Manual de construcción en acero [6ta ed.] 9786070509315

Table of contents :
PARTE I.- Tablas de dimensiones y propiedades geométricas de perfiles de acero estructural.
PARTE II.- Especificaciones para el diseño de Estructuras de Acero.
PARTE III.- Código de Practicas Generales para la construcción de Estructuras de Acero.

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PERFILES, ESPECIFICACIONES Y CÓDIGO DE PRÁCTICAS GENERALES DEL

MANUAL DE CONSTRUCCIÓN EN

ER 6ª Edición

LIMUSA

Instituto Mexicano de la Construcción en Acero Manual de construcción en acero/ Instituto Mexicano de la Construcción en Acero. - 6a. ed. - México : Lirnusa : IMCA, 2022 1,114 p.: il., tablas; 25.5 x 17 cm.

ISBN: 978-607-05-0931-5 Pasta dura

1. Construcciones de hierro y acero - Manuales, etc. 2. Acero - Construcción - Materiales

LC: TH1611

Dewey: 624.1821 122 / I325m

ÚISÉÑO DE PORTADA: FERNANDO RODRÍGUEZ SANCHEZ /

IMCA D1sefló DE iITTÉFitóRes: SERv1c10s CoRPoRAt1vos L1Mus, S.AóeC.V> . .·

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LA PFIESENTI\CIÓNY DISPOSICIÓN EN CONJUNTC> DE

MANUAL DÉ CONSTRUCCIÓN EN ACERO SON PROPIEDAD DEL EDITOR. NINGUNA PARTE DE ESTA OBRA PUEDE SER REPRODUCIDA O TRANSMITIDA, MEDIANTE NINGÚN SISTEMA O MÉTODO, ELECTRÓNICO O

MECÁNICO

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YENDO EL FOTOCOPIADO, LA GRABACIÓN O CUALQUIER SISTEMA DE RECUPERACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE, INFORMACIÓN), SIN CONSENTIMIENTO POR ESCRITO DEL EDITOR. DERECHOS RESERVADOS:

© 2022, EDITORIAL LIMUSA, S.A.

DE C.V. GRUPO NORIEGA EDITORES BALDERAS 95, MÉXICO, CDMX C.P. 06040 ~ 55 8954 0147 55 8954 0151 • limusa@~oriegaeditores.com www.nonega.com.mx

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HECHO EN MÉXICO

ISBN: 978-607-05-0931 -5

LA EDICIÓN, COMPOSICIÓN, DISEÑO E IMPRESIÓN DE ESTA OBRA FUERON REALIZADOS BAJO LA SUPERVISIÓN DE GRUPO NORIEGA EDITORES BALDERAS 95, COL. CENTRO. CDMX, MÉXICO, C.P. 06040 13495500030MAYO2022DP9273IE

NOTALEGAL

Este documento es la sexta edición del Manual de Construcción en Acero del Instiftito•Mexicano de la Construcción en Acero (IMCA), el cual remplaza a sus cinco ;P4iciones anteriores . .:> La ínformación que se presenta en este Manual ha sido preparada por un comité técp.ico del Instituto Mexicano de la Construcción en Acero (IMCA), con base en el i$taclo actual del conocimiento para el diseño, la fabricación y el montaje de estfµcturas de acero. {\ 1-a Especificación para el Diseño de Estructuras de Acero del IMCA, así como ~(pódigo de Prácticas Generales del IMCA, están basados en la interpretación y i¡i.cl.a,ptación de los siguientes documentos del American Institute of Steel Constructiqtr(AISC):

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Specificationfor Structural Steel Building ANSI/AISC 360-16 Code ofStandard Practice AISC 303-16

l!:.stas adaptaciones han sido elaboradas con el permiso del American lnstitute of $teel Construction (AISC).

INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C. V

DESCARGO DE RESPONSABILIDAD

El Instituto Mexicano de la Construcción en Acero (IMCA), o cualquier otra institución o persona citada en este documento, no serán legalmente responsables de cualquier problema producido por la aplicación de la información contenida en el presente Manual. Asimismo, se debe tener precaución cuando se utilicen otras normas, especificaciones o códigos desarrollados por otros organismos e incorporados como referencia en este documento, ya que este material puede ser modificado o enmendado con posterioridad a la impresión de esta edición. El IMCA no se responsabiliza de ninguna de las referencias citadas en el presente Manual. El IMCA no puede garantizar que el presente Manual se encuentre libre de errores y, por lo tanto, no debe utilizarse sin la participación de un profesional competente que verifique la aplicación de esta información en cualquier proyecto. Quien haga uso de cualquier información contenida en el presente Manual, asume toda la responsabilidad derivada de dicho uso.

INSTITIJTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

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COMITÉ

La presente sexta edición del Manual de Construcción en Acero del Instituto Mexicano de la Construcción en Acero (IMCA) fue elaborada y editada por el siguiente comité técnico: Dr. Tiziano Perea Olvera Presidente del comité Ing. Octavio Álvarez Valadez M.L Jesús Salvador García Carrera Dr. Alonso Gómez Berna! Ing. Fernando González Roser Dr. Híram Jesús de_ la Cruz M.L Carlos Nungaray Pérez Dr. Telmo Andrés Sánchez M.L José Antonio Sifuentes Barrios Ing. Alejandro E. Soto Sobenis Dr. Édgar Tapia Hernández Ing. Oliver Ubando Franco M.L Raúl Vera Noguez M.L Francisco Williams Linera INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

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DEDICATORIA

El comité de la sexta edición del Manual de Construcción en Acero y los socios del Instituto Mexicano de la Construcción en Acero, A.C. (IMCA) dedican la presente sexta edición del Manual de Construcción en Acero a la memoria del Ing. Fernando Frías Beltrán Gómez (qepd), quien en vida destacara por su profesional dedicación en el diseño, la fabricación y el montaje de estructuras de acero.

lng. Fernando Frías Beltrán (1925-2016)

El Ing. Frías fue director general de la compañía Fabrestructuras, empresa que fundó en 1958, dedicada al diseño, la fabricación y el montaje de estructuras de acero, y que fue una de las primeras compañías en México en establecer sistemas de control de calidad, así como de las primeras en el diseño, la fabricación y el montaje de estructuras con conexiones atornilladas.

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Dedicatoria

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El Ing. Frias fue también uno de los fundadores de la Sociedad de Fabricantes de Estructuras Metálicas A. C. (FEMAC), donde tuvo el cargo de presidente de 1980 a 1984. En el año de 1983, el Ing. Femando Frias fue uno de los principales líderes en la fundación del Instituto Mexicano de la Construcción en Acero (JMCA) promoviendo diversas actividades gremiales a favor de la educación y las buenas prácticas en los diversos aspectos del diseño y la construcción de las estructuras de acero. Como consecuencia del liderazgo que siempre mostró al frente del Instituto, el Ing. Femando Frías fue presidente electo del IMCA en diferentes ocasiones, ocupando así el cargo de presidente del IMCA desde 1983 hasta 2016. El Ing. Femando Frías fue el principal promotor para la edición del Manual de Construcción en Acero del IMCA, en el cual participó activamente y como líder desde la primera edición, publicada en 1984, hasta la quinta edición, que se publicó en 2014. El Ing. Frías fue reconocido por el American lnstitute of Steel Construction (AISC) en el año 2005 con la distinción de Miembro Honorario del AISC, y en el año 2010 con el premio "AISC Lifetime Achievement Award".

INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO. A.C.

AGRADECIMIENTOS

El Instituto Mexicano de la Construcción en Acero (IMCA) expresa su agradecimiento al American Institute ofSteel Construction (AISC) por su permiso para usar su Especificación ANSI/AISC-360 como base de la Especificación para el Diseño de Estructuras de Acero del IMCA, y por su permiso para usar su Código ANSI/AISC 303 como base del Código de Prácticas Generales del IMCA. Asimismo, el IMCA expresa su agradecimiento al Canadian Institute of Steel Construction (CISC) por su permiso.para usar algunas figuras del Manual CISC en el Código de Prácticas del IMCA.

INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

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PRÓLOGO

El Instituto Mexicano de la Construcción en Acero, A.C. (IMCA), desde su fundación en 1983 como una sociedad no lucrativa de carácter técnico que reúne a las compañías y personas dedicadas al diseño, la fabricación, el montaje y la supervisión de estructuras de acero, así como a los investigadores y profesores de la materia, ha buscado siempre la profesionalización del proceso de manufactura de la estructura de acero, desde su diseño. Es por eso que esta sexta edición del Manual de Construcción en Acero del IMCA es una versión completamente diferente a las anteriores. Se ha actualizado toda la información con base en el estado actual del conocimiento publicado en la literatura especializada del análisis, el diseño, la fabricación y el montaje de las estructuras de acero, enriquecida con comentarios para una mejor aplicación de los conceptos plasmados en las especificaciones. Al igual que en las ediciones anteriores de este Manual, la elaboración de éste se ha basado en la información más reciente disponible sobre la materia, y en las prácticas y tecnologías prevalecientes en nuestro país. Como siempre, el IMCA ha puesto especial empeño en el buen uso del idioma, procurando que sea correcto, claro y conciso, evitando utilizar términos que no se encuentren en diccionarios oficiales. El presente Manual de construcción en acero pretende ser una obra completa de consulta y ayuda para diseñar estructuras de acero, indispensable para los profesionales y estudiantes dedicados a esta especialidad. Desde mi integración, en el año de 1988, al campo de las estructuras de acero, he visto cómo ha pasado de ser un proceso prácticamente manual, casi artesanal, a un proceso automatizado, desde la ingeniería en 3D hasta la fabricación con procesos de control numérico, donde la calidad de las estructuras va adaptándose a las exigencias del mercado, lo cual también se ha normalizado; en todo este proceso, el Manual IMCA se ha ido actualizando en estas seis ediciones para ir al ritmo de este constante proceso evolutivo, y ser así el referente en el diseño y la fabricación de las estructuras de acero en México.

