PROYECTO DE REGLAMENTO ARGENTINO
DE ESTRUCTURAS DE ALUMINIO
EDICIÓN MAYO 2009
Balcarce 186 1° piso - Of. 138 (C1064AAD) Buenos Aires – República Argentina TELEFAX. (54 11) 4349-8520 / 4349-8524 E-mail: cirsoc@inti.gob.ar
cirsoc@mecon.gov.ar INTERNET: www.inti.gob.ar/cirsoc
Primer Director Técnico (h 1980): Ing. Luis María Machado
Directora Técnica: Inga. Marta S. Parmigiani
Coordinadora Área Acciones: Inga. Alicia M. Aragno Área Estructuras de Hormigón: Ing. Daniel A. Ortega Área Administración, Finanzas y Promoción: Lic. Mónica B. Krotz Área Venta de Publicaciones: Sr. Néstor D. Corti
© 2009 Editado por INTI INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGÍA INDUSTRIAL Av. Leandro N. Alem 1067 – 7° piso - Buenos Aires. Tel. 4515-5000/5001
Queda hecho el depósito que fija la ley 11.723. Todos los derechos, reservados. Prohibida la reproducción parcial o total sin autorización escrita del editor. Impreso en la Argentina. Printed in Argentina.
ORGANISMOS PROMOTORES
Secretaría de Obras Públicas de la Nación Subsecretaría de Vivienda de la Nación Instituto Nacional de Tecnología Industrial Instituto Nacional de Prevención Sísmica Ministerio de Hacienda, Finanzas y Obras Públicas de la Provincia del Neuquén Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires Dirección Nacional de Vialidad Vialidad de la Provincia de Buenos Aires Consejo Interprovincial de Ministros de Obras Públicas Cámara Argentina de la Construcción Consejo Profesional de Ingeniería Civil Cámara Industrial de Cerámica Roja Asociación de Fabricantes de Cemento Pórtland Instituto Argentino de Normalización Techint Acindar
MIEMBROS ADHERENTES
Asociación Argentina de Tecnología del Hormigón Asociación Argentina de Hormigón Estructural Asociación Argentina de Hormigón Elaborado Asociación Argentina del Bloque de Hormigón Asociación de Ingenieros Estructurales Centro Argentino de Ingenieros Instituto Argentino de Siderurgia Telefónica de Argentina Transportadora Gas del Sur Quasdam Ingeniería Sociedad Central de Arquitectos Sociedad Argentina de Ingeniería Geotécnica Colegio de Ingenieros de la Provincia de Buenos Aires Cámara Argentina del Aluminio y Metales Afines Cámara Argentina de Empresas de Fundaciones de Ingeniería Civil
ASESORES QUE INTERVINIERON EN LA REDACCIÓN DEL
PROYECTO DE REGLAMENTO ARGENTINO
DE ESTRUCTURAS DE ALUMINIO
CIRSOC 701
Mg.Ing. María Haydée Peralta Mg.Ing. María Inés Montanaro
Mg.Ing. Irene Elisabet Rivas Ing. María Laura Godoy Ing. Gabriel Troglia Ing. Daniel Troglia
Reconocimiento Especial
El INTI-CIRSOC agradece muy especialmente a las Autoridades de THE ALUMINUM ASSOCIATION por habernos permitido adoptar como base para el desarrollo de este Reglamento, el documento ALUMINUM DESIGN MANUAL y a las Autoridades de la CÁMARA ARGENTINA DE LA INDUSTRIA DEL ALUMINIO Y METALES AFINES - CAIAMA por haber apoyado y financiado completamente el desarrollo de este Proyecto.
Metodología para el envío de observaciones, comentarios y sugerencias al
Proyecto de Reglamento CIRSOC 701
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
en Discusión Pública Nacional (1° de Junio de 2009 - 31 de Mayo de 2010)
Las observaciones, comentarios y sugerencias se deberán enviar a la Sede del CIRSOC, Balcarce 186 1º piso of. 138 (C1064AAD) Buenos Aires, hasta el 31 de Maryo de 2010, siguiendo la metodología que a continuación se describe:
1. Se deberá identificar claramente el Proyecto de Reglamento que se analiza, como así también el artículo y párrafo que se observa.
2. Las observaciones se deberán acompañar de su fundamentación y de una redacción alternativa con el fin de que el coordinador del proyecto observado comprenda claramente el espíritu de la observación.
