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Cuaderno del Ingeniero No. 19

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Vientos de cambios en las especificaciones AISC 2016 (II Parte):

AISC 303-16 y RSSC 2014

INTRODUCCIÓN

Se da continuidad a los cambios propuestos por el AISC para el 2016, incorporando en

el presente trabajo el documento AISC 303-10 Code of Standard Practice for Steel

Buildings and Bridges (Código de Prácticas Normalizadas para la Fabricación y

Construcción de Estructuras de Acero), a ser publicado antes de que termine el 2015, y

la edición 2014 de la Specification for Structural Joints Using High-Strenght Bolts

(Especificación de las Juntas Estructurales Mediante Pernos de Alta Resistencia)

preparado por Consejo de Investigación de Conexiones Estructurales, RCSC. Ambos

documentos se incluirán en la Parte 16 del Steel Construction Manual 16th edition.

AISC 303-16 CODE OF STANDARD PRACTICE FOR STEEL BUILDINGS

AND BRIDGES

Importancia del Código de Prácticas Normalizadas

La enseñanza del proyecto de estructuras en el pregrado de nuestras universidades está

centrada esencialmente en el diseño de los miembros y algunas de sus conexiones y

nodos, por lo que no queda tiempo para desarrollar otras consideraciones implícitas en

un proyecto, como por ejemplo las relacionados con el modelo para el análisis de la

estructura, el detallado y el dibujo, las especificaciones constructivas y los cómputos

métricos. En el caso particular de las estructuras de acero, los profesionales descubren

que la industria ha decantado pautas consensuadas para la interpretación de los contratos

de fabricación y montaje de las estructuras de acero, en documentos como el Código de

Prácticas Normalizadas.

En algunos de nuestros países, las normas de codificación de partidas (ver Anexo 1)

constituyen un paso de avance, si bien todavía sigue pendiente superar la evaluación de

las ventajas y desventajas de un proyecto basada solamente por sus kgf de peso

ignorando otras variables visibles en una concepción más global, como por ejemplo las

que utiliza la llamada ingeniería de valor.

La adaptación del Código de Prácticas AISC 303 a la realidad latinoamericana es

todavía más compleja que la de la norma de diseño AISC 360 debido a la concurrencia

de diferentes agentes que deben conciliar sus intereses y recursos en beneficio del

usuario final de la obra. La experiencia en la preparación de normas de Partidas, de

especificaciones constructivas, bancos de costos computarizados, entre otras, permite

ser optimistas en cuanto a vencer las dificultades de adaptación de un Código de

Prácticas. Mientras tanto nuestra responsabilidad es hacerle seguimiento a la constante

evolución del mismo.

Código de Prácticas Normalizadas AISC 303-16

El documento AISC 303-16 que sustituirá a la edición vigente desde el 14 de abril de

2010, no estaba disponible en el momento en que se preparó el presente Cuaderno, por

lo que utiliza presentación del Dr. Charles Carter en la reciente Conferencia Nacional de

Acero , NASCC, en Nashville, Tennessee , en marzo 2015, en la que se pudo apreciar la

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sintonía del Código con las modernas tecnologías de modelado y generación de

información y documentos para el proyecto y la fabricación de estructuras de acero.

Se eliminó el Apéndice A porque en esta edición se tratan en igualdad de condiciones

los planos generados de manera convencional con los producidos mediante modelos

digitales tridimensionales.

En lo que sigue, el uso de Capítulo, Artículo, Sección y Subsección se refieren de

manera jerárquica a las partes que componen lo que AISC 303 identifica solamente

como Sección.

Se revisó completamente el Capítulo 10 Acero arquitectónicamente expuesto. En esta

reseña utilizamos la identificación de capítulo en lugar de Sección.

Se incorporaron las nuevas Secciones 6.4.2 Tolerancias en piezas curvas, 7.5.1

Tolerancia en la separación de los ejes de los anclajes, y el Artículo 9.1 sobre la

interpretación de los presupuestos. Se aclara que “allowance” debe interpretarse como

un estimado y no un costo definitivo.