Ing. Jorge Martín Rodríguez Presidente del Consejo Directivo 2020 - 2022 INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C. XV

CONTENIDO GENERAL

Nota legal Descargo de responsabilidad Comité Dedicatoria Agradecimientos Prólogo

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Vll IX XI Xlll

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PARTE I. Tablas de dimensiones y propiedades geométricas de perfiles de acero estructural Designación IMCA para perfiles de acero estructural Propiedades mecánicas y disponibilidad de aceros estructurales Varilla corrugada para refuerzo de concreto Peso promedio de placas y láminas antiderrapantes realzadas Peso promedio de placas Tablas de dimensiones y propiedades geométricas de perfiles de acero: Ángulo de lados iguales (LI) Ángulo de lados desiguales (LD) Perfil C estándar (CE) Perfil T rectangular (TR) Perfil I estáodar (IE) Perfil I rectangular (IR) Perfil H rectangular (HR) Perfil HP pilotes (HP) Perfil I soldado (IS) Sección cruciforme (IC) PTE circular (OC) PTE rectangular (OR) PTE cuadrado (OR) Redondo sólido liso (OS) Perfil C formado en frío (CF) Perfil Z formado en frío (ZF) INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

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I-1 I-5 I-7 I-8 I-8 l-9 I-10 I-14 I-18 I-20 I-36 I-38 I-52 I-56 I-58 I-66 I-74 I-78 I-90 I-94 I-96 I-100

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Contenido general

PARTE U. Especificación para el Diseño de Estructuras de Acero Símbolos Glosario Capítulo A. Disposiciones generales Capítulo B. Requisitos de diseño Capítulo C. Diseño por estabilidad Capítulo D. Diseño de miembros en tensión Capítulo E. Diseño de miembros en compresión Capítulo F. Diseño de miembros en flexión Capítulo G. Diseño de elementos a cortante Capítulo H. Diseño de miembros con fuerzas combinadas y torsión Capítulo I. Diseño de miembros compuestos Capítulo J. Diseño de conexiones Capítulo K. Requisitos adicionales para conexiones en miembros PTE y en secciones cajón Capítulo L. Diseño por estados límite de servicio Capítulo M. Fabricación y montaje Capítulo N. Control y aseguramiento de la calidad Apéndice l. Diseño por análisis avanzado Apéndice 2. Diseño por cargas de encharcamiento Apéndice 3. Diseño por fatiga Apéndice 4. Diseño estructural en condiciones de incendios Apéndice 5. Evaluación de estructuras existentes Apéndice 6. Arriostramiento para estabilidad de miembros Apéndice 7. Métodos alternativos de diseño por estabilidad Apéndice 8. Análisis aproximado de segundo orden Comentarios de la Especificación para el Diseño de Estructuras de Acero Capítulo A. Disposiciones generales Capítulo B. Requisitos de diseño Capítulo C. Diseño por estabilidad Capítulo D. Diseño de miembros en tensión Capítulo E. Diseño de miembros en compresión Capítulo F. Diseño de miembros en flexión Capítulo G. Diseño de miembros a cortante Capítulo H. Diseño de miembros con fuerzas combinadas y torsión Capítulo l. Diseño de miembros compuestos Capítulo J. Diseño de conexiones Capítulo K. Requisitos adicionales para conexiones en miembros PTE y en secciones cajón Capítulo L. Diseño por estados límite de servicio Capítulo M. Fabricación y montaje INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO. A.C.

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Il-7 II-27 II-45 II-65 II-81 II-89 II-95 Il-111 II-145 II-155 II-167 II-201 II-247 II-265 II-269 II-277 JI-293 II-303 Il-309 II-337 II-351 II-357 II-369 II-375 II-379 II-385 II-397 II-419 II-433 II-441 II-459 Il-489 II-497 II-513 II-569

Il-623 II-641 II-649

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Contenido general

Capítulo N. Control y aseguramiento de la calidad Apéndice 1. Diseño por análisis avanzado Apéndice 2. Diseño por cargas de encharcamiento Apéndice 3. Diseño por fatiga Apéndice 4. Diseño estructural en condiciones de incendios Apéndice 5. Evaluación de estructuras existentes Apéndice 6. Arriostramiento para estabilidad de miembros Apéndice 7. Métodos alternativos de diseño por estabilidad Apéndice 8. Análisis aproximado de segundo orden Especificación para Uniones Estructurales Utilizando Tornillos de Alta Resistencia Símbolos Glosario Sección 1. Disposiciones generales Sección 2. Componentes de sujeción Sección 3. Partes atornilladas Sección 4. Tipos de nnión Sección 5. Estados límite en uniones atornilladas Sección 6. Uso de rondanas Sección 7. Verificación de la preinstalación Sección 8. Instalación Sección 9. Inspección Sección 1O. Arbitraje Apéndice A. Método de prueba para determinar el coeficiente por deslizamiento para recubrimientos utilizados en uniones atornilladas

II-655 II-675 II-693 II-697 II-705 II-727 II-733 II-751 Il-765 II-773 II-777 Il-779 II-783 II-791 II-805 II-817 II-823 II-839 II-843 II-849 II-859 II-865

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PARTE ID. Código de Prácticas Generales para la Construcción de Estructuras de Acero Sección 1. Disposiciones generales Sección 2. Clasificación de materiales Sección 3. Especificaciones y planos de diseño Sección 4. Planos de fabricación y planos de montaje Sección 5. Materiales Sección 6. Fabricación en taller y entrega Sección 7. Montaje Sección 8. Control de calidad Sección 9. Contratos Sección 1O. Miembros de acero estructural aparente Sección 11. Modelos digitales para la construcción

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PARTE 1 TABLAS DE DIMENSIONES Y PROPIEDADES GEOMÉTRICAS DE PERFILES DE ACERO ESTRUCTURAL

-lfflC:il. Instituto Mexicano de la Construcción en Acero

CONTENIDO DE TABLAS DE DIMENSIONES Y PROPIEDADES GEOMÉTRICAS DE PERFILES DE ACERO ESTRUCTURAL

Designación IMCA para perfiles de acero estructural Propiedades mecánicas y disponibilidad de aceros estructurales Varilla corrugada para refuerzo de concreto Peso promedio de placas y láminas antiderrapantes realzadas Peso promedio de placas Tablas de dimensiones y propiedades geométricas de perfiles de acero: Ángulo de lados iguales (LI) Ángulo de lados desiguales (LD) Perfil C estándar (CE) Perfil T rectangular (TR) Perfil l estándar (JE) Perfil l rectangular (IR) Perfil H rectangular (HR) Perfil HP pilotes (HP) Perfil I soldado (IS) Sección cruciforme (IC) PTE circular (OC) PTE rectangular (OR) PTE cuadrado (OR) Redondo sólido liso (OS) Perfil C formado en frío (CF) Perfil Z formado en frío (ZF)

INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

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l-5 1-7 I-8 1-8 I-9 1-10 I-14 I-18 1-20 I-36 1-38 I-52 I-56 I-58 I-66

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TABLAS DE DIMENSIONES Y PROPIEDADES GEOMÉTRICAS DE PERFILES DE ACERO ESTRUCTURAL El Instituto Mexicano de la Construcción en Acero (IMCA) sigue conservando la designación de perfiles de acero estructural adoptada desde la primera edición de su Manual. Esta designación consiste en dos letras, donde la primera es ideográfica del perfil, y la segunda es una abreviatura de su descripción. La figura 1.1 y la tabla 1.1 muestran y describen la designación adoptada en el IMCA, así corno sus equivalencias con la designación adoptada por el AISC y el CISC. La tabla 1.2 presenta las propiedades mecánicas y la disponibilidad de aceros estructurales. Las tablas 1.3 y 1.4 muestran, respectivamente, las propiedades de varillas corrugadas corno acero de refuerzo en concreto, y el peso promedio de placas y láminas antiderrapantes realzadas. Al final de esta Parte I se presentan las tablas con dimensiones y propiedades geométricas de todos los perfiles disponibles comercialmente de acero estructural descritos en la tabla 1.1 y mostrados en la figura 1.1.

Tabla 1.1.

Designación IMCA para perfiles de acero estructural Equivalencia IMCA Descripción Designación(Jl AISC, CISC Unidades L Angulo de lados iguales mrnxmrn bXt LI L Angulo de lados desiguales LD mmxmmxmm b, X bs X l C,MC Perfil C estándar mmxkg/m dxw CE s Perfil I estándar dxw mmxkg/m JE W,M Perfil I rectangular mmxkg/m dxw IR W,M Perfil H rectangular mmxkg/m HR dxw Perfil H pilotes HP mmxkg/m HP dxw WT,MT Perfil T rectangular mmxkg/m dxw TR Perfil I soldado mm x mm / mm x mm IS b¡x t¡I h X tw Perfil cruciforme mmxkg/m IC dxw Redondo sólido liso os D mm HSS, PIPE PTE circular Dxt mmxmm oc PTE rectangular HSS bxdxt mmxmmxmm OR Perfil C laminado en frío rnmxmmxcal CF ho xbo X cal Perfil Z laminado en frío mmxrnmxcal ZF ho xbo X cal (JJ

.

Símbolos:

b Tamaño del ala b, Tamaño del ala más larga b, Tamaño del ala más corta

e

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b¡ Ancho del patín bº Ancho del patín laminado en frío d Peralte o altura nominal del perfil D Diámetro exterior de secciones circulares e Dimensión de la ceja en laminados en frío

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Abertura libre entre patines de IC Altura de la placa para el alma Peralte del perfil laminado en frío Espesor nominal del perfil Espesor nominal del patín Espesor nominal del alma Peso por metro lineal del perfil Calibre de la lámina

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Tablas de dimensiones y propiedades geométricas de perfiles de acero estructural

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Figura 1.1. Designación IMCA para perfiles de acero estructural.

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Tablas de dimensiones y propiedades geométrica's de perfiles de acero estructural

Tabla 1.2.

