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FORMULARIO CIVIL-ESTRUCTURAL DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE ACERO ANSI/AISC 360-10 Specification for Structural Steel Buildings

G

May. 2014

CAMBIO DE FORMATO

CPL

F

Sep. 2013

REVISION GENERAL

CPL

E

Ago. 2013

INCORPORA ANEXOS

CPL

D

Nov. 2012

INCORPORA CORRECCIONES

CPL

C

Nov. 2012

ACTUALIZACION GENERAL

CPL

REV.

FECHA

DESCRIPCIÓN DE LA REVISIÓN

POR

REV.

APR. 1

APR. 2

CL IENTE

DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE ACERO ANSI/AISC 360-10 Specification Specification for Structural Steel Steel Bui ldings Por: Carlos Peña López

ÍNDICE Pág. 1.0

CLASIFICACION DE SECCIONES – ESBELTECES LIMITE ................................................. 4

2.0

FACTORES DE REDUCCION PARA ESBELTECES LOCALES (Q)...................................... 6

2.1

FACTOR DE REDUCCION PARA ELEMENTOS NO ATIESADOS (QS) ................................... 6

2.2

FACTOR DE REDUCCION PARA ELEMENTOS ATIESADOS (QA) ......................................... 6

3.0

FACTORES DE CORRECCION PARA RESISTENCIAS NOMINALES .................................. 7

4.0

DISEÑO DE ELEMENTOS EN TRACCION ............................................................................ 7

5.0

DISEÑO DE ELEMENTOS EN COMPRESION........................... ...................................................... ............................................ ................. 8

5.1

ANGULOS SIMPLES............................................................................................................... 8

6.0

DISEÑO DE ELEMENTOS EN FLEXIÓN ............................................................................... 9

6.1

LONGITUDES LIMITE DE ARRIOSTRAMINTO AL VOLCAMIENTO ....................................... 9

6.2

ELEMENTOS I O H DE SIMETRIA DOBLE Y C (ALMAS COMPACTAS).................................. .......................... ........ 9

6.3

ELEMENTOS I O H DE SIMETRIA SIMPLE (ALMAS COMPACTAS) ..................................... ........................... .......... 10

6.4

ELEMENTOS I O H Y C FLECTADOS EN TORNO A SU EJE DEBIL...................................... ............................ .......... 10

6.5

ELEMENTOS TUBULARES Y CAJONES .............................................................................. 11

6.6

ELEMENTOS T Y TL CARGADOS EN EL PLANO DE SIMETRIA .......................................... 11

7.0

DISEÑO DE ELEMENTOS EN CORTE ................................................................................ 12

7.1

ELEMENTOS CARGADOS EN EL PLANO DEL ALMA .......................................................... 12

7.2

ATIESADORES DE RIGIDEZ ................................................................................................ 12

7.3

ELEMENTOS TUBULARES .................................................................................................. 12

7.4

ELEMENTOS CARGADOS EN SU EJE DEBIL ...................................................................... 12

8.0

EFECTOS COMBINADOS DE FLEXION Y CARGA AXIAL ................................................. 13

8.1

ELEMENTOS DE SIMETRIA DOBLE Y SIMPLE ..................................................... .......................... .......................................... ............... 13

8.2

ELEMENTOS ASIMETRICOS ............................................................................................... 13

9.0

DISEÑO DE ELEMENTOS EN TORSION ............................................................................ 13

9.1

ELEMENTOS TUBULARES Y CAJONES EN TORSION...................................................... ............................ .............................. 13

9.2

EFECTOS COMBINADOS DE FLEXION, CARGA AXIAL, CORTE Y TORSION .................... 13

10.0

DISEÑO DE ELEMENTOS COMPUESTOS ......................................................................... 14

10.1

CLASIFICACION DE SECCIONES RELLENAS DE HORMIGON – HORMIGON – ESBELTECES ESBELTECES LIMITE .... 14

10.2

ELEMENTOS EN TRACCION ............................................................................................... 14 Formulario

ANSI/AISC 360-10

Rev. G - Página 2


10.3

ELEMENTOS EN COMPRESION .......................................................................................... 15

10.4

ELEMENTOS EN FLEXION ................................................................................................... 15

10.5

CONECTORES DE CORTE PARA TRABAJO COMPUESTO ................................................ ............................. ................... 16

10.6

ESFUERZOS COMBINADOS EN ELEMENTOS RELLENOS Y EMBEBIDOS........................ 17

10.7

ELEMENTOS EN CORTE ..................................................................................................... 17

11.0

DISEÑO DE CONEXIONES .................................................................................................. 17

11.1

CONEXIONES SOLDADAS................................................................................................... 17

11.2

CONEXIONES EMPERNADAS ............................................................................................. 17

11.3

CARGAS CONCENTRADAS ................................................................................................. 18

12.0 ANALISIS ANALI SIS APROXIMADO DE SEGUNDO ORDEN ORDEN .............................................................. .............................................. ................ 20 13.0