3. Las observaciones, comentarios y sugerencias deberán presentarse por escrito, firmadas y con aclaración de firma, y deberán enviarse por correo o entregarse en mano. Se solicita detallar Dirección, Tel, Fax, e-mail con el fin de facilitar la comunicación.
4. No se aceptarán observaciones enviadas por fax o e-mail, dado que estos medios no permiten certificar la autenticidad de la firma del autor de la observación.
Confiamos en que este Proyecto le interese y participe activamente.
Gracias
SIMBOLOGÍA
La sección numerada entre paréntesis al final de la definición de un símbolo se refiere a la sección del Reglamento donde el símbolo es definido o utilizado por primera vez.
A
área de la sección transversal, en cm2. ( B.4.1).
ABM
área neta de la sección transversal de un elemento estructural
traccionado o del ala traccionado de una viga; área bruta de la sección transversal de una columna o del ala comprimida de una viga, en cm2.
(F.2.2).
A
área de la sección transversal efectiva del metal base, e igual al producto
BM
2
entre cateto del filete, E, y el largo efectivo del mismo, Lw, en cm . (F.3.2.2.1).
Ab
área del cuerpo no roscado, en cm2. (E.2.3).
Abn
área neta de la parte roscada del bulón, en cm2. (E.2.2).
Ac
área de una columna ideal comprimida (ala comprimida más 1/3 del
área de la porción del alma comprendida entre el ala comprimida y el
eje neutro), en cm2. (C.5.2.6).
Ae
área neta efectiva de la barra, en cm2. (B.4.1).
Ae
área efectiva al corte del remache, en cm2. (E.3.3).
Ae
área efectiva al aplastamiento del remache, en cm2. (E.3.4).
Ag
área bruta de la sección transversal de la barra, en cm2. ( B.2.1).
AgLi
área bruta de los elementos de la sección transversal que pandean
localmente, en cm2. (C.4).
Agpi
área bruta de los elementos de la sección transversal que no pandean
localmente, en cm2. (C.4).
Agt
área bruta solicitada a la tracción, en cm2. (E.1.7).
Agv
área bruta solicitada al corte, en cm2. (E.1.7).
Ah
área bruta de la sección transversal del rigidizador longitudinal, en cm2.
(D.6).
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
Simbología I
An
área neta, en cm2. (B.3.1).
Ant
área neta solicitada a la tracción, en cm2. (E.1.7).
Anv
área neta solicitada al corte, en cm2. (E.1.7).
área del rigidizador, en cm2. (C.4.8).
As
Asn
área de desgarramiento de filetes de la rosca interna por unidad de
longitud de penetración, en cm2/cm. (E.4).
Aw
área del alma o almas, en cm2. (C.6.1).
Aw
área del ala de perfiles ángulo, en cm2. (C.7.4).
Aw
área de la sección transversal afectada por una soldadura, en cm2.
(F.2.2).
Awe
área de la sección efectiva de la soldadura, en cm2. (F.3.1.3).
a
distancia entre rigidizadores transversales, en cm. (D.6).
ae
ancho equivalente de un panel rectangular, en cm. (C.6.2).
a1
menor dimensión de un panel rectangular, en cm. (C.6.2).
a2
mayor dimensión de un panel rectangular, en cm. (C.6.2).
B
ancho exterior total del tubo rectangular, en cm. (B.4.2).
Bbr
intersección con el eje coordenado en la ecuación de pandeo para
compresión por flexión en elementos planos, en MPa. (Tabla C.2-1).
Bc
intersección con el eje coordenado en la ecuación de pandeo para
compresión en columnas y alas de vigas, en MPa. (Tabla C.2-1).
Bp
intersección con el eje coordenado en la ecuación de pandeo para
compresión axial en elementos planos, en MPa. (Tabla C.2-1).
Bt
intersección con el eje coordenado en la ecuación de pandeo para
compresión axial en elementos curvos, en MPa. (Tabla C.2-1).
Btb
intersección con el eje coordenado en la ecuación de pandeo para
compresión por flexión en elementos curvos, en MPa. (Tabla C.2-1).
Bv
intersección con el eje coordenado en la ecuación de pandeo para corte
en elementos planos. (Tabla C.2-1).