Propiedades mecánicas y disponibilidad de aceros estrnctnrales

..g 2 Designación Pro iedades Mecánicas o o, p"(4.SJ p~+-'~NM=~x~'""-~A~S~™=,~,,~~G~ra-d~,-1-'k~~~=-+~~T~M~P~,7 B-254 B-177

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A36

B-199

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A B 50

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55 36 50, 50S

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65 50 50

B-284-B

60

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B-284-C

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B-248 B-248

A992 AJ085 A1008 AIOIJ 60 A1018 70 A1063 80 A618 I 11 A618

B-282

A242

B-277

A588 A606 A847 A709 A?0 9

50W HPS 50W

3,235 3,515 2,530 3,515 3,515 3,865 2,530 3,515 2,955 3,515 3,865 4,220 4,570 3,515 3,515 4,220 4,570 4,920 3,515 3,515 3,515 4,220 4,920 5,625 3,515 3,515 2,955 3,235 3,515 3,515 3,515 3,515 3,515 3,515

315 345 250 345 345 380 250 345 290 345 380 415 450 345 345 415 450 485 345 345 345 415 485 550 345 345 290 315 345 345 345 345 345 345

4,360 4,360 4,080 4,920 4,570 4,920 4,080 4,570 4,220 4,570 4.920 5,275 5,625 4,570 4,220 5,275 5,625 6,330 4,570 4,570 4,220 4,920 5,625 6,330 4,920 4,570 4,430 4,710 4,920 4,920 4,920 4,920 4,920 4,920

425 425 400 485 450 485 400 450 415 450 485 515 550 450 415 515 550 620 450 450 415 485 550 620 485 450 435 460 485 485 485 485 485 485

t~f-----+---~_HP_S_7_0_W-+-_4~,9~2~0---,~48~5-+~5,~9~75~+-,5~85~ ] '§ A514 6,330 620 7,030 690 a~+-'----+---~=~-+-'~-º~1~º'---1~6'~º-+~7~,,~35~+-'7~'º~ ~~l-'----+--~A~6~7~8~"'~-+~J~,5~1~5'-1~34~5'--t~4~,9~20~1-'4~85~ A852 < 12.7

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1,162.1 1,954.9 3,034.5 4,377.1

3.21 3.28 3.25 3.25

NOTA: : I:os perfiles sombreados no son de fabricación común, por lo que se recomienda consultar su disponibilidad con el proveedor. . P-ara ángulos de203 mm con un solo gramil se pueden utilizar sujetadores de 38.1 mm (I 1/2")

INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

79,08 123-20 180.64

10.11 10.o3 9.96 9.86

Tablas de dimensiones y propiedades geométricas de perfiles de acero estructural

I-18

-lfflC:il.

CE

DIMENSIONES

PERFIL C ESTÁNDAR

127

X

152

254

lQ

X

]Q.8Q

12

X

]7.20 44,64

X

381 x 50A5 X X

59.5] 74.4J

25

21 21 21

110 110 110

13.0 12.7

29

57 57

11.l

8.7 8.7 8.7

29

52 55

13.1

35

57

25 25 25 25

204 204 204 204

16.1 15.4

38 40 40 40

97 97 97 97

15.9 15.9 15.9 15.9

5/8 5/8 5/8 5/8

29 29 29

247 247 247

17.7 17.1

50 50 50

93 93 93

19.1 19.1 19.1

314 314 314

37 37

307 307 307

20.0 19.8 20.3

40

85 85 85

19.l 19.1 19.1

314 314 314

152 152 152

110 110 110

5.1 8.0

254 254 254 254

204 204 204 204

6.1 9.6 13.4

66 70 73

11.1 11.1 11.1

17.1

77

ll.l

305 305

12.7

30

305

7.2 9.8 13.0

78

,

247 247 247

75

25

81

12.7 12.7

X

]J,9 40

381 381 381

307 307 307

13.2

86 89 95

16.5 16.5 16.5

'

13

X

15.J 20 25

30

}5

12.3 12.l

8.2 10.5

X

305

89 89

4.8 8.3

X

22.77 29.76 X 37.20 x 44.64 X

19 19

89 89

X

19.35

81 8.1

45

127

X

12.20 15.63

T

127

X

X

''

20.7

50

Sujetadores

k

6.7 9.0

9.97

13.39

Gramiles

Distancia

Patin

Almo

Peralte

Designación d >< 102 X

114

x

129

Patín

Distancia

Gramiles

Sujetadores

,,

k-dis

k-clet

k,

T

g

g,

mm

mm

mm

mm

mm

mm

mm

mm

mm

pulg

12.7 14.0 15.3

313

34

16.6 18.3

315

26.5 29.3 34.6 37.6

41.5

55

32 33

458 457 458 454 460 456 455 457

140 140 140 140 140 140 140 140

125 125 125 130 130 140 140 145

38.l 38.l 38.l 38.l 38.l 38.l 38.1 38.l

11/2 1 1/2 1 112 1 1/2

318 315 318 321

38 40 42 48 51

43 45 47 50 51 58 6l 64

27

313 315

20.4 22.3 24.4

179 179

12.9 15.0

26 28

37 39

25 27

526 524

90 90

90

25.4

95

25.4

1 1

228 229 230 231 229

14.9

28 30 33 36 38

39 40 43 45 48

27 27 27 27

524 528

95

29

527

140 140 140 140 140

95 l00 l00 100

25.4 25.4 25.4 25.4 25.4

1 1 1 1 1

32 35 38 41 44 47 50 53

42 45

27

529 528 527 526 527 525 526 525 527 525 525 527 527 526

140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 190 190 190

120 125 130 130 135 140 140 145 150 150 160 160 165 175

38.1 38.1 38.l 38.1 38.l 38.l

599 600 599 600 600

140 140 140 140 140

110 110 115 115 120

19.J 21.l 23.2

11.0

11.2 12.0

13.1 14.0

15.4 16.6 18.0 19.1 20.6

326 326 328 328

17.3

19.6 22.3 24.9

19.l 21.6 24.4

27.7

331

31.0

328 331

34.1

38.7

336 338 341 343 348

37.1 39.9 440 48.l 53.l 58.0 63.0 69.1

11.7 12.5 13.l 14.5 155

254 254 254 257 254

16.3 19.0 21.1 23.7 28.0

22.1 24.4 26.5 29.5 32.1 35.1

331 333

36

29 29

29 30

30

29

48

29 29

61 66 71 76

51 54 58 61 64 67 72 77 81 86

82

93

32

35

40 42

37

45

39

47 51

57

44

30 30 32 32 33 35 37 37 38 40 27 27 27 29

29

527

528

NOTA: los perfiles sombreados no son de fabricación común, por lo que se recomienda consultar su disponibilidad con el proveedor,

INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

Diámetro

1 1/2

1 1/2 1 1/2 1 1/2

1 1/2

11/2 l 1/2 l 1/2 11/2

11/2

38.1 38.l

1 1/2 [In

38.1 38.l 38.l 38.1 38.l 38.l

1112 [In 11/2 !In

31.8

1 1/4 1 1/4 11/4 1 J/4 11/4

31.8 31.8 31.8 31.8

11/2 1 1/2

1-45

'}tablas de dimensiones y propiedades geométricas de perfiles de acero estructural

....

y

IR

IDIC:il.

-··-X

X····

PROPIEDADES GEOMÉTRICAS

PERFIL I RECTANGULAR

y

....

,¡,,.

X

181.6

X

218,8

>< kg/m

,kd,w 1

"

>;®Q: "'ií$í0:"' ' iJY:~f;':

Sujetadores

Diámetro mm 38.1

38.l 38.1

38.l 38.1

38.l 38.l 38.l 38.l 38.l 38.l

•"'•

1 112 11/2 1 1/2 1 I/2 1 1/2 lln 11/2 l 1/2 lln

1 1/2 I In

'.f::$4J1:~- '/i'i;:itlY

672 675 671 672 674 674 674

140 140 140 140 140 140 140

115 115 115 120 120 120 125

34.9 34.9 34.9 34.9 34.9 34.9 34.9

1 3/8 13/8 13/8 13/8 13/8 13/8 13/8

671 674 669 674 671 673 673 674 672

140 140 140 140 140 140 140 140 190

130 135 140 140 145 150 155 160 165

38.l 38.l 38.l 38.1 38.l 38.l 38.1 38.l 38.1

11/2 1 1/2 lln 1 1/2 lln 11/2

752

140 140 140 140 140

125 125 125 130 135

38.l 38.1 38.1 38.1 38.1

751

752 751 751

NOTA: Los perfiles sombreados no son de fabricación común, por lo que se recorrúenda consultar su dispon:ibilidad con e! p:roveedor.

INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

IW 11/2 !In 1 1/2 11/2 1 1/2 11/2

IW

1-47

Tablas de dimensiones y propiedades geométricas de perfiles de acero estructural

-1011:il.

y

·--:Y

X···

IR PERFILIRECTANGULAR

PROPIEDADES GEOMÉTRICAS ~ ,,,,,,,

y Pandeo local PtKO

Área

,-.'(l[III X kg/Dl

,m•

686

X 217.3 X 239,6 X 264,9 x 288.7 x 322.9 X 349.7 X 3SJ,9 X 418.2 i 456.9 ·X 500,0 X 547.6

278.l 307.1 338.8 369.1 413.0 447.8 490.4 534.9 583.3 638.l 696.8

b/2< 172.6 X 184.5 X 196.4

\ ,~.llf.J

X 284.2 1( 314.0

k 349,7 íc 388.4 x: 43.4.5 X 485.l k 531.3 X 58L9 X

175.6

·,··.X:t9H X 209.8 :. 226.2 1(2.5l.5

y.y

X-X I

z

s

,m•

,m•

,m•

235,587 262,643 292,195 327,158 370,863 403,745 449,530 495,316 545,264 607,698 674,29j

7,604 8,440 9,341 10,341 11,652 12,651 13,962 15,339 16,879 18,518 20,320

.,.,:ii,~' !Ji!íiíii'

I

z

,m

,m•

,m•

6,785 7,506 8,276 9,161 10,275 11,095 12,209 13,340 14,536 15,929 17,171

29.2 29.2 29.S 29.7 30.0 30.0 30.2 30.5 30.5 30.7 31.0

18,439 20,687 23,101 25,765 29,303 32,008 35,754 39,667 43,704 49,115 54,j16

1,601 1,786 1,999 2,229 2,524 2,753 3,064 3,376 3,720 4,130

i;ijt,i!il

i3$;$iill

-4,572

1,041 1,162 1,291 1,444 1,639 1,770 1,966 2,179 2,393 2,655 2,9n

J

e_

,m

,m•

,m•

8.1 8.2 8.3 8.4 8.4 8.5 8.5 8.6 8.7 8.8

470 629 837 1,128 1,565 1,956 2,564 3,309 4,204 5,453 7,076

20,730,969 23,443,181 26,423,929 29,807,481 34,372,591 37,863,557 42,697,203 47,799,384 53,438,637 60,689,106 61,476,646

