ESTRUCTURAS DE ACERO CON PERFILES DE … · O = Sección Omega L = Sección en Ángulo EJEMPLO:...
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ESTRUCTURAS DE ACERO CON PERFILES
DE LÁMINA FORMADA EN FRÍO
Para la NSR-98…
F.6.1 – Generalidades
F.6.2 – Elementos
F.6.3 – Miembros
F.6.4 – Ensamblajes Estructurales
F.6.5 – Conexiones y Uniones
F.6.6 – Ensayos para casos especiales
ESTRUCTURAS DE ACERO CON PERFILES
DE LÁMINA FORMADA EN FRÍO
Para la Nueva Norma de Construcción…
F.4.1 – Provisiones Generales
F.4.2 – Elementos
F.4.3 – Miembros
F.4.4 – Miembros Armados y Sistemas Estructurales
F.4.5 – Conexiones y Uniones
F.4.6 – Ensayos para casos especiales
F.4.7 – Tableros metálicos para trabajo en sección compuesta
F.4.8 – Especificaciones para construcción de entramados de acero
formado en frío, sistemas de construcción en seco (DryWall) y
entramados de cerchas
F.4.7 – Tableros metálicos para
trabajo en sección compuesta
Figura F.4.7.1-1 Sección transversal de losa o entrepiso en
comportamiento compuesto con un tablero metálico
¿Qué incluye?
1. El diseño y algunos chequeos podrían realizarse por DEA (Diseño por Esfuerzos Admisibles)
2. Tolerancias de fabricación y espesores mínimos
3. Consideraciones de Carga durante la etapa constructiva
4. Anclaje de las láminas
5. Concreto
6. Refuerzo por retracción y temperatura
7. Conectores de cortante
8. Área resistente a fuerzas cortantes
9. Consideraciones para cargas concentradas
F.4.7 – Tableros metálicos para
trabajo en sección compuesta
2a. Tolerancias de fabricación (Sección F.4.7.2)
F.4.7 – Tableros metálicos para
trabajo en sección compuesta
Longitud del panel ±12𝑚𝑚 (1 2 𝑝𝑢𝑙𝑔)
Espesor No debe ser menor al 95%
del espesor de diseño
Ancho útil del panel +20𝑚𝑚 3 4 𝑝𝑢𝑙𝑔 , −10𝑚𝑚 (3 8 𝑝𝑢𝑙𝑔)
Flecha y curvatura 6𝑚𝑚 𝑒𝑛 3.00𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑
1 4 𝑝𝑢𝑙𝑔 𝑒𝑛 10𝑝𝑖𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑
Extremo del panel fuera de escuadra
10𝑚𝑚 𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 1 8 𝑝𝑢𝑙𝑔 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑖𝑒 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙
Tabla F.4.7.2-1 Tolerancias de Fabricación
2b. Espesores mínimos del acero base (Sección F.4.7.2)
F.4.7 – Tableros metálicos para
trabajo en sección compuesta
Tabla F.4.7.2-2 Espesores base mínimos
Tipo o calibre
Espesor de diseño Espesor mínimo
mm Pulg mm Pulg
22 0.75 0.0295 0.71 0.0280
21 0.84 0.0329 0.79 0.0311
20 0.91 0.0358 0.86 0.0340
19 1.06 0.0418 1.01 0.0398
18 1.20 0.0474 1.14 0.0449
17 1.37 0.0538 1.30 0.0512
16 1.52 0.0598 1.44 0.0567
3. Consideraciones de carga durante la construcción
F.4.7 – Tableros metálicos para
trabajo en sección compuesta
Figura F.4.7.3-1
Cargas durante la
construcción
4. Anclaje de láminas (Sección F.4.7.4.4)
F.4.7 – Tableros metálicos para
trabajo en sección compuesta
•Anclaje a los miembros de soporte por soldadura o sujetadores mecánicos.