REFERENCIAS ..................................................................................................................... 20

14.0 ANEXO A: FACTORES FA CTORES DE LONGITUD EFECTIVA ............................. ....................................................... ................................ ...... 21 14.1

NOMOGRAMAS ................................................................................................................... 21

14.2

COLUMNA IDEAL ................................................................................................................. 22

15.0 ANEXO B: FACTORES C B ................................................................................................... 23 16.0 ANEXO C: SIMBOL OS DE SOLDADURA ......................... .................................................... ................................................... ........................ 25 17.0 ANEXO D: ECUACIONES PARA DETERMINAR PROPIEDADES DE SECCIONES SECCIONES............ 26 18.0 ANEXO E: CURVAS DE INTERACCION PARA ELEMENTOS COMPUESTOS .................. 33 19.0 ANEXO F: TABL TA BLAS AS DE DATOS PARA PERNOS ................................................................ ................................................ ................ 38 20.0 ANEXO G: FACTORES FACT ORES CM ................................................................................................... 41 21.0 ANEXO H: COMBINACIONES DE CARGAS NCH3171.OF2010 NCH3171.OF2010 ........................... .......................................... ............... 42 22.0 ANEXO I: TABL TA BLAS AS PARA VIGAS ............................................. ................... ..................................................... ........................................... ................ 43

Formulario

ANSI/AISC 360-10

Rev. G - Página 3


1.0

CLASIFICACION DE SECCIONES – ESBELTECES LIMITE

Formulario

ANSI/AISC 360-10

Rev. G - Página 4


Formulario

ANSI/AISC 360-10

Rev. G - Página 5


2.0

FACTORES DE REDUCCION REDUCCION PARA ESBELTECES ESBELTECES LOCALES L OCALES (Q) (Q )

Si alguno de los elementos de una sección en compresión pura resulta esbelto, el factor de reducción por efectos del pandeo local deberá calcularse como se indica a continuación:.    r

2.1



Q

 Qs

   r

Qa



Q

 1.0

FACTOR DE REDUCCION PARA ELEMENTOS NO ATIESADOS (Q s )

Secciones laminadas: E

0.56

F y

b



t

 1.03

E F y

Qs

b   1.415  0.74    t 

F y

b

E

t

Qs

b   1.415  0.65    t 

F y

b

E k c

t

E

 1.03

Qs

F y

0.69 E



 b  F y    t 

2

Secciones armadas: 0.64

E k c

b

E k c

t

F y

  1.17

F y

0.35  k c

Ángulos laminados: 0.45

E F y



b t

 0.91

E

Qs

F y



4 h / t w

b   1.34  0.76    t 

F y

b

E

t

b   1.908  1.22    t 

F y

b

E

t

 1.17

E k c F y

Qs



 0.76 E

 0.91

F y

Qs



Qs



0.90 E k c

 b  F y    t 

0.53 E

 b  F y    t 

2

Almas de secciones T: 0.75

2.2

E F y



b t

 1.03

E F y

Qs

E

 1.03

F y

0.69 E

 b  F y    t 

2

FACTOR DE REDUCCION PARA ELEMENTOS ATIESADOS (Q a) 0.11

Secciones circulares:

Secciones Cajón:

b t

Otros elementos atiesados:

b t

 1.40

E

 1.49

E

f

f

E F y

D



t

 0.45

E F y

Qa



0.038 E



2

 D  3   t 

F y 

be

 1.92t

E  0.38 E   1  b / t f  f  

b

Qa



be

 1.92t

E  0.34 E  1   f  b / t f 

b

Qa



Aeff Ag Aeff Ag

f, F cr calculado con Q = 1.0

Formulario

ANSI/AISC 360-10

Rev. G - Página 6

2


3.0

FACTORES DE CORRECCION PARA RESISTENCIAS NOMINALES 0.90 0.90 0.75 0.75 0.90 .90 0.90 .90 0.90 .90 1.00 .00 0.90 .90 0.90 .90 0.75 .75 0.90 .90 0.75 .75 0.65 .65 0.75 .75 0.65 0.65 0.45 0.45 0.75 .75 0.75 .75 0.75 0.75 0.75 0.75 1.000 1.0 0.75 0.75 0.900 0.9 0.755 0.7 1.000 1.0 0.755 0.7 0.75 0.75 0.90 0.90 1.00 1.00 0.75 0.75 0.85 0.85 0.90 0.90 0.900 0.9

1.6 1.67 2.0 2.00 1.67 .67 1.67 .67 1.67 .67 1.50 .50 1.67 .67 1.67 .67 2.00 .00 1.67 .67 2.00 .00 2.31 .31 2.00 .00 2.3 2.31 3.3 3.33 2.00 .00 2.00 .00 2.0 2.00 2.0 2.00 1.500 1.5 2.0 2.00 1.677 1.6 2.000 2.0 1.500 1.5 2.000 2.0 2.0 2.00 1.6 1.67 1.5 1.50 2.0 2.00 1.7 1.76 1.6 1.67 1.677 1.6