'\tia'J;> v¡·mrm 'il!i!!lic

170.4 187.8 204.6 220.7 235.5 251.0 280.7

8.6 7.9 7.0 6.2 5.7 5.3 4.5

57.5 51.9 49.6 47.8 46.2 43.9 41.6

150,260 166,077 186,056 205,203 223,101 240,166 278,043

4,638 5,113 5,670 6,195 6,686 7,162 8,194

4,015 4,409 4,900 5,392 5,818 6,228 7,145

29.7 29.7 30.2 30.5 30.7 31.0 31.5

4,787 5,328 6,077 6,826 7,534 8,158 9,448

569 633 719 806 885 957 1,114

329.l 363.3 401.3 446.5 496.Z 554.2 618.1 677.5 742.0

7.1 6.4 5.8 5.1 4.7 4.2 3.8 3.5 3.2

40.8 37.7 34.5 32.2 28.7 26.2 23.4 21.6 19.7

342,559 382,933 428,719 486,991 545,264 620,185 699,269 778,353 861,600

9,947 11,062 12,307 13,880 15,454 17,371 19,501 21,631 23,762

8,866 9,833 10,898 12,258 13,585 15,240 17,043 18,682 20,484

32.3 32.5 32.8 33.0 33.3 33.5 33.5 33.8 34.0

24,891 28,012 31,509 35,588 39,917 45,785 51,613 57,856 64,516

223.9 247.1 268.4 289.1 319.4

7.8 6.8 6.0 5.5 4.S

54.5 51,7

245,577 279,292 310,093 339,645 386,679

6,801 7,653 8,423 9,161 10,308

5,883 6,654 7,342 7,981 8,997

33.0 33.5 34.0 34.3 34.8

7,784 9,074 10,239 11,363 12,903

49.6 47.2 44.7

Propiedades torsión

s ,m•

ííidlcil$ . lilJ;!iiilijiíijfi!!

362 401 457 564 610 710

5.3 5.3 5.5 5.6 5.7 5.7 5.8

405 604

6,444,861 7,196,761 8,297,758 9,371,902 10,365,484 11,305,360 13,265,672

2,016 2,261 2,540 2,868 3,212 3,654 4,130 4,572 5,080

1,308 1,467 1,639 1,868 2,081 2,360 2,655 2,933 3,245

8.7 8.8 8.9 8.9 9.0 9.1 9.1 9.2 9.3

649 874 1,182 1,677 2,252 3,130 4,287 5,578 7,201

34,641,127 39,206,237 44,576,954 51,021,815 57,735,211 67,133,967 77,069,794 87,005,621 98,284,127

841 975 1,096 1,211 1,383

534

5.9 6.1 6.2 6.3 6.4

221 307 404 516

12,970,282 15,199,130 17,293,710 19,254,022 22,127,355

513

621 700 773 883

les sombreados no son de fabricación común, orlo que se recomienda consultar su disponibilidad con el proveedor.

INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

118 157 208 268 333

737

Tablas de dimensiones y propiedades geométricas de perfiles de acero estructural

I-48

-IDICil.

IR

,

,

d

,.,, e

DIMENSIONES

PERFILIRECTANGULAR

,k®'¡

o'-

Jr

'!g, 1 !h

l ,1

i

T

'

""""' iTk«"

e

i,, Alm,

Peralte

Designación d x peso

d

h

,_

,,

Gramiles

Distancia

Patín

IHI,
0.5 (C2.3b)

a= 1.0 (DFCR); a= 1.6 (DRP) Pr es la resistencia requerida a compresión axial usando combinaciones de carga DFCRo DRP es la resistencia axial en compresión de la sección transversal. Para secciones de elementos no esbeltos, Pns = Py = F;Ag- Para secciones formadas por elementos esbeltos, Pns = Fy Ae, donde Ae se define en la sección E7 INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

II-88

Especificación para el diseño de estructuras de ace

Nota: considerandojuntos los requisitos de las secciones (1) y (2), en el aná~ Hsis se debe multiplicar por O. 8-rº la rigidez elástica aJ1exión nominal y por 0.8. Jas otras rigideces elásticas nominales de .los. element()s de acero estructural.

(c) En estructuras para las cuales es aplicable la sección C2.2b, en lugar de us 't'b < 1.0 cuando aPrl Pns > 0.5, se permite usar't'b= 1.0 para todos los miembr si una carga nodal ficticia de O.OOla}'¡ [donde Y; se define en la sección C2. (l)] se aplica en todos los niveles y en la dirección que especifica la secci C2.2b (2) para todas las combinaciones de carga. Estas cargas ficticias no su jetas a la sección C2.2b (4), deben añadirse a las correspondientes a las im perfecciones, si es que las hay. (d) Cuando haya componentes estructurales con materiales diferentes al acero q se considera contribuyen a la estabilidad de la estructura, y en las normas o esp ci:ficaciones locales se indiquen mayores reducciones a las rigideces de los otr materiales, deben aplicarse las reducciones más grandes a esos componentes.

Nota: .• el. uso de la rigidez reducida sólo• aplica en los análisis de fos.estadoi limite de. resistencia y estabilidad. No aplica en 1os análisis para otras con cionesy criterios basados en rigidez,como determinaciónde desplazamie lateral. refativo, •deflexión,vibració.n y periodo.

C3.

CÁLCULO DE LAS RESISTENCIAS DISPONIBLES En el diseño por el método de análisis directo, las resistencias disponibles de mie bros y conexiones deben calcularse conforme a las disposiciones de los capítulo D, E, F, G, H, I, J y K, según sean aplicables, sin consideraciones adicionales co respecto a la estabilidad general de la estructura. El factor de longitud efectiva, de todos los miembros, debe considerarse igual a la unidad, a menos que pued justificarse valores menores mediante un análisis racional. Los arriostramientos que definen las longitudes no arriostradas de miembr deben tener suficiente rigidez y resistencia para controlar el movimiento de 1 puntos arriostrados.

Nota: en. el apéndice 6 se proporcionan métodos para· cumplir· con estos r quisítos. Los requisitos del apéndice. 6 no son aplicables a arriostramiento. incluidos en el análisis del• sistema resistente de la estructura .completa. INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

CAPÍTULOD DISEÑO DE MIEMBROS EN TENSIÓN

capítulo se aplica a miembros sujetos a tensión. 1 capítulo está organizado de la siguiente manera: Dl. Límite de esbeltez D2. Resistencia a tensión D3. Área neta efectiva D4. Miembros armados D5. Miembros conectados con pasadores D6. Barras de ojo

asos no incluidos en este capítulo se encuen Miembros sujetos afatiga Miembrós sujetos a tensión axial y flexión Barras roscadas Elementos conectados a tensión Resistencia a. la ruptura de.. bloque por .cortante en conexiones extremas de miembros en tensión

LÍMITE DE ESBELTEZ No hay límite máximo de esbeltez en miembros sujetos a tensión.

es preferible que Ja :relación L/r en. miembros s11jetos atewión no ex~ a de 300. ·Esta sugerencia no se aplica a varillas ni a miembros colgantes sujetos a tensión,

INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

H-89

II-90

Especificación para el diseño de estructuras de acero

D2. RESISTENCIAATENSIÓN La resistencia de diseño, iPn, y la resistencia permisible, Pn!O.,, de miembros en tensión, debe ser la menor de las magnitudes obtenidas de los estados límite de fluencia por tensión de la sección total y ruptura por tensión de la sección neta. (a) La fluencia por tensión en la sección total se determina así:

P" = FyAg c\> 1 =

0.90 (DFCR)

(D2.l)

0.1 = 1.67 (DRP)

(b) La ruptura por tensión en la sección neta se determina así:

Pn = Fu Ae c\>1

= 0.75 (DFCR)

(D2.2)

0.1 = 2.00 (DRP)

Donde:

Ae = área neta efectiva Ag = área total del miembro Fy = esfuerzo mínimo de fluencia Fu = esfuerzo mínimo de ruptura a tensión Cuando las conexiones usen soldaduras de tapón circulares o alargadas, o de filet en agujeros alargados o ranuras, el área neta efectiva a través de los agujeros utilizará en la ecuación D2.2.

D3. ÁREANETAEFECTIVA El área total, Ag, y el área neta, A11 , de miembros en tensión, deben determinarse acuerdo con lo dispuesto en la sección B4.3. El área neta efectiva de miembros en tensión debe determinarse como sigue: Áe=Á 11 U

(D3.1

Donde U es un factor por cortante diferido que se determina con la tabla D3.1. En secciones abiertas, como IR, IE, IS, CE,TR y ángulos simples o dobles, factor por cortante diferido U no debe ser menor que la relación del área total los elementos conectados al área total del miembro. Esta disposición no es aplica a placas ni a secciones cerradas, como las OR y OC. INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

lo D· D

11-91

iseño de miembros en tensión

TABLA D3.1. Factor por cortante diferido U conexiones de miembros en tensión Descripción del elemento

Factor U

Ejemplo

i dOs los miembros en tensión en los que la fuerza se trans~t directamente, con tornillos o soldadura, a cada uno de

ro: :1ementos que forman su sección transversal (excepto en

U= 1.0

los casos 4, 5 y 6). T dos los miembros en tensión, excepto placas y secciones ~ y oc, en los que la fuerza se transmite con tornillos o 0 soldaduras longitudinales en combinación con soldadura transversal, a algunos, pero no todos, los elementos planos e forman su sección transversal (en secciones IR e IE ~~ede usarse, como una alternativa, el caso 7. Para ángulos puede usarse el caso 8). Todos los miembros en tensión en los que la fuerza se transmite con soldaduras transversales, a algunos, pero no todos, los :1ementos planos que forman su sección transversal.

t+::r x}k +i=

U=l-~

L

U=l.0 y A,, = área de los elementos conectados directamente

Placas, LI, LD, CE, TR, IR, IE con elementos conectados, donde la fuerza de tensión se transmite sólo por soldaduras longitudinales paralelas. Ver el caso 2 para la definición de

3/2+w'

Perfil OC con una placa de conexión concéntrica a través de ranuras en el OC.

wE

u-~(1-~) l

1? 1.3 D

T

U= 1.0

U=l-~

D 1R y la resistencia permisible, Rn!Q,, de miembros co nectados con pasadores, debe ser la mínima magnitud calculada conforme al estad límite de ruptura por tensión, ruptura por cortante, aplastamiento y fluencia. 11 ,

(a) Ruptura por tensión en el área neta efectiva:

Pn = Fu (2tbe) , =

0.75 (DFCR)

(D5.1 Q, = 2.00

(DRP)

(b) Ruptura por cortante en el área neta efectiva:

P

11

= 0.6 Fu Ás¡

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(D5.2

lo D·

II-93

Diseño de miembros en tensión Ü1 = 2.00

(DRP)

Donde:

A == 2t (a + d/2) sf = área en la línea de falla por cortante a == distancia menor del borde del agujero del pasador al borde del miembro medido paralelamente a la dirección de la fuerza be == 2t + 16 mm, pero no mayor que la distancia del borde del agujero al borde del elemento, medido en la dirección normal a la fuerza aplicada d == diámetro del pasador t == espesor de la placa (c) Aplastamiento en la proyección del área del pasador. Ver sección J7. (d) Fluencia en la sección total. Ver sección D2(a).

