 2.5.2 DISEÑO POR ANÁLISIS PLÁSTICO Se permite el diseño plástico para las secciones en las cuales las alas comprimidas, en la zona donde se espera la formación de rótulas plásticas y el alma en cualquier sección, tienen la relación ancho/espesor menor o igual al valor límite (λp), establecido en la Tabla 2.5.1. En las estructuras diseñadas a partir de un análisis plástico, la fuerza axial en los miembros, debida a las cargas verticales y horizontales mayoradas no excederá 0.85φcAtFy. En las estructuras diseñadas a partir de un análisis plástico, la fuerza axial de las columnas, debida a las cargas verticales y horizontales mayoradas, no excederá 0.75φcAtFy. Estará limitado a los aceros con tensiones de cedencia, inferiores a 4,570kg/cm² (65ksi). 2.5.3 ELEMENTOS ESBELTOS A COMPRESIÓN La resistencia de diseño de elementos esbeltos a compresión estará modificada por el factor de reducción Qs, apropiado para cada caso. Así como cuando el elemento esbelto es el ala comprimida de un miembro a flexión, el esfuerzo de flexión máximo requerido no excederá el valor de φb FY Qs; donde φb = 0.90. Los valores de Qs se obtendrán como sigue: a. Para angulares simples: ➔ Cuando: 0.45√(E/FY) < b/t < 0.91√(E/FY) (2-5) Q, = 1.340 - 0 . 7 6 ( b / t ) m + Cuando 0 . 9 1 m . Q, = 0.53E/[F,(b/t)z] %> Para alas, angulares y chapas que sobresalgan de vigas o columnas u otro miembro b. comprimido: + Cuando < 1 . 0 3 m : Q, = 1 . 4 1 5 - 0 . 7 4 ( b / t ) m (2-7) + Cuando Para alas, angulares y chapas que sobresalgan de columnas armadas o de otros c. miembros a compresion: + Cuando Q, = 1.415-0.65(b/t),/>m (2-9) + Cuando (2-10) . d m . Q, = 0.90EK,/[F7(b/t)z] % > Kc = 4/m ; 0.35 i Kc 5 0.763. para secciones de perfiles laminados, Para otras secciones: Kc = 0.763 Para almas de perfiles T: d. + Cuando 1 . 0 3 m .Q, = 1.908-1.22(D/t)JF,/E (2-11) + Cuando 1 . 0 3 m . Q, = 0.69/[FY(b/t)Z] % > (2-12) 2.6 ARRIOSTRAMIENTO EN LOS APOYOS En 10s puntos de apoyo de vigas secundarias, vigas principales y de cerchas se proporcionara un sistema de fijacion para restringir la rotacion con respecto a su eje longitudinal. 2.7 LIMITES MAXIMOS DE LA RELACION DE ESBELTEZ Para 10s miembros cuyo diseiio se basa en esfuerzo de compresion, la relacion de esbeltez kl/r. no excedera de 200. Para 10s miembros diseiiados por tension, la relacion de esbeltez l/r, no excedera de 300 Los miembros cuyo diseiio esta gobernado por tension, per0 que pueden estar solicitados a compresion con otras condiciones de carga, no requieren satisfacer el limite de esbeltez de compresion. 2.8 LUCES SIMPLES Las vigas principales y secundarias y las cerchas diseiiadas como luces simples tendran una longitud efectiva igual a la distancia entre 10s centros geometricos de 10s miembros en que se apoyan. 2.9 RESTRICCION EN LOS EXTREMOS Las vigas principales y secundarias y las cerchas diseiiadas, suponiendo restriccion parcial o total en sus extremos; asi como las secciones de 10s miembros donde ellas se conectan tendran una resistencia de diseiio mayor o igual a 10s efectos de las fuerzas y momentos mayorados y las demas fuerzas mayoradas a que Sean sometidas. Se permite algo de deformacion inelistica, per0 autolimitante, de una parte de la conexion. Articulo 3. PORTICOS Y OTRAS ESTRUCTURAS Las estructuras de acero se deberan proyectar de tal forma que se garantice tanto su estabilidad general como la de cada uno de sus miembros y la transmision completa de las solicitaciones a1 sistema de fundacion. -3 1 b 3.1 EFECTO DE SEGUNDO ORDEN (PA) En el diseiio de estructuras aporticadas se consideraran 10s efectos significativos de las cargas sobre la deformada de la estructura o la de sus miembros o efectos PA (de segundo orden). 