estructuras de acero con perfiles de … · o = sección omega l = sección en Ángulo ejemplo:...

Reglamentación – Título F.4

ESTRUCTURAS DE ACERO CON PERFILES

DE LÁMINA FORMADA EN FRÍO



Para la NSR-98…

F.6.1 – Generalidades

F.6.2 – Elementos

F.6.3 – Miembros

F.6.4 – Ensamblajes Estructurales

F.6.5 – Conexiones y Uniones

F.6.6 – Ensayos para casos especiales



Para la Nueva Norma de Construcción…

F.4.1 – Provisiones Generales

F.4.2 – Elementos

F.4.3 – Miembros

F.4.4 – Miembros Armados y Sistemas Estructurales

F.4.5 – Conexiones y Uniones


F.4.7 – Tableros metálicos para trabajo en sección compuesta

F.4.8 – Especificaciones para construcción de entramados de acero

formado en frío, sistemas de construcción en seco (DryWall) y

entramados de cerchas

F.4.7 – Tableros metálicos para

trabajo en sección compuesta

Figura F.4.7.1-1 Sección transversal de losa o entrepiso en

comportamiento compuesto con un tablero metálico

¿Qué incluye?

1. El diseño y algunos chequeos podrían realizarse por DEA (Diseño por Esfuerzos Admisibles)

2. Tolerancias de fabricación y espesores mínimos

3. Consideraciones de Carga durante la etapa constructiva

4. Anclaje de las láminas

5. Concreto

6. Refuerzo por retracción y temperatura

7. Conectores de cortante

8. Área resistente a fuerzas cortantes

9. Consideraciones para cargas concentradas



2a. Tolerancias de fabricación (Sección F.4.7.2)



Longitud del panel ±12𝑚𝑚 (1 2 𝑝𝑢𝑙𝑔)

Espesor No debe ser menor al 95%

del espesor de diseño

Ancho útil del panel +20𝑚𝑚 3 4 𝑝𝑢𝑙𝑔 , −10𝑚𝑚 (3 8 𝑝𝑢𝑙𝑔)

Flecha y curvatura 6𝑚𝑚 𝑒𝑛 3.00𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑

1 4 𝑝𝑢𝑙𝑔 𝑒𝑛 10𝑝𝑖𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑

Extremo del panel fuera de escuadra

10𝑚𝑚 𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 1 8 𝑝𝑢𝑙𝑔 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑖𝑒 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙

Tabla F.4.7.2-1 Tolerancias de Fabricación

2b. Espesores mínimos del acero base (Sección F.4.7.2)



Tabla F.4.7.2-2 Espesores base mínimos

Tipo o calibre

Espesor de diseño Espesor mínimo

mm Pulg mm Pulg

22 0.75 0.0295 0.71 0.0280

21 0.84 0.0329 0.79 0.0311

20 0.91 0.0358 0.86 0.0340

19 1.06 0.0418 1.01 0.0398

18 1.20 0.0474 1.14 0.0449

17 1.37 0.0538 1.30 0.0512

16 1.52 0.0598 1.44 0.0567

Estudios experimentales.doc

3. Consideraciones de carga durante la construcción



Figura F.4.7.3-1

Cargas durante la

construcción

4. Anclaje de láminas (Sección F.4.7.4.4)



•Anclaje a los miembros de soporte por soldadura o sujetadores mecánicos.

Tanto transversal como longitudinal

•Sujetador en el traslapo longitudinal obligatorio para evitar las deflexiones

diferenciales entre láminas durante el vaciado del concreto (Sección F.4.7.4.4)

•No son admisibles los huecos hechos por soldadura durante las operaciones

del anclaje. Debe utilizarse arandela para soldadura con el calibre 22

(0.71mm espesor base mínimo)

5. Concreto (Sección F.4.7.5.3)



Acorde con el título C de la Norma. No aditivos con sales clorhídricas

6. Refuerzo por retracción y temperatura (Sección F.4.7.5.5)

Área de acero igual o mayor a 0.00075 veces el área del concreto, no inferior a 59.3mm2

para un ancho de un metro. Hasta hasta un 10% de capacidad adicional sobre losas

que no la poseen.