Condición de exigencia Elem Elemen ento to en trac tracció ción. n. Flue Fluenc ncia ia en área área brut brutaa. Elem Elemen ento to en en trac tracció ción. n. Rot Rotur uraa en en ár área ef efecti ectivva. Ele Elemento en co compresió sión. Ele Elemento en flexió xión. Ele Elemento en cor corte. te. Ge General. Ele Eleme mennto en cor corte. te. Alma Alma plást lástic icaa. Elemento en ttoorsió sión. Ele Elemento co compuesto sto en en tra tracci cción. Ele Eleme mennto comp compuuesto sto en comp comprresió sión. Ele Elemento co compuesto sto en en flflexió xión. Ele Elemento com compuesto sto en cor corte. te. Conecto ctor de cor corte tip tipo stu stud. Conecto ctor de de co corte tip tipo ca canal. Apla Aplasta stami mien ento to dir directo ecto sobr sobree ho horrmigó migónn. Adhe Adhere renc ncia ia dire directa cta en entr tree ace acero ro y hor hormi migó gón. n. Sol Soldadura de filete lete.. Per Perno de de con conexió xión en en tr tracció cciónn. Per Perno de cone conexió xiónn en en cort cortee po por apl aplas asta tami mien ento to.. Per Perno de cone conexió xiónn con con inte intera racci cción ón cort cortee-tr traacción. cción. Perno Perno de cone conexió xiónn en cort cortee po porr fricció ricciónn est están ánda dar. r. Plan Planch chas as.. A Apl plas asta tami mien ento to en pe perrforac oracio ione nes. s. Planch Planchas as.. Flue Fluenci nciaa en en ár área bruta ruta de lílíne neas as tracci traccion onad adas as.. Planch Planchas as.. Rotu Rotura ra en área área ne neta ta de líne líneas as tra traccio cciona nada das. s. Planch Planchas as.. Flue Fluenci nciaa en en área área bruta ruta de lílíne neas as en cort corte. e. Planch Planchas as.. Rotu Rotura ra en área área ne neta ta de líne líneas as en cort corte. e. Plan Planch chas as.. Arran Arranca cami mieento nto de bblo loqu quee corte corte--trac tracció ción. n. Carga arga conc concen entr traada da.. Fle Flexi xión ón loca locall de dell ala ala.. Carga arga conc concen entr traada da.. Flue Fluenc ncia ia loca locall del del alma alma.. Carga arga conc concen entr traada da.. Apla Aplasta stami mien ento to de dell alm alma. a. Carga arga conc concen entr traada da.. Pand Pandeo eo late latera rall de del alm alma. a. Carga arga conc concen entr traada da.. Pande Pandeoo del del alma alma comp compri rimi mida da.. Car Carga con concen centr traada da.. Cor Corte te en zona zona pa pane nell de dell alma alma..

Factor de minoración de la resistencia LRDF Factor de seguridad ASD Resistencia nominal Resistencia de diseño disponible LRFD Resistencia de diseño disponible ASD

4.0

  Rn Ru =  Rn Ra = Rn / 

    

DISEÑO DE ELEMENTOS EN TRACCION

Fluencia en área bruta

Pn

 F y

Ag

Rotura en área efectiva

Pn

 F u

Ae

Formulario

ANSI/AISC 360-10

Rev. G - Página 7


5.0

DISEÑO DE ELEMENTOS EN COMPRESION Pn

Resistencia nominal: KL

Pandeo elástico:

r KL

Pandeo inelástico:

r

 4.71

 4.71

 F cr

E

o

Q F y

Ag F e  0.44Q F y



F cr



Q F  F F cr  0.658 

 0.877 F e y

E

o

Q F y

F e  0.44Q F y

e

 Q F y 

Fe, menor valor de la tensión de pandeo elástico: F ex



 2 E

 K x L    r  x 

2

F ey



 2 E

 K y L     r y   

2

F ez

  2 E C w  1   GJ  2 2  K z L   Ag r 0

r 02

 x 02  y 02  2

H  1 

x0

I x

 I y

Ag

 y02 2

r 0

x0, y0, coordenadas del centro de corte con respecto al centro de gravedad. grav edad. Kz, coeficiente de luz efectiva en torsión (1.0 para rótula torsional y 0.5 para empotramiento). En secciones doblemente simétricas usar:

F e

 min

F ex ; F ey ; F ez

En secciones simplemente simétricas, donde el eje de simetría es “y” usar el mínimo entre F ex y el siguiente valor: 4 F F H   F ey  F ez    1  1  ey ez 2  F e   F ey  F ez    2 H  





En secciones sin simetría, usar la menor raíz de la siguiente ecuación cúbica: 2

2

 x   y  F e  F ex F e  F ez F e  F ez   F e2 F e  F ey  0   F e2 F e  F ex  0   0  r 0   r 0  5.1