3.1.1 DISENO POR ANALISIS PLASTIC0 En las estructuras diseiiadas con base en analisis plastico, la resistencia a flexion requerida, Mu, se determinara por medio de un analisis plistico de segundo orden, que satisfaga 10s requisitos del Articulo 3.2. 3.1.2 DISENO POR ANALISIS ELASTICO En las estructuras diseiiadas con base en el analisis elastico, el momento Mu de las columnas, vigas-columnas, conexiones y miembros conectados se determinara mediante un analisis elastico de segundo orden, o utilizando el procedimiento aproximado que se describe a continuacion: Mu =BlMnt+B2Mlt (3-1) + Donde: Mnt = resistencia requerida a flexion en el miembro, suponiendo que no hay MIt = resistencia requerida a flexion en el miembro, debido solamente a1 desplazamiento lateral del portico. desplazamiento lateral del portico. = momento de inercia en el plano de flexion (3-2) Pel = zz EI/(KL)z + Donde: I K = factor de longitud efectiva en el plano de flexion, determinado de acuerdo con el Articulo 3.2.1, para porticos arriostrados. P, = resistencia requerida a la compresion axial, del miembro considerado. C, = coeficiente basado en un analisis elastico de primer orden, suponiendo que no hay desplazamiento lateral del portico y cuyo valor se tomara como sigue: a) Para miembros comprimidos que no estan solicitadas por cargas transversales entre sus apoyos en el plano de flexion: C, = 0.6 - 0.4 (Mi / Mz) (3-3) + Donde: M1 / Mz es la relacion entre el menor y el mayor momento en 10s extremos de aquella porcion del miembro no arriostrado en el plano de flexion bajo consideracion. M1 / Mz es positiva cuando la flexion produce doble curvatura en el miembro, y negativa cuando produce curvatura sencilla. b) Para miembros comprimidos solicitados por cargas transversales o momentos entre sus apoyos, Cm se puede determinar mediante analisis racional o usando 10s siguientes valores: Para miembros con extremos restringidos C, = 0.85 Para miembros con extremos no restringidos c, = 1.00 + Donde: CPu = suma de las resistencias a compresion axial de todas las columnas del entrepiso. Aoh = desplazamiento lateral del entrepiso bajo consideracion, CH = suma de todas las fuerzas horizontales en el entrepiso que producen el desplazamiento lateral Aoh. L = altura del entrepiso considerado, P,, = IrzEI/(KL)z + Donde: I = momento de inercia en el plano de flexion K = factor de longitud efectiva en el plano de flexion, determinado de acuerdo con el Articulo 3.2.2, para porticos no arriostrados. b 3.2 ESTABILIDAD DE PORTICOS 3.2.1 PORTICOS ARRIOSTRADOS En celosias y porticos donde la estabilidad lateral se suministra por medio de una adecuada vinculacion a un arriostramiento diagonal, muros estructurales u otros medios equivalentes, el factor de longitud efectiva K para 10s miembros comprimidos se tomara como la unidad, a menos que un analisis estructural demuestre que se puede utilizar un valor menor. El sistema de arriostrado vertical para porticos arriostrados de multiples entrepisos sera determinado por un analisis estructural que demuestre que es adecuado para prevenir el pandeo de la estructura y mantener su estabilidad lateral, incluyendo 10s efectos de vuelco producidos por la accion del viento. Los muros estructurales externos e internos paralelos a1 plan0 de arriostramiento, las losas de piso y las cubiertas de techo adecuadamente aseguradas a 10s porticos estructurales se podrin considerar que funcionan acopladamente con el sistema de arriostramiento vertical para porticos de multiples entrepisos. Las columnas, las vigas y las diagonales, que forman parte del sistema de arriostramiento vertical, se pueden modelar a 10s efectos del analisis de pandeo de 10s porticos y de estabilidad lateral como una celosia simplemente conectada en voladizo vertical. En el analisis de estabilidad lateral se debera incluir la deformacion axial de todos 10s miembros del sistema de arriostramiento vertical. En las estructuras diseiiadas a partir de un analisis plastico, la fuerza axial en 10s miembros debida a cargas verticales y horizontales mayoradas no excedera 0.85$,AtF,. 