Pueden utilizarse fibras en el concreto en sustitución de la malla. Norma NTC 5214

7. Conectores de cortantes (Sección F.4.7.5.6.3)



𝑁𝑠 = 𝐹𝑦 (𝐴𝑠 − 𝐴𝑤𝑒𝑏𝑠 2 − 𝐴𝑏𝑓 ) 142.58 𝑓′𝑐𝐸𝑐 1 2

Donde 𝑁𝑠 = Número de pernos conectores de 19𝑚𝑚 3 4 𝑝𝑢𝑙𝑔 , requerido por metro de ancho 𝐴𝑠 = Área de acero en 𝑚𝑚2 por metro de ancho

𝐴𝑤𝑒𝑏𝑠 = Área de las almas en 𝑚𝑚2 por metro de ancho

𝐴𝑏𝑓 = Área de acero del ala inferior en 𝑚𝑚2 por metro de ancho

𝐹𝑦 = Esfuerzo de fluencia de diseño en 𝑀𝑃𝑎 determinado en la sección F.4.1.6.1

𝐸𝑐 = Módulo de elasticidad del concreto en 𝑀𝑃𝑎 acorde como es determinado en el título C de esta norma.

8. Área disponible para cortante (Sección F.4.7.5.7)



Figura F.4.7.5.7-1 Áreas

disponibles para cortante

9. Cargas concentradas (Sección F.4.7.7.5)



Figura F.4.7.7.4-1 Distribución

de cargas concentradas

F.4.8 – Especificaciones para construcción de

entramados de acero formado en frío, sistemas de

construcción en seco y entramados de cerchas

¿Qué incluye?

1. Especificaciones de material

2. Espesor del acero base

3. Designación de producto y geometrías estándar

4. Codificación por colores

5. Tolerancias de fabricación

6. Parales de muro

7. Cerchas para sistemas de entramados y diseño de cartelas

8. Cabeceros




1. Especificaciones de Material (Sección F.4.8.2.1)

Norma ASTM A1003/ A1003M:

Estructural: Grado 33 (Fy = 33 ksi) y Grado 50 (Fy = 50 ksi). De alta

ductilidad y baja ductilidad. Solo se reconocen estos materiales.

No Estructural: Grado 33 (Fy = 33 ksi)




2. Espesor del acero base (Sección F.4.8.2.2)

Espesor de diseño Espesor mínimo del acero base

𝒎𝒎 𝒑𝒖𝒍𝒈 𝒎𝒎 𝒑𝒖𝒍𝒈

0.478 0.0188 0.455 0.0179

0.719 0.0283 0.683 0.0269

0.792 0.0312 0.752 0.0296

0.879 0.0346 0.836 0.0329

1.146 0.0451 1.087 0.0428

1.438 0.0566 1.367 0.0538

1.811 0.0713 1.720 0.0677

2.583 0.1017 2.454 0.0966

3.155 0.1242 2.997 0.1180




3. Designación de producto y geometrías (Sección F.4.8.3)

P = Miembro de un entramado, Paral o

Vigueta, el cual posee labios o pestañas

G = Canal Guía

U = Sección canal o paral de un

entramado que no posee pestañas

O = Sección Omega

L = Sección en Ángulo

EJEMPLO:

300P60-1.2 = Sección Paral de 300 mm

de alto x 60 mm de ancho y 1.2 mm de

espesor base




4. Codificación por colores (Sección F.4.8.3.6.3)

Espesor de diseño mm (pulg)

Color

0.478 (0.0188) Ninguno

0.719 (0.0283) Negro

0.792 (0.0312) Rosado

0.879 (0.0346) Blanco

1.146 (0.0451) Amarillo

1.438 (0.0566) Verde

1.811 (0.0713) Naranja

2.583 (0.1017) Rojo

3.155 (0.1242) Azul




5a. Tolerancias de fabricación (Sección F.4.8.3.7)

DimensiónA Ítem revisado Parales, mm (pulg) Canales Guías, mm

(pulg)

A Longitud +2.38 (3/32) -2.38 (3/32)

+12.7 (1/2) -6.35 (1/4)

BB Altura del alma +0.79 (1/32) -0.79 (-1/32)

+0.79 (1/32) +3.18 (1/8)

C Acampanado

Exceso en doblez +1.59 (1/32) -1.59 (1/32)

+0 (0) -2.38 (3/32)

D Ancho a centro

de hueco +1.59 (1/16) -1.59 (1/16)

NA NA

E Longitud de

centro de huecos +6.35 (1/4) -6.35 (1/4)