Requisitos para las dimensiones Los miembros conectados con pasadores deben cumplir los siguientes requisitos: (a) El agujero del pasador debe localizarse a la mitad de la distancia entre los bordes del miembro en la dirección normal a la fuerza aplicada. (b) Cuando se espera que el pasador permita un movimiento relativo entre las partes conectadas para el total de la carga, el diámetro del agujero no debe ser mayor de 1 mm en relación con el diámetro del pasador. (c) El ancho de la placa en el agujero del pasador no debe ser menor de 2be + d, y la distancia mínima, a, al borde de la línea de aplastamiento del agujero, paralelo al eje del miembro, debe ser mayor que 1.33be. (d) Las esquinas más allá del agujero se pueden cortar a 45º con respecto al eje del miembro siempre que el área neta a través del agujero en el plano perpendicular al corte no sea menor que la correspondiente a la paralela al eje del miembro.

BARRAS DE OJO Resistencia a tensión La resistencia disponible a tensión de barras de ojo, o barras de argolla, debe detenninarse de acuerdo con la sección D2, tomando como Ag el área de la sección transversal del cuerpo.

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U-94

Especificación para el diseño de estructuras de ace

ro

Con fines de cálculo, el ancho del cuerpo de la barra no debe exceder ocho veces su espesor.

2.

Requisitos para las dimensiones Las barras de ojo deben cumplir los siguientes requisitos: (a) Las barras de ojo o de argolla deben ser de espesor uniforme sin refuerzo en los agujeros y con cabeza circular concéntrica al agujero. (b) El radio de transición entre la cabeza circular y el cuerpo de la barra no debe ser menor que el diámetro de la cabeza. (c) El diámetro del perno debe ser menor que 90% del ancho del cuerpo de la barra, y el diámetro del agujero no debe ser mayor de 1 mm del diámetro del perno. (d) En aceros con Fy mayor a 4900 kg/cm2 ( 485 MPa), el diámetro del agujero no debe exceder cinco veces el espesor de la placa, y el ancho del cuerpo de la barra de ojo debe reducirse proporcionalmente. (e) Los espesores menores a 13 mm son permitidos únicamente si se proveen tuercas externas para apretar placas de pasador y placas de relleno en zonas de contacto estrecho. (f) El ancho desde el borde del agujero hasta el borde de la placa perpendicular en la dirección de la carga, debe ser mayor que dos tercios del ancho del cuerpo de la barra, y no mayor de tres cuartos, con fines de diseño.

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CAPÍTULO E DISEÑO DE MIEMBROS EN COMPRESIÓN

pítulo se refiere al diseño de miembros sujetos a compresión axial. capítulo está organizado de la siguiente manera: 1. Consideraciones generales 2. Longitud efectiva 3. Pandeo por flexión en miembros sin elementos esbeltos 4. Pandeo por torsión y pandeo por flexotorsión de ángulos simples y miembros sin elementos esbeltos 5. Miembros con ángulos simples sujetos a compresión 6. Miembros armados 7. Miembros con elementos esbeltos asQs no incluidos en este capítulo, se solucfonarán con fo indicadq en las

Miembros. sujetos a compresión y flexión combinados Miembros suj etoS a compresión axial y torsión Miembros co1npuestos con fuerza müal Resistencia de·elementos·de.conexiones a compresión

CONSIDERACIONES GENERALES a resistencia de diseño a compresión, cPn, y la resistencia permisible a compresión, Pnlüc, se determinan de la siguiente manera: La resistencia nominal a compresión, Pn, debe ser la menor de las magnitudes de los estados límites de pandeo por flexión, pandeo por torsión y pandeo por flexotorsión. c

= 0.90 (DFCR)

Qc

= 1.67 (DRP)

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II-95

U-96

Especificación para el diseño de estructuras de ac

TABLA El.1. Identificación de perfiles para efectos del capítulo E Sección transversal

Sin elementos esbeltos

Con elementos esbeltos

Secciones en capítulo E

Estados límite

Secciones en capítulo E

Estados límite

E3 E4

PF PT

E7

PL PF PT

E3 E4

PF PFT

E7

PL PF PFT

E3

PF

E7

PL PF

E3

PF

E7

PL PF

T

E3 E4

PF PFT

E7

PL PF PFT

71

E6 E3 E4

PF PFT

E6 E7

PL PF PFT

f I I -8-

-e1

A

E5

1

E3

PF

N/A

N/A

Perfiles asimétricos excluyendo ángulos

E4

PFT

E7

PFT

······t=:·· 7·······"

PF = Pandeo por flexión PFT =Pandeo por flexotorsión NIA= No aplica

E5

PT = Pandeo por torsión PL = Pandeo local

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PL

II-97

·seño de miembros en compresión

oE, D 1

LONGITUD EFECTIVA La longitud efectiva, Le, para calcular la esbeltez del miembro, Ljr, debe determinarse de acuerdo con el capítulo C o el apéndice 7.

K == factor de longitud efectiva Le == KL = longitud efectiva del miembro L == longitud no arriostrada lateralmente del miembro r = radio de giro

paralosrn.iern.brós quesean diseñados por cómpresion, ·se recomienda su relación de esbeltez efectiva, Lclr, no sea mayor que 200,

la lo11gitud efectíva, Le, puede ser detertninada mediante :fuétoc1os disáaquellos que consideren el factor de longitud efectiva,

PANDEO POR FLEXIÓN DE MIEMBROS SIN ELEMENTOS ESBELTOS Esta sección se aplica a miembros en compresión sin elementos esbeltos, como se definen en la sección B4.1 para elementos sujetos a compresión uniforme.

ia

1ª

Cuando fongitlld. SÍffarriqstrar portotsión es. mayor qu.e fongitud .. . iostrada lateralni~nte, ia.s~cdón E4puede controlar el diseño de co~ de perfilesIRo perfiles $Íllli1ares;

La resistencia nominal a compresión, Pn, se determina del estado límite de pandeo por flexión: (E3.1) INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

II-98

Especificación para el diseño de estructuras de ac

El esfuerzo critico, Fer, se determina como sigue: (a) Cuando

/E

Le :s; 4.71 r ~Fy

(E3.

/E

(b) Cuando Le> 4.71 r ~Fy

Fer= 0.877Fe

(E3.

Donde:

Ag E Fe

= área total de la sección transversal del miembro

= módulo de elasticidad del acero = esfuerzo de pandeo elástico determinado con la ecuación E3.4, como especifica en el apéndice 7, sección 7 .2.3 (b ), o a través de un análi de pandeo elástico según sea aplicable:

Donde:

Fy = esfuerzo mínimo de fluencia para el tipo de acero empleado r = radio de giro

Nota: las dosdesígualdades para c.alculafloslímites de aplicación delas ciones E3(a)y E3(b), danJos mismos resultados para pandeo por flexíón; se basa eula relación de esbeltezLalr y la otra en farelación F/Fe•

E4.

PANDEO POR TORSIÓN Y PANDEO POR FLEXOTORSIÓN DE ÁNGULOS SIMPLES Y MIEMBROS SIN ELEMENTOS ESBELTOS Esta sección se aplica a miembros con simetría simple y asimétricos, algunos doble simetría, tales como miembros de sección cruciforme o secciones annada INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

II-99

E. Diseño de miembros en compresión

.embros doblemente simétricos; todos sin elementos esbeltos, cuando su longitud : : arriostrar por torsión excede la longitud lateral no arriostrada. Adicionalmente, estos requisitos son aplicables a ángulos simples, en los cuales, bit> 0.11.J E!Fy , donde b corresponde al lado mayor y t a su espesor. La resistencia nominal a compresión, Pn, se determina con los estados límite de pandeo por torsión y pandeo por flexotorsión de acuerdo con lo siguiente: (E4.1) El esfuerzo critico, Fer, debe determinarse con las ecuaciones E3.2 o E3.3, usando el esfuerzo de pandeo por torsión y pandeo por flexotorsión, Fe, determinado de la siguiente manera: Para miembros con doble simetría girando alrededor del centro de cortante:

(E4.2)

Para miembros con simetría simple girando alrededor del centro de cortante, donde y es el eje de simetría:

F =(Fey+Fez)[l- 1- 4FeyFezH cr ( 2H Fey +Fez )2

os con si111etría simple en los que la ecuación E · ·

l

(E4.3)

el eje xes el eje de si.;

Para miembros asimétricos girando alrededor del centro de cortante, Fe es la menor raíz de la siguiente ecuación cúbica:

(F,-F. )(F,-Fey )(F,-F. )-Fl(F,-F,, )( ;: )' -Fi(F, F.t

)'-o

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(E4.4)

II-100

Especificación para el diseño de estructuras de ac

Donde:

= constante de alabeo

Cw

(E4.

(E4.