Cambios en la Figura C-7.5 referida a las tolerancias del aplomado en las columnas

Para una cabal comprensión, se revisaron las siguientes secciones y subsecciones:

Sección 3.2 sobre el uso de los documentos de los proyectos arquitectónico, eléctrico,

mecánico, para evitar la duplicidad de información.

Sección, 4.4 Se establece una autoridad única para dirimir las discrepancias entre las

partes con respecto a las conexiones. El ingeniero y el fabricante son responsables por

los cambios, de conformidad con lo establecido en la Subsección 3.12 y los Artículos

9.3 y 9.4.

En la Subsección 7.13.1 se reemplaza “building line” (borde del edificio en planta) por

“building exterior” (Ver Figura C-7.6).

SPECIFICATION FOR STRUCTURAL JOINTS USING HIGH-STRENGTH

BOLTS , RCSC 2014

En el Prefacio del documento se recogen los principales cambios con respecto a la

edición vigente desde el 31 de diciembre de 2009 e incluida en el AISC Steel

verConstruction Manual 14 edition.

En la Conferencia Nacional de Acero, NASCC, en Nashville, Tennessee, en marzo

2015, el Dr. Allen Harrold, del Consejo de Investigación de Conexiones Estructurales,

RCSC, destacó que todo el documento se ha retrabajado para incluir los métodos ASD y

LRFD, y en consecuencia se eliminó el Apéndice B dedicado al ASD. Está contemplado

incorporar en una futura edición nuevos productos, materiales, acabados superficiales,

así como la revisión del protocolo del Artículo A4.Tension Creep Test del Apéndice A.

En la edición 2014 se han corregido las siguientes erratas:

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Section 3.2.3 (3) Galvanized Fayed Surfaces

Section 8.1 Snug-Tightened Joints

Section A.4.2 Se eliminó la referencia a la formula (5.7) que no existe y se redactó

la explicación de la fórmula (A4.1)

Se han realizados siguientes los cambios:

Glosario: Se hace la diferencia entre Pretensión como verbo y como sustantivo

Se han revisado las definiciones de: Snug-Tightened Joint . La definición de 2009

se prestaba a una mala práctica, por lo que se restituyó la definición del 30 de junio

de 2004. Para futuras ediciones se está trabajando en las definiciones de “torque” y

“firm contact”.

Tablas:

Table 2.1 Acceptable Bolt, Nut and Washer Finish

Table 6.1 Washer Requirements

Table 8.2 Nut Rotation for Turn-of-Nut Process

Articulado:

Artículo 3.3 Bolt Holes y sus Secciones 3.3.1 Standard Holes, 3.3.2 Oversized

Holes, 3.3.3. Short-Sloted Holes, y 3.3.4 Long-Sloted Holes. En futuras ediciones

está contemplado incorporar agujeros estándar mayores de 1 pulgada, se

incorporarán agujeros mayores a 1 pulgada, consistentes con AISC 360.

Cambios significativos en todo el Capítulo 5 Limit States in Bolted Joints , de

manera que por ejemplo el Artículo 5.4 Design Slip Resistance es idéntico a lo

dispuesto en la AISC 360-10.

Diferenciación importante

Es oportuno aclarar que ni las barras ni los pernos de anclajes están amparados por la

Especificación RCSC. Quizás esta fue una de las razones que justificó eliminar la Tabla

I-C (Ver Anexo 2) después de la última edición ASD del Manual AISC. Y también

porque el AISC prefiere recomendar el uso de su Guía de Diseño en Acero No. 1, Base

Plate and Anchor Rod Design, Segunda edición, o el del Apéndice D del ACI 318 como

se hace en el AISC Seismic Design Manual, y el ACI SP-17(11) 2 Anchoring to

concrete.