ANGULOS SIMPLES SIMPL ES

Para ángulos simples, la esbeltez de cálculo en torno al eje paralelo al ala que recibe la carga de compresión, debe ser modificada para considerar los efectos de la excentricidad ex centricidad de la carga de axial. axi al. Para ángulos que forman parte de enrejados planos: L KL L L  80  72  0.75  80 0 r x r r x r x

KL r

 32  1.25

L r x

 200

Para ángulos que forman parte de enrejados espaciales: 0

L r x

Formulario

 75

KL r

 60  0.8

L

L

r x

r x

 75

ANSI/AISC 360-10

KL r

 45 

L r x

 200

Rev. G - Página 8


6.0

DISEÑO DE ELEMENTOS EN FLEXIÓN

6.1

LONGITUDES LIMITE DE ARRIOSTRAMINTO AL VOLCAMIENTO

Cb, factor de modificación de la resistencia al volcamiento por efecto del diagrama de flexión. Lp, distancia máxima entre arriostramientos al volcamiento que produce plastificación (C b=1). Lr , distancia entre arriostramientos que separa el volcamiento volcam iento elástico del inelástico (Cb=1). Elementos I o H de simetría doble y C: E L p  1.76r y F y Lr

 1.95r ts

E

J c

2 ts

r



 1  c   ho I y  2 C w 

I y C w S x

2

 0.7 F y   J c     6.76   S h E  x o   

2

perfil I canal

0.7 F y S x ho h0, distancia entre centros de gravedad de las alas.

2

Elementos I o H de simetría simple: E L p  1.1r t F y Lr

 1.95r t

E

J

F L

S xc ho

aw



r t

hc t w b fc t fc

2

 J  F    6.76    L  E   S xc ho 

2

S xc S xt

hc, dos veces la porción del alma sometida a compresión.

6.2

S xt

S xc

b fc



 ho 1 h 2   12  aw d 6 h d o    0.7 F L  0.7 F y  0.7

F L



S xt S xc

F y

 0.5F y

ELEMENTOS I O H DE SIMETRIA SIMET RIA DOBLE Y C (AL MAS COMPACTAS) COMPACTAS)

Vigas no afectas a volcamiento (Lb < Lp): Alas compactas: M n

 M p  F y

Z x

M n

Alas no compactas:

Alas esbeltas:

     pf     M p   M p  0.7 F y S x      rf   pf 

M n

Vigas afectas a volcamiento (Lb > Lp): Volcamiento inelástico: Lb < Lr

M n

M n

 F cr S x  M p

Lb, distancia entre arriostramientos al volcamiento. Formulario

0.9 Ek c S x  2

  L  L   C b  M p   M p  0.7 F y S x  b p   M p   Lr  L p  2

Volcamiento elástico: Lb > Lr



ANSI/AISC 360-10

F cr



C b  E

 Lb     r ts 

2

 Lb    1  0.078 S x ho  r ts  J c

Rev. G - Página 9

2


6.3 I yc I y S xt

ELEMENTOS I O H DE SIMETRIA SIMPLE (ALMAS COMPACTAS)

 0.23

hc t w hc

 S xc

t w

  pw   pw

R pc



R pt

M p

hc

M yc

t w



M p

hc

M yt

t w

  pw

 M  M     pw  M p     p   p  1 M M     yc  yc  rw pw  M yc  M p  M p     pw  M p   R pt      1  M yt  M yt   rw   pw  M yt

R pc

  pw

Vigas no afectas a volcamiento (Lb < Lp): Alas compactas: M n

 R pc M yc  R pc F y S xc

Alas no compactas: M n

Alas esbeltas:

     pf      R pc M yc   R pc M yc  F L S xc     rf   pf   

M n



0.9 Ek c S xc  2

Ala en tracción M n

 R pt M yt  R pt F y S xt

Vigas afectas a volcamiento (Lb > Lp): Volcamiento inelástico: Lb < Lr

Volcamiento elástico: Lb > Lr

6.4

M n

M n

  L  L   C b  R pc M yc   R pc M yc  F L S xc  b p   R pc M yc  Lr  L p  

 F cr S xc  R pc M yc

F cr



C b 2 E

 Lb     r t 

2

 Lb    1  0.078 S xc ho  r t  J

2

ELEMENTOS I O H Y C FLECTADOS FL ECTADOS EN TORNO A SU EJE DEBIL

La flexión en torno al eje débil de los elementos no presenta volcamiento. Secciones compactas: M n

 F y Z y  1.6 S y F y

Formulario

Secciones no compactas: M n

     pf     M p   M p  0.7 F y S y     rf   pf  

ANSI/AISC 360-10

Secciones esbeltas: M n

   

0.69 E   2

S y 

Rev. G - Página 10


6.5

ELEMENTOS TUBULARES Y CAJONES

Debido a su alta resistencia torsional las l as secciones cerradas no presentan volcamiento. Secciones compactas:

M n

Elementos tubulares:

 M p  F y Z x  1.6 S x F y

No compactos M n

Elementos cajón:

Esbeltos

0.021 E    F y  S    

M n  F cr S

F cr



0.33 E 

  h F y  M p   M p  F y S x  0.305  0.738   M p   t w E     b F y  4.0   M p M n  M p   M p  F y S  3.57   t E   E  0.38 E  M n  F y S eff be  1.92t 1  b F y  b t F y   

M n

Almas no compactas: Alas no compactas: Alas esbeltas:

Seff , módulo de sección que considera be del ala en compresión.