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
Simbología II
B1, B2
b
be bo C Cb Cbr Cc Cm Cp CP Ct Ctb Cv Cw C1 C2
factores utilizados en la determinación de Mu para amplificar momentos determinados por análisis de primer orden, cuando actúan simultáneamente fuerzas axiles. (D.3.2).
distancia entre el borde no apoyado del elemento y el talón del chaflán o la curva, excepto si el radio interno de la esquina es mayor que 4 veces el espesor, en cuyo caso para calcular b el radio interno se deberá tomar igual a 4 veces el espesor, en cm. (C.4.5.1).
ancho efectivo del elemento plano a utilizar en el cálculo de deformaciones en servicio, en cm. (D.8).
ancho de un elemento con un rigidizador intermedio, en cm. (C.4.8).
coeficiente que depende de la ubicación del tornillo. (E.4).
coeficiente que depende de la variación del momento sobre la longitud no arriostrada. (C.5.2.1).
intersección en la ecuación de pandeo para compresión por flexión en elementos planos. (Tabla C.2-1).
intersección con el eje coordenado en la ecuación de pandeo para compresión en columnas y alas de vigas. (Tabla C.2-1).
coeficiente basado en un análisis elástico de primer orden suponiendo que el Pórtico no se traslada lateralmente. (D.3.2).
intersección con el eje coordenado en la ecuación de pandeo para compresión axial en elementos planos. (Tabla C.2-1).
factor de corrección. (J.3.2).
intersección con el eje coordenado en la ecuación de pandeo para compresión axial en elementos curvos. (Tabla C.2-1).
intersección con el eje coordenado en la ecuación de pandeo para compresión por flexión en elementos curvos. (Tabla C.2-1).
intersección con el eje coordenado en la ecuación de pandeo para corte en elementos planos. (Tabla C.2-1).
módulo de alabeo torsional de la sección transversal, en cm6. (C.4.3).
coeficiente. (C.5.2.2.3).
coeficiente. (C.5.2.2.3).
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
Simbología III
D
Acciones permanentes. (A.3.1).
D
diámetro exterior del tubo, en cm. (B.4.2).
D
factor: igual a 1 para rigidizadores simétricos a ambos lados del alma, e
igual a 3,5 para rigidizadores simples a un lado del alma. (D.6).
D
factor de probabilidad de deslizamiento. (E.2.8.4).
Dbr
pendiente en la ecuación de pandeo para compresión por flexión en
elementos planos. (Tabla C.2-1).
Dc
pendiente en la ecuación de pandeo para compresión en columnas y
alas de vigas. (Tabla C.2-1).
Dn
carga permanente nominal. (J.3.2).
Dp
pendiente en la ecuación de pandeo para compresión axial en
elementos planos. (Tabla C.2-1).
Ds
dimensión de detalle, en cm. (C.4.7).
Dt
pendiente en la ecuación de pandeo para compresión axial en
elementos curvos. (Tabla C.2-1).
Dtb
pendiente en la ecuación de pandeo para compresión por flexión en
elementos curvos. (Tabla C.2-1).
Dv
pendiente en la ecuación de pandeo para corte en elementos planos.
(Tabla C.2-1).
d
altura total de la sección de la viga, en cm. (C.5.2.2.1).
d
diámetro nominal del pasador, en cm. (E.1.5).
db
distancia entre el centro de un pasador y el borde de un elemento unido
en la dirección de la carga, en cm. (E.1.5).
df
distancia entre el baricentro del ala y la punta del alma, en cm.
(C.5.2.2.3).
dh
diámetro nominal de un agujero, en cm. (E.4).
ds
ancho de la parte plana del rigidizador, en cm. (C.4.7).
d1
distancia libre entre el eje neutro y el ala comprimida, en cm. (C.5.4.2).
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
Simbología IV
dw
diámetro nominal de la arandela, en cm. (E.4).
dws
mayor valor entre el diámetro nominal de la arandela y el de la cabeza
del tornillo, en cm. (E.4).
E
módulo de elasticidad del aluminio en compresión, en MPa. (Tabla A.2-
1).
E
acción sísmica. (A.3.1).
F
acciones de líquidos en general (en caso de presencia continuada y con
presiones y máxima altura bien definidas). (A.3.1).
Fn
resistencia nominal al corte en uniones del tipo aplastamiento, en MPa.
(E.2.8.3).
FBM
tensión nominal del metal base, en MPa (F.2.2).