Tanto transversal como longitudinal
•Sujetador en el traslapo longitudinal obligatorio para evitar las deflexiones
diferenciales entre láminas durante el vaciado del concreto (Sección F.4.7.4.4)
•No son admisibles los huecos hechos por soldadura durante las operaciones
del anclaje. Debe utilizarse arandela para soldadura con el calibre 22
(0.71mm espesor base mínimo)
5. Concreto (Sección F.4.7.5.3)
F.4.7 – Tableros metálicos para
trabajo en sección compuesta
Acorde con el título C de la Norma. No aditivos con sales clorhídricas
6. Refuerzo por retracción y temperatura (Sección F.4.7.5.5)
Área de acero igual o mayor a 0.00075 veces el área del concreto, no inferior a 59.3mm2
para un ancho de un metro. Hasta hasta un 10% de capacidad adicional sobre losas
que no la poseen.
Pueden utilizarse fibras en el concreto en sustitución de la malla. Norma NTC 5214
7. Conectores de cortantes (Sección F.4.7.5.6.3)
F.4.7 – Tableros metálicos para
trabajo en sección compuesta
𝑁𝑠 = 𝐹𝑦 (𝐴𝑠 − 𝐴𝑤𝑒𝑏𝑠 2 − 𝐴𝑏𝑓 ) 142.58 𝑓′𝑐𝐸𝑐 1 2
Donde 𝑁𝑠 = Número de pernos conectores de 19𝑚𝑚 3 4 𝑝𝑢𝑙𝑔 , requerido por metro de ancho 𝐴𝑠 = Área de acero en 𝑚𝑚2 por metro de ancho
𝐴𝑤𝑒𝑏𝑠 = Área de las almas en 𝑚𝑚2 por metro de ancho
𝐴𝑏𝑓 = Área de acero del ala inferior en 𝑚𝑚2 por metro de ancho
𝐹𝑦 = Esfuerzo de fluencia de diseño en 𝑀𝑃𝑎 determinado en la sección F.4.1.6.1
𝐸𝑐 = Módulo de elasticidad del concreto en 𝑀𝑃𝑎 acorde como es determinado en el título C de esta norma.
8. Área disponible para cortante (Sección F.4.7.5.7)
F.4.7 – Tableros metálicos para
trabajo en sección compuesta
Figura F.4.7.5.7-1 Áreas
disponibles para cortante
9. Cargas concentradas (Sección F.4.7.7.5)
F.4.7 – Tableros metálicos para
trabajo en sección compuesta
Figura F.4.7.7.4-1 Distribución
de cargas concentradas
F.4.8 – Especificaciones para construcción de
entramados de acero formado en frío, sistemas de
construcción en seco y entramados de cerchas
¿Qué incluye?
1. Especificaciones de material
2. Espesor del acero base
3. Designación de producto y geometrías estándar
4. Codificación por colores
5. Tolerancias de fabricación
6. Parales de muro
7. Cerchas para sistemas de entramados y diseño de cartelas
8. Cabeceros
F.4.8 – Especificaciones para construcción de
entramados de acero formado en frío, sistemas de
construcción en seco y entramados de cerchas
F.4.8 – Especificaciones para construcción de
entramados de acero formado en frío, sistemas de
construcción en seco y entramados de cerchas
1. Especificaciones de Material (Sección F.4.8.2.1)
Norma ASTM A1003/ A1003M:
Estructural: Grado 33 (Fy = 33 ksi) y Grado 50 (Fy = 50 ksi). De alta
ductilidad y baja ductilidad. Solo se reconocen estos materiales.