NA NA

F Corona +1.59 (1/16) -1.59 (1/16)

+1.59 (1/16) -1.59 (1/16)

G Curvatura lateral 2.6 por m (1/32 por pie)

12.7 max. (1/2) 2.6 por m (1/32 por pie)

12.7 max. (1/2)

H Arco 2.6 por m (1/32 por pie)

12.7 max. (1/2) 2.6 por m (1/32 por pie)

12.7 max. (1/2)

I Torsión (giro

axial) 2.6 por m (1/32 por pie)

12.7 max. (1/2) 2.6 por m (1/32 por pie)

12.7 max. (1/2)




5b. Tolerancias de fabricación (Sección F.4.8.3.7)




6. Parales de muros (Sección F.4.8.4)

Dos tipos de diseño: Diseño completamente en acero o Diseño

arriostrado por tableros

7. Cerchas de entramados y cartelas (Sección F.4.8.4.3)




8a. Cabeceros (Sección F.4.8.4.4.1)




8b. Cabeceros (Sección F.4.8.4.4.1)

F.4.3 – Miembros

¿Qué incluye?

1. Flexión

a) Resistencia nominal

b) Pandeo lateral torsional

c) Pandeo distorsional

2. Cortante

a) Almas con huecos

b) Almas sin huecos

3. Flexión y cortante combinados

4. Arrugamiento del alma

5. Rigidizadores de apoyo

6. Compresión

7. Compresión y momento combinados

F.4.3 – Miembros

1c. Pandeo Distorsional (Sección F.4.3.3.1.4)

F.4.3.docx

F.4.3 – Miembros

3. Flexión y cortante combinados (Sección F.4.3.3.3.1)

𝑀

𝜙𝑏𝑀𝑛𝑥𝑜

2

+ 𝑉

𝜙𝑣𝑉𝑛

2

≤ 1.0

𝑀𝑛 = Resistencia nominal (resistencia a momento) cuando solo se considera flexión

𝑀 = Resistencia requerida a flexión (momento mayorado). 𝑀 = 𝑀𝑢 (DCCR) 𝜙𝑏 = Factor de resistencia para flexión (ver sección F.4.3.3.1.1) 𝑀𝑛𝑥𝑜 = Resistencia nominal a flexión (resistencia a momento) alrededor del eje centroidal x determinado de acuerdo con la sección F.4.3.3.1.1

𝑉 = Resistencia requerida a cortante (cortante mayorado). 𝑉 = 𝑉𝑢 𝜙𝑣 = Factor de resistencia para cortante (ver sección F.4.3.3.2) 𝑉𝑛 = Resistencia nominal cuando se solo se considera cortante

F.4.3 – Miembros

4. Arrugamiento del alma (Sección F.4.3.3.4)

𝑃𝑛 = 𝐶𝑡2𝐹𝑦 sen𝜃 1− 𝐶𝑅 𝑅

𝑡 1 + 𝐶𝑁

𝑁

𝑡 1− 𝐶ℎ

ℎ

𝑡

𝑃𝑛 = Resistencia nominal a arrugamiento del alma 𝐶 = Coeficiente de la tabla F.4.3.3-1, F.4.3.3-2, F.4.3.3-3, F.4.3.3-4, ó F.4.3-5 𝑡 = Espesor del alma

𝐹𝑦 = Esfuerzo de fluencia de diseño de acuerdo con la sección F.4.1.6.1

𝜃 = Ángulo entre el plano del alma y el plano de la superficie de soporte, 45° ≤ 𝜃 ≤ 90° 𝐶𝑅 = Coeficiente de radio de doblez interno tomado de la tabla F.4.3.3-1, F.4.3.3-2, F.4.3.3-3, F.4.3.3-4, ó F.4.3.3-5 𝑅 = Radio de doblez interno 𝐶𝑁 = Coeficiente de longitud de apoyo de la carga tomado de la tabla F.4.3.3-1, F.4.3.3-2, F.4.3.3-3, F.4.3.3-4, ó F.4.3.3-5 𝑁 = Longitud de apoyo de la carga (mínimo 19mm (3/4pulg)) 𝐶ℎ = Coeficiente de esbeltez del alma tomado de la tabla F.4.3.3-1, F.4.3.3-2, F.4.3.3-3, F.4.3.3-4, ó F.4.3.3-5 ℎ = Dimensión plana del alma, medida en su mismo plan