Fcr
tensión de pandeo local de un elemento de acuerdo con las Secciones
C.5.3 y C.5.4, en MPa. (D.8).
Fe
tensión crítica elástica de pandeo torsional o flexotorsional, en MPa.
(C.4.3)
Fef
tensión elástica de pandeo flexo-torsional, en MPa. (C.4.3).
Fet
tensión elástica de pandeo torsional, en MPa. (C.4.3).
Fm
valor medio del factor de fabricación. (J.3.2).
FST
tensión de diseño φ FnL, en MPa. (C.4.7).
FUT
tensión de diseño, en MPa. (C.4.7).
Fut
tensión de rotura a tracción del aluminio, en MPa. (Tabla A.2-1).
Fut
tensión de rotura a la tracción del material del bulón, en Mpa. (Tabla
E.2-2).
Fut1
resistencia última a la tracción de un elemento que está en contacto con
la cabeza del tornillo, en MPa. (E.4).
Fut2
resistencia última a la tracción de un elemento que no está en contacto
con la cabeza del tornillo, en MPa. (E.4).
Fuv
tensión de rotura a corte del aluminio, en MPa. (Tabla A.2-1).
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
Simbología V
Fuv
tensión de rotura al corte del bulón, en MPa. (Tabla E.2-2).
Fuv
tensión de rotura al corte del material del remache, en Mpa.(E.3.3).
Fuwt
tensión de rotura a tracción a través de una soldadura a tope, en MPa.
(Tabla A.2-2).
Fuwv
tensión de rotura por corte a una distancia menor o igual que 25 mm de
una soldadura, en MPa. (Tabla A.2-2).
Fw
resistencia nominal de la sección transversal si la totalidad del área
estuviera a una distancia menor o igual que 25 mm de una soldadura,
en MPa. (F.3.2.2.1).
Fyc
tensión de fluencia por compresión, en MPa. (Tabla A.2-1).
Fyt
tensión de fluencia a tracción del aluminio, en MPa. (Tabla A.2-1).
Fyt1
tensión de fluencia a la tracción de un elemento que está en contacto
con la cabeza del tornillo, en MPa. (E.4).
Fyt2
tensión de fluencia a la tracción de un elemento que no está en
contacto con la cabeza del tornillo, en MPa. (E.4).
Fyv
tensión de fluencia a corte del aluminio, en MPa. (Tabla A.2-1).
Fywc
tensión de fluencia por compresión a través de una soldadura de ranura
[0.2% de desplazamiento en una longitud de referencia de 50 mm], en
MPa. Tabla (A.2-2).
Fywt
tensión de fluencia por tracción a través de una soldadura a tope, o de
ranura [0.2% de desplazamiento en una longitud de referencia de 50
mm], en MPa. (Tabla A.2-2).
Fywv
tensión de fluencia por corte a través de una soldadura de ranura [0.2%
de desplazamiento en una longitud de referencia de 50 mm], en MPa.
(Tabla A.2-2).
fs
tensión de compresión de cálculo en el elemento debida a las cargas de
servicio, en MPa. (D.8).
fu
tensión de compresión en el talón del ala determinada por análisis elástico
seccional, para cargas mayoradas, en MPa. (D.6).
fv
tensión de corte requerida provocada por el corte o la torsión mayorados,
determinada por método elástico seccional en MPa. (D.5).
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
Simbología VI
G
módulo de elasticidad transversal, en MPa. (C.4.3).
Gf
espesor total de las piezas unidas por el remache o bulón, en cm.
(E.1.8).
g
distancia en dirección perpendicular a la fuerza, entre centros de
agujeros consecutivos, (gramil), en cm. (B.3.1).
go
distancia entre el centro de corte y el punto de aplicación de la carga,
en cm. (C.5.2.2.3).
H
altura exterior total del tubo rectangular, en cm. (B.4.2).
H
peso y empuje lateral del suelo y del agua en el suelo. (A.3.1).
h
altura libre del alma, en cm. (C.5.4.1).
Ib
momento de inercia requerido para el rigidizador de apoyo, en cm4.
(D.7.2).
Io
momento de inercia de una sección que comprende el rigidizador y la
mitad del ancho de los subelementos adyacentes y las esquinas de
transición tomado respecto del eje baricéntrico de la sección paralelo al elemento rigidizado, en cm4. (C.4.8).
Isl
momento de inercia del rigidizador longitudinal, en cm4. (D.7.1).