3.2.2 PORTICOS NO ARRIOSTRADOS En porticos en 10s cuales la estabilidad lateral depende de la rigidez a la flexion de las vigas y las columnas conectadas rigidamente, el factor de longitud efectiva K de 10s miembros comprimidos se determinara por medio de un analisis estructural. Los efectos desestabilizantes de las cargas verticales sobre las columnas simplemente conectadas a 10s porticos y que no suministran resistencia a las cargas laterales deberan ser incluidos en el diseiio de las columnas del portico. Se permiten reducciones de las rigideces, debido a la inelasticidad en las columnas. El analisis de la resistencia requerida para porticos de varios pisos debe incluir 10s efectos de inestabilidad de 10s porticos y la deformacion axial de las columnas, bajo las cargas mayoradas dadas en el Articulo 1.5.3. En las estructuras diseiiadas a partir de un analisis plastico, la fuerza axial en las columnas, debida a las cargas verticales y horizontales mayoradas no excedera 0.75$,AtF,. Articulo 4. MIEMBROS A TENSION Se aplica a miembros solicitados por tension axial, causada por fuerzas que actuan a lo largo de su eje centroidal. b 4.1 RESISTENCIA DE DISENO A TENSION La resistencia de diseiio de miembros solicitados por tension $tP,, sera el menor valor obtenido, de acuerdo con 10s estados limites de cedencia del irea total y de rotura en el area neta efectiva: a. Fluencia en el area total: $t= 0.90 Pn = FvAt (4-1) Fractura en el area neta: (4-2) b. $t= 0.75 P, = F,A, + Donde: At = Area total, definida en 2.1 A, = .&ea neta efectiva definida en 2.3. F, = Minimo esfuerzo de fluencia especificado. F, = Resistencia minima a la tension especificada P, = Fuerza nominal axial. 4.2 MIEMBROS COMPUESTOS Los miembros solicitados por tension, constituidos por dos o mas perfiles o chapas, separados unos de otros por chapas de relleno intercaladas, se conectaran entre si en 10s sitios donde se colocan 10s rellenos, a intervalos tales, que la relacion de esbeltez de cada uno de 10s elementos componentes entre conectores no exceda de 300. La separacion longitudinal de 10s conectores que unen una chapa y un perfil, en un miembro compuesto sometido a tension, o dos chapas componentes en contact0 entre si, no sera menor a tres veces el diametro nominal del conector y su distancia a1 borde no sera menor que 1.75 veces el diametro nominal del conector. En 10s lados abiertos de 10s miembros compuestos solicitados por tension, se pueden utilizar tanto chapas con agujeros de acceso como presillas sin diagonales. Las presillas tendran una longitud no menor que dos tercios de la distancia entre la linea de conectores o soldaduras que las unen a 10s componentes del miembro y su espesor no sera inferior a 0.02 veces la distancia entre esas lineas. La separacion longitudinal de sus conectores o soldaduras intermitentes no excedera de 150 mm. La separacion de las presillas sera tal que la relacion de esbeltez de cualquier elemento componente entre ellos no sea mayor que 300. 