F.4.3 – Miembros

4. Arrugamiento del alma (Sección F.4.3.3.4)

Condiciones de Apoyo y Aleta

Casos de carga 𝑪 𝑪𝑹 𝑪𝑵 𝑪𝒉 DCCR

𝝓𝒘 Límites

Sujeto al apoyo

Alas rigidizadas o parcialmente rigidizadas

Carga sobre una aleta o

reacción

Extremo 4 0.14 0.35 0.02 0.85 𝑅 𝑡 ≤ 9

Interior 13 0.23 0.14 0.01 0.90 𝑅 𝑡 ≤ 5

Carga sobre las dos aletas

o reacción

Extremo 7.5 0.08 0.12 0.048 0.85 𝑅 𝑡 ≤ 12

Interior 20 0.10 0.08 0.031 0.85 𝑅 𝑡 ≤ 12

No sujeto

Alas rigidizadas o parcialmente rigidizadas


reacción

Extremo 4 0.14 0.35 0.02 0.80 𝑅 𝑡 ≤ 5

Interior 13 0.23 0.14 0.01 0.90


o reacción

Extremo 13 0.32 0.05 0.04 0.90 𝑅 𝑡 ≤ 3

Interior 24 0.52 0.15 0.001 0.80

Alas no rigidizadas


reacción

Extremo 4 0.40 0.60 0.03 0.85 𝑅 𝑡 ≤ 2

Interior 13 0.32 0.10 0.01 0.85 𝑅 𝑡 ≤ 1


o reacción

Extremo 2 0.11 0.37 0.01 0.75 𝑅 𝑡 ≤ 1

Interior 13 0.47 0.25 0.04 0.80

Tabla F.4.3.3-2 Factores de resistencia y coeficientes para

Secciones canal con almas sencillas y secciones C

F.4.4 – Miembros armados y sistemas estructurales

¿Qué incluye?

1. Secciones armadas

a) Miembros a flexión compuestos de C espalda-espalda

b) Miembros a compresión de dos secciones en contacto

2. Arriostramiento lateral y estabilidad

a) Secciones C y Z

3. Sistemas de muros y cubiertas metálicas

a) Correas, Lagueros y otros miembros

b) Arriostramiento y sistemas de anclaje de cubiertas


4. Dos secciones en contacto a compresión (Sección F.4.4.1.2)

𝐾𝐿

𝑟 𝑚

= 𝐾𝐿

𝑟 𝑜

2

+ 𝑎

𝑟𝑖

2

𝐾𝐿 𝑟 𝑜 = Relación de esbeltez total de la entera sección alrededor del eje del miembro armado 𝑎 = Espaciamiento del sujetador intermedio ó punto de soldadura 𝑟𝑖 = Radio de giro mínimo del área transversal total no reducida de una sección individual en un miembro armado



Desarrollo basado en las investigaciones del profesor Sato y Uang, y Duan et al

Duan et al Sato y Uang

Duan et al 2002.pdf

Sato and Uang.pdf


5. Arriostramiento y estabilidad lateral (Sección F.4.4.3.2.1)

PL1 y PL2 son las resistencias de diseño para las riostras

F.4.5 – Conexiones y uniones

¿Qué incluye?

1. Conexiones con soldadura

a) en juntas a tope

b) de tapón

c) de ranura

d) abocinada

2. Conexiones pernadas

3. Conexiones atornilladas


1. Conexiones con soldadura abocinada (Sección F.4.5.2.5)

Figuras F.4.5.2-13 y 14. Conexión soldada abocinada en V y media V


2. Conexiones pernadas (Sección F.4.5.3)

Tabla F.4.5.3 Tamaño máximo de perforaciones para pernos, mm

Diámetro nominal del

perno, 𝒅 (𝒎𝒎)

Diámetro del

hueco estándar,

𝒅𝒉 (𝒎𝒎)

Diámetro del hueco agrandado,

𝒅𝒉 (𝒎𝒎)

Dimensiones del hueco tipo ranura

corto, 𝒎𝒎

Dimensiones del hueco tipo ranura

largo, 𝒎𝒎

< 𝟏𝟐.𝟕

≥ 𝟏𝟐.𝟕

𝑑 + 0.8

𝑑 + 1.6

𝑑 + 1.6

𝑑 + 3.2

𝑑 + 0.8 × (𝑑 + 6.4)

𝑑 + 1.6 × (𝑑 + 6.4)

𝑑 + 0.8 × (2.5𝑑)

𝑑 + 1.6 × (2.5𝑑)


2. Conexiones pernadas (Sección F.4.5.3)

Figuras F.4.5.3-1 y 2. Conexiones pernadas: Definición de x y conexión de

láminas planas escalonadas


¿Qué incluye?