A continuación se muestra la verificación de pernos de anclajes según la Norma

ANSI/TIA-222-G Structural Standard for Antenna Supporting Structures and Antennas,

vigentes desde 2006

Del análisis estructural, en el anclaje más solicitado: Pu = máxima tracción = 38475.65 kgf Vu = máximo corte = 563.83 kgf Perno Tipo F1554 Gr 55 M39 Fu = 5970 kgf/cm2

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Se utilizará la fórmula de interacción de la Sección 4.9.9

1Rn*

VuPu

Esta fórmula de interacción es el resultado de la evolución de la fórmula (9.6.1)

publicada en la segunda edición del Manual ASCE No. 52 Guide for the design of steel

transmission tower, de 1988.

η = 0.40 (Valor para pernos sin grout. Ver Norma TIA 222-G)

Φ = 0.75

Rn = Fu*An

An = Área del perno calculada según la Subsección 4.9.6.1 o usando una tabla como

la que sigue.

Nota.- En la página 8-468 del Tomo III del Manual de Proyectos de Estructuras de

Acero, 2da. Edición, 1982, se justifica que el área tensil o neta, An, calculada

tomando en cuenta el número de hilos de roscas por pulgadas, puede

aproximarse, conservadoramente, a 0.75 veces el área nominal Ad.

Reemplazando las variables por sus valores

0.1913.076.9*5970*75.0

4.0

563.83 38475.65

Verifica

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BIBLIOGRAFÍA

Carter, Charles. Current Developments in the AISC CODE of Standard Practice.

Session N3, NASCC 2015. Nashville, Tenneesse, March 25-27, 2015. Descargar de

www.aisc.org/epubs. Ver Anexo 1

Fisher, James and Koiber, Lawrence (2006). Base Plate and Anchor Rod Design.

Second Edition. Revision March 2014. Steel Design Guide 1, AISC, 63 p.

Gutiérrez, Arnaldo (2015). Vientos de cambios AISC 2016. Boletín de la Red

Latinoamericana de Construcción en Acero No. 73. Abril.

www.construcionenacero.com/boletin

Gutiérrez, Arnaldo (2013). Ayudas para el Proyecto de estructuras de Acero.

Asignatura Proyectos de Estructuras de Acero, Escuela de Ingeniería Civil, Facultad de

Ingeniería, Universidad Católica Andrés Bello. Caracas, rev 03 marzo, 171 p.

Harrold, Allen. Current Development in the Bolt Spec. Session N13, NASCC 2015.

Nashville, Tenneesse, March 25-27, 2015. Descargar de www.aisc.org/epubs. Ver

Anexo 2

Janowiak, Ronald; Kreger, Michael and Nanni, Antonio (2012). The Reinforced

Concrete Design Manual in Accordance with ACI 318-11.Anchoring to concrete. ACI

SP-17(11) Volume 2. First printing August 2012, 201 p. ACI, Farmington Hills, MI.

DOCUMENTACIÓN A TENER EN CUENTA

Control de proyectos usando el Código de Prácticas Normalizadas

(VER ANEXO 1)

AISC 303-10 CODE OF STANDARD PRACTICE FOR STEEL

BUILDINGSAND BRIDGES

EDICIÓN 2010

NUEVO PROYECTO

2014 RCSC Specification for Structural Joints Using High-Strength Bolts

Table I-C Manual of Steel Construction Allowable Stress Design Ninth

Edition (VER ANEXO 2)

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ANEXO 1 Control de proyectos usando el Código de Prácticas Normalizadas

El siguiente extracto se ha utilizado en cursos de pregrado de Proyectos de Estructuras

de Acero [Gutiérrez, 2013]. También responde a la poca experiencia de un ministerio

oficial en el manejo de proyectos de estructuras de acero, y la experiencia demuestra

que ayuda y simplifica las labores de control de la obra in situ.

COVENIN – MINDUR 2000-2:1999 SECTOR CONSTRUCCIÓN. MEDICIONES Y CODIFICACIÓN DE PARTIDAS PARA ESTUDIOS, PROYECTOS Y CONSTRUCCIÓN.

PARTE 2: EDIFICACIONES. SUPLEMENTO DE LA NORMA COVENIN

MINDUR 2000/II.A-92.

