Portada » Tecnología » Elementos Planos Atiesados y su Diseño en Estructuras de Acero
Reciben el nombre de elementos planos atiesados los que están soportados a lo largo de dos bordes paralelos a la dirección de la fuerza de compresión. Su ancho se toma como se indica a continuación:
En elementos de grueso uniforme, este se toma igual al valor nominal. En patines de espesor variable se toma el grueso nominal medido a la mitad de la distancia entre el borde y la cara del alma.
En secciones circulares huecas, la relación ancho/grueso se sustituye por el cociente del diámetro exterior entre el grueso de la pared.
En la determinación de la resistencia de diseño de elementos planos no atiesados comprimidos de relación ancho/grueso mayor que el límite correspondiente a secciones tipo 3, y en la de miembros estructurales que contienen elementos planos de este tipo, debe incluirse un factor de reducción Qs, que se calcula con las ecuaciones 80 a 83.
En la determinación de las propiedades geométricas necesarias para calcular la resistencia de diseño de miembros estructurales que contienen elementos planos atiesados comprimidos de relación ancho/grueso mayor que el límite correspondiente a secciones tipo 3, debe utilizarse un ancho efectivo reducido be.
be = 2730 t / (540 – (√f (b/t))) Ec.(84)
be = 2730 t / (480 – (√f (b/t))) Ec.(85)
En las ecuaciones 80 a 85 los esfuerzos Fy y f deben tomarse en kg/cm², y las dimensiones de las placas, b y t, en cm; Qs es un número abstracto y be se obtiene en cm.
El factor de área Qa, es el cociente del área efectiva de la sección dividida entre su área total, y el área efectiva es igual a la total menos la suma de los productos (b – be) t de todos los elementos planos atiesados que haya en la sección.
En la determinación de la resistencia de diseño de miembros cuya sección transversal contiene elementos planos no atiesados y elementos planos atiesados interviene el factor Q = Qs Qa. El esfuerzo f que se utiliza en las ecuaciones 84 y 85 para calcular el ancho efectivo “be” de los elementos planos atiesados no tiene que ser mayor que el producto Qs Fy donde Qs, que se calcula con la ecuación 82 o la 83, corresponde al elemento no atiesado que tiene la mayor relación b/t.
En esta parte se proporcionan fórmulas y recomendaciones para determinar la resistencia de diseño de miembros de acero estructural y de miembros compuestos, formados por perfiles de acero que trabajan en conjunto con elementos de concreto reforzado o con recubrimientos o rellenos de material, sometidos a las solicitaciones más comunes en estructuras reticulares.
Esta sección es aplicable a miembros prismáticos sujetos a tensión axial producida por fuerzas que actúan a lo largo de su eje centroidal. Cuando haya excentricidades importantes en las conexiones, sus esfuerzos deben tenerse en cuenta en el diseño del miembro.
Cuando se espere que el elemento estructural en estudio vaya a quedar sometido durante su vida útil a un número muy elevado de ciclos de carga, en el cálculo de su resistencia se tendrá en cuenta la posibilidad de una falla por fatiga.
Todos los componentes de las estructuras se diseñarán de manera que los esfuerzos unitarios en kg/cm², no excedan de los valores que siguen:
Ft = 0.60 Fy Ec.(86)
Ft = 0.45 Fy Ec.(87)
En la sección total de vigas y almas de trabes de alma llena
Fv = 0.40 Fy Ec.(88)
En la sección total de los miembros cargados axialmente, cuando (KL/r) (KL/r)²
1 – ————– Fy
2 Cc²
Fa = ——————————– Ec.(89)
FS = factor de seguridad = 5/3 + (3/8) [KL/r/Cc] – (1/8) KL/r/Cc
3
FS= factor de seguridad = 5/3 + (3/8) [KL/r/Cc] – (1/8) KL/r/Cc
2 p² E ½
y Cc = ————
Fy
En la sección total de las columnas cargadas axialmente cuando (KL/r) excede Cc
10 480 000
Fa = ———————– Ec. (90)
(KL/r)²
En la sección total de puntales y miembros secundarios cargados axialmente cuando el 1/r excede 120.*
Fa (por fórmulas 89 o 90)
Fas = —————————————— Ec.(91)
1.6 – 1/(200r)
En el área total de atiesadores para trabes del alma llena.
Fa = 0.60 Fy Ec.(92)
En el alma de perfiles laminados, en la raíz de la unión entre el alma y el patín.
Fa= 0.75 Fy Ec.(93)
* para este caso, “K” se toma igual a la unidad.
La tensión y compresión en las fibras extremas de perfiles laminados “compactos” y miembros compuestos “compactos”, que tienen sus ejes de simetría en el plano de carga:
Fb = 0.66 Fy Ec.(94)
Para poder considerar una sección como compacta debe cumplir con las siguientes condiciones (ver artículo LV.3):
La tensión y compresión de las fibras extremas de miembros asimétricos excepto canales, arriostrados en la región de compresión como se especifica en el inciso anterior
Fb = 0.60 Fy Ec. (95)
La tensión y compresión en las fibras extremas del miembro del tipo “cajón” cuyo diseño no cumple con las condiciones de una sección compacta
Fb = 0.60 Fy Ec. (96)
La tensión de las fibras extremas de otros perfiles laminados, miembros compuestos y trabes de alma llena.
Fb = 0.60 Fy Ec. (97)
La compresión en las fibras extremas de perfiles laminados, trabes de alma llena y miembros compuestos que tienen sus ejes de simetría en el plano de su alma (excepto las vigas y trabes de tipo cajón), el mayor de los valores calculados por las fórmulas 98 y 99 pero sin exceder de 0.60 Fy.
Fb = 1 – ———— 0.60 Fy * Ec. (98)
Fb = ————- Ec.(99)
Donde “l” en la longitud no arriostrada del patín en compresión “r” el radio de giro con respecto al eje en el plano del alma de una sección que comprende el patín en compresión más 1/6 del área del alma; “Af” es el área del patín en compresión “Cc” como se define en el inciso c de este artículo y “Cb” que puede tomarse conservadoramente como la unidad, será igual a:
Cb = 1.75 – 1.05 (M1/M2) + 0.3 (M1/M2)² Ec.(100)
sin exceder de 2.3.
Donde M1 es el menor y M2 el mayor de los momentos flexionantes en los extremos de la longitud sin arriostrar, tomados alrededor del eje de mayor resistencia, donde M1/M2, la relación de los momentos extremos, es positiva cuando M1 y M2 tienen el mismo signo (flexión en curvatura simple), y negativa cuando tienen signos contrarios (flexión en curvatura doble).
La relación M1/M2 se tomará como la unidad cuando el momento flexionante dentro de la longitud no arriostrada sea mayor que las de ambos extremos.
La compresión en las fibras extremas de los canales será el valor calculado con la fórmula 99 pero sin sobrepasar de:
Fb = 0.60 Fy Ec. (101)
La tensión y compresión en las fibras extremas de pasadores largos:
Fb = 0.90 Fy Ec. (102)
La tensión y compresión de las fibras extremas de placas de apoyo rectangulares:
Fb = 0.75 Fy Ec.(103)
En superficies cepilladas, atiesadores de carga y pasadores en agujeros rimados, mandrilados o taladrados, en kg/cm² (**):
Fp = 0.90 Fy ** Ec.(104)
En las ecuaciones 98 y 104:
Fy * – 910
Fp = ——————— 46.4 d Ec.(105)
donde:
* en la ec. 105, cuando las piezas en contacto tienen diferentes puntos de cedencia se tomará el valor menor para Fy.
Tensión (Ft) | Corte (Fv) |
---|---|
Para remaches de acero A 141 —– 1400 | 1050 |
Para tornillos y partes roscadas de acero A 307 ——————– 980 | 700 |
Para remaches | 2810 kg/cm² |
---|---|
Para tornillos | 1760 kg/cm² |
Para los esfuerzos permisibles en tensión, compresión, flexión, corte y empuje en soldaduras de bisel con penetración completa, se usarán los permitidos en este artículo para el material conectado y para soldadura de penetración parcial, cuando el esfuerzo sea compresión, empuje a tensión paralela al eje de la soldadura, para electrodos y proceso para soldadura de arco sumergido que deban emplearse en los diferentes tipos de acero (ver sección correspondiente a soldadura).