Donde: = módulo de elasticidad al cortante del acero

G H

= constante de flexión H

Donde:

= momentos de inercia con respecto a los ejes principales

= constante torsional = factor de longitud efectiva para pandeo por flexión con respe al eje x = factor de longitud efectiva para pandeo por flexión con respe al eje y = factor de longitud efectiva para pandeo torsional con respect Kz eje longitudinal La= KxLx = longitud efectiva del miembro para pandeo con respecto al e· Ley =K/-.,y = longitud efectiva del miembro para pandeo con respecto al ej Lcz = KzLz = longitud efectiva del miembro para pandeo con respecto al ej longitudinal Lx, Ly, L2 = longitud lateral no arriostrada del miembro para cada eje = radio polar de giro alrededor del centro de cortante

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H-101

E. Diseño de miembros en compresión

Donde:

= radio de giro alrededor del eje x = radio de giro alrededor del eje y = coordenadas del centro de cortante con respecto al centroide

: en secciones I doblemente simétricas, Civ puedetómarse p80

Le r (2)

=32 + 1.25!:__ ra

Para ángulos de alas desiguales conectados a través del ala menor, de las ecuaciones E5.1 y E5.2, deben incrementarse en 4[(b/bs)2 pero Ljr de los miembros no debe ser menor que 0.95Llrz.

(b) Para ángulos que son alma de armaduras en cajón o espaciales, cuyos mi bros adyacentes se encuentran conectados del mismo lado de la placa de nexión o de la cuerda: ( 1)

Para ángulos de alas iguales o para ángulos de alas desiguales conec a través del ala mayor. (i)

L Cuando -:s;75

ra

Le= 60+0.80!:__ r INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

lo E·

Diseño de miembros en compresión

(ii)

II-103

L Cuando ->75 ra

(E5.4)

(2)

Para ángulos con alas desiguales y con relación de dimensiones de alas (mayor/menor) menor que 1.7 y conectados a través del ala corta, Ljr de las ecuaciones E5.3 y E5.4, deben incrementarse en 6[(b¡/bs)2 - 1], pero Ljr de los miembros no debe ser menor que 0.82Llrz. Donde:

L = área total de la sección transversal del miembro Le= longitud efectiva del miembro para pandeo con respecto al eje menor b1 = longitud del ala más larga del ángulo bs = longitud del ala más corta del ángulo rª = radio de giro alrededor del eje geométrico paralelo al ala conectada rz

= radio de giro alrededor del eje principal menor

MIEMBROS ARMADOS Resistencia a compresión Esta sección se aplica a miembros armados con dos perfiles que se encuentran: (a) interconectados con tomillos o soldaduras, o (b) interconectados por lo menos por un lado abierto con cubreplacas perforadas o celosía con placas de anclaje. Las conexiones en los extremos deben ser soldadas o con pernos pretensionados contra superficies de contacto clase A o B. aceptable diseñar una conexión atornillada40 r;

(E6.

Donde:

( ~e ) m

(

~e ) 0

Le K;

= relación de esbeltez modificada del miembro armado

= relación de esbeltez del miembro armado actuando como unidad en la dirección del pandeo considerado = longitud efectiva del miembro armado = 0.50 para ángulos espalda con espalda = 0.75 para canales espalda con espalda

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lo E·

Diseíio de miembros en compresión

U-105

= 0.86 para todos los demás casos a = distancia entre conectores r; = radio de giro mínimo de cada componente

Limitaciones dimensionales Los miembros armados deben cumplir los siguientes requisitos: Los componentes individuales de miembros armados con dos o más perfiles y sometidos a compresión, deben estar conectados a intervalos, a, de manera que la relación de esbeltez efectiva, alr;, de cada uno de los perfiles componentes, no exceda 0.75 de la relación de esbeltez del miembro armado completo. Para calcular la relación de esbeltez de cada componente, debe utilizarse el menor radio de giro r;. En los extremos de miembros armados sometidos a compresión, apoyados en placas base o sobre superficies terminadas, todos los componentes en contacto con otro deben conectarse con soldaduras de longitud no menor que el ancho del miembro o por tomillos espaciados longitudinalmente no más de cuatro diámetros en una distancia igual a 1.5 veces el ancho máximo del miembro. En toda la longitud de miembros armados, entre las conexiones extremas arriba mencionadas, el espaciamiento longitudinal de soldaduras intermitentes o tomillos debe ser el adecuado para transferir la resistencia requerida. Cuando el miembro armado consiste en un perfil y una placa o en dos placas, las limitaciones del espaciamiento longitudinal entre los conectores de los elementos en contacto continuo se encuentran en la sección J3. 5. Cuando un componente de un miembro armado consiste en una placa exterior, el espaciamiento máximo no debe exceder el producto del espesor de la parte más delgada de la placa exterior por O. 75,j E!Fy, ni de 305 mm, cuando hay soldaduras intermitentes a lo largo de los bordes de los componentes o sujetadores en la línea de los gramiles de cada sección. Cuando los sujetadores se colocan en tresbolillo, el máximo espaciamiento de los sujetadores en cada eje de gramil no debe exceder el producto del espesor de la placa externa más delgada por

l. 12-JElFy ni de 460 mm. Los lados abiertos de miembros armados en compresión formados por placas o perfiles, deben ser provistos con cubreplacas continuas perforadas con una sucesión de agujeros de acceso. Se supone que la sección restante de placa al centro de los agujeros de la cubreplaca, como se define en la sección B4.1, contribuye a la resistencia disponible, siempre que se cumplan los siguientes requisitos: INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

ll-106

Especificación para el diseño de estructuras de ac

( 1) La relación ancho espesor debe satisfacer las limitaciones de la secci

B4.l.

Nota: es conservador utilizarla relación ancho espesorHmite delcaso 7 la tabla B4.J a con un ancho, b, tomado como la distancia transversal entre neas más cercanas de conectores. . ·. neta de la placa se t 1.0

(b) Cuando

Mcr

Donde:

Mcr = momento de pandeo lateral-torsional elástico que se determina co sigue: (1)

En flexión alrededor del eje principal mayor en ángulos simples:

Donde:

Ch A Lb

se calcula usando la ecuación F 1.1 con un valor máximo de 1.5

= área de la sección transversal del ángulo = longitud lateral no arriostrada del miembro rz = radio de giro alrededor del eje principal menor t = espesor de ala del ángulo Pw = propiedad de la sección para ángulos simples alrededor del eje p · cipal mayor Pw es positivo para alas cortas en compresión y neg para alas largas con alas desiguales de ángulos en compresión cero para ángulos de alas iguales. Si el ala larga está en compres· en cualquier parte a lo largo de la longitud no arriostrada del mie bro, deberá usarse el valor negativo de Pw

Nota: la ecuación para Pw y los valores para tamaños de ángulos comunes, presentan listados en los Comentarios. INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

U-137

F Diseiio de miembros en flexión

(2) Para flexión en tomo a uno de los ejes geométricos de un ángulo de alas iguales sin compresión axial: (i)

Sin arriostramiento lateral-torsional: (a)

Con una compresión máxima en el borde extremo:

M

(b)

= 0.58Eb cr Lj,

4

tCb(

2

l+0.88(Lbt) b2

-1]

(F10.5a)

Con una tensión máxima en el borde extremo:

(Fl0.5b)

Donde:

My

debe tomarse como 0.80 veces el momento de fluencia calculado usando el módulo de sección geométrico b =ancho del ala

(ii) Con arriostramiento lateral-torsional solamente en el punto de máximo momento:

Mcr debe tomarse como 1.25 veces el valor calculado usando la ecuación Fl0.5a o F10.5b. My debe tomarse como el momento de fluencia calculado usando el módulo de sección geométrico

se puede considerarM;¡ comoMy para ángulos simples cuyo borde indel ala verticalesté.enco111presi6n; la relación entre sufongitudy su (longitud de1 afa vertical) seá menor o igual a:

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II-138

3.

Especificación para el diseño de estructuras de ac

ala de ángulos

Pandeo

El estado límite de pandeo local del ala del ángulo ocurre cuando el borde extrelll del ala está en compresión. (a) En secciones compactas, el estado límite de pandeo local de la pierna no apli (b) En secciones con alas no compactas:

(c) En secciones con alas esbeltas:

Donde:

Se= módulo de sección elástico calculado al borde exterior en compresión, r lativo al eje de flexión. En flexión alrededor de uno de los ejes geomé cos, en ángulos de alas iguales sin arriostramiento lateral-torsional, Se de tomarse como 0.80 veces el módulo de sección del eje geométrico b = ancho total del ala en compresión

BARRAS DE SECCIÓN RECTANGULAR Y REDONDA Esta sección es aplicable a barras rectangulares sometidas a flexión alrededor cualquiera de sus ejes geométricos, y a barras redondas. La resistencia nominal a flexión, M,,, es el menor de los valores obtenidos al e luar los estados límite de fluencia (momento plástico) y el pandeo lateral-torsio

1. Lbd O.OSE En barras rectangulares con - - :;; - - sometidas a flexión alrededor de su t2 Fy mayor, barras rectangulares sometidas a flexión alrededor de su eje menor Yb circulares: INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

lo F.

II-139

Diseño de miembros en flexión

(Fll.l)

d :::: peralte de la barra rectangular t == ancho de la barra rectangular paralelo al eje de flexión

pandeo lateral-torsional Lbd O.OSE . , alrededor de su eJe . mayor, - en f1ex1on (a) En barras rectangu1ares con--::;:; t2 Fy el estado límite de pandeo lateral-torsional no aplica:

O.OSE Lbd l.9E 'd f1 . , lr d , (b) En barras rectangu1ares con - - < - 2- ::;:; - - someti os a ex1on a e e. F t F de su eJe mayor:

Y

Y

(Fll.2)

Donde:

Lb = longitud entre puntos que están aniostrados contra el desplazamiento lateral en la región de compresión o entre puntos arriostrados para prevenir el giro de la sección transversal l. 9E somet1'dos a fl ex10n . ' a1re dedor d e (c) En b arras rectangul ares con -Lbd >2 su eje: t Fy (Fll.3)

Donde:

= 1.9ECb

F cr

(d)

Lbd t2

(Fll.4)

barras circulares y rectangulares sometidas a flexión alrededor del eje menor, el estado límite de pandeo lateral-torsional no aplica. INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

H-140

Especificación para el diseíio de estructuras de a

Ce

F12. SECCIONES ASIMÉTRICAS Esta sección se aplica a miembros con secciones asimétricas, excepto ángulos simpl La resistencia nominal a flexión, Mn, es el menor valor que se obtiene al eva1 los estados límite de fluencia (momento plástico), el pandeo torsional lateral y pandeo local donde:

Donde: Smin

= mínimo módulo de sección elástico con respecto al eje de flexión

Nota: las disposicioneS de diseño de estasección pueden ser más que

coi

servadoras para ciertas formas, longitudes sin arriostramiento y diagramas momento. Para unamayor economía, las disposiciones del apéndice 13 s recomendadas como una alternativa para la determinación de laiesistencia flexión de miembros. con secciones asimétricas.