6.6

ELEMENTOS T Y TL CARGADOS EN EL PLANO DE SIMETRIA

Ala en compresión: Elemento compacto M n

 F y Z  1.6M y

M n



Elemento no compacto      pf      M p  M p   M p  0.7 F y S xc     rf   pf   

Alma en compresión: Elemento compacto M n

Elemento no compacto  d F y  M n  2.55  1.84  F y S x t E w  

 M y

Volcamiento:

M n



 EI y GJ Lb

Formulario

 B 

2 1 B 

B

 d   2.3   Lb 

ANSI/AISC 360-10

I y J

Elemento esbelto 0.7 E S xc M n  2  b f 

   2t f   

Elemento esbelto 0.69 E S x M n  2  d     t w  (+) Ala en compresión (-) Alma en compresión

Rev. G - Página 11


7.0

DISEÑO DE ELEMENTOS EN CORTE

7.1

ELEMENTOS CARGADOS EN EL PLANO DEL ALMA V n

Resistencia nominal:

1.10

k v E F y



h t w

 1.37

 0.6 F y AwC v k v E F y

C v



Aw

h

 d  t w

t w

1.10 k v E F y

1.37

h t w

h

Sin atiesadores:

t w

Con atiesadores (I, C):

k v

k v

 260

k v

 5

5

5

k v E F y



1.2  5

F y

h t w

C v

C v



 1.0

1.51k v E

h t w 2 F y

perfiles T y L otro

a h 2 si a h  3.0 o a

a, separación entre atiesadores de rigidez.

7.2

k v E

 1.10

 260  h   h t w 

2

ATIESADORES DE RIGIDEZ

En caso de ser necesarios los atiasadores de rigidez deben cumplir cum plir con los siguientes requisitos. b, mínimo entre a y h. bst, ancho total atiesado

I st

 b t

3 w

j

j



2.5

a / h  2

 2  0.5

   1.60 E Ag V n  F cr F cr  max 2  L  D  54  v   Lv, distancia entre el punto de corte máximo y corte nulo.  D  t 

7.3

ELEMENTOS TUBULARES

7.4

ELEMENTOS CARGADOS EN SU EJE DEBIL V n

Formulario

 0.6 F y Aw C v

Aw

  b f  t f

ANSI/AISC 360-10

k v

I st



t st bst 3

12

  0.78 E    0.6 F y , 3  D  2     t  

 1. 2

Rev. G - Página 12


8.0

EFECTOS COMBINADOS DE FLEXION Y CARGA AXIAL

8.1

ELEMENTOS DE SIMETRIA DOBLE Y SIMPLE

Pr , resistencia axial requerida (LRFD o ASD) Pc, resistencia axial disponible (LRFD o ASD) Mr , resistencia flexural requerida (LRFD o ASD) Mc, resistencia flexural disponible (LRFD o ASD)

Pr Pc Pr Pc

8.2

M  8  M   rx  ry   1.0 Pc 9  M cx M cy   M M  Pr   rx  ry   1.0 2 Pc  M cx M cy  Pr

 0. 2  0. 2

ELEMENTOS ASIMETRICOS

f r r, tensión axial requerida en el punto considerado (LRFD o ASD) Fc, tensión axial disponible en el punto considerado (LRFD o ASD) f b, tensión flexural requerida en el punto considerado (LRFD o ASD) Fb, tensión flexural disponible en el punto considerado (LRFD o ASD)

9.0

DISEÑO DE ELEMENTOS EN TORSION

9.1

ELEMENTOS TUBULARES Y CAJONES EN TORSION

Resistencia nominal: C, constante torsional Elementos tubulares:

T n

 F cr C

   1.23 E F cr  max  L  D  54     D  t 

Elementos cajón: h t

 3.07

9.2

E F y

 2.45 E / F y F cr  min min   h t 

f c F c



f bx



F bx

f by

 1.0

F by

  2 0.6 E    D  t  t  ,  0 . 6 F C  y 3  2 2  D      t   C  2 B  t   H  t t  4.54   t 3

 ,10.6 F y  

3.07

E F y



h t

2

 260

F cr



0.458 E

h t 2

EFECTOS COMBINADOS DE FLEXION, CARGA CA RGA AXIAL, CORTE Y TORSION

Vr , resistencia de corte requerida (LRFD o ASD) Vc, resistencia de corte disponible (LRFD o ASD) Tr , resistencia torsional requerida (LRFD o ASD) Tc, resistencia torsional disponible (LRFD o ASD)