Ft = 0.60 Fy Ec. (106)
Fv = 0.40 Fy Ec.(107)
Fv = 0.60 Fy Ec.(108)
Los esfuerzos permisibles especificados en este artículo pueden aumentarse en un 33 por ciento cuando son originados por cargas debidas al viento o sismos actuando solos o en combinaciones con cargas de diseño vivas y muertas, siempre que la sección calculada en estas bases no sea menor que la requerida por el diseño para cargas muertas, vivas e impacto, calculadas sin el aumento.
En esta sección se estudia el diseño de miembros de eje recto y sección transversal constante, con dos ejes de simetría, sujetos a compresión y a flexión producida por momentos que obran alrededor de uno o de los dos ejes de simetría. Se designan, indistintamente, con las palabras “columna” o “elemento flexocomprimido”.
Para los fines de esta sección, las estructuras de las que forman parte los miembros flexocomprimidos se clasifican en “regulares” e “irregulares”.
Una estructura “regular” se caracteriza porque está formada por un conjunto de marcos planos, provistos o no de contraventeo vertical, con o sin muros de rigidez, paralelos o casi paralelos, ligados entre sí, en todos los niveles por sistema de piso de resistencia y rigidez suficientes para obligar a que todos los marcos y muros trabajen en conjunto para soportar las fuerzas laterales, producidas por viento o sismo, y para proporcionar a la estructura la rigidez lateral necesaria para evitar problemas de pandeo de conjunto bajo cargas verticales. Además, todos los marcos planos deben tener características geométricas semejantes y todas las columnas de cada entrepiso deben ser la misma altura, aunque ésta varíe de un entrepiso a otro.
Una estructura se considera “irregular” cuando los elementos que la componen no constituyen marcos planos, cuando estos no pueden considerarse paralelos entre sí, cuando los sistemas de piso no tienen resistencia o rigidez adecuada, cuando zonas importantes de los entrepisos carecen de diafragmas horizontales, cuando la geometría de los marcos planos difiere sustancialmente de unos a otros, cuando las alturas de las columnas que forman parte de un mismo entrepiso son apreciablemente diferentes, o cuando se presentan simultáneamente dos o más de estas condiciones.
Una construcción puede ser regular en una dirección e irregular en la otra.
Los miembros flexocomprimidos que forman parte de estructuras regulares se dimensionan de manera que se satisfagan los requisitos que se indican a continuación.
Cuando los miembros están sujetos a una combinación de esfuerzos de flexión y compresión axial, deberán diseñarse cumpliendo con las demandas de las fórmulas siguientes:
fa fbx fby
——- + ——- + ——- ≤ 1 Ec. (109)
fa Cmx fbx Cmy fby
——- + ————————- + ————————— ≤ 1 Ec.(110)
Fa esfuerzo axial permitido como si solamente existiera dicho esfuerzo
Fb esfuerzo flexión (en compresión) permitido, como si solamente existiera este esfuerzo
10 480 000
F ‘e = ——————–
(KLb / rb)²
En la expresión para F ‘e: “lb” es la longitud real sin arriostar en el plano de flexión y “rb” es el radio de giro correspondiente. “K” es el factor de longitud efectiva en el plano de flexión. Como en el caso de Fa, Fb y 0.6 Fy; pueden aumentarse en 33 por ciento de acuerdo con el inciso 1 del artículo anterior
Cm coeficiente cuyo valor puede considerarse como sigue:
Cm = 0.60 + 0.4 M1/M2, (pero no menos de 0.4), donde M1/M2 es la relación del menor al mayor de los momentos extremos de la porción del miembro sin arriostrar en el plano de flexión bajo consideración. M1/M2 es positiva cuando el miembro se flexiona con curvatura simple, y negativa cuando adquiere curvatura doble.
Los miembros sujetos a una combinación de tensión axial y flexión deben diseñarse cumpliendo los requisitos de la fórmula (34) donde “fb” es el esfuerzo calculado de tensión producido por la flexión y “Fb” es el esfuerzo permitido a tensión en flexión; sin embargo, el esfuerzo de compresión debido a la flexión tomado como si solamente existiera dicho esfuerzo, no excederá el valor permitido por las fórmulas 98 y 99.
Los remaches y tornillos sujetos a una combinación de esfuerzos cortantes y de tensión debidos a fuerzas aplicadas en las partes conectadas, deberán diseñarse de tal manera que los esfuerzos de tensión producidos por las fuerzas no excedan de lo siguiente:
Sección compacta es la que satisface los requisitos señalados en el inciso d del art. LV.1 parte 2 además de lo siguiente:
425/√Fy para elementos no atiesados Ec. (112)
d/t = (3450/√Fy) [1 – 2.33 fa/√Fy] si fa/Fy
d/t = 2150/√Fy si fa/Fy ≥ 0.16 Ec.(115)
Una viga se considerará sujeta lateralmente si su patín superior queda embebido cuando menos 2 cm en la losa de piso o está ligada al patín por medio de conectores. De no existir este tipo de sujeción la distancia entre puntos de sujeción lateral no excederá de:
640 bp/ √Fy ni de 1 408 000 Ap/ (d Fy)
Fb = 0.66 Fy Ec. (116)
en los siguientes casos:
Fb = 0.6 Fy Ec. (117)
Las secciones no compactas incluidas en este inciso deben cumplir con los siguientes requisitos:
Fb = 0.50 fcr ≤ 0.6 Fy Ec. (118)
Se considerarán los siguientes casos para el cálculo de fcr:
fcr = 1 550 000 Cb Ap/ (d L) (en kg / cm²) Ec. (119)
Se tomará el mayor valor que se obtenga de estas dos ecuaciones. Si la última de estas ecuaciones da un valor mayor que 0.50 Fy se usará la ecuación.
(fcr) corregido = Fy (1- 0.25 Fy/ fcr) Ec. (121)
ry es el radio de giro respecto al eje de simetría en el plano del alma, en centímetros.
Cb = 1.75 + 1.05 (M1/M2) + 0.3 (M1/M2)² ≤ 2.3
M1 es el menor y M2 el mayor de los momentos en los extremos del tramo no contraventeado. M1/M2 es positivo cuando los momentos flexionan a la barra en doble curvatura y negativo si la flexionan a la barra en doble curvatura y negativo si la flexión es con curvatura simple.
Cb = 1 si el momento flexionante en cualquier punto dentro del tramo no contraventeado es mayor que M2.
Si la relación ancho-grueso del patín comprimido excede de los límites indicados en la tabla 26, el esfuerzo crítico no debe ser mayor que el calculado con las anteriores ecuaciones, ni que el proporcionado por:
fcr = Qs Fy Ec. (122)
Para elementos planos no atiesados, o
fcr = Fy Ec. (123)
Para el caso de elementos planos atiesados.
Estos valores del esfuerzo crítico corresponden al pandeo local y no deben excederse aunque la pieza esté sujeta lateralmente.
El módulo de sección de perfiles simétricos puede calcularse conservadoramente utilizando el mismo ancho efectivo en el patín de tensión.
En las expresiones anteriores: Ap es el área del patín en compresión de una viga laminada o área de uno de los patines de una trabe armada.
bp es el ancho del patín de una viga o trabe
d es el peralte total de una sección; diámetro nominal de un tornillo o remache
Fy es el ancho real de elementos planos comprimidos atiesados o no
t es el grueso de un elemento plano o espesor del alma, en cm
fb es el refuerzo admisible de compresión o tensión debido a la flexión
fcr es el refuerzo crítico en la fibra extrema de compresión cuando ocurre el pandeo lateral o local
fbx, fby son los esfuerzos admisibles a flexión simple alrededor de los ejes “x” y “y” respectivamente
Cb coeficiente que depende de la ley de variación del momento flexionante a lo largo del eje de una barra en flexión.
Qs factor de reducción de la resistencia en compresión de elementos planos no atiesados.