1.

Fluencia

2.

Pandeo lateral-torsional

Donde:

Fer= esfuerzo de pandeo lateral-torsional de la sección, determinado mediante lisis N Óta: en el caso de mienibroS de sección Z, séfecomíenda .que F cr se to . como 0.5Fcrde un canal con las núsmas propiedadegde patín y alma.

3.

Pandeo local

Donde:

Fer= esfuerzo de pandeo local de la sección, determinado mediante análisis INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

H-141

P: Diseíio de miembros en flexión

p&OPORCIONES DE VIGAS

TRABES

resistencia en miembros con patín de tensión Esta sección se aplica a vigas laminadas, trabes de placas soldadas, vigas armadas ' vigas con cubreplaca con perforaciones en el patín en tensión, cuyas dimensiones ~e determinan con base en la resistencia a la flexión de la sección gruesa. Además de los estados límite que se especifican en otras secciones de este capítulo, la resistencia nominal a flexión, M,1, debe restringirse al estado límite de ruptura

patín en tensión.

Cuando F1Afi1 ~ Y;FyA.¡g, el estado límite de ruptura por tensión no aplica. Cuando F,,A¡, 1 < YF;Afg, la resistencia nominal a flexión, Mn, en la sección con agujeros en el patín a tensión, no será mayor de:

M = FuAfn S n A x

(Fl3.l)

fg

Donde: A¡g = área gruesa del patín en tensión, calculada confonne a las disposiciones

de la sección B4.3a A¡,1 = área neta del patín en tensión, calculada conforme a las disposiciones de la sección B4.3b Fu = resistencia mínima a tensión especificada Sx = módulo de sección elástico mínimo sobre el eje x Y; = 1.0 para Fy!Fu S 0.8 = 1.1 para Fy!Fu > 0.8

ímites

las dimensiones de elementos con sección I

ecciones I con un solo eje de simetría deben cumplir con los siguientes límites:

(F13.2)

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II-142

Especificación para el diseño de estructuras de

ac

Secciones I con alma esbelta deben cumplir los siguientes límites: (a) Cuando ~ :s; 1.5 h

(!!_) tw

max

=12.oJ¾Fy

a Cuando - > 1.5 h 0.40E

Donde:

a

distancia libre entre atiesadores transversales

En trabes armadas sin atiesadores, hltw no debe exceder 260. La relación entre área del alma y el área del patín de compresión no debe exceder de 10.

3.

Cubreplacas Los siguientes requisitos aplican a miembros con cubreplacas: (a) Las vigas y trabes armadas pueden fabricarse con patines de diferentes anc y espesores empalmando las placas que forman los patines o con el empleo cubreplacas. (b) Los tornillos de alta resistencia o las soldaduras utilizadas para unir los pa · al alma o la cubreplaca al patín, se diseñarán para resistir el cortante horizo total resultante de las fuerzas de flexión. La distribución longitudinal de tornillos o de las soldaduras intermitentes, debe determinarse en función d intensidad del cortante. (c) Sin embargo, el espaciamiento longitudinal no debe exceder el límite máx· especificado para miembros sujetos a compresión o tensión en las seccio E6 y D4, respectivamente. Los tornillos o soldaduras que conectan el pa ' alma también deben ser dimensionados para transmitir al alma las cargas a cadas directamente al patín, a menos que se haya previsto transmitir por apl tamiento directo. (d) Cuando la cubreplaca no tiene toda la longitud de la viga, debe prolong más allá del punto teórico de corte. Esta prolongación debe conectarse INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

. n- de miembros en flexión F. D,se 0

II-143

viga O trabe con tornillos de alta resistencia en una conexión de deslizamiento crítico o con soldaduras de filete. La conexión debe tener la resistencia estipulada en las secciones 12.2, 13.8 o B3.11, con el fin de resistir la fuerza en la cubreplaca necesaria para que la trabe desarrolle la resistencia a la :flexión necesaria en el punto teórico de corte. Cuando la prolongación de la cubreplaca se conecta a la viga con soldadura, serán filetes continuos de los dos lados. Su longitud, a', que más adelante se define, será la suficiente para resistir la fuerza en la placa de refuerzo necesaria para que la trabe o viga desarrolle la resistencia a la flexión a una distancia a' del extremo de la cubreplaca. (1) Cuando hay soldadura continua en el borde transversal del extremo de la cubreplaca con filete de tamaño igual o mayor de ¾ de su espesor:

a'=w

(F13.5)

Donde: w = ancho de la placa de refuerzo (2) Cuando hay soldadura continua en el borde transversal del extremo de la cubreplaca con filete continuo menor de ¾ de su espesor:

a'= 1.5 w

(F13.6)

(3) Cuando no hay soldadura en el borde transversal del extremo de la cubreplaca:

a'=2w

(Fl3.7)

igas armadas uando dos o más vigas I o canales se unan uno al lado del otro para formar un iembro sujeto a flexión, éstos deben estar conectados como lo establece la sección .2. Cuando hay cargas concentradas que se transmiten de una viga a otra o se stribuyen entre vigas, se emplearán diafragmas con suficiente rigidez, soldados atornillados a las mismas para distribuir la carga entre las vigas.

áxima longitud sin arriostrar para redistribución de momento n la redistribución de momento en miembros a flexión según la sección B3.3, la ngitud sin arrostramiento lateral, Lb, del patín en compresión adyacente al extremo

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II-144

Especificación para el diseño de estructuras de

donde se hace la redistribución de momentos, no debe exceder el límite L d ' m, nido como: (a) En perfiles I doblemente simétricos y secciones I con un solo eje de sime con el patín en compresión igual o mayor a la dimensión del patín en tens cargados en el plano del alma:

(b) En secciones rectangulares sólidas y secciones huecas tipo cajón sometid flexión alrededor de su eje mayor:

Donde:

Fy

= esfuerzo mínimo de fluencia especificado para el patín de co

M1 M2 ry (M1IM2)

= menor momento en los extremos de la longitud no arriostrada = mayor momento en los extremos de la longitud no arriostrada = radio de giro alrededor del eje y

sión

es positivo cuando los momentos producen curvatura doble y gativo para curvatura simple

No hay límite para Lb en miembros de sección circular o cuadrada o para cual tipo de viga sujeta a flexión alrededor del eje menor.

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CAPÍTULOG DISEÑO DE ELEMENTOS A CORTANTE

ítulo se aplica a las almas de elementos con uno o dos ejes de simetría sujetos e en el plano del alma, ángulos simples, secciones PTE sujetas a cortante y persimetría simple o doble con cortante por flexión en el eje de menor momento

·a. pítulo está organizado de la siguiente manera:

1. Disposiciones generales . Miembros con sección I y canal 3. Ángulos simples y secciones T . Miembros PTE rectangular (OR), en cajón y otros miembros con uno y dos ejes de simetría 5. Miembros PTE redondos (OC) . Perfiles con simetría simple y doble con cortante por flexión en el eje de menor momento de inercia . Vigas y trabes con aberturas en el alma

Resistehciai. cortahte ... ee Cortante enla zona del panel del ·a

SPOSICIONES GENERALES resistencia de diseño a cortante, vVn, y la resistencia permisible a cortante, 10.v, deben determinarse como sigue: INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO, A.C.

II-145

II-146

Especificación para el diseño de estructuras de

(a) Para todo lo dispuesto en este capítulo, excepto la sección G2.l(a): v

= 0.90 (DFCR)

Üv = 1.67 (DRP)

(b) La resistencia nominal a cortante, V," se debe determinar conforme a lo cado en las secciones G2 a G7.

G2. MIEMBROS CON SECCIÓN I Y CANAL l.

Resistencia a cortante de almas sin considerar la acción del campo de tensión diagonal La resistencia nominal a cortante, Vn, es:

Donde:

Fy = esfuerzo mínimo de :fluencia especificado para el tipo de acero consid Aw = área del alma, determinada como el peralte total por el espesor del alm Cv 1 = coeficiente de resistencia a cortante del alma (a) En almas de perfiles laminados de sección I con hit w v

= 1.00 (DFCR)

.Qv

:::;

2.24,j ElFy

= 1.50 (DRP)

y: Cv1

= 1.0

Donde:

= módulo de elasticidad del acero

E h

= distancia libre entre patines menos el radio de curvatura de la unió

fw

= espesor del alma

el alma y el patín

Nota: todos·los perfilesASTM 6; IR cumplen con el criterioestable G2.l(a) para aceros de grado 50 con Fy = 3515 kg/cm2 (345 MPa), cepciónde:IR1118x 342A, IRJ016 x22L8, IR9J4x201.0,IR838 x IR762 X 134;0, IR610 >< 8L9, IR406 X 38.8, IR305x20.9.

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~

.Dísen0

II-147

de elementos a cortante

para el resto de secciones I y canales:

(l) El coeficiente de resistencia a cortante del alma, Cv1, se determina como sigue:

Cv1

= 1.0

(G2.3)

Donde:

h = para trabes de placas soldadas, la distancia libre entre patines h = para trabes armadas con tomillos, la distancia entre líneas de sujetadores (ii)

Cuando hltw > 1.l0✓kvEIFy

(G2.4) (2) El coeficiente de pandeo de placa del alma, kv, se determina como sigue:

(i)

En almas sin atiesadores transversales:

le,,= 5.34 (ii)

En almas con atiesadores transversales:

5

k =5+--v (a/h)2

= 5.34 cuando a/h > 3.0 Donde:

a = distancia libre entre atiesadores transversales

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(G2.5)

II-148

2.