1. Terminología

2. Materiales

a) Aceros aplicables (Normas ICONTEC-NTC)

b) Otros aceros (determinación mediante ensayos)

3. Espesor mínimo (no menor al 95% de diseño)

4. Incremento de la resistencia debido al proceso de

formación en frío

5. Documentos de referencia


4. Incremento de resistencia debido al formado (Sección F.4.1.6.2)

𝐹𝑦𝑎 = 𝐶𝐹𝑦𝑐 + 1 − 𝐶 𝐹𝑦𝑓 ≤ 𝐹𝑢𝑣

𝐹𝑦𝑎 = Esfuerzo de fluencia promedio de la sección completa no reducida.

𝐶 = Relación entre el total del área de las esquinas y el total del área de la sección transversal de la sección completa, para miembros en compresión; o relación entre el total del área de las esquinas del ala que controla y el total del área del ala que controla, para miembros en flexión.

𝐹𝑦𝑓 = Es la media ponderada del punto de fluencia a tensión de las porciones planas o el punto

de fluencia del acero virgen si no se realizan ensayos.

𝐹𝑦𝑐 = 𝐵𝑐𝐹𝑦𝑣 𝑅 𝑡 𝑚 Donde:

𝐹𝑢𝑣 𝐹𝑦𝑣 ≥ 1.2,𝑅 𝑡 ≤ 7

𝐵𝑐 = 3.69(𝐹𝑢𝑣 𝐹𝑦𝑣 )− 0.819(𝐹𝑢𝑣 𝐹𝑦𝑣 ) 2− 1.79

𝑚 = 0.192(𝐹𝑢𝑣 𝐹𝑦𝑣 )− 0.068


1. Ensayos para el comportamiento estructural (Sección F.4.6.1)

a) A) La evaluación de los resultados debe ser hecha sobre la base del valor promedio de los datos obtenidos del ensayo, con no menos de tres especímenes idénticos…

b) B) La resistencia de los elementos ensayados, ensambles, conexiones, o miembros satisfarán la siguiente ecuación:

𝛾𝑖𝑄𝑖 ≤ 𝜙𝑅𝑛 Donde 𝛾𝑖𝑄𝑖 = Resistencia requerida (cargas mayoradas) basada en la combinación de carga más crítica. 𝛾𝑖 y 𝑄𝑖 son factores de carga y efectos de carga, respectivamente. 𝜙 = Factor de resistencia

= 𝐶𝜙 𝑀𝑚𝐹𝑚𝑃𝑚 𝑒−𝛽𝑜 𝑉𝑀

2 +𝑉𝐹2+𝐶𝑃𝑉𝑃

2+𝑉𝑄2


1. Ensayos para el comportamiento estructural (Sección F.4.6.1)

Donde:

𝐶𝜙 = Coeficiente de calibración

= 1.52 𝑀𝑚 = Valor principal del factor de material, 𝑀, presentado en la tabla F.4.6.1-1. 𝐹𝑚 = Valor principal del factor de fabricación, 𝐹, presentado en la tabla F.4.6.1-1. 𝑃𝑚 = Valor principal del factor profesional, 𝑃, para el componente ensayado

= 1.0 𝑒 = Base de logaritmo natural

= 2.718 𝛽𝑜 = Índice de confiabilidad del objetivo = 2.5 para miembros estructurales y 3.5 para conexiones 𝑉𝑀 = Coeficiente de variación del factor de material presentado en la tabla F.4.6.1-1. 𝑉𝐹 = Coeficiente de variación del factor de fabricación presentado en la tabla F.4.6.1-1. 𝐶𝑃 = Factor de corrección

= 1 + 1 𝑛 𝑚 𝑚 − 2 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑛 ≥ 4 = 5.7 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑛 = 3

F.4.6.docx

ESTRUCTURAS DE ACERO CON PERFILES DE LÁMINA

FORMADA EN FRÍO

¡GRACIAS!

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