SUBCAPÍTULO E36 ESTRUCTURAS METÁLICAS

Definición Estructura metálica es toda estructura o parte de estructura formada principalmente por

miembros, elementos o piezas de metal estructural o de acero estructural según se define

en la Norma venezolana COVENIN 1755 - 82 Código de Prácticas Normalizadas para

la Fabricación y Construcción de Estructuras de Acero.

Alcance En el precio unitario de las Partidas se incluyen los materiales, y uso de maquinarias y

herramientas, el replanteo y la mano de obra necesarios para la total y completa

ejecución de las mismas, según la siguiente codificación y descripción que se detalla al

final del Capítulo E3:

Se establece la clasificación según los materiales en:

E361 ESTRUCTURAS METALICAS DE ACERO.

E362 ESTRUCTURAS METALICAS DE ALUMINIO.

Las Partidas se agrupan según la Actividad en:

E36X1 SUMINISTRO.

E36X2 FABRICACION.

E36X3 LIMPIEZA Y PREPARACION DE SUPERFICIES.

E36X4 SISTEMA DE PROTECCION.

E36X5 MONTAJE.

E36X6 SUMINISTRO, FABRICACION, LIMPIEZA Y PREPARACION DE

SUPERFICIES, SISTEMA DE PROTECCION.

El grupo de Partidas E36X6 abarca las primeras cuatro actividades como una alternativa

cuando las características de la obra lo permitan para simplificar la descripción del

alcance del trabajo, a criterio del Organismo Contratante. Las particularidades de cada

obra justifican el que la actividad E36X5 Montaje se use siempre como una Partida

separada.

MEDICIÓN La unidad de medida será el kilogramo fuerza (kgf).

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Los pesos de los miembros y demás componentes de la estructura metálica se

obtendrán multiplicando las dimensiones acotadas en los planos, en milímetros (mm) o

metros (m) o metros cuadrados (m2) o metros cúbicos (m3), por el peso por unidad de

medida, kilogramo por metro lineal (kgf/m) o kilogramo por metro cuadrado (kgf/m2) o

kilogramo por metro cúbico (kgf/m3), correspondiente al tipo, calidad y dimensiones del

miembro, elemento o pieza indicado en los planos y especificaciones, según lo establece

el Artículo 9.3 de la Norma venezolana COVENIN 1755 vigente.

Se establecen los siguientes criterios de medición:

1. En la medición de las Partidas no se considerará el peso correspondiente a

soldadura, así como tampoco el porcentaje de desperdicio en perfiles, planchas y

pernos de anclaje durante la fabricación, ni el de tornillos defectuosos y/o perdidos

en obra durante el montaje, por estar contemplado, cuando se justifique

debidamente, en el análisis de precios unitarios. En el caso del sofito metálico (steel

deck o encofrado colaborante) se incluyen los solapes transversales y longitudinales,

además de los desperdicios.

2. Adicionalmente a las reglas contenidas en la Sección 9.3 de la Norma venezolana

COVENIN 1755:82 para el cálculo de los pesos en estructuras de acero, en las

Partidas de suministro de los productos de acero se observarán las siguientes:

2a. En los perfiles se calculará el peso de la pieza tomando como peso unitario del

acero 7850 kgf/m3.

2b. En las planchas lisas se calculará el peso tomando como peso unitario del acero

8000 kgf/m3. En las planchas lagrimadas se usará como peso unitario del acero

8270 kgf/m3. En las planchas laminadas en frío se calculará el peso

considerando un peso unitario del acero de 8050 kgf/m3.

Las planchas codificadas en las Partidas E36112 corresponden a piezas

individuales, tales como cartelas, huellas para escaleras, y otros usos similares, y

por consiguiente no deben computarse bajo este código las planchas que se

utilizan para fabricar perfiles soldados.

2c. En productos de acero galvanizado, se calculará el peso en base al peso

correspondiente al acero, calculado con un peso unitario de 7850 kgf/m3,

sumándole el peso de la capa de zinc. En el caso de las láminas galvanizadas

para techos y sofitos se usará como peso unitario del acero 8050 kgf/m3 y para el

recubrimiento de zinc lo estipulado en la Norma venezolana COVENIN 941-76

Planchas delgadas de acero al carbono por inmersión en caliente. Condiciones

y requisitos generales.