No Estructural: Grado 33 (Fy = 33 ksi)
F.4.8 – Especificaciones para construcción de
entramados de acero formado en frío, sistemas de
construcción en seco y entramados de cerchas
2. Espesor del acero base (Sección F.4.8.2.2)
Espesor de diseño Espesor mínimo del acero base
𝒎𝒎 𝒑𝒖𝒍𝒈 𝒎𝒎 𝒑𝒖𝒍𝒈
0.478 0.0188 0.455 0.0179
0.719 0.0283 0.683 0.0269
0.792 0.0312 0.752 0.0296
0.879 0.0346 0.836 0.0329
1.146 0.0451 1.087 0.0428
1.438 0.0566 1.367 0.0538
1.811 0.0713 1.720 0.0677
2.583 0.1017 2.454 0.0966
3.155 0.1242 2.997 0.1180
F.4.8 – Especificaciones para construcción de
entramados de acero formado en frío, sistemas de
construcción en seco y entramados de cerchas
3. Designación de producto y geometrías (Sección F.4.8.3)
P = Miembro de un entramado, Paral o
Vigueta, el cual posee labios o pestañas
G = Canal Guía
U = Sección canal o paral de un
entramado que no posee pestañas
O = Sección Omega
L = Sección en Ángulo
EJEMPLO:
300P60-1.2 = Sección Paral de 300 mm
de alto x 60 mm de ancho y 1.2 mm de
espesor base
F.4.8 – Especificaciones para construcción de
entramados de acero formado en frío, sistemas de
construcción en seco y entramados de cerchas
4. Codificación por colores (Sección F.4.8.3.6.3)
Espesor de diseño mm (pulg)
Color
0.478 (0.0188) Ninguno
0.719 (0.0283) Negro
0.792 (0.0312) Rosado
0.879 (0.0346) Blanco
1.146 (0.0451) Amarillo
1.438 (0.0566) Verde
1.811 (0.0713) Naranja
2.583 (0.1017) Rojo
3.155 (0.1242) Azul
F.4.8 – Especificaciones para construcción de
entramados de acero formado en frío, sistemas de
construcción en seco y entramados de cerchas
5a. Tolerancias de fabricación (Sección F.4.8.3.7)
DimensiónA Ítem revisado Parales, mm (pulg) Canales Guías, mm
(pulg)
A Longitud +2.38 (3/32) -2.38 (3/32)
+12.7 (1/2) -6.35 (1/4)
BB Altura del alma +0.79 (1/32) -0.79 (-1/32)
+0.79 (1/32) +3.18 (1/8)
C Acampanado
Exceso en doblez +1.59 (1/32) -1.59 (1/32)
+0 (0) -2.38 (3/32)
D Ancho a centro
de hueco +1.59 (1/16) -1.59 (1/16)
NA NA
E Longitud de
centro de huecos +6.35 (1/4) -6.35 (1/4)
NA NA
F Corona +1.59 (1/16) -1.59 (1/16)
+1.59 (1/16) -1.59 (1/16)
G Curvatura lateral 2.6 por m (1/32 por pie)
12.7 max. (1/2) 2.6 por m (1/32 por pie)
12.7 max. (1/2)
H Arco 2.6 por m (1/32 por pie)
12.7 max. (1/2) 2.6 por m (1/32 por pie)
12.7 max. (1/2)
I Torsión (giro
axial) 2.6 por m (1/32 por pie)
12.7 max. (1/2) 2.6 por m (1/32 por pie)
12.7 max. (1/2)
F.4.8 – Especificaciones para construcción de
entramados de acero formado en frío, sistemas de
construcción en seco y entramados de cerchas
5b. Tolerancias de fabricación (Sección F.4.8.3.7)
F.4.8 – Especificaciones para construcción de
entramados de acero formado en frío, sistemas de
construcción en seco y entramados de cerchas
5b. Tolerancias de fabricación (Sección F.4.8.3.7)
F.4.8 – Especificaciones para construcción de
entramados de acero formado en frío, sistemas de
construcción en seco y entramados de cerchas
6. Parales de muros (Sección F.4.8.4)
Dos tipos de diseño: Diseño completamente en acero o Diseño
arriostrado por tableros
7. Cerchas de entramados y cartelas (Sección F.4.8.4.3)
F.4.8 – Especificaciones para construcción de
entramados de acero formado en frío, sistemas de
construcción en seco y entramados de cerchas
8a. Cabeceros (Sección F.4.8.4.4.1)
F.4.8 – Especificaciones para construcción de
entramados de acero formado en frío, sistemas de
construcción en seco y entramados de cerchas
8b. Cabeceros (Sección F.4.8.4.4.1)
F.4.3 – Miembros
¿Qué incluye?