Formulario

ANSI/AISC 360-10

2

 Pr M r   V r T r          1.0 P M c   c  V c T c 

Rev. G - Página 13


10.0

DISEÑO DE ELEMENTOS COMPUESTOS

10.1

CLASIFICACION DE SECCIONES RELLENAS DE HORMIGON – ESBELTECES LIMITE

10.2

ELEMENTOS EN TRACCION

Resistencia aportada por la sección de acero y la armadura de refuerzo:

Formulario

ANSI/AISC 360-10

Pn

 As F y  Asr F yr

Rev. G - Página 14


10.3

ELEMENTOS EN COMPRESION

En todos los casos:

As

 0.01Ag

Pandeo elástico:

Pe

 0.44 Pno :

Pe Pn

  2  EI eff  KL 2

 0.877 Pe P   0.658 P 

no

 0.44 Pno :

Pandeo inelástico:

Pe

Elementos embebidos

Asr

Pn

e

 0.004 Ag

 As F y  Asr F yr  0.85 Ac f 'c

Resistencia plástica:

Pno

Rigidez efectiva:

EI eff

 E s I s  0.5 E s I sr  C 1 E c I c

C 1

Elementos rellenos Secciones compactas: Secciones no compactas: Secciones esbeltas: Elementos circulares:

Rigidez efectiva:

10.4

  Pno 

 As    0.3  0.1  2  A A c   s

 E  0.85 rectangular  P p  As F y  C 2 f ' c  Ac  Asr s  C 2   E c   0.90 circular P p  P y Pno  P p     p 2 P y  As F y  0.7 f 'c   Ac  Asr E s  2  r   p  E c    E  Pno  As F cr  0.7 f ' c  Ac  Asr s  E c   0.72 F y 9 E s  F F cr  Elementos rectangulares: cr 2 2  D F y   b      t t E   s    As  EI eff  E s I s  E s I sr  C 3 E c I c C 3  0.6  2  A  A   0.9 c   s Pno

ELEMENTOS EN FLEXION

Elementos rellenos Secciones compactas:

M n

 M p

Secciones no compactas:

M n

 M p  

Secciones esbeltas:

limitar:

Elementos rectangulares:

F cr

Formulario

F s max



9 E s

 b 

M n

F c max

 0.7 f 'c



2

 F cr

F c max

 0.7 f 'c

Elementos circulares:

   t 

Elementos embebidos En general:

F s max  F y    p M p  M y  r   p con

 M p ANSI/AISC 360-10

F cr



0.72 F y

 D F y    t E s  

Rev. G - Página 15

2


Vigas con losa colaborante beff , ancho efectivo de losa a cada lado del eje de la viga ≤ L/8 hr , altura del deck ≤ 75mm wr , ancho del nervio ≥ 50mm ≥ 1.5 hr hc, altura de losa sobre el deck ≥ 50mm ds, diámetro de conectores de corte ≤ ¾” (19mm) ≤ 2.5 tmetal base hs, altura de conector ≥ hr + + 1 ½” (38mm) ≤ hr + + hc - ½” (13mm) ≥ 4ds ss, separación filas de conectores ≤ 18” (460mm) ≥ 6ds Para efectos de resistencia estructural el elemento compuesto usar solamente hc. Resistencia a flexión positiva: h t w

 3.76

E s F y

M n

 M p

con

F s max

 F y

h t w

 3.76

E s F y

M n

 M y

con

F s max

 F y

F c max

 0.85 f ' c

Resistencia a flexión negativa: Considerar sólo el trabajo de la viga de acero.

10.5

CONECTORES DE CORTE CORTE PARA TRABAJO TRABAJ O COMPUESTO

Elementos rellenos y embebidos. Resistencia al corte requerida. V r V r

Al aplicar compresión en acero: Al aplicar compresión en hormigón:

 Pr 1  F y As Pno  Pr F y As Pno

usar Pr  Pno usar Pr  Pno

Vigas con losa colaborante en flexión positiva Resistencia de corte requerida:

V  min min 0.85 f ' c Ac , F y As

Transferencia de corte por adherencia en elementos rellenos Cajones: Tubos:

Rn Rn

 B 2 C in F in  0.25 D 2 C in F in

B, ancho de la cara que transmite la carga. Cin, 4 si el elemento elem ento se extiende a ambos lados del punto de transferencia de carga, c arga, 2 en otro caso. Fin, adherencia nominal, 0.04 kgr/cm2 (0.40 MPa). Transferencia de corte mediante conectores embebidos Resistencia para conector tipo stud:

Qn

 0.5 Asa

f ' c E c

 Rg R p Asa F u

Rp, 0.75 para nervio del deck paralelo a la viga o sin deck, 0.6 en otro caso. Rg, 1.0 para nervio del deck paralelo a la viga o sin deck, para nervio perpendicular con 2 stud 0.85, y 0.7 para 3 o más stud. Resistencia para conector tipo canal:

Formulario

Qn

 0.3t f  0.5t w l a

ANSI/AISC 360-10

f ' c E c

Rev. G - Página 16


La resistencia total al corte debe proveerse en la menor distancia disponible entre el punto de momento máximo y el punto de momento nulo.