Ist
momento de inercia del rigidizador transversal, en cm4. (D.7.1).
Iw
momento de inercia de la sección con respecto al eje principal de
mayor inercia, en cm4. (C.7.3.2).
Ix
momento de inercia de la sección respecto del eje principal fuerte, en
cm4. (C.5.2.2.3).
Iy
momento de inercia de la sección respecto del eje principal débil, en
cm4. (C.5.2.2.1).
Iyc
momento de inercia del ala comprimida respecto del eje del alma, (eje
débil), en cm4. (C.5.2.2.3).
Iz
momento de inercia de la sección respecto del eje principal de menor
inercia, en cm4. (C.7.3.2).
J
módulo de torsión, en cm4. (C.4.3).
j
parámetro, en cm. (C.5.2.2.3).
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
Simbología VII
K
coeficiente estadístico que depende del número de ensayos. (J.3.1).
Ks
coeficiente que depende del espesor del elemento. (E.4).
Kt
coeficiente para elementos traccionados. (C.1).
k
factor de longitud efectiva de barras para pandeo. Se deberá tomar
mayor o igual que la unidad a menos que un análisis racional justifique
la adopción de un valor menor. (A.4.4).
kt
factor de longitud efectiva para pandeo torsional. (C.4.3).
kx
factor de longitud efectiva para pandeo respecto del eje x. (C.4.3).
ky
factor de longitud efectiva para pandeo respecto del eje y. (C.5.2.2.1).
k1
coeficiente para determinar el límite de esbeltez S2 en secciones para
las cuales la resistencia nominal a compresión se basa en la resistencia
última. (C.2).
k1
factor de longitud efectiva en el plano de flexión, calculado en la
hipótesis de nudos indesplazables. Se tomará igual a 1 a menos que
por análisis estructural se demuestre que puede tomarse un valor
menor. (D.3.2).
k2
coeficiente para determinar la resistencia de diseño a compresión en
secciones con relaciones de esbeltez mayores que S2 para las cuales la
resistencia nominal a compresión se basa en la resistencia última.
(C.2).
k2
factor de longitud efectiva en el plano de flexión, calculado en la
hipótesis de nudos desplazables determinado por análisis estructural.
(D.3.2).
L
acción debida a la ocupación y equipamiento. (A.3.1).
L
longitud de la unión en la dirección de la fuerza, en cm. (B.4.1).
L
longitud no arriostrada de una barra para el correspondiente modo de
pandeo y eje de pandeo, en cm. (C.4.1).
L
altura del piso (cuando todas las columnas tienen igual altura), en cm.
(D.3.2).
Lb
longitud no arriostrada lateralmente, para flexión, en cm. (C.5.2.1).
Li
altura de la columna considerada, en cm. (D.3.2).
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
Simbología VIII
Ln
sobrecarga de uso nominal. (J.3.2).
Lr
cargas útiles de cubierta y mantenimiento de cubiertas. (A.3.1).
Ls
longitud de tubo entre rigidizadores circunferenciales, o longitud total si
no hay rigidizadores circunferenciales, en cm. (C.6.3).
Lt
longitud no arriostrada para torsión, en cm. (C.4.3).
MA
valor absoluto del momento flexor a un cuarto del segmento de viga no
arriostrado, en kN.m. (C.5.2.3.1).
MB
valor absoluto del momento flexor al medio del segmento de viga no
arriostrado, en kN.m. (C.5.2.3.1).
MC
valor absoluto del momento flexor a tres cuartos del segmento de viga
no arriostrado, en kN.m. (C.5.2.3.1).
Me
momento crítico elástico, en kN.m. (C.5.2.2.3).
Mi
resistencia a la flexión del elemento de espesor intermedio ti, en cm.
(J.4.2).
Mlt
resistencia requerida a flexión obtenida por análisis de primer orden
como resultado del desplazamiento lateral del pórtico, en kN.m. (D.3.2).
Mm MMAX
valor medio del factor de material. (J.3.2).
valor absoluto del momento máximo en el segmento de viga no arriostrado, en kN.m. (C.5.2.3.1).
Mn
resistencia nominal a flexión, en kN.m. (C.5).
Mnt
resistencia requerida a flexión obtenida por análisis de primer orden,
suponiendo que no hay desplazamiento lateral del pórtico, en kN.m.
(D.3.2).