4.3 MIEMBROS CONECTADOS CON PASADORES Y BARRA DE OJO 4.3.1 BARRA DE OJO 4.3.1.1 RESISTENCIA DE DISENO La resistencia de diseiio para barra de ojo, $tP, se determinara por el estado limite de cedencia en el area total, tomando como area total la seccihn transversal del cuerpo. $t = 0.90 Pn = FyAt 4.3.1.2 REQUISITOS DIMENSIONALES Los extremos (cabezas) de las barras de ojo seran circulares y de periferia concentrica con el agujero del pasador. El radio de transmisihn entre la cabeza y el cuerpo sera igual o mayor que el diimetro exterior de la cabeza. El ancho del cuerpo de las barras de ojo no excedera de 8 veces su espesor, el cual no sera inferior de 12mm. El area de la seccihn neta de la cabeza, medida a traves del agujero del pasador y considerada perpendicular a1 eje del miembro, no sera menor que 1.33 ni mayor que 1.5 veces el area de la seccihn transversal del cuerpo de la barra de ojo. El diametro del pasador no sera menor de 0.9 veces el ancho del cuerpo. El diametro del agujero del pasador no excedera en mas 0.8mm el diametro del pasador. 4.3.2 MIEMBROS CONECTADOS CON PASADORES 4.3.2.1 RESISTENCIA DE DISENO La resistencia de diseiio de un miembro conectado con pasador, UP, sera el menor valor de 10s siguientes estados limites: a. Tension en el area neta efectiva: $ = $t = 0.75 P, = 2 tb,f F, (4-3) b. Cortante en el area efectiva: $ = $sf = 0.75 P, = 0.6 A5 F, (4-4) c. Aplastamiento en el area proyectada del pasador: $ = 0.75 P, = 1.8 F, Apb (4-5) d. Cedencia en la seccion total: $ = 0.75 P, = At F, (4-1) + Donde: b,f = 2t + 1.6 cm, per0 no mayor que la distancia entre el borde del agujero y el borde del miembro, medida en la direccihn normal a la linea de la fuerza aplicada, cm. A,f = 2t (a + 0.5dp), cm2 Apb = proyeccihn area de apoyo del pasador, cm2 a = distancia mas corta entre el borde del agujero y el borde del miembro, medida en la direccihn normal a la linea de fuerza aplicada, cm dp = diametro del pasador, cm. t = espesor de la chapa, cm 4.3.2.2 REQUISITOS DIMENSIONALES El agujero del pasador se localizara equidistante de 10s bordes del miembro, en la direccihn normal de la fuerza aplicada. El diametro del pasador no sera menor de 0.9 veces el ancho del cuerpo. El diametro del agujero no excedera en mas de 0.8mm el diametro del pasador. El ancho de la chapa en el extremo del agujero no sera menor que el ancho efectivo a ambos lados del agujero del pasador. El area de la seccihn neta en el extremo del agujero del pasador, medida sobre el eje del miembro, no sera menor que 0.7 veces el area de la seccihn neta a traves del agujero requerido en la Seccihn 4.3.2.1. Las esquinas de las chapas unidas con pasadores se pueden cortar a 45", respecto a1 eje del miembro, siempre que el area de la seccihn neta en el extremo del agujero para el pasador situado en plano perpendicular a1 corte no sea menor que la requerida sobre el extremo del eje del miembro. Articulo 5. COLUMNAS Y OTROS MIEMBROS A COMPRESION Aplica a miembros prismaticos de seccion compacta o no, sujetos a compresion axial a traves de su eje longitudinal. 5.1 LONGITUD EFECTIVA Los miembros comprimidos se diseiiaran a partir de su longitud efectiva KL, definida por el product0 del factor de la longitud efectiva, K, y la longitud no arriostrada lateralmente, L. La longitud no arriostrada lateralmente es la longitud del miembro comprimido entre 10s centroides de 10s miembros que la restringen y puede ser diferente para cada uno de 10s ejes del miembro comprimido. En 10s porticos donde la estabilidad lateral se suministra por medio de una adecuada vinculacion a un arriostramiento diagonal, a muros estructurales, a entrepisos o cubiertas de techo sujetos horizontalmente mediante muros o sistemas de arriostramientos paralelos a1 plano del portico; asi como en las celosias, el factor de longitud efectiva, K, para miembros comprimidos se tomara igual a la unidad. Para 10s porticos donde la estabilidad lateral dependa de la rigidez a flexion de las vigas y 10s columnas rigidamente conectadas, la longitud efectiva se determinara por metodos analiticos y no sera menor que la longitud no arriostrada real. 5.1.1 LIMITACION DE ESBELTEZ La relacion entre la longitud efectiva de un miembro comprimido axialmente y su radio de giro, ambos definidos a1 mismo eje de flexion, se denomina relacion de esbeltez. Las relaciones de esbeltez, KL/r, de 10s miembros no excederin de 200. 