En cualquier perfil estructural, sea laminado o formado con placas, el esfuerzo cortante medio se obtiene dividiendo la fuerza cortante V, entre el producto del peralte total d de la sección por el grueso del alma t, dado por la expresión:
V
v = ——- Ec. (124)
d t
donde:
Este artículo es aplicable a vigas laminadas y a trabes formadas por placas soldadas, de sección I o en cajón, de 2 ejes de simetría, cargadas en uno de los planos de simetría, y a canales con las cargas situadas en un plano paralelo al alma que pasa por el centro de tensión, o restringidas contra la rotación alrededor del eje longitudinal en las secciones en las que están aplicadas las cargas y en los apoyos. También es aplicable a barras de sección transversal maciza, circular, cuadrada o rectangular, estas últimas flexionadas alrededor de su eje de menor momento de inercia, y a barras de sección transversal circular hueca. Todos los elementos mencionados trabajan principalmente en flexión, producida por cargas transversales o por momentos aplicados en sus extremos; la flexión se presenta, casi siempre, acompañada por fuerzas cortantes.
Las trabes de alma llena remachadas o soldadas, vigas con cubreplacas y vigas laminadas, deben diseñarse en general con el momento de inercia de la sección total. Ninguna reducción debe hacerse por remaches de campo, taller o tornillos en cada patín, excepto en los casos donde la reducción del área por tales agujeros, calculada de acuerdo con las normas del capítulo LIV parte 2, exceda el 15 por ciento del área total del patín, en cuyo caso deberá deducirse el área excedente.
La distancia libre entre patines en cm, no deberá exceder de: –
984 000
—————————— veces el espesor del alma Ec. (125)
½
Fy (Fy + 1160)
Los espesores de las partes salientes de los patines deben cumplir las normas del artículo LIV.3 parte 2.
Cada patín de una trabe de alma llena soldada, consistirá en general de una placa simple en lugar de 2 o más placas sobrepuestas. La placa simple puede constituirse de una serie de placas cortas colocadas extremo a extremo y unidas por medio de soldaduras a tope con penetración completa.
Las cubreplacas no atiesadas en trabes de alma llena remachadas, no deberán extenderse más de 800 / Fy veces el espesor de la placa exterior más delgada fuera de la hilera exterior de remaches que la unen a los ángulos. El área total de la sección de cubreplacas en trabes remachados no excederá el 70 por ciento del área total del patín.
Los remaches, tornillos o soldaduras que unen los patines al alma, o cubreplacas a patines, deben calcularse para resistir el corte máximo horizontal resultante de las fuerzas de flexión en la trabe. La distribución longitudinal de estos remaches o soldaduras intermitentes debe diseñarse en proporción a la intensidad del corte, pero los espaciamientos longitudinales no excederán a los máximos permitidos para miembros compuestos en compresión o tensión en las secciones correspondientes a miembros compuestos tratados más adelante, respectivamente. Además, los remaches o soldaduras que conecten los patines al alma, deben diseñarse para transmitirle cualquier carga aplicada directamente a los patines, excepto cuando se toman medidas para transmitir tales cargas por empuje directo.
Las cubreplacas de longitud parcial deben extenderse más allá del punto de corte teórico y esta porción ligarse a la viga o trabe con remaches o soldaduras de filete, con los esfuerzos permitidos en los incisos b y c del artículo LV.1, para desarrollar los esfuerzos de flexión que corresponden a la porción de cubreplaca en la viga o trabe en el punto de corte teórico. Para las cubreplacas soldadas la longitud a’ de la porción añadida deberá ser:
Además, las soldaduras de la porción añadida deberán ser, con los esfuerzos permitidos, adecuadas para desarrollar los esfuerzos de flexión, tanto de los puntos de corte teórico como los del extremo de la porción.
En el caso de que el esfuerzo cortante promedio en el alma (fv) en cualquier tablero entre atiesadores (corte total + área de la sección transversal del alma) en kg/cm3, calculado para carga total o parcial, no excederá el valor dado por las fórmulas 129 ó 127 según sean aplicables.
Fy 1 – Cv
Fv = ——- Cv + —————————– Ec.(126)
2.89 1.15 √[1 + (a/h)²]
cuando Cv es mayor de 1.0, o cuando los atiesadores de rigidez se omiten,
Fv = [Fy/ 2.89] (Cv)
donde:
Los atiesadores intermedios no son necesarios cuando la relación h/t es menor de 260, y el esfuerzo máximo de corte en el alma (fv) es menor que el permitido por la fórmula 127.
La separación de los atiesadores intermedios cuando son necesarios, será tal esfuerzo de corte en el alma no exceda el valor de Fv calculado con las fórmulas 126 y 127 según sean aplicables, además, la dimensión mínima del tablero “a o h” no excederá de 260 veces el espesor del alma, ni la relación a/h de 260² / (h / t), con un máximo de 3.0.
La separación entre atiesadores en tableros extremos y aquellos que contienen agujeros de gran tamaño, será tal que la menor de las dimensiones “a ó h” no exceda de:
2920 t / √fv
El área total en cm² de atiesadores intermedios espaciados de acuerdo con la fórmula 126 incluyendo el área correspondiente del alma cuando los atiesadores se colocan en pares, no será menor que la calculada con la fórmula siguiente:
1-Cv (a/h)²
Ast = ——– a/h – ——————- Y D h t Ec.(127)
donde:
Cuando el esfuerzo cortante máximo calculado (fv) en un tablero es menor que el calculado con la fórmula 126 el área total requerida por la fórmula 128 puede disminuirse proporcionalmente.
El momento de inercia con respecto al plano del alma, de atiesadores simples o colocados en pares, no deberá ser menor que h / 50.
Los atiesadores intermedios pueden cortarse a una distancia del patín de tensión que no exceda de 4 veces el espesor del alma, siempre que no sea necesario transmitir una carga concentrada o reacción. Cuando los patines consisten en placas rectangulares, y se usan atiesadores simples, éstos deben conectarse al patín de compresión para evitar cualquier tendencia de la placa a levantarse por efecto de la torsión.
Cuando una riostra se conecta a uno o a un par de atiesadores, éstos deberán ligarse al patín de compresión de tal forma que transmita el uno por ciento de los esfuerzos totales del patín, a menos que los patines estén constituidos por ángulos únicamente.
Los atiesadores intermedios solicitados por las normas del inciso e) 3 de esta sección, se conectarán al alma de forma que transmitan un corte total (en kg/cm.lin) de atiesador simple o par de ellos no menor que el calculado con la fórmula siguiente;
Fy 3 / 2
fvs = h ——- Ec. (128)
1400
donde Fy = punto de cedencia del acero del alma.
Esta transmisión de corte puede reducirse en la misma proporción en que el esfuerzo del corte máximo calculado (fv) en los tableros adyacentes sea menor que el calculado con la fórmula 126. Sin embargo, cuando hay cargas concentradas o reacciones en atiesadores intermedios los remaches o soldaduras que los une al alma se calcularán con esfuerzo cortante total de la misma intensidad que las cargas concentradas o reacciones.
Los remaches que conectan los atiesadores con el alma de las trabes, no deberán tener una separación mayor de 300 mm entre sus centros. Si se usan soldaduras intermitentes de filete, la distancia libre entre ellas no debe exceder de 16 veces el espesor del alma, con un máximo de 250 mm.
Los tornillos de alta resistencia que se consideran aquí deben satisfacer los requisitos de alguna de las clasificaciones ASTM-A325 o ASTM-A490.
Todos los tornillos A325 o A490 deben apretarse hasta que haya en ellos una tensión no menor que la indicada en la tabla 33. El apriete puede hacerse con el método de la vuelta de la tuerca, por medio de un indicador directo de tensión o utilizando llaves adecuadamente calibradas.
Diámetro del tornillo | Tornillos A325 | Tornillos A490 |
---|---|---|
12.7 (1/2) | 5.4 | 6.8 |
15.9 (5/8) | 8.6 | 10.9 |
19.1 (3/4) | 12.7 | 15.9 |
22.2 (7/8) | 17.7 | 22.2 |
25.4 (1) | 23.1 | 29.0 |
28.6 (1 1/8) | 25.4 | 36.3 |
31.8 (1 1/4) | 32.2 | 46.3 |
34.9 (1 3/8) | 38.6 | 54.9 |
38.1 (1 1/2) | 46.7 | 67.1 |
El área resistente efectiva al aplastamiento de tornillos, barras roscadas y remaches se calcula multiplicando su diámetro por la longitud de aplastamiento, que es el grueso de la placa en la que están colocados. Si los remaches o tornillos son de cabeza embutida, para calcular la longitud de aplastamiento se resta la mitad de la profundidad de la cabeza.