Mnx, Mny resistencias nominales a flexión respecto a los ejes principales determinados de acuerdo con la Sección C.5, en kN.m. (D.1.1).
Mob
momento de pandeo lateral-torsional elástico, en kN.m. (C.7.1.3).
Mu
resistencia requerida a flexión, kN.m. (D.2.1).
Mux, Muy resistencias requeridas a flexión respecto a los ejes principales de la sección, en kN.m. (D.1.1).
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
Simbología IX
My M1 M2 M1/M2
N Ns n n Pbs Pbv1 Pbv2 Pd Pe1
Pe2
Plt Pn Pnot
momento elástico relativo al eje de flexión, en kN.m. (C.7.1.2).
resistencia a la flexión del elemento de menor espesor, en kN.m. (J.4.2).
resistencia a la flexión del elemento de mayor espesor, en kN.m. (J.4.2).
relación entre los momentos en los extremos, siendo M2 el mayor de los dos momentos. M1/M2 es positivo cuando el elemento está flexionado en curvatura doble y negativo cuando está flexionado en curvatura simple. (D.3.2).
longitud de carga de la fuerza concentrada, en cm. (D.9).
cantidad de superficies de rozamiento.(E.2.8.4).
número de ensayos (J.3.1).
número de filetes de rosca por unidad de longitud de un bulón, en 1/cm. (E.2.2).
carga concentrada sobre el rigidizador, en kN. (D.7.2).
resistencia nominal al aplastamiento del elemento de espesor t1, en kN. (E.4).
resistencia nominal al aplastamiento del elemento de espesor t2, en kN. (E.4).
resistencia de diseño de barras sometidas a compresión axial, en kN. (C.4)
resistencia crítica elástica a pandeo flexional de la barra en el plano de flexión calculada con la hipótesis de nudos indesplazables, en kN. (D.3.2).
resistencia crítica elástica a pandeo flexional del piso determinada por análisis estructural considerando los nudos desplazables, en kN. (D.3.2).
resistencia requerida axial obtenida por análisis de primer orden como resultado del desplazamiento lateral del pórtico, kN. (D.3.2).
resistencia nominal a la tracción axial, en kN. (C.3).
resistencia nominal al arrancamiento del tornillo por cada tornillo, en kN. (E.4).
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
Simbología X
Pnov
resistencia nominal al arrancamiento del material unido por cada
tornillo, en kN. (E.4).
Pnt
resistencia requerida axial obtenida por análisis de primer orden
suponiendo que no hay desplazamiento lateral del pórtico, en kN.
(D.3.2).
Pnt
resistencia nominal a la tracción de un tornillo, en kN. (E.4).
Pnv
resistencia nominal al corte de un tornillo, en kN. (E.4).
Pts
resistencia nominal a tracción por tornillo garantizada por el fabricante o
determinada mediante ensayos, en kN. (E.4).
Ptv
resistencia nominal por volcamiento del tornillo, en kN. (E.4).
Pu
resistencia axil requerida, en kN. (D.1.1).
Pu
resistencia requerida a tracción generada por las cargas mayoradas, en
kN. (E.2.4).
Pvs
resistencia nominal al corte por tornillo garantizada por el fabricante o
determinada mediante ensayos, en kN. (E.4).
q
carga de diseño uniformemente distribuida, en kN/m2. (J.4).
R
acción debida a la lluvia inicial, o hielo, sin considerar los efectos de
acumulación de agua. (A.3.1).
Rb
el radio a mitad del espesor de un elemento de sección circular, o
máximo radio a mitad del espesor de un elemento de sección ovalada,
en cm. (C.4.9).
Rd
resistencia de diseño, en kN. (A.5.3).
Ri
radio de doblado en la unión del ala y el alma medido hasta el interior
de la curva para los perfiles plegados; para los perfiles extruídos Ri = 0,
en cm. (D.9).
Rn
resistencia nominal, en kN. (A.5.3).
Rn
resistencia nominal del bloque de corte, en kN. (E.1.7).
Rn
resistencia nominal de un bulón, en kN. (E.2.8.3).