3. Para efectos de la medición de las Partidas E36X3 Limpieza y Preparación de

superficies y Sistemas de Protección, se considerará el kgf de estructura metálica

tratada y/o pintada.

La descripción de las Partidas de Limpieza y Preparación de Superficies se basa

en las definiciones y notación del Consejo de la Pintura de Estructuras de Acero

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(Steel Structures Painting Council, SSPC) y para las cuales existen equivalencias

con otras clasificaciones internacionales.

Las Partidas de Limpieza y Preparación de Superficies y las de Sistema de

Protección deben ser mutuamente compatibles en las diversas etapas

constructivas. Ambos grupos de Partidas están orientadas a su ejecución en

taller, tal como se considera en el Capítulo 34 de la Norma venezolana

COVENIN 1618:98 Estructuras de Acero para Edificaciones. Método de los

Estados Límites y en las Secciones 6.5 y 8.4 de la Norma COVENIN 1755:82

Código de Prácticas Normalizadas para la Fabricación y Construcción de

Estructuras de Acero En el alcance de las Partidas de Fabricación se incluye una

capa de pintura de protección anticorrosiva y de igual manera en las Partidas de

Montaje se incluye los retoques con pintura de protección anticorrosiva en las

áreas que asi lo requieran, tal como está contemplado en el Artículo 23.5 de la

COVENIN 1618:98 y los Artículo 7.15 y 7.16 de la COVENIN 1755.

4. Las losas de tabelones se contemplan en las Partidas E333 Losas, placas y pérgolas.

Los sistemas de piso a base de losas mixtas acero - concreto, vaciadas sobre sofito

metálico (steel deck o encofrado colaborante) o elementos prefabricados, se

computarán considerando los elementos metálicos según el presente Subcapítulo, y

la losa de concreto como losa maciza según el Subcapítulo E33, y el acero de

retracción y temperatura y/o de refuerzo según el Subcapítulo E352.

5. Los pilotes y tablestacas metálicas se consideran en el Subcapítulo E32.

6. Las Partidas E36X5 Montaje incluyen el servicio y costo de personal, equipo de

izamiento, y equipo de transporte para la movilización de los equipos de izamiento,

así como la movilización y desmovilización de los equipos de montaje en el sitio de

la obra. En el montaje de los sistemas de piso con sofito metálico (steel deck o

encofrado colaborante), en las Partidas se considerarán incluidas las arandelas que

se sueldan en los empalmes y solapes de las láminas metálicas.

En las Partidas de Montaje se considera que el área de trabajo está en condiciones

que permitan la operatividad de grúas autopropulsadas y otras maquinarias

necesarias para el montaje. La custodia del material y los equipos en obra serán por

cuenta del Contratista.

7. La actividad de transporte desde el suplidor hasta el taller de fabricación, y la de

transporte desde el taller de fabricación hasta la obra, se medirán, ambas, como

Partidas separadas según el Subcapítulo E909 de Transportes.

La entrega, manejo y almacenamiento de los materiales y estructuras se regirá por la

Norma venezolana COVENIN 1755 vigente.

Correcciones en otras partes de la Norma COVENIN — MINDUR 2000- 92:

* pág. 25: Añadir en la última línea de Documentos a entregar de la Partida E01502:

En el caso de estructuras metálicas, deben incluirse los planos de fabricación y montaje.

Los planos de fabricación deben ser aprobados por el Ingeniero estructural responsable

del proyecto, conforme lo establece la Norma venezolana COVENIN 1755 vigente

Código de Prácticas Normalizadas para la Fabricación y Construcción de Estructuras

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de Acero.

* pág.48: En el Alcance, en el segundo párrafo que se refiere a estructuras metálicas, se

deberá leer:

...con pintura anticorrosiva u otro tipo de revestimiento, estas se computarán por

Partidas separadas según el Subcapítulo E46 Acabados con Pinturas. La carga y el

transporte se contemplan en las Partidas E142 y E903, respectivamente.