La resistencia de diseño de tornillos y barras roscadas de una junta bajo cargas de trabajo es igual a la indicada en el inciso f del art. LV.1.
Cuando se utilice el criterio plástico, ésta será igual al producto del factor de resistencia FR por el área nominal de la sección transversal de la parte del vástago no roscada y por la resistencia nominal que corresponde a esa parte del vástago. Los factores de resistencia y las resistencias nominales se dan en la tabla 34. Los tornillos de alta resistencia que trabajen en tensión directa se dimensionarán de manera que su resistencia requerida media, calculada tomando como base el área nominal del tornillo y sin considerar las tensiones producidas al apretarlo, no exceda la resistencia de diseño. La fuerza aplicada en el tornillo será la suma de la producida por las cargas extremas factorizadas más las tensiones que puedan resultar de la acción de palanca ocasionada por la deformación de las partes conectadas.
La resistencia de diseño de un tornillo de una junta que no deba deslizar bajo cargas de trabajo es igual al producto del factor de resistencia FR = 1.0 por la resistencia nominal al cortante dada en la tabla 35, en kg/cm², y por el área nominal de la parte no roscada del vástago del tornillo. La resistencia de diseño debe ser igual o mayor que el efecto máximo producido por las cargas de servicio.
Otros elementos componentes de estas juntas se dimensionarán bajo cargas de diseño, siguiendo las recomendaciones aplicables. Cuando se usen agujeros sobredimensionados o alargados, la conexión debe satisfacer también los requisitos del art. LVIII.7.
Cuando un tornillo de una conexión que no debe deslizar bajo cargas de trabajo está sometido a una fuerza de tensión de diseño Tu, la resistencia nominal al cortante de la tabla 34 se multiplica por un factor de reducción igual a (1-Tu/Tb), donde Tb es la fuerza de prestensión especificada (ver tabla 33).
Los tornillos y remaches sujetos a tensión y cortante combinados se dimensionarán de manera que el esfuerzo de tensión ft en el área nominal Ab del vástago, producida por cargas de diseño, no exceda el valor calculado con la fórmula de la tabla 36 que sea aplicable en cada caso. El esfuerzo cortante producido por las cargas de diseño, fv, no debe exceder el valor calculado de acuerdo con el art. LVII.3.
La resistencia de diseño al aplastamiento entre un tornillo o remache a la pieza en que está colocado es FR Rn, donde FR = 0.85 y
Rn = 3 d t Fu
d es el diámetro nominal del remache o tornillo, t es el grueso de la parte conectada y Fu su esfuerzo mínimo especificado de ruptura en tensión.
Resistencia de diseño de remaches, tornillos y barras roscadas.
Elementos de Unión | Resistencia en Tensión | Factor de Resistencia | Resistencia al Cortante en Conexiones por Aplastamiento | Factor de Resistencia |
---|---|---|---|---|
Tornillos A307 | 3160 (1) | 0.60 | 1900 (2) | (3) |
Tornillos A325, cuando la rosca no está fuera de los planos de corte | 6330 | 3800 | (3) | |
Tornillos A325, cuando la rosca está fuera de los planos de corte | 6330 | 5060 | (3) | |
Tornillos A490, cuando la rosca no está fuera de los planos de corte | 7900 | 4750 | (3) | |
Tornillos A490, cuando la rosca está fuera de los planos de corte | 0.75 7900 | 0.65 6330 (3) | ||
Partes roscadas que satisfacen los requisitos de, cuando la rosca no está fuera de los planos de corte | 0.56Fu | (1) | 0.45 Fu | |
Partes roscadas que satisfacen los requisitos de, cuando la rosca está fuera de los planos de corte | 0.56Fu | 0.60 Fu |
Resistencia nominal al cortante, en kg/cm², de tornillos en conexiones en las que el deslizamiento es crítico.
Tipo de Tornillos | Agujeros estándar | Agujeros sobredimensionados y alargados cortos (1) | Agujeros alargados largos (2) |
---|---|---|---|
A325 | 1230 | 1550 | 1050 |
A190 | 1340 | 880 | 1120 |
Esfuerzos de tensión máximos resistentes, ft, para tornillos o remaches en juntas por aplastamiento. (kg/cm²)
Descripción de los Elementos de Unión | La rosca no está fuera de los planos de corte | La rosca está fuera de los planos de corte |
---|---|---|
Tornillos A 307 | 2740 – 1.3 | fv ≤ 2110 |
Tornillos A 325 | 5980 – 1.8 | fv ≤ 4700 |
Tornillos A 490 | 7450 – 1.8 | fv ≤ 4780 |
Las disposiciones para tamaños de los agujeros son:
Diámetro nominal del remache o tornillo (d) | diámetro del agujero estándar | diámetro de agujeros sobredimensionados | dimensiones de agujeros alargados cortos (2) | dimensiones de agujeros alargados largos (2) | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
mm | Pulg. | mm | Pulg. | mm | Pulg. | mm | Pulg. | mm | Pulg. |
<22.2 | <7/8 | d +1.5 | d +1/16 | d +4.8 | d +3/16 | (d +1.5)x(d +6.3) | |||
>22.2 | >7/8 | d +1.5 | d +1/16 | d +7.9 | d +5/16 | (d +1.5)x(d +9.5) |
Los agujeros serán estándar, excepto en los casos en que el diseñador apruebe, en conexiones atornilladas, el uso de agujeros de algún otro tipo.
Los agujeros sobredimensionados y los alargados están prohibidos en conexiones remachadas.
Los agujeros alargados cortos pueden usarse en cualquiera o en todas las partes unidas en una conexión por fricción o por aplastamiento. En conexiones por fricción los agujeros pueden tener cualquier dirección, pero en conexiones por aplastamiento su dimensión mayor debe ser perpendicular a la dirección de la carga. Cuando se usen agujeros alargados largos en una parte exterior, deben colocarse roldanas de placa, o una barra continua con agujero estándar, que tenga un tamaño suficiente para cubrir por completo los agujeros alargados. En conexiones con tornillos de alta resistencia, esas roldanas de placa o barras continuas tendrán un grueso no menor de 8 mm, y serán de material de grado estructural, no endurecido. Sí, de acuerdo con las normas, se requiere usar roldanas endurecidas con los tornillos de alta resistencia, se colocarán sobre la roldana de placa o la barra.
Las uniones entre tramos de vigas y trabes armadas realizadas por medio de soldaduras de penetración deben desarrollar la resistencia completa de la menor de las secciones empalmadas. Si se usan otros elementos de unión, las conexiones deberán desarrollar, cuando menos, la resistencia requerida para transmitir las fuerzas existentes en la sección donde se haga el empalme.
Para bases de columnas y aplastamiento en concreto ver artículo LVII.11, parte 2.
Se tomarán las medidas necesarias para que la estructura de concreto resista las cargas transmitidas por las anclas o insertos metálicos con un factor de seguridad adecuado para que la resistencia de diseño de las anclas o insertos no se vea disminuida por fallas locales o generalizadas de la estructura de soporte. El diseño de ésta se hará de acuerdo con el capítulo de Estructuras de Concreto.
Las anclas se diseñarán para transmitir las fuerzas cortantes que aparezcan en las bases de las columnas, a menos que utilicen otros mecanismos de transmisión; también deberán transmitir a la estructura de soporte todas las fuerzas de tensión, incluyendo las que resulten de momentos debidos al empotramiento completo o parcial de las columnas.
El diseño de los elementos de acero estructural de inserto se hará de acuerdo con este Reglamento.
Los pernos y barras que se utilicen como anclas, y que deban transmitir fuerza de tensión, estarán ahogados en el concreto una longitud suficiente, y/o tendrán placas de anclaje en el extremo, para transmitir las fuerzas de diseño al concreto por adherencia, cortante, aplastamiento, o una combinación de varios de esos efectos.