10.6

ESFUERZOS COMBINADOS EN ELEMENTOS RELLENOS Y EMBEBIDOS

En aquellos elementos en los cuales se presente simultáneamente esfuerzo axial y flexión (Pa,Ma Pu,Mu) deberá verificarse que esta condición de exigencia se encuentre dentro de la Curva de Interacción correspondiente al elemento en cuestión. Para esto pueden utilizarse las Curvas aproximadas definidas en el Anexo E, las cuales corresponden a columnas sin problemas de esbeltez. Para columnas con problemas de esbeltez deben ponderarse todos los valores de P de la curva para columnas sin problemas de esbeltez por el valor =Pn/Pno.

10.7

ELEMENTOS EN CORTE

Elementos rellenos y embebidos Considerar elemento de acero y armaduras de refuerzo: dc, altura útil del elemento de hormigón.

V n

 0.6F y d t w  Ast F yr

V n

 0.6 F y d t w

d c s

Vigas con losa colaborante Considerar sólo el elemento de acero:

11.0

DISEÑO DE CONEXIONES

11.1

CONEXIONES SOLDADAS

Pendiente

11.2

CONEXIONES EMPERNADAS

Resistencia de pernos (en área bruta) Tracción directa F nt  0.75 F u

Corte con hilo incluido F nvI  0.45F u

Tracción reducida por presencia de Corte F F ' nt  1.3F nt  nt f rv  F nt ( LRFD )  F nv f rvrv, tensión de trabajo en corte. Formulario

F ' nt  1.3F nt 

ANSI/AISC 360-10

Corte con hilo excluido F nvX  0.56 F u

F nt F nv

f rv

 F nt

( ASD)

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Corte por fricción:

Rn

  Du h f T b ns

, en superficie Clase A usar 0.30, y en superficie Clase B usar 0.50 Du, razón entre pretensión media y pretensión mínima mínim a del perno, usar 1.13 Tb, tracción mínima del conector (pretensión) ns, número de planos de deslizamiento Resistencia de placas Distancia al borde mínima Separación mínima entre conectores Separación máxima entre pernos

lc min = 1.5 d smin = 3 d smax = min( 12 t ; 6” )

 min min 1.2 l c t F u , 2.4 d t F u 

Resistencia al aplastamiento en perforaciones para pernos: Rn Fluencia en área bruta de líneas traccionadas:

Rn

 F y Agt

Rotura en área neta de líneas traccionadas:

Rn

 F u Ant

Fluencia en área bruta de líneas en corte:

Rn

 0.6 F y Agv

Rotura en área neta de líneas en corte:

Rn

 0.6 F u Anv

Arrancamiento de bloque corte-tracción:

Rn

 0.6 min min

F u Anv , F y Agv

 U bs F u Ant

Ubs, usar 1.0 para tracción uniforme y 0.5 en otro caso

11.3

CARGAS CONCENTRADAS

Flexión local del ala

Rn

 6.25t f 2 F yf

No chequear si ancho de carga ≤ 0.15 bf Reducir la capacidad en un 50% si la fuerza f uerza es aplicada a menos de 10 tf del borde del elemento. Fluencia local del alma Fuerza aplicada a más de “d” del borde del elemento:

Rn

 5k  N F yw t w

Fuerza aplicada a menos de “d” del borde del elemento:

Rn

 2.5k  N F yw t w

k, espesor del ala más filete de soldadura o final de curvatura de laminación. N, largo de la placa de apoyo que transmite la carga. Aplastamiento del alma Fuerza aplicada a más de 0.5d del borde del elemento: Rn

Formulario

ANSI/AISC 360-10

  N  t 1,5   0.80t w2 1  3  w     d  t f    

EF yw t f t w

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Fuerza aplicada a menos de 0.5d del borde del elemento:

1,5   EF t   t N   yw f 2 w N  0.2 Rn  0.40t w 1  3    d  t f   d  t w      1,5   4 N  EF t   t w  yw f N  0.2 R  0.40t 2 1       0.2  n w d  t f   t w   d    

Pandeo lateral del alma

3   h t w     1  0.4 Ala comprimida está restringida a la rotación: h t w   Lb b f   2.3 Rn  2    h  Lb b f    3 3 C r t w t f   h t w     0.4 Ala comprimida no está restringida a la rotación: h t w   Lb b f   1.7 Rn  2  L b h   b f   6 6   Cr , 6.62x10 MPa 1.5M
C r t w3 t f

3

Pandeo del alma en compresión

Rn



24t w EF yw h

Reducir la capacidad en un 50% si la fuerza f uerza es aplicada a menos de d/2 del extremo ex tremo del elemento. h, altura plana del alma. Corte en zona panel del alma