Especificación para el diseño de estructuras de

Resistencia a cortante de paneles interiores de almas con alh s; 3 ' considerando la contribución del campo de tensión diagonal La resistencia nominal a cortante, V,,, se determina como sigue:

Vn= 0.6Fy4w (b) Cuando hltw > 1.I0✓kvE!Fy (1)

Cuando 2Awl(A¡c + Aft):::; 2.5, hlb¡c:::; 6.0 y hlb1r:::; 6.0

Vn

(2)

= 0.6FyAw [ Cv2 +

l-Cv2 1.15 1+(a/h) 2 ✓

J

Otros casos:

Vn

===,] J

= 0.6FyAw ( Cv2 +----;=-[__l_--;::C=v2

l

1.15

alh+ ✓l+(alh) 2

Donde: El coeficiente de pandeo por cortante del alma, Cv2 , se determina e sigue:

C2 = 1.0

(iii) Cuando hltw > 1.37-)kvEIFy

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(

II-149

G. Diseño de elementos a cortante

Donde: A¡c = área del patín en compresión Áft

= área del patín en tensión

b¡c

= ancho del patín en compresión

bft =

ancho del patín en tensión Kv se determina como se define en la sección G2. l La resistencia de cortante nominal puede ser tomada como el mayor valor deterinado a partir de las secciones G2. l y G2.2.

sección G2; 1 puede estimar una mayor resistencia para los elementos no cumplen con los requisitos de la sección G2.2 (b )(1 ).

ara los atiesadores transversales, se debe cumplir lo siguiente: No se requieren ati es adores transversales cuando hltw :;S; 2.46-J ElFy, o cuando la resistencia disponible a cortante calculada conforme con la sección G2.1 con kv= 5.34, es mayor que la resistencia requerida a cortante. Se permite que los atiesadores transversales no lleguen a estar en contacto con el patín de tensión, siempre que no sea necesario un apoyo para transmitir las cargas concentradas o reacciones por medio de aplastamiento. La soldadura que une los atiesadores transversales con el alma, debe terminar a una distancia no menor de cuatro veces ni mayor de seis veces el espesor del alma, medida desde el borde más cercano de la soldadura que une el patín y el alma o el filete patín alma. Cuando se usen atiesadores simples, formados por placas rectangulares, deben unirse al patín de compresión para resistir cualquier tendencia al desplazamiento vertical debido a la torsión del patín. Los tomillos que conectan atiesadores al alma de la trabe, no deben espaciarse más de 12 pulg. (300 mm) de centro a centro. Cuando se usen cordones intermitentes de soldadura de filete, la distancia libre entre soldaduras no debe ser mayor de 16 veces el espesor del alma, ni mayor de 10 pulg. (250 mm).

(blt)s1 :s; 0.56

/E ~-¡;:;

(G2.12)

(G2.13)

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II-150

Especificación para el diseño de estructuras de

ac

Donde:

Fyst Fyw 1st

= esfuerzo mínimo de fluencia del material del atiesador = esfuerzo mínimo de fluencia del material del alma

= momento de inercia del atiesador transversal alrededor de un eje en. centro del alma para atiesadores dobles, o alrededor de la cara en e tacto con la placa del alma para atiesadores simples

I

Is 11

4 1.3 ( Fyw -h~ stl 40 E

)1.

5

= momento de inercia mínimo requerido del atiesador transversal desarrollar completamente la resistencia postpandeo del alma por tante, del panel atiesado, V,.= Vc1

ls12

Vc1

= momento de inercia mínimo requerido del atiesador transversal desarrollar la resistencia al pandeo por cortante del alma, Vr = V.,2 = resistencia a cortante disponible V,,, calculada como se define e

sección G2. l y G2.2, según aplique = resistencia a cortante disponible, calculada con Vn = 0.6 FyAwCv2 V, = resistencia a cortante requerida en el panel considerado bP = menor dimensión de a y h (b/t)si = relación ancho espesor del atiesador Psi = mayor valor de FywlFyst y 1.0

Ve 2

Pw

= relación máxima de cortantes, [ V, -

Vez ] ¿: O, dentro de los pan

Ve1 -Vez

del alma a cada lado del atiesador transversal

:Nota:

coriservadorámente, ls1 puede considerarse·

iguat a1s

11.

02.15 proporciona el momento de inercia mínhno requerido para alean resistencia a cortante postpandeo del ab:ria conforme a lassecciones G2. G2.2, según aplique. Si se requiere una resistencia a cortante postpan menor, la ecuaciónG2.13 proporciona una interpolaciónlineal entre ximo momento de inercia requerido para desarrollar elpandeo por del alma y requerido para desarrollar la resistencia postpandeo del a

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lo G. Diseño de elementos a cortante

H-151

ANGULOS SIMPLES Y SECCIONES T La resistencia nominal a cortante, V,,, del ala de un ángulo simple o del alma de una sección Tes: (G3.1) Donde:

Cv2 == coeficiente de resistencia por pandeo a cortante del alma, como se define en

la sección G2.2 con hltw = bit y kv= 1.2 b == ancho del ala del ángulo que resiste la fuerza cortante o peralte de la sección T t == espesor del ala del ángulo o del alma de la sección T

MIEMBROS PTE RECTANGULAR (OR), EN CAJÓN Y . OTROS MIEMBROS CON UNO Y DOS EJES DE SIMETRÍA La resistencia nominal a cortante, Vn, es: (G4.1) Para secciones PTE rectangular (OR) y en cajón. Donde:

Aw = 2ht Cv2 = coeficiente de resistencia por pandeo a cortante del alma, como se define en la sección G2.2 con hltw = hit y kv= 5 h = ancho que resiste la fuerza cortante, tomada como la distancia libre entre patines menos el radio de la esquina interior a cada lado para perfiles PTE rectangular (OR) o la distancia libre entre patines para secciones en cajón. Si no se conoce el radio de la esquina, h se tomará como la dimensión exterior correspondiente, menos 3 veces el espesor t = espesor de diseño de la pared, como se define en la sección B4.2 Para otros perfiles con simetría simple o doble. = área del alma o almas, tomada como la suma del peralte total por el espesor del alma dtw Cv2 = coeficiente de resistencia por pandeo a cortante del alma, como se define en la sección G2.2 con hltw = hit y kv= 5 h = ancho que resiste la fuerza cortante

Áw

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U-152

Especificación para el diseño de estructuras de a

h h t

= para secciones armadas con placas soldadas, es la distancia libre entre paf =para trabes armadas con tornillos, la distancia entre líneas de sujetadores = espesor del alma, como se define en la sección B4.2

GS. MIEMBROS PTE REDONDOS (OC) La resistencia nominal a cortante, Vn, de perfiles OC, considerando los estados lí de fluencia por cortante y pandeo por cortante debe determinarse como:

Donde:

Fer es el mayor valor de:

y:

Pero sin exceder el valor de 0.6 Fy. Donde:

Ag = área total de la sección transversal D = diámetro exterior Lv = distancia entre el punto donde la fuerza cortante es máxima hasta el p donde la fuerza cortante sea igual a cero t = espesor de diseño de la pared

Nota: las ecuaciones de pandeo por cortante• G52a-y •G5.2b rigen para dones con .relaciones D/t.superiores.al 00, acero~. de alta resistencfa y tudes grandes, mientras que la fluencia por cortante suele controlar el dis de secciones estándar y Fer= 0.:6 Fr

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o G.

Diseíio de elementos a cortante

11-153

ERFILES CON SIMETR!-A SIMPLE Y DOBLE CON ~ORTANTE POR FLEXIONEN EL EJE DE MENOR INERCIA En perfiles con uno o dos ejes de simetría, con cortante por flexión en el eje de rnenor inercia, sin torsión, la resistencia nominal a cortante, V," para cada elemento que resista cortante es:

(G6.l) Donde:

. Cvz = coeficiente de resistencia por pandeo a cortante del alma, como se define en la sección G2.2, con hltw = b1 !2t1 para elementos de sección IR y secciones T, o hltw = bJit1 para canales y kv= l.2 . bf = ancho del patín tf = espesor del patín

~.

i'CNota: para todos los perfiles ASTM A6, IE e IR, cuando F;. s 4920 kg/cm2 l~t .(485 MPa), Cv2 = LO.

~~

VIGAS Y TRABES CON ABERTURAS EN EL ALMA El efecto de las aberturas en el alma de vigas de acero y vigas compuestas, debe · incluirse en la determinación de la resistencia por cortante. Cuando la resistencia requerida exceda la resistencia disponible, debe reforzarse la abertura.

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CAPÍTULO DISEÑO DE MIEMBROS CON FUERZAS COMBINADAS Y TORSIÓN

tulo está enfocado en miembros sujetos a fuerza axial y flexión alrededor de uno bos ejes, con o sin torsión, y miembros sujetos únicamente a torsión. capítulo está organizado de la siguiente manera:

l. Miembros con uno y dos ejes de simetría sujetos a flexión y fuerza axial m. Miembros asimétricos y otros miembros sujetos a flexión y fuerza axial H3. Miembros en torsión y miembros sujetos a combinación de torsión, flexión, cortante y/o fuerza axial H4. Fractura de patines con agujeros sujetos a tensión

MIEMBROS CON UNO Y DOS EJES DE SIMETRÍA UJETOS FLEXIÓN Y FUERZA AXIAL Miembros con uno o dos ejes de simetría en flexión y compresión La interacción de la flexión y la compresión en miembros con dos ejes de simetría Y miembros con un eje de simetría que están restringidos a flexión alrededor de un eje geométrico (x y/o y), deben estar limitados por las ecuaciones Hl.la y

Rl.lb.

se permite utilizar la sección

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II-155

U-156

Especificación para el diseño de estructuras de

ac

P,.

(a) Cuando - ;::: 0.2 Pe

P, (b) Cuando - < 0.2 Pe

Donde:

= resistencia axial requerida detenninada confonne al capítulo C, utilizan

P,.

combinaciones de carga DFCR o DRP Pe = resistencia axial disponible, determinada confonne al capítulo E M,. = resistencia a flexión requerida confonne al capítulo C, utilizando co binaciones de carga DFCR o DRP Me= resistencia a flexión disponible, determinada conforme al capítulo E x = subíndice relacionado con la flexión alrededor del eje mayor de la secci y = subíndice relacionado con la flexión alrededor del eje menor de la secci

En diseños conforme a la sección B3.1 (DFCR):

P,. = resistencia axial requerida, determinada conforme al capítulo C, utilizan las combinaciones de carga DFCR Pe =