Las fuerzas cortantes se transmitirán del inserto al concreto por medio de pernos de cortante o por cortante fricción.
Cuando se suelden elementos a insertos ya instalados que estén en contacto con el concreto, se tomarán las precauciones necesarias para evitar una expansión térmica excesiva del inserto, que pueda ocasionar descascaramiento o agrietamiento del concreto o esfuerzos excesivos en las anclas del inserto.
El anclaje a estructuras de concreto puede hacerse por medio de elementos postensados de acero de alta resistencia. El material y los requisitos de diseño de los elementos de acero de alta resistencia y de sus anclajes y accesorios, así como los procedimientos de fabricación e instalación, estarán de acuerdo con las especificaciones de los códigos aplicables.
Las recomendaciones de este capítulo son aplicables al diseño de conexiones entre vigas y columnas en estructuras del tipo 1, señaladas en el capítulo LII.
Se da el nombre de conexiones al conjunto de elementos que unen el miembro a la junta; placas o ángulos por patínes o alma, soldaduras, remaches, tornillos.
Junta en la zona completa de intersección de los miembros; en la mayoría de los casos, esa zona es la parte de la columna, incluyendo atiesadores horizontales o placas adosadas a su alma, que queda comprendida entre los planos horizontales que pasan por los bordes superior e inferior de la viga de mayor peralte.
La resistencia de las conexiones cumplirá con:
La resistencia de una conexión viga-columna se considera adecuada para desarrollar la resistencia de la viga si satisface alguna de las condiciones siguientes:
Cuando se empleen aceros cuyo esfuerzo mínimo especificado de ruptura en tensión sea menor que 1.5 veces el esfuerzo de fluencia mínima especificado, no se permitirá que se formen articulaciones plásticas en zonas en las que se haya reducido en el área de los patínes de la viga, como sucede, por ejemplo, cuando hay en ellos agujeros para tornillos. Las conexiones atornilladas de placas de patín de junta viga-columna deben tener relaciones área neta / área total iguales o mayores que 1.2 Fy / Fu.
Cuando las vigas se conecten al alma de las columnas será necesario que éstas reciban también vigas en los dos o, al menos, en uno de sus patínes. La viga o vigas que llegan al alma de las columnas se conectarán, en sus dos patínes, por medio de placas horizontales que sirvan, al mismo tiempo, como atiesadores de la columna, y que estén al mismo nivel de los patínes o las placas horizontales de conexión de la viga o vigas que se apoyan a los patínes de la columna. Cuando la columna reciba una sola viga por alma, el otro lado de ésta deberá rigidizarse adecuadamente.
Se proporciona aquí guías para el diseño que tienen en cuenta consideraciones de servicio que no aparecen en otras partes de esta especificación.
Los requisitos generales de diseño correspondientes a estados límites de servicio se incluyen en los títulos A, B y C parte 2 de este Reglamento. Los valores de los parámetros que asegurarán un comportamiento adecuado desde el punto de vista de servicio, como pueden ser flechas máximas o periodos de vibración, deben escogerse teniendo en cuenta el uso que se dará a la estructura.
Los estados límites de servicio se revisan utilizando las cargas de servicio, o de trabajo, que corresponden a cada uno de ellos.
Cuando haya requisitos relativos a las contraflechas de los elementos estructurales, que sean necesarios para lograr un ajuste adecuado con otros elementos de la construcción como pueden ser canceles, muros de relleno, parapetos o recubrimientos de fachada, esos requisitos deberán indicarse en los documentos referentes al diseño y construcción.
Cuando no se especifique ninguna contraflecha en los dibujos de detalle de vigas o armaduras, éstas se fabricarán y montarán de manera que las pequeñas contraflechas debidas a laminado o a armado en el taller queden hacia arriba, en la estructura montada.
Los cambios de dimensiones de las estructuras y de los elementos que las componen, producidos por variaciones de temperatura y otros efectos, serán tales que no perjudiquen el comportamiento de la estructura, en condiciones de servicio. Cuando sea necesario, se dispondrán juntas constructivas y se diseñarán los elementos no estructurales de manera que puedan absorber, sin daños, esos cambios de dimensiones.
Las deformaciones de los elementos estructurales y sus combinaciones, producidas por cargas de trabajo, serán tales que no perjudiquen el comportamiento de la estructura, en condiciones de servicio.
Las deflexiones transversales de elementos estructurales y sus combinaciones, incluyendo pisos, techos, muros divisorios y fachadas, producidas por cargas de trabajo, no deben exceder los valores máximos permisibles. En el artículo XII.2 parte 2 de este Reglamento, se proporcionan algunos de estos valores máximos.
Las vigas y trabes que soportan grandes áreas abiertas sin muros divisorios ni otras fuentes de amortiguamiento, en las que las vibraciones ocasionadas por el tránsito de personas u otras actividades de estas pueden resultar inaceptables, deben diseñarse tomando las medidas necesarias para reducir las vibraciones a límites tolerables.
Los equipos mecánicos que puedan producir vibraciones objetables deben aislarse de la estructura de una manera adecuada para que la transmisión de la vibración a elementos críticos de la estructura se elimine o se reduzca a límites aceptables.
Los desplazamientos laterales de los pisos de las construcciones, producidos por
fuerzas sísmicas o viento, no deben ocasionar colisiones con estructuras adyacentes ni
afectar el correcto funcionamiento de la construcción. Para ello deben satisfacerse los
requisitos estipulados en el artículo XII.2 parte 2, así como lo que se establece en el
diseño por sismo del título I.
ARTíCULO LXII.5
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Página 317
Los elementos de acero estructural se protegerán contra la corrosión, para evitar
que ésta ocasione disminuciones de resistencia o perjudique su comportamiento en
condiciones de servicio. Cuando sea imposible protegerlos después de la fabricación de la
estructura, en su diseño se tendrán en cuenta los efectos perjudiciales de la corrosión.
Antes del montaje, todos los elementos se protegerán adecuadamente con pinturas
u tros productos que retrasen el proceso de corrosión.
Se tomarán precauciones especiales cuando las estructuras esté expuestas a
humedades, humos, vapores industriales u otros agentes altamente corrosivos.
ARTíCULO LXII.6
Las estructuras deberán protegerse contra el fuego, para evitar pérdidas de
resistencia ocacionadas por altas temperaturas. El tipo y las propiedades de la protección
utilizaba dependerán de las características de la estructura, de su uso y del contenido de
material combustible.
En casos especiales se tomarán precauciones contra los efectos de explosiones,
buscando restringirlos a zonas que no pongan en peligro la estabilidad de la estructura.
CAPíTULO LXIII EFECTOS DE CARGAS VARIABLES REPETIDAS
(FATIGA)
ARTíCULO LXIII.1
Pocos son los miembros o conexiones de edificios convencionales que requieren
un diseño por fatiga, puesto que las variaciones de cargas en esas estructuras ocurren, en
general, un número pequeño de veces, o producen solo pequeñas fluctuaciones en los
valores de los esfuerzos. las cargas de diseño por viento o por sismo, sonpoco fracuentes,
por los que no se justifica tener en cuenta consideraciones de fatiga. Sin embargo, hay
algunos casos, de los que son típicos las trabes que soportan grúas viajeras y algunos
elementos que soportan maquinaria y equipo, enn los que las estructuras están sujetas a
condiciones de cargas que puedan ocasionar fallas por fatiga.
Página 318
En general, el diseño de elementos estructurales y conexiones que quedarán
sometidos a la acción de la cargas variables, debe hacerse de manera que se tenga un
factor de seguridad adecuado contra la posibiliadad de falla por fatiga.
CAPAITULO LXIV FALLA FRáGIL
ARTíCULO LXIV.1
Los procedimientos de diseño de estas normas son válidos para acero y elementos
estructurales que tengan un comportamiento dúctil: por tanto, deberán evitarse todas
aquella condiciones que puedan ocasionar una falla frágil, tales como el empleo de acero
con altos contenidos de carbono, la operación de las estructuras a temperaturas muy bajas,
la aplicación de cargas que produzcan impacto importante, la presencia excesiva de
discontinuidades en forma de muescas en la estructura y las condiciones de carga que
produzcan un estado traxial de esfuerzos en el que la relación entre cortante máximo y la
tensión máxima sea muy pequeña, y sobre todo deberá evitarse la presencia simultánea de
varias de esas condiciones.