Pr

 0.4Pc

Pr

 0.4 Pc

 0.6 F y d c t w  P   0.6 F y d c t w 1.4  r  Pc   Rn

Rn

dc, altura de la sección de la columna tw, espesor de la zona panel Pr , resistencia axial requerida en la columna colum na (LRFD o ASD) Pc, usar Py para LRFD y 0.6Py para ASD Atiesadores para cargas concentradas

La resistencia debe determinarse de igual forma que en columnas en compresión, utilizando una longitud efectiva de 0.75h. La sección en compresión debe componerse de los atiesadores más una porción del alma definida por 25tw en caso de atiesadores interiores y 12tw en caso de atiesadores extremos. El ancho atiesado no debe ser menor que el ancho de la plancha que entrega la carga ni 2/3 del ancho del elemento que recibe la carga concentrada. El espesor de los atiesadores no puede ser menor que 1/2 del espesor de la plancha que entrega la carga, ni menor que 1/16 del ancho de esta misma plancha.

Formulario

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12.0

ANALISIS ANALI SIS APROXIMADO DE SEGUNDO SEGUNDO ORDEN

 B1 M nt  B2 M lt Pr  Pnt  B2 Plt

M r

Resistencias requeridas incorporando efectos de segundo orden:

Mnt y Pnt, Momento y Compresión cuando en la estructura no existe ex iste desplazamiento lateral Mlt y Plt, Momento y Compresión originados sólo por el desplazamiento lateral de la estructura B1



C m  Pr

1

 1. 0

B2

1

 1

Pe1

 P



Pnt

 1.0

e2

, usar 1.0 para LRFD y 1.6 para ASD Pe1, resistencia de pandeo elástico (Euler) del elemento cuando no existe exi ste desplazamiento lateral Pe2, resistencia de pandeo elástico (Euler) del piso cuando existe desplazamiento lateral Para elementos sin carga transversal en el vano: v ano:

C m

 0.6  0.4

M 1 M 2

M1/M2, razón entre momento menor y mayor (respectivamente) en los extremos del elemento. Positivo en curvatura doble y negativo en curvatura simple. En elementos con carga transversal en el vano puede adoptarse Cm=1.0 o realizarse un análisis detallado.

13.0

REFERENCIAS

En la preparación del presente documento se han tenido en cuenta las siguientes referencias:

    

ANSI/AISC 360-10, Specification for Structural Steel Building (and Commentary). Alacero, Especificación Especificación ANSI/AISC 360-10 para para Construcciones Construcciones de Acero Acero – versión en español (y comentarios). Design Examples AISC Version 14.0. ICHA 2001, Manual de diseño para estructuras de acero. AISC, Manual of Steel Construction, Load & Resistance Factor Design Design 1994.

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14.0

ANEXO A: FACTORES DE LONGITUD EFECTIVA EFECTIVA

14.1

NOMOGRAMAS

Desplazamiento lateral permitido:

Desplazamiento lateral restringido:

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14.2

COLUMNA IDEAL

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15.0

ANEXO B: FACTORES Cb

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16.0

ANEXO C: SIMBOL OS DE SOLDADURA

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17.0

ANEXO D: ECUACIONES PARA PARA DETERMINAR PROPIEDADES PROPIEDADES DE SECCIONES

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18.0

ANEXO E: CURVAS CURVAS DE INTERACCION PARA PARA ELEMENTOS COMPUESTOS

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19.0

ANEXO F: TABL AS DE DATOS PARA PARA PERNOS

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20.0

ANEXO G: FACTORES Cm

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21.0

ANEXO H: COMBINACIONES DE CARGAS NCh3171.Of2010

Combinaciones de carga LRFD (NCh3171) 1) 1.4 D 2) 1.2 D + 1.6 L + 0.5 ( Lr o S o R ) 3a) 1.2 D + 1.6 ( Lr o S o R ) + L 3b) 1.2 D + 1.6 ( Lr o S o R ) + 0.8 W 4) 1.2 D + 1.6 W + L + 0.5 ( Lr Lr o S o R ) 5) 1.2 D + 1.4 E + L + 0.2 S 6) 0.9 D + 1.6 W 7) 0.9 D + 1.4 E Combinaciones de carga ASD (NCh3171) 1) D 2) D + L 3) D + ( Lr o S o R ) 4) D + 0.75 L + 0.75 ( Lr o S o R ) 5a) D + W 5b) D + E 6a) D + 0.75 W + 0.75 L + 0.75 (Lr o S o R) 6b) D + 0.75 E + 0.75 L + 0.75 S 7) 0.6 D + W 8) 0.6 D + E Estados de carga D, Cargas muertas L, Cargas vivas Lr, Cargas de techo I, Impacto S, Nieve W, Viento E, Sismo R, Lluvia H, Empuje de suelos F, Presión de líquidos

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22.0

ANEXO I: TABL AS PARA VIGAS

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