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
Simbología XI
R ns r ro rs rx, ry rye rz S Sc Sgt
Snt
St Sx S1, S2 s T
Tm
resistencia nominal al deslizamiento de un solo bulón para cargas de servicio, en kN. (E.2.8.4).
radio de giro de la sección transversal, respecto del eje de pandeo en cm. (C.4.1).
radio de giro polar de la sección transversal respecto del centro de corte, en cm. (C.4.3).
radio de giro del rigidizador, en cm. (C.4.7).
radios de giro de la sección transversal respecto de los ejes principales baricéntricos, en cm. (C.4.3).
radio de giro efectivo de la sección, en cm. (C.5.2.2.1).
radio de giro de la sección con respecto al eje principal de menor inercia, en cm. (C.7.3.2).
acción de la nieve. (A.3.1).
módulo resistente elástico referido a la fibra comprimida de la sección bruta, en cm3. (C.5.2.1).
módulo resistente elástico de la sección bruta relativo al eje de flexión y correspondiente a la fibra extrema del ala traccionada, en cm3. (C.5.1.1).
módulo resistente elástico de la sección neta relativo al eje de flexión y correspondiente a la fibra extrema del ala traccionada, en cm3. (C.5.1.1).
módulo resistente elástico de la sección relativo al eje de flexión y correspondiente a la punta traccionada, en cm3. (C.7.1.2).
desviación estándar de los resultados de ensayo. (J.3.1).
límites de esbeltez (con supraíndices para columnas). (C.4.1).
distancia en dirección de la fuerza entre centros de agujeros consecutivos (paso), en cm. (B.3.1). acciones térmicas climáticas, acciones térmicas funcionales del tipo normativo, deformaciones impuestas por el proceso constructivo o fuerzas resultantes del proceso de soldado. (A.3.1).
fuerza de tracción mínima de pretensado del bulón, en kN. (E.2.8.4).
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Simbología XII
t t t ta tc
ti tmáx
tmáx tmín
tmín tprom tw t1
t2
U
Vd VF VM VP
VQ
espesor de la pared del tubo, en kN. (B.4.2).
espesor del elemento, en cm. (C.4.5.1).
espesor de la parte unida crítica, en cm.(E.2.5).
espesor de aplastamiento de la chapa, en cm.(E.2.5).
menor valor entre la profundidad de penetración del tornillo , excluyendo la punta autorroscante o autoperforante, y el espesor t2 en cm. (E.4).
espesor del elemento de espesor intermedio, en cm (J.4.2).
mayor espesor de un elemento de espesor uniformemente variable, en cm. (B.5).
espesor del elemento de mayor espesor ensayado, en cm. (J.4.2).
menor espesor de un elemento de espesor uniformemente variable, en cm. (B.5).
espesor del elemento de menor espesor ensayado, en cm. (J.4.2).
espesor promedio del elemento, en cm. (B.5).
espesor del alma, en cm. (D.6).
espesor del elemento que está en contacto con la cabeza del tornillo, en cm. (E.4).
espesor del elemento que no está en contacto con la cabeza del tornillo, en cm. (E.4).
coeficiente de reducción utilizado en el cálculo del área neta efectiva. (B.4.1).
resistencia de diseño a corte, en kN. (C.6.1).
coeficiente de variación del factor de fabricación. (J.3.2).
coeficiente de variación del factor de material. (J.3.2). coeficiente de variación de la relación entre las cargas de falla observadas y el valor promedio de todas las cargas de falla observadas. (J.3.2).
coeficiente de variación de las cargas. (J.3.2).
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
Simbología XIII
Vu
corte requerido en el alma en la ubicación del rigidizador, para cargas
mayoradas, en kN. (D.7.1).
Vu
resistencia requerida a corte generada por las cargas mayoradas, en kN.
(E.2.4).
W
acción del viento. (A.3.1).
w
subíndice relativo al eje de flexión, correspondiente al eje principal de
mayor inercia. (D.2.1.1).
Xa
resistencia que se espera sea superada por el 99% del material con un
nivel de confianza de 95%. (J.3.1).
Xm
media de los resultados de ensayo. (J.3.1).
x
excentricidad de la unión, en cm. (B.4.1).
x , y ejes principales de mayor y menor momento de inercia respectivamente. (D.1.1).
xo
distancia entre el centro de gravedad y el centro de corte, medida sobre
el eje principal considerada como negativa, en cm. (C.4.3).
xo , yo z zo βo βs
βw δ λc
coordenadas x e y, respectivamente, del centro de corte, en cm. (C.5.2.2.3).
subíndice relativo al eje de flexión, correspondiente al eje principal de menor inercia. (D.2.1.1).
coordenada en la dirección del eje z del centro de corte con respecto al centro de gravedad de la sección, en cm. (C.7.3.2).
índice de confiabilidad deseado. (J.3.2).
constante elástica (fuerza transversal aplicada al ala comprimida del elemento de longitud unitaria dividida por la flecha debida a esa fuerza, en kN/cm.cm. (C.5.2.6).
propiedad especial de la sección para perfiles ángulo de alas desiguales, en cm. (C.7.3.2).
para elementos de espesor uniformemente variable. (B.5).
parámetro de esbeltez global. (C.1).
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
Simbología XIV
λs ρst ΔH
φ
φsc φu
φ FBM
φ Fng
φ FnLi
φ Fpw
φ FvL φ Ma φ Pn
φ Rnt φ Rnv φVdw ∑H ΔH ∑ Pnt
relación de esbeltez equivalente para un rigidizador intermedio. (C.4.8).
relación (C.4.7).
desplazamiento lateral de primer orden relativo del piso debido a las fuerzas laterales, en cm. (D.3.2).
factor de resistencia (este símbolo se utiliza con diferentes subíndices dependiendo de la aplicación). (A.5.3).
factor de resistencia. (E.4).
factor de resistencia. (E.4).
tensión de diseño del metal base, cuando ninguna parte de la sección transversal está afectada por una soldadura, en MPa. (F.2.2).
tensión de diseño para pandeo global flexional de barras axilmente comprimidas, en MPa. (C.4).
tensión de diseño local a compresión de cada uno de los elementos que componen la sección transversal, en MPa. (C.4).
tensión de diseño en la sección transversal, parte de la cual está afectada por una soldadura, en MPa. (F.2.2).
tensión de diseño al corte, en MPa. (C.6.1).
momento flector de diseño para el elemento, en kNm. (D.10).
fuerza concentrada transversal de diseño por alma para el caso de almas planas, en kN. (D.9).
resistencia de diseño a tracción del bulón, en kN. (E.2.4).
resistencia de diseño a corte del bulón, en kN. (E.2.4).
resistencia de diseño de una soldadura de filete, en kN. (F.3.2.2.1).
corte de piso producido por las fuerzas laterales usadas para determinar ΔH, (kN). (D.3.2). desplazamiento lateral de primer orden relativo del piso debido a las fuerzas laterales, en cm. (D.3.2).
carga vertical total soportada por el piso (todas las columnas unidas por un plano rígido) incluyendo la carga de las columnas sin rigidez lateral, en kN. (D.3.2).
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
Simbología XV
θ
ángulo entre el plano del alma y el plano de la superficie de apoyo (θ ≤
90º). (D.9).
μ
coeficiente medio de rozamiento. (E.2.8.4).
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
Simbología XVI
ÍNDICE
SIMBOLOGÍA GLOSARIO
CAPÍTULO A. DISPOSICIONES GENERALES Y BASES DE PROYECTO
A.1.
CAMPO DE VALIDEZ
1
A.1.1.
Alcance
1
A.1.2.
Unidades
1
A.1.3.
Tipos de Estructuras
1
A.2.
MATERIALES
2
A.2.1.
Propiedades generales del aluminio
4
A.2.2.
Tabla de propiedades mecánicas para aleaciones de aluminio
4
A.2.3.
Materiales para uniones mecánicas
9
A.2.3.1. Material de los bulones
9
A.2.3.2. Material de los remaches
9
A.2.3.3. Material de los tornillos autorroscantes o autoperforantes
10
A.2.4.
Materiales para piezas de aluminio fundidas
10
A.3.
ACCIONES Y COMBINACIÓN DE ACCIONES
10
A.3.1.
Acciones
10
A.3.2.
Combinaciones de acciones para los estados límites últimos
12
A.3.3.
Combinaciones de acciones para los Estados Límites de Servicio
12
A.4.
ANÁLISIS ESTRUCTURAL
13
A.4.1.
Métodos de análisis
13
A.4.2.
Análisis global elástico
13
A.4.3.
Efecto de las deformaciones (Efectos de Segundo Orden)
13
A.4.4.
Estabilidad de la Estructura y de sus elementos estructurales
13
Reglamento CIRSOC 701
ÍNDICE I
A.5.
BASES DE PROYECTO
15
A.5.1.
Resistencia requerida
15
A.5.2.
Estados límites. Condición de Proyecto
15