5.1.2 ANALISIS PLASTICO Se permite el diseiio por analisis plastic0 cuando el parimetro de esbeltez de la columna definida en formula (5-4), no excede 1.5K. 5.2 RESISTENCIA DE DISENO La resistencia de diseiio de un miembro a compresion $bPn, sera el menor valor que se obtenga a1 analizar 10s estados limites de pandeo flexional y flexo-torsional, de la seccion del miembro comprimido axialmente. 5.2.1 RESISTENCIA DE DISENO A COMPRESION POR PANDEO FLECTOR La resistencia de diseiio por pandeo flector de 10s miembros comprimidos es $cPn. + Cuando & / Q 51.5: (5-2) F,, = Q(0.658Q"~)F, + Cuando Ac,@>1.5: + Donde: L = distancia entre secciones transversales arriostradas contra desplazamientos laterales o torsionales del miembro. r = radio de giro que controla el diseiio tomado con respecto a1 plan0 de pandeo, Q = factor de reduccion por efecto de pandeo local Q = 1.0 en secciones donde la relacion ancho/espesor de sus elementos no excede el valor de L, dado en la Tabla 2.1 Q = QsQa en secciones con elementos esbeltos, cuya relacion ancho/espesor exceda el valor h, dado en la Tabla 2.1, donde: Qs = factor definido por las formulas (2-5) a (2-12) Qa = area efectidarea total 5.2.2 RESISTENCIA DE DISENO A COMPRESION POR PANDEO FLEXO- TORSOR La resistencia de diseiio por pandeo flexo-torsor de 10s miembros comprimidos, es $cP,. El esfuerzo critic0 nominal Fa, se calculara como sigue: + P a r a A e & < l . 5 : F,, = Q(0.658Q"~)F, (5-6) +ParaAe,@>1.5: (5-7) 0.877 Fcr = [ F)$ + Donde: 4 =m El esfuerzo F,, se CL ... ulara ... acuerdo a la simetria ... ..- seccion transversal del miembro comprimido, como sigue: a) Para perfiles doblemente simetricos: b) simetria: Para perfiles de un solo eje de simetria, suponiendo que el eje Y es el eje de c) siguiente ecuacion: Para perfiles asimetricos, F, sera el menor valor absoluto de la raiz cubica de la + Donde: K, = factor de longitud efectiva para pandeo torsional G = modulo de cortante. C, = constante de alabeo. J = constante torsional. I,, I, = momento inercia en 10s ejes principales XO, YO = coordenadas del centro de cortante con respecto a1 centroide de la seccion (5-11) 1% + I y ro = X o +Yo +- A (5-12) ,,=I-( X o 2 .,' +Yo ' 1 (5-13) (5-14) (5-15) 5.3 MIEMBROS COMPUESTOS 5.3.1 RESISTENCIA DE DISENO La resistencia de diseiio de miembros compuestos de dos o mas perfiles sometidos a compresion se determinara segun lo dispuesto en el articulo 5.2, con la siguiente rnodificacion. Si el modo de pandeo implica deformaciones relativas que produzcan fuerzas de corte en 10s conectores de 10s perfiles individuales, la relacion KL/r es reemplazada por la relacion de esbeltez modificada (KL/r) ,, calculada como sigue: a) Para pernos intermedios ajustados: (5-16) b) friccion, o soldaduras: Para pernos intermedios totalmente apretados como lo requerido en juntas por (5-17) + Donde: = relacion de esbeltez del miembro compuesto actuando como una unidad [:lo = relacion de esbeltez modificada del miembro compuesto. [:Im a = distancia entre conectores ri = radio de giro minimo del componente individual rib = radio de giro de 10s componentes individuales, referido a su eje baricentrico paralelo a1 eje de pandeo. a = relacion de separacion = h/2rib h = distancia entre 10s baricentros de 10s componentes individuales perpendiculares a1 eje de pandeo de miembro. 