* pág. 84: En la última línea de la Partidas E333 deberá leerse:

Fuerza (kgf) según el Subcapítulo E36.

ESQUEMA DE CODIFICACIÓN DE PARTIDAS

La ventaja del siguiente esquema es que facilita la interpretación y construcción de

códigos de partidas. Las propuestas de actualización en cuanto a componentes y tipos

los tipos de perfiles ( por ejemplo las vigas de alma abierta, Joist, la protección contra el

fuego, etc.) no se pudieron discutir por la eliminación de las instituciones

normalizadoras a partir de 1999.

CAP SUB-CAPITULO MATERIAL UN. ACTIVIDAD COMPONENTE TIPO ORIGEN

E3

E

S

T

R

U

C

T

U

6: ESTRUCTURAS

METÁLICAS

1: Acero

2: Aluminio

kgf

1: Suministro

1: Perfiles

1: Laminados

2: Electrosoldados

3: Soldados

4: Tubulares

5: Formados en frío

1: Nacional

2: Importado

2: Planchas

3: Rejillas electroforjadas para pisos

1: Lisa

2: Lagrimada

3: Anterresbalante

4: Sofito metálico (Steel Deck o Encofrado

Colaborante)

1: 38 mm de altura (1.5 pulg.)

2: 76 mm de altura (3 pulg.)

5: Pernos de anclaje

1: SAE 1020

2: SAE 1040

3: A 307

4: A 325

5: A 490

11

R

A

S

6: Tornillería

7: Conectores de corte

2: Fabricación

1: Hasta 15 kgf/m

2: Más de 15 kgf/m

3: Más de 30 hasta 90 kgf/m

4: Más de 90 hasta 150 kgf/m

5: Más de 150 kgf/m

3: Limpieza y

preparación de

superficies

1: Limpieza con disolventes (SSPC-SP1)

2: Limpieza con herramientas (SSPC-SP2)

3: Limpieza simple con chorro a presión

(SSPC-SP7)

4: Limp. c/chorro a presión h/metal gris

comercial (SSPC-SP6)

5: Limp. c/chorro a presión h/metal casi

blanco (SSPC-SP10)

6: Limp. Con chorro a presión hasta metal

blanco (SSPC-SP5)

4: Sistemas de

protección

1: Pintura

1: Fondo y esmalte rico en zinc

2: Fondo y esmalte epóxico

3: Fondo y esmalte alquidico

4: Fondo y esmalte caucho clorado

2: Galvanizado

3: Protección contra fuego*

5: Montaje

1: Estructura

1: Conexiones soldadas

2: Conexiones empernadas

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2: Sistema de pisos

1: Sofito metálico (Encofrado

colab.)

2: Rejillas electroforjadas

3: Planchas lagrimadas

6: Sum.,

Fabricación,

Limpieza y

preparación de

superficies, y

protección

1: Estructura

1: Conexiones soldadas

2: Conexiones empernadas

2: Sistema de pisos

1: Encofrado colaborante

2: Rejillas electroforjadas

3: Planchas lagrimadas

* Propuesta de este documento

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ANEXO 2. Table I-C Manual of Steel Construction Allowable Stress Design Ninth

Edition

Hasta la última edición del Manual of Steel Construction. Allowable Stress Design.

Ninth edition, 1989, en su Parte 4 se encontraban las siguientes tablas:

Table I-A Bolts and Rivets. Tension on gross (nominal) area

Table I-B Threaded Fasteners. Tension on gross (nominal) area

Table I-C Bolts and Threaded Parts que se reproduce a continuación

Muy importante observar que deben usarse cabillas o barras de refuerzo para concreto

reforzado como pernos de anclajes. El % de alargamiento de una cabilla no debe ser

menor del 12% y el de los pernos de anclaje ASTM F 1554 no menor del 22%. Pero

estos % de alargamiento pueden mermarse durante la instalación de los pernos, por lo

que es necesario especificar al fabricante o suplidor de los mismos, en la

correspondiente orden de compra, los requisitos adicionales.

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