1. Flexión
a) Resistencia nominal
b) Pandeo lateral torsional
c) Pandeo distorsional
2. Cortante
a) Almas con huecos
b) Almas sin huecos
3. Flexión y cortante combinados
4. Arrugamiento del alma
5. Rigidizadores de apoyo
6. Compresión
7. Compresión y momento combinados
F.4.3 – Miembros
3. Flexión y cortante combinados (Sección F.4.3.3.3.1)
𝑀
𝜙𝑏𝑀𝑛𝑥𝑜
2
+ 𝑉
𝜙𝑣𝑉𝑛
2
≤ 1.0
𝑀𝑛 = Resistencia nominal (resistencia a momento) cuando solo se considera flexión
𝑀 = Resistencia requerida a flexión (momento mayorado). 𝑀 = 𝑀𝑢 (DCCR) 𝜙𝑏 = Factor de resistencia para flexión (ver sección F.4.3.3.1.1) 𝑀𝑛𝑥𝑜 = Resistencia nominal a flexión (resistencia a momento) alrededor del eje centroidal x determinado de acuerdo con la sección F.4.3.3.1.1
𝑉 = Resistencia requerida a cortante (cortante mayorado). 𝑉 = 𝑉𝑢 𝜙𝑣 = Factor de resistencia para cortante (ver sección F.4.3.3.2) 𝑉𝑛 = Resistencia nominal cuando se solo se considera cortante
F.4.3 – Miembros
4. Arrugamiento del alma (Sección F.4.3.3.4)
𝑃𝑛 = 𝐶𝑡2𝐹𝑦 sen𝜃 1− 𝐶𝑅 𝑅
𝑡 1 + 𝐶𝑁
𝑁
𝑡 1− 𝐶ℎ
ℎ
𝑡
𝑃𝑛 = Resistencia nominal a arrugamiento del alma 𝐶 = Coeficiente de la tabla F.4.3.3-1, F.4.3.3-2, F.4.3.3-3, F.4.3.3-4, ó F.4.3-5 𝑡 = Espesor del alma
𝐹𝑦 = Esfuerzo de fluencia de diseño de acuerdo con la sección F.4.1.6.1
𝜃 = Ángulo entre el plano del alma y el plano de la superficie de soporte, 45° ≤ 𝜃 ≤ 90° 𝐶𝑅 = Coeficiente de radio de doblez interno tomado de la tabla F.4.3.3-1, F.4.3.3-2, F.4.3.3-3, F.4.3.3-4, ó F.4.3.3-5 𝑅 = Radio de doblez interno 𝐶𝑁 = Coeficiente de longitud de apoyo de la carga tomado de la tabla F.4.3.3-1, F.4.3.3-2, F.4.3.3-3, F.4.3.3-4, ó F.4.3.3-5 𝑁 = Longitud de apoyo de la carga (mínimo 19mm (3/4pulg)) 𝐶ℎ = Coeficiente de esbeltez del alma tomado de la tabla F.4.3.3-1, F.4.3.3-2, F.4.3.3-3, F.4.3.3-4, ó F.4.3.3-5 ℎ = Dimensión plana del alma, medida en su mismo plan
F.4.3 – Miembros
4. Arrugamiento del alma (Sección F.4.3.3.4)
Condiciones de Apoyo y Aleta
Casos de carga 𝑪 𝑪𝑹 𝑪𝑵 𝑪𝒉 DCCR
𝝓𝒘 Límites
Sujeto al apoyo
Alas rigidizadas o parcialmente rigidizadas
Carga sobre una aleta o
reacción
Extremo 4 0.14 0.35 0.02 0.85 𝑅 𝑡 ≤ 9
Interior 13 0.23 0.14 0.01 0.90 𝑅 𝑡 ≤ 5
Carga sobre las dos aletas
o reacción
Extremo 7.5 0.08 0.12 0.048 0.85 𝑅 𝑡 ≤ 12
Interior 20 0.10 0.08 0.031 0.85 𝑅 𝑡 ≤ 12
No sujeto
Alas rigidizadas o parcialmente rigidizadas
Carga sobre una aleta o
reacción
Extremo 4 0.14 0.35 0.02 0.80 𝑅 𝑡 ≤ 5
Interior 13 0.23 0.14 0.01 0.90
Carga sobre las dos aletas
o reacción
Extremo 13 0.32 0.05 0.04 0.90 𝑅 𝑡 ≤ 3
Interior 24 0.52 0.15 0.001 0.80
Alas no rigidizadas
Carga sobre una aleta o
reacción
Extremo 4 0.40 0.60 0.03 0.85 𝑅 𝑡 ≤ 2
Interior 13 0.32 0.10 0.01 0.85 𝑅 𝑡 ≤ 1
Carga sobre las dos aletas
o reacción
Extremo 2 0.11 0.37 0.01 0.75 𝑅 𝑡 ≤ 1
Interior 13 0.47 0.25 0.04 0.80
Tabla F.4.3.3-2 Factores de resistencia y coeficientes para
Secciones canal con almas sencillas y secciones C
F.4.4 – Miembros armados y sistemas estructurales
¿Qué incluye?