5.4 MIEMBROS A COMPRESION CONECTADOS CON PASADORES Los miembros comprimidos conectados con pasadores se diseiiaran cumpliendo 10s requerimientos del Articulo 4.3.2, except0 que las formulas (4-3) y (4-4) no aplican. Articulo 6 VIGAS Y OTROS MIEMBROS A FLEXION b 6.1 DISENO POR FLEXION Aplica a perfiles de acero de seccion homogeneas e hibridas con a1 menos un eje de simetria y que estan solicitadas a flexion simple alrededor de uno de sus ejes principales. Las disposiciones de pandeo lateral torsional, contempladas en este artículo, están limitadas a perfiles de doble simetría, canales, ángulos dobles y perfiles T. 6.1.1 RESISTENCIA DE DISEÑO La resistencia de diseño a flexión será φbMn donde φb es el factor de reducción de la resistencia teórica a flexión Mn. La resistencia teórica a flexión Mn será el menor valor que se obtenga al analizar los estados límites de fluencia, pandeo lateral torsional (LTB), pandeo local del patín a compresión (FLB) y pandeo local del alma a compresión (WLB). 6.1.1.1 FLUENCIA La resistencia de diseño para el estado límite de fluencia será φbMn. φb = 0.90 ➢ Para λ ≤ λp: Mn = Mp (6-1) ➢ Donde: λ = parámetro de esbeltez, definida en Sección 2.5.1. Mp = momento plástico teórico. ➢ Para secciones homogéneas: Mp = FyZ ≤ 1.5 My Z = módulo plástico de la sección. My = momento correspondiente a la fluencia en la fibra extrema de una sección para una distribución elástica de esfuerzos. My = FyS para secciones homogéneas. My = FyfS para secciones híbridas. 6.1.1.2 PANDEO LATERAL TORSIONAL Aplica solamente a miembros sujetos a flexión en su eje mayor. La resistencia de diseño del estado límite de pandeo lateral torsional será φbMn; ➔ Donde: φb = 0.90 Mn = resistencia nominal teórica, determinada como sigue: a) Secciones de simetría doble y canales con Lb ≤ Lr , la resistencia teórica a flexión es: Mn = Cb [ Mp − (Mp − Mr) (Lb − Lp)/(Lr − Lp) ] ≤ Mp (6-2) ➔ Donde: Cb = coeficiente de modificación para diagramas de momentos no uniformes, estando arriostrados ambos extremos del segmento de la viga: Cb = 12.5Mmax / (2.5Mmax + 3MA + 4MB + 3MC) (6-3) ➔ Donde: Mmáx. = valor absoluto del momento máximo en el segmento entre arriostramiento. MA, MB, MC = valores absolutos de los momentos a la distancia de 0.25, 0.50, 0.75 veces la longitud de segmento entre arriostramiento, respectivamente. Se puede usar el valor de Cb = 1.0 para todos los casos, para un diseño conservador. En las vigas en voladizo, cuyo extremo libre no esté arriostrado, se tomará Cb = 1.0. Lb = distancia entre secciones transversales arriostradas contra desplazamientos laterales del ala comprimida o desplazamiento torsional de la sección transversal. Lp = El valor límite de la longitud no arriostrada lateralmente para desarrollar la capacidad de flexión plástica, suponiendo un diagrama de momentos uniformemente distribuido, (Cb=1.0); Lp, se determinará como sigue: 1) Para perfiles doble T, incluyendo secciones híbridas y canales: Lp = 1.76 ry √(E/Fyf) (6-4) 2) Para barras rectangulares y secciones cajón: L_p = (0.13 r_y / M_p) √(JA) (6-5) ➔ Donde: A = Área de la sección, cm² J = Constante torsional, cm⁴ L_r y M_r : El valor límite de la longitud sin arriostramiento lateral, L_r, y el valor del momento de pandeo lateral correspondiente M_r, se determinará como sigue: 1) Para perfil doble T de doble simetría y perfiles canal: L_r = (r_y X_1 / F_L) √(1 + √(1 + X_2 F_L²)) (6 -6) M_r = F_L S_X (6 -7) ➔ Donde: X_1 = (π / S_X) √(EGJA/2) (6 -8) X_2 = 4 (C_w / I_Y) [S_X / GI] (6 -9) S_X = Módulo de sección en el eje mayor, cm³ E = módulo de elasticidad del acero, 2.10 x 10⁶ kg/cm² G = Módulo de elasticidad de corte del acero, 8.08 x 10⁵ kgf/cm² F_L = Menor valor de (F_yf –F_r) o F_yw, kgf/cm² F_yf = esfuerzo de fluencia en las alas, kgf/cm² F_yw = esfuerzo de fluencia del alma, kgf/cm² C_w = Constante de alabeo, cm⁶ 2) Para barras rectangulares sólidas y sección cajón: L_r = 2r_y E √(JA) / M_r (6 -10) M_r = F_yf S_X (6 -11) b) Secciones de simetría doble y canales con Lb > Lr. La resistencia teórica a flexión es: M_n = M_cr ≤ M_p (6 -12) ➔ Donde: El valor del momento elástico crítico, M_cr, se calculará como sigue: 1) Para perfiles I de doble simetría y perfiles canal: M_cr = C_b (π/L_b) √(EI_Y GI + [πE²/L_b] I_Y C_W) (6 -13) M_cr = (C_b S_X1 √2)/(L_b/r_y) √(1 + X₁²X₂ / (2(L_b/r_y))) (6 -14) 2) Para barras rectangulares sólidas y secciones tipo cajón simétricos: M_cr = 57000 C_b √(JA) / (L_b/r_y) (6 -15) 3) Perfiles T y angulares dobles dispuestos en T. M_n = M_cr = (π √(EI_Y GI))/L_b [B + √(1 + B²)] (6-16) ➔ Donde: M_n ≤ 1.5 M_y para almas traccionadas. M_n ≤ 1.0 M_y para almas comprimidas. B = ± 2.3(d/L_b)√(I_y/J) El signo (+) aplica cuando el alma está solicitada por tracción y el signo (-) cuando está en compresión. Se usará el signo negativo para calcular el valor de B, si a lo largo de toda la longitud no arriostrada, el extremo libre del alma está comprimido. 6.1.1.3 DISEÑO POR ANÁLISIS PLÁSTICO Se permitirá el diseño por análisis plástico de las vigas de sección compacta, flectadas alrededor de su eje de mayor inercia, cuando la distancia sin soporte lateral del ala comprimida (L_b), adyacente a las rótulas plásticas asociadas con el mecanismo de falla, no excede el valor L_pd, determinado en las fórmulas (6-17) ó (6-18): a) Para perfiles I con uno o dos ejes de simetría, y cuya ala comprimida sea igual o mayor que el ala traccionada (incluyendo miembros híbridos) cargados en el plano del alma. L_pd = [0.12 + 0.076(M₁/M₂)](E/F_Y)r_y (6-17) ➔ Donde: F_y = esfuerzo de fluencia mínima especificada para el acero del ala comprimida M₁= el menor de los momentos que actúan en los extremos del tramo no soportado lateralmente. M₂= El mayor de los momentos que actúan en los extremos del tramo no soportado lateralmente. (M₁/M₂) es positivo cuando los momentos causan doble curvatura y negativo cuando la curvatura es simple. r_y = radio de giro con respecto al eje menor de la sección. b) Para barras rectangulares sólidas y vigas cajón simétricas L_pd = [0.17 + 0.10(M₁/M₂)](E/F_Y)r_y ≥ 0.10(E/F_Y)r_y (6-18) Las limitaciones del valor L_b no se tienen que cumplir en los miembros flexionados en su eje de menor momento de inercia ni en las secciones circulares o cuadradas. En la región donde se forma la última rótula, como en las zonas no adyacentes a las rótulas plásticas, la resistencia de diseño se calculará conforme a la Sección 6.1.1.2. 6.2 DISEÑO POR CORTANTE Aplica para las almas no rigidizadas de vigas con simple o doble simétrica, incluyendo vigas híbridas, y los perfiles canales solicitados por fuerzas cortantes en el plano del alma. Para vigas de alma rigidizadas, véase 6.2.2 6.2.1 RESISTENCIA DE DISEÑO POR CORTANTE La resistencia de diseño por cortante de las almas no rigidizadas, con una relación ancho/espesor: h / t_w ≤ 260, es φ_v V_n, ➔ Donde: φ_v = 0.90 V_n = resistencia nominal de cortante, que será calculado como sigue: a) Para h/t_w ≤ 2.45√(E/F_YW) V_n = 0.6 F_yw A_w (6-19) b) Para 2.45√(E/F_YW) < h/t_w ≤ 3.07√(E/F_YW) V_n = 0.6F_YW A_W [2.45√(E/F_YW) / (h/t_w)] (6-20) c) Para 3.07√(E/F_YW) < h/t_w ≤ 260 V_n = A_w [4.52E / (h/t_w)²] (6-21) 6.2.2 RIGIDIZADORES TRANSVERSALES En las vigas armadas no se requerirán rigidizadores transversales ➔ Cuando: a) h/t_w ≤ 2.45 √(E/F_YW) b) El cortante mayorado, V_u, obtenido del análisis estructural sea menor o igual a: 0.6 φ_v F_Yw A_w C_v (6-22) ➔ Donde: φ_v = 0.90 C_v = coeficiente de cortante, determinado como sigue: a) Para 1.10 √(K_v E/F_YW) ≤ h/t_w ≤ 1.37 √(K_v E/F_YW) C_V = 1.10 √(K_v E/F_YW) / (h/t_w) (6-23) b) Para h/t_w > 1.37 √(K_v E/F_YW) C_V = 1.51 K_v E / ((h/t_w)² F_YW) (6-24) ➔ Donde: K_v = 5 + 5/(a/h)²; será igual a 5.0 si a/h > 3.0 ó [260/(h/t_w)]² El momento de inercia de un par de rigidizadores, o de un rigidizador único, con referencia a un eje en el plano del alma no será menor de at_w³ j, ➔ Donde: j = 2.5/(a/h)² − 2.0 ≥ 0.5 ➔ Donde: a = distancia entre rigidizadores transversales. h = para vigas laminadas, la distancia libre entre alas menos los filetes o radios. h = distancia libre entre alas menos los filetes o radios, para vigas laminadas. h = la distancia libre entre alas, para secciones armadas soldadas. Cuando se toma en cuenta la contribución del campo de tracción, el área del rigidizador Ast no será menor que la calculada con la fórmula (6-25). A_st = (F_yw / F_yst) [ 0.15 D h t_w (1 - C_v) (V_u / (φ_v V_n)) - 18 t_w² ] ≥ 0 (6-25) ➔ Donde: C_V = definido en las fórmulas (6-23) y (6-24). F_yst = esfuerzo de fluencia mínima especificada para el acero del rigidizador. V_n = resistencia teórica al cortante ver 6.2.1. V_u = cortante mayorado en la localización del rigidizador. D = 1 para rigidizadores colocados en pareja. D = 1.8 para rigidizadores construidos con un solo ángulo. D = 2.4 para rigidizadores construidos por una sola chapa. Los rigidizadores intermedios se pueden interrumpir cerca del ala en tracción, siempre que el contacto no sea necesario para transmitir una carga concentrada o una reacción. La soldadura de filete que conecta el rigidizador al alma se interrumpirá a una distancia no menor de 4 ni mayor de 6 veces el espesor del alma. de manera que no se encuentre con la soldadura alma-alas del perfil. 6.3 VIGAS DE ALMA VARIABLE Aplica para vigas cuyas secciones transversales cumplen los requisitos siguientes: a) Tener por lo menos un eje de simetría, el cual será perpendicular al plano de flexión. b) Las áreas de las dos alas serán iguales y se mantendrán constantes en toda la longitud del miembro. c) La altura será variable linealmente de acuerdo a la fórmula (6-26) d = d₀(1 + γ Z/L) (6-26) ➔ Donde: γ = (d_L − d₀) / d₀ ≤ al menor valor de 0.268 (L/d₀) ó 6.0 d₀ = altura en el extremo menor de un miembro de altura variable. d_L = altura en el extremo mayor de un miembro de altura variable. Z = distancia desde el extremo menor del miembro, cm. L = longitud no soportada del miembro, medida entre los centros de gravedad de los miembros de arriostramiento lateral. 6.3.1 RESISTENCIA DE DISEÑO A FLEXIÓN La resistencia de diseño a flexión de miembros de almas variables flexadas para el estado límite de pandeo lateral-torsional es φ_bM_n, donde φ_b = 0.90 y la resistencia nominal es: M_n = (5/3) S_x'F_by (6-27) ➔ Donde: S_x' = módulo elástico de la sección crítica en la longitud no soportada de la viga bajo consideración F_by = (2/3)[1.0 − F_y / (6B√(F_sy² + F_wy²))]F_y ≤ 0.60F_y (6-28) ➔ Si F_by ≤ F_y / 3, entonces: F_by = B√(F_sy² + F_wy²) (6-29) En las fórmulas precedentes F_sy = 0.41E / (h_s L d₀ / A_f) (6-30) F_wy = 5.9E / (h_w L / r_T0)² (6-31) ➔ Donde: h_s = factor igual a 1.0 + 0.230γ√(L d_0 / A_f) h_w = factor igual a 1.0 + 0.00385γ√(L / r_t0) r_T0 = radio de giro de una sección en el extremo menor, considerando solamente el ala comprimida más un tercio del área del alma a compresión, tomado en un eje en el plano del alma. A_f = área del ala a compresión. γ = (d_L - d_0)/d_0 se obtendrá para la longitud no soportada, que contiene la máxima tensión calculada debida a flexión. El valor del coeficiente B se determinará como sigue: a) Cuando el momento máximo M₂, en tres segmentos adyacentes de longitudes no arriostradas aproximadamente iguales, está situado en el segmento central, y M₁ es el momento mayor en un extremo de la parte del miembro constituido por tres segmentos: B = 1.0 + 0.37(1.0 + M₁/M₂) + 0.50γ(1.0 + M₁/M₂) ≥ 1.0 (6-32) La