En los casos, pocos frecuentes, enque las condiciones de trabajo puedan provocar
fallas de tipo frágil, se emplearán materiales de alta ductilidad que puedan fluir
ampliamente en puntos de concentración de esfuerzos. o la estructura se diseñará de
manera que los esfuerzos que se presenten en las zonas críticas sean suficientemente bajos
para evitar propagación de las grietas que caracterizan la fallas frágiles.
CAPíTULO LXV
ARTíCULO LXV.1
En el diseño de estructuras formadas por metales que no sean acero se procederá
de manera que la estructura terminada presente características por lomenos tan
satisfactorias como una de acero que cumpla los requisitos de este Reglamento en lo que
respecta a estabilidad, deformaciones permisibles y durabilidad. Para ello se tomarán en
cuenta las características propias del material en cuestión, relativas a:
Curva esfuerzo-deformación.
Efectos de cargas de larga duración.
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Página 319
Efectos de repetición de cargas.
Ductilidad y sensibilidad a concentraciones de esfuerzos.
Efectos de soldadura en caso de emplearla.
Posibilidad de corrosión.
CAPíTULO LXVI EJECUCIóN DE LAS OBRAS
ARTíCULO LXVI.1
La fabricación y el montaje de las estructuras se basarán en dibujos de taller y de
montaje, preparardos de antemano, en los que se proporcionará toda la información
necesaria para la fabricación de los elementos que la componen, incluyendo la posición,
tipo y tamaño de todas las soladaduras, tornillos y remaches. Se distinguirán claramente
los elementos de conexión que se colocarán en taller de los que se pondrán en obra.
Los dibujos de taller se harán siguiendo la práctica más moderna, y en su
elaboración se tendrán en cuenta los factores de rapidez y economía en fabricación y
montaje que sean significativos en cada caso.
ARTíCULO LXVI.2
Se deberá considerar las siguientes especificaciones para fabricación:
a) Enderezado
Todo el material que se vaya a utilizar en estructuras debe enderezarse
previamente, excepto en los caso.
Página 320
ARTíCULO LXVI.2
Se deberá considerar las siguientes especificaciones para fabricación:
a) Enderezado
Todo el material que se vaya a utilizar en estructuras debe enderezarse
previamente, excepto enlos casos en que las condiciones del proyecto tenga forma curva.
El enderazado se hará de preferencia en frío, por medios mecánicos, pero puede aplicarse
también calor, en zonas locales. La temperatura de las zonas calentadas, medida pormedio
de procedimientos adecuados, no debe sobreparasar 650°C.
b) Cortes
Los cortes pueden hacerse con cizalla, sierra o soplete; estos últimos se harán, de
preferencia, a máquina. Los cortes con soplete requieren un acabado correcto, libre de
rebabas. Se admiten muescas o depresiones ocasionales de no más de 5 mm de
profundidad, pero todas las que tengan profundidades mayores deben eliminarse con
esmeril o repararse con soldadura. Los cortes en ángulo deben hacerse con el mayor radio
posible, nunca menor de 15 mm, para proporcionar un transición continua y suave. Si se
requiere un controno específico, se indicará en los planos de fabricación.
Las preparaciones de los bordes de piezas en los que se vaya a depositar soldadura
pueden efectuarse con soplete.
Los extremos de piezas que transmiten compresión por contacto directo tienen que
prepararse adecuadamente por medio de cortes muy cuidadosos, cepillado, u otro medios
que proporcionen un acabado semejante.
c) Estructuras soldadas
1. Preparación del material
Las superficies que vayan a soldarse estarán libres de costras, escoria, óxido,
grasa, pintura o cualquier5 otro material extraño debiendo quedar tersas, uniformes y
libres de rebabas, y no presentar desgarraduras u otros defectos que puedan disminuir la
eficiencia de la junta soldada; se permite que haya costras de laminado que resistan un
cepillado vigoroso con cepillo de alambre. Siempre que sea posible, la preparación de
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Página 321
bordes por medio de soplete oxiacetilénico se efectuará con sopletes guiados
mecánicamente.
2. Armado
Las piezas entre las que se van a colocar soldaduras de filete deben ponerse en
contacto; cuando esto no sea posible, su separación no excederá de 5 mm. Si la separación
es de 1.5 mm, o mayor, el tamaño de la soldadura de filete se aumentará en una cantidad
igual a la separación. La separación entre las superficies en contacto en juntas traslapadas,
así como entre las placas de juntas a tope y la placa de respaldo, no excederá de 1.5 mm.
En zonas de la estructura expuestas a la intemperie, que no puedan pintarse por el
interior, el ajuste de las juntas que no estén selladas por soldaduras en toda su longitud
será tal que, una vez pintadas, no pueda introducirse el agua.
Las partes que se vayan a soldar a tope deben alinearse cuidadosamente,
corrigiendo fallas en el aliniamiento mayor que 1/10 del grueso de la parte más delgada o
de 3 mm.
Siempre que sea posible, las piezas por soldar se colocarán de manera que la
soldadura se deposite en posición plana.
Las partes por soldar se mantendrán en su posición correcta hasta terminar el
proceso de soldadura, mediante el empleo de pernos, prensas, cuñas, tirantes, puntales u
otros dispositos adecuados, o por medio de puntos provisionales de soldadura. En todos
los casos se tendrán en cuenta las deformaciones producidas por la soldadura durante su
colocación.
Los puntos provisionales de soldadura deberán limpiarse y fundirse completamente
con la soldadura definitiva o, de no ser así, deberán removerse con un esmeril hasta
emparejar la superficie original del metal base.
Al armar y unir partes de una estructura o de miembros compuestos se seguirán
procedimientos y secuencias en la colocación de la soldaduras que eliminen distorsiones
innecesarias y minimicen los esfuerzos de construcción. Cuando sea imposible evitar
esfuerzos residuales altos al cerrar soldaduras en conjuntos rígidos, el cierre se hará en
elementos que trabajen en compresión.
Página 322
Al fabricar vigas con cubreplacas y miembros compuestos, deben hacerse las
uniones de taller en cada una de las partes que las componen antes de unir las diferentes
partes entre sí.
3. Soldaduras de penetración completa
En placas o tope de grueso no mayor de 8 mm puede lograrse penetración
completa depositando la soldadura por ambos lados, en posición plana, dejando entre las
dos placas una holgura no menor que la mitad del grueso de la placa más delgada, y sin
preparar sus bordes.
En todos los demás casos deben biselarse los extremos de las placas entre las que
va a colocarse la soldadura para permitir el acceso del electrodo, y utilizarse placa de
respaldo o, de no ser así, debe quitarse con un cincel o con otro medio adecuado la capa
inicial de la raíz de la soldadura, hasta descubrir material sano y antes de colocar la
soldadura por el segundo lado, para lograr fusión completa en toda la sección transversal.
Cuando se use placa de respaldo de material igual al metal base, debe quedar
fundida con la primer capa de metal de aportación. No es necesario quitar la placa de
respaldo, pero puede hacerse si se desea, tomando las precauciones necesarias para no
dañar ni el metal base ni el depositado.
4. Precalentamiento
Antes de depositar la soldadura, el metal base debe presentarse a la temperatura
indicada en la tabla 40
Se exceptúan los puntos de soldadura colocados durante el armado de la
estructura que se volverán a fundir y quedarán incorporados en soldaduras continuas
realizadas por el proceso de arco sumergido.
Cuando el metal base esté a una temeratura inferior a 0°C debe precalentarse debe
precalentarse a 20°C como mínimo, o a la temperatura indicada en la tabla 40 si ésta es
mayor, antes de efectuar cualquier soldadura, aun puntos para armado. Todo el metal base
situado a no más de 7.5 cm de distancia de la soldadura, ambos lados y delante de ella,
debe calentarse a la temperatura especificada, la que debe mantenerse como temperatura
mínima durante el proceso de colocación del meta; de aportación.
TABLA 40
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TEMPERATURA MINIMA DE PRECALENTAMIENTO, EN °C.
Grueso máximo del metal base en el
punto de colocación de la soldadura
(mm.)
PROCESO DE SOLDADURA
Arco elétrico con
electrodo recubierto
que no sea de bajo
contenido de
hidrógeno.
Aceros DGN B254
1968, DGN B38-1968
y DGN B99-1972
Arco elétrico con
electrodo recubierto de
bajo contenido de
hidrógeno, arco
eléctrico protegido con
gases inertes.
Aceros DGN B38-1968
y DGN B99-1972
Hasta 19 inclusive Ninguna Ninguna
Más de 19 a 38, inclusive 70 25
Más de 38 a 64, inclusive 110 70
Más de 64 150 110
5. Inspección
Antes de depositar la soldadura deben revisarse los bordes de las piezas en las que
se colocará, para cercionarse de que los biseles, holguras, etc., son correctos y están de
acuerdo con los planos.
Una vez realizadas, las uniones soldadas deben inspeccionarse ocularmente y se
repararán todas las que presenten defectos aparentes de importancia, tales como tamaño
insuficiente, cráteres o socavación del metal base. Toda soldadura agrietada debe
rechazarse.
Cuando haya dudas, y en juntas importantes de penetración completa, la revisión
se complementará por medio de radiografías y/o ensayes no destructivos de otros tipos.
En cada caso de hará un número de pruebas no destructivas de soldadura de taller
suficiente para abarcar los diferentes tipos que haya en la estructura y poderse formar una
idea general de su calidad. En soldaduras de campo se aumentará el número de pruebas, y
éstas se efectuarán en todas las soldaduras de penetración en material de más de dos
centímetros de grueso y en un porcentaje elevado de las soldaduras efectuadas sobre
cabeza.
d) Estructuras remachadas o atornilladas
1. Armado
Página 324
Todas las partes de miembros que estén en proceso de colocación de remaches o
tornillos se mantendrán en contacto entre sí rígidamente, por medio de tornillos
provisionales. Durante la colocación de las partes que se unirán entre sí no debe
distorsionarse el metal ni agrandarse los agujeros. Una concordancia pobre entre agujeros
es motivo de rechazo.
Las superficies de partes unidas con tornillos de alta resistencia que estén en
contacto con la cabeza del tonillo o con la tuerca tendrán una pendiente no mayor que
1:20 con respecto a un plano normal al eje del tornillo. Si la pendiente es mayor se
utilizarán roldanas para compensar la falta de paralelismo. Las partes unidas con tornillos
de alta resistencia deberán ajustarse perfectamente, sin que haya ningún material
compresible entre ellas. Todas las superficies de las juntas, incluyendo las asyacentes a las
roldanas, estarán libres de costra de laminado, exceptuando las que resistan un cepillado
vigoroso hecho con cepillo de alambre, así como de basura, escoria, o cualquier otro
defecto que impida que las partes se asienten perfectamente. Las superficies de contacto
en conexiones por fricción estarán libres de aceites, pintura, y otros recubrimientos,
excepto en los casos en que se cuente con información sobre el comportamiento de
conexiones entre partes con superficies de características especiales.
A todos los tornillos A325 y A490 se les dará una tensión de apriete no menor que
la indicada en la tabla 36. Esa tensión se dará por el método de la vuelta de la tuerca o se
revisará por medio de un indicador directo de tensión. Cuando se emplea el método de la
vuelta de la tuerca no se requieren roldanas endurecidas, excepto cuando se usan tornillos
A490 para conectar material que tenga un límite de fluencia especificado menor que 2800
kg/cm²; en ese caso se colocarán roldanas endurecidas bajo la tuerca y la cabea del
tornillo.
2. Colocación y remaches y tornillos ordinarios A307
Los remaches deben colocarse por medio de remachadoras de compresión u
operadoras manualmente, neumáticas, hidráulicas o eléctricas. Una vez colocados deben
llenar totalmente el agujero y quedar apretados, con sus cabezas en contacto completo con
la superficie.
Los remaches se colocan en caliente; sus cabezas terminadas deben tener una
forma aproximadamente semiesférica, enteras, bien acabadas y concéntricas con los
agujeros de tamaño uniforme para un mismo diámetro. Antes de colocarlos se calientan
uniformenente a una temperatura no mayor de 1000°C, la que debe mantenerse a no
menos de 540°C durante la colocación.
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Antes de colocar los remaches o tornillos se revisará la posición, alineamiento y
diámetro de los agujeros, y posteriormente se comprobará que sus cabezas estén formadas
correctamente y se revisarán por medios acústicos y, en el caso de tornillos, se verificará
que las tuercas estén correctamente apretadas y que se hayan colocado las roldanas,
cuando se haya especificado su uso. La rosca del tornillo debe sobresalir de la tuerca no
menos de 3 mm.
3. Agujeros para construcción atornillada o remachada
Los tipos de agujeros reconocidos por estas normas son los estándar, los
sobredimensionados, los alargados cortos y los alargados largos. Las dimensiones
nominales de los agujeros de cada tipo no excederán las indicadas en la tabla 41. La
dimensión nominal se define como el agujero producido por unpunzón, taladro, o
escariador del tamaño indicado para el agujero.
Los agujeros serán estándar, excepto enlos casos en que el diseñador apruebe, en
conexiónes atornilladas, el uso de agujeros de algún otro tipo.
Los agujeros sobredimensionados y los alargados están prohibidos en conexiones
remachadas.
TABLA 41
DIMENSIONES NOMINALES DE LOS AGUJEROS
Diámetro
del tornillo
Estandar
(Diám)
Sobredimensionados
(Diám)
Alargados
cortos
(Ancho x Long.)
Alargados
largos
(Ancho X Long.)
mm Pulg mm Pulg. mm Pulg. Pulg. mm mm Pulg.
12.7 1/2 14.3 9/16 15.9 5/8 9/16x
11/16
14.3x
17.5
14.3x
31.8
9/16x
1-1/4
15.9 5/8 17.5 11/16 20.6 18/16 11/16x
7/8
17.5x
22.2
17.5x
39.7
11/16x
1-9/16
19.0 3/4 20.6 13/16 23.8 15/16 3/16x
1
20.6x
25.4
20.6x
47.6
13/16x
1-7/8
22.2 7/8 23.8 15/16 27.0 1-1/16 15/16x
1-3/8
23.8x
28.6
23.8x
25.6
15/16x
2-3/16
25.4 1 27.0 1+
1/10
31.8 1-1/4 1-1/16x
1-5/16
27.0x
33.3
27.0x
63.5
1-1/16x
2-1/2
³ ³1+ D+ D+ D+ D+ (D+ (D+1.5) (D+1.5) (D+1/10)
28.6 1/8 1.5 1/10 7.9 5/16 1/16)x x x x
Página 326
(D+3/8) (D+9.5) (2.5D) (2.5D)
Los agujeros pueden punzonarse en material de grueso no mayor que el diámetro
nominal de los remaches o tornillos más tres milímetros (1/8”), pero deben taladrarse o
punzonarse a un diámetro menor, y después rimarse, cuando el material es más grueso. El
dado para todos los agujeros subponzonados, y el taladro para los subtaladrados, debe ser
cuando menos 1.5. mm (1/16”) menor que el diámetro nominal del remache o tornillo.
No se permite el uso de botador para agrandar agujeros, ni el empleo de soplete
para hacerlos.
Los agujeros sobredimensionados puedenusarse en cualquiera o en todas las placas
de conexiones diseñadas para trabajar por fricción, pero no deben usarse en conexiones
por aplastamiento. Se colocarán roldanas endurecidas cuando haya agujeros
sobredimensionados en las placas exteriores.
Los agujeros alargados cortos pueden usarse en cualquiera o en todas las placas de
conexiones diseñadas para trabajar por fricción o por aplastamiento. En conexiones por
fricción los agujeros pueden tener cualquier orientación, pero en conexiones por
aplastamiento su dimensión mayor debe ser normal a la dirección de la carga. Se colocarán
roldanas, que serán endurecidas cuando se usen tornillos de alta resistencia, cuando los
agujeros alargados cortos estén en una placa exterior.
Los agujeros alargados largos solo pueden usarse en una de las dos partes que
están en contacto en cada superficie de falla individual, tanto en conexiones por fricción
como por aplastamiento.
Los agujeros pueden tener cualquier orientación en conexiones por fricción, pero
en conexiones por aplastamiento su dimensión mayor debe ser normal a la dirección de la
carga. Cuando se usen agujeros alargados largos enuna placa exterior, deben colocarse
roldanas de placa, o una barra continua con agujero estándar, qeu tenga un tamaño
suficiente para cubrir por completo los agujeros alargados. En conexiones con tornillos de
alta resistencia, esas roldanas de placa o barras continuas tendrán un grueso no menor de 8
mm, y serán de material de grado estructural, no endurecido. Sí, de acuerdo con las
normas, se requiere usar roldanas endurecidas conlos tornillos de alta resistencia, se
colocarán sobre la roldana de placa o la barra.
e) Tolerancias enlas dimensiones
Las piezas terminadas en taller deben estar libres de torseduras y dobleces locales y
sus juntas deben quedar acabadas correctamente. En miembros que trabajarán en
XVI Legislatura Reglamento de la Ley de Edificaciones
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compresión en la estructura terminada no se permiten desviaciones, con respecto a la línea
recta que une sus extremos, mayores de un milésimo de la distancia entre puntos que
estarán soportados lateralmente en la estructura terminada.
La discrepancia máxima, con respecto a la longitud teórica que se permite en
miembros que tenga sus dos extremos cepillados para trabajar por contacto directo, es un
milímetro. En piezas no cepilladas, de longitud no mayor de diez metros, se permite una
discrepancia de 1.5 mm, la que aumenta a 3 mm cuando la longitud de la pieza es mayor
que la indicada.
f) Acabado de bases de columnas
Las bases de columnas y las placas de base cumplirán los requisitos siguientes:
1 No es necesario cepillar las placas de base de grueso no mayor de 51 mm (2”),
siempre que se obtenga un contacto satisfactorio. Las placas de grueso comprendido entre
más de 51 mm (2”) y 102 mm (4”) pueden enderezarse por medio de prensas o, sino se
cuenta conlas prensas adecuadas, pueden cepillarse todas las superficies necesarias para
obtener un contacto satisfactorio (con las excepciones indicadas en los puntos 2 y 3 de
este inciso). Si el gureso de las placas es mayor que 102 mm (4”) se cepillarán las
superficies en contacto, excepto en los casos que se indican en los puntos 2 y 3 de este
inciso.
2 No es necesario cepillar las superficies inferiores de las placas de base cuando se
inyecte bajo ellas un mortero de resistencia adecuada que asegure un contacto completo
con cimentación.
3 No es necesario cepillar las superficies superiores de las placas de base ni las
inferiores de las columnas cuando la unión entre ambas se haga por medio de soldaduras
de penetración completa.
g) Pintura
Después de inspeccionadas y aprobadas, y antes de salir del taller; todas las piezas
que deben pintarse se limpiarán cepillándolas vigorosamente a mano, con cepillo de
alambre, o con chorro de arena, para eliminar escamas de laminado, óxido, escoria de
soldaduras, basura y, en general, toda materia extraña. Los depósitos de aceite y grasa se
quitarán por medio de solventes.
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Las piezas que no requieran pintura de taller se deben limpiar tambien siguiendo
procedimientos análogos a los indicados en el párrafo anterior.
A menos se especifique otra cosa, las piezas de acero que vayan a quedar cubiertas
por acabados interiores del edificio no necesitan pintarse, y las que vayan a quedar
ahogadas en concreto no deben pintarse. Todo el material restante recibirá en el taller una
mano de pintura anticorrosiva, aplicada cuidadosa y uniformemente sobre superficies secas
y limpias, por medeio de brocha, pistola de aire, rodillo o por inmersión.
El objeto de la pintura de taller es proteger el acero un periodo de tiempo corto, y
puede servir como base para la pintura final que se efectuará en obra.
Las superficies que sean inaccesibles después del armado de las piezas deben
pintarse antes.
Todas las superficies que se encuentren a no más de 5 cm de distancia de las zonas
en que se depositarán soldaduras de taller o de campo deben estar libres de materiales que
dificulten la obtención de soldaduras sanas o que produzcan humos perjudiciales para
ellas.
Cuando un elemento estructural esté expuesto a los agentes atmosféricos, todas las
partes que lo componen deben ser accesibles de manera que puedan limpiarse y pintarse.
ARTICULO LXVI.3
Las disposiciones aplicables a montaje son:
a) Condiciones generales
El montaje debe efectuarse con equipo apropiado que ofrezca la mayor seguridad
posible. Durante la carga transporte y descarga del material y durante el montaje, se
adoptarán las precauciones necesarias para no producir deformaciones ni esfuerzos
excesivos. Si a pesar de ello algunas de las piezas se maltratan y deforman, deben ser
enderezadas o repuestas, según el caso, antes de montarlas, permitiendose las mismas
tolerancias que en trabajos de taller.
b) Anclajes
XVI Legislatura Reglamento de la Ley de Edificaciones
Del Estado de Baja California
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Antes de inicar el montaje de la estructura se revisará la posición de las anclas, que
habrán sido colocadas previamente, y en caso de que haya discrepancia, en planta o en
elevación , con respecto a las posiciones mostradas en planos, se tomarán las providencias
necesarias para corregirlas o compensarlas.
c) Conexiones provisionales
Durante el montaje los diversos elementos que constituyen la estructura deben
sostenerse individualmente o ligarse entre si por medio de tornillos, pernos o soldaduras
provisionales que proporcionen la resistencia requerida en este Reglamento, bajo la acción
de cargas muertas y esfuerzos de montaje, viento o sismo. Así mismo, deben tenerse en
cuenta los efectos de cargas producidas por materiales, equipo de montaje, etc. cuando
sea necesario, se colocará en la estructura el contraventeo provisional para resistir los
efectos mencionados.
d) Tolerancias
Se considerará que cada una de las piezas que componen una estructura está
correctamente plomeada, nivelada y alineada, si la tangente del ángulo que forma la recta
que une los extremos de la pieza con el eje proyecto no excede de 1/500. en vigas
teóricamente horizontales es suficiente revisar que las proyecciones vertical y horizontal
de su eje satisfacen la condición anterior.
Deben cumplirse además las condiciones siguientes:
1. El desplazamiento del eje de columnas adyacentes a cubos de elevadores,
medido con respecto al eje teórico, no es mayor de 25 mm en ningún punto en los
primeros 20 pisos. Arriba de este nivel, el desplazamiento puede aumentar 1 mm por cada
piso adicional, hasta un máximo de 50 mm.
2 El desplazamiento del eje de columnas exteriores con respecto al eje teórico, no
es mayor de 25 mm hacia fuera del edificio, ni 50 mm hacia dentro, en ningún punto en los
primeros 20 pisos. Arriba de este nivel, los límites anteriores pueden aumentarse en 1.5
mm por cada piso adicional, pero no deben exceder en total, de 50 mm hacia fuera ni 75
mm hacia dentro del edificio.
Los deplazamientos hacia el exterioir se tendrán en cuenta al terminar las
separaciones entre edificios adyacente indicadas en el art. XIV.3 parte 2 de este
Reglamento.
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e) Alineado y plomeado
No se colocarán remaches, pernos ni soldadura permanente hasta que la parte de la
estructura que quede rigidizada por ellos esté alineada y plomeada.
f) Ajuste de juntas de compresión en columnas
Se aceptarán faltas de contacto por apoyo directo, independientemente del tipo de
unión empleado (soldadura de penetración parcial, remaches o tornillos), siempre que la
separación entre las partes no exceda de 1.5 mm. Si la separación es mayor de 1.5 mm,
pero menor de 6 mm, y una investigación ingenieril muestra que no hay suficiente área de
contacto, el espacio entre las dos partes debe rellenarse con láminas de acero de grueso
constante. Las láminas de relleno pueden ser de acero dulce, cualquiera que sea el tipo del
material principal.
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