1. Secciones armadas
a) Miembros a flexión compuestos de C espalda-espalda
b) Miembros a compresión de dos secciones en contacto
2. Arriostramiento lateral y estabilidad
a) Secciones C y Z
3. Sistemas de muros y cubiertas metálicas
a) Correas, Lagueros y otros miembros
b) Arriostramiento y sistemas de anclaje de cubiertas
F.4.4 – Miembros armados y sistemas estructurales
4. Dos secciones en contacto a compresión (Sección F.4.4.1.2)
𝐾𝐿
𝑟 𝑚
= 𝐾𝐿
𝑟 𝑜
2
+ 𝑎
𝑟𝑖
2
𝐾𝐿 𝑟 𝑜 = Relación de esbeltez total de la entera sección alrededor del eje del miembro armado 𝑎 = Espaciamiento del sujetador intermedio ó punto de soldadura 𝑟𝑖 = Radio de giro mínimo del área transversal total no reducida de una sección individual en un miembro armado
F.4.4 – Miembros armados y sistemas estructurales
4. Dos secciones en contacto a compresión (Sección F.4.4.1.2)
Desarrollo basado en las investigaciones del profesor Sato y Uang, y Duan et al
Duan et al Sato y Uang
F.4.4 – Miembros armados y sistemas estructurales
4. Dos secciones en contacto a compresión (Sección F.4.4.1.2)
F.4.4 – Miembros armados y sistemas estructurales
4. Dos secciones en contacto a compresión (Sección F.4.4.1.2)
F.4.4 – Miembros armados y sistemas estructurales
5. Arriostramiento y estabilidad lateral (Sección F.4.4.3.2.1)
PL1 y PL2 son las resistencias de diseño para las riostras
F.4.5 – Conexiones y uniones
¿Qué incluye?
1. Conexiones con soldadura
a) en juntas a tope
b) de tapón
c) de ranura
d) abocinada
2. Conexiones pernadas
3. Conexiones atornilladas
F.4.5 – Conexiones y uniones
1. Conexiones con soldadura abocinada (Sección F.4.5.2.5)
Figuras F.4.5.2-13 y 14. Conexión soldada abocinada en V y media V
F.4.5 – Conexiones y uniones
2. Conexiones pernadas (Sección F.4.5.3)
Tabla F.4.5.3 Tamaño máximo de perforaciones para pernos, mm
Diámetro nominal del
perno, 𝒅 (𝒎𝒎)
Diámetro del
hueco estándar,
𝒅𝒉 (𝒎𝒎)
Diámetro del hueco agrandado,
𝒅𝒉 (𝒎𝒎)
Dimensiones del hueco tipo ranura
corto, 𝒎𝒎
Dimensiones del hueco tipo ranura
largo, 𝒎𝒎
< 𝟏𝟐.𝟕
≥ 𝟏𝟐.𝟕
𝑑 + 0.8
𝑑 + 1.6
𝑑 + 1.6
𝑑 + 3.2
𝑑 + 0.8 × (𝑑 + 6.4)
𝑑 + 1.6 × (𝑑 + 6.4)
𝑑 + 0.8 × (2.5𝑑)
𝑑 + 1.6 × (2.5𝑑)
F.4.5 – Conexiones y uniones
2. Conexiones pernadas (Sección F.4.5.3)
Figuras F.4.5.3-1 y 2. Conexiones pernadas: Definición de x y conexión de
láminas planas escalonadas
F.4.1 – Generalidades
¿Qué incluye?
1. Terminología
2. Materiales
a) Aceros aplicables (Normas ICONTEC-NTC)
b) Otros aceros (determinación mediante ensayos)
3. Espesor mínimo (no menor al 95% de diseño)
4. Incremento de la resistencia debido al proceso de
formación en frío
5. Documentos de referencia
F.4.1 – Generalidades
4. Incremento de resistencia debido al formado (Sección F.4.1.6.2)
𝐹𝑦𝑎 = 𝐶𝐹𝑦𝑐 + 1 − 𝐶 𝐹𝑦𝑓 ≤ 𝐹𝑢𝑣
𝐹𝑦𝑎 = Esfuerzo de fluencia promedio de la sección completa no reducida.
𝐶 = Relación entre el total del área de las esquinas y el total del área de la sección transversal de la sección completa, para miembros en compresión; o relación entre el total del área de las esquinas del ala que controla y el total del área del ala que controla, para miembros en flexión.
𝐹𝑦𝑓 = Es la media ponderada del punto de fluencia a tensión de las porciones planas o el punto
de fluencia del acero virgen si no se realizan ensayos.
𝐹𝑦𝑐 = 𝐵𝑐𝐹𝑦𝑣 𝑅 𝑡 𝑚 Donde:
𝐹𝑢𝑣 𝐹𝑦𝑣 ≥ 1.2,𝑅 𝑡 ≤ 7
𝐵𝑐 = 3.69(𝐹𝑢𝑣 𝐹𝑦𝑣 )− 0.819(𝐹𝑢𝑣 𝐹𝑦𝑣 ) 2− 1.79
𝑚 = 0.192(𝐹𝑢𝑣 𝐹𝑦𝑣 )− 0.068
F.4.6 – Ensayos para casos especiales
1. Ensayos para el comportamiento estructural (Sección F.4.6.1)
a) A) La evaluación de los resultados debe ser hecha sobre la base del valor promedio de los datos obtenidos del ensayo, con no menos de tres especímenes idénticos…
b) B) La resistencia de los elementos ensayados, ensambles, conexiones, o miembros satisfarán la siguiente ecuación:
𝛾𝑖𝑄𝑖 ≤ 𝜙𝑅𝑛 Donde 𝛾𝑖𝑄𝑖 = Resistencia requerida (cargas mayoradas) basada en la combinación de carga más crítica. 𝛾𝑖 y 𝑄𝑖 son factores de carga y efectos de carga, respectivamente. 𝜙 = Factor de resistencia
= 𝐶𝜙 𝑀𝑚𝐹𝑚𝑃𝑚 𝑒−𝛽𝑜 𝑉𝑀
2 +𝑉𝐹2+𝐶𝑃𝑉𝑃
2+𝑉𝑄2
F.4.6 – Ensayos para casos especiales
1. Ensayos para el comportamiento estructural (Sección F.4.6.1)
Donde:
𝐶𝜙 = Coeficiente de calibración
= 1.52 𝑀𝑚 = Valor principal del factor de material, 𝑀, presentado en la tabla F.4.6.1-1. 𝐹𝑚 = Valor principal del factor de fabricación, 𝐹, presentado en la tabla F.4.6.1-1. 𝑃𝑚 = Valor principal del factor profesional, 𝑃, para el componente ensayado
= 1.0 𝑒 = Base de logaritmo natural
= 2.718 𝛽𝑜 = Índice de confiabilidad del objetivo = 2.5 para miembros estructurales y 3.5 para conexiones 𝑉𝑀 = Coeficiente de variación del factor de material presentado en la tabla F.4.6.1-1. 𝑉𝐹 = Coeficiente de variación del factor de fabricación presentado en la tabla F.4.6.1-1. 𝐶𝑃 = Factor de corrección
= 1 + 1 𝑛 𝑚 𝑚 − 2 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑛 ≥ 4 = 5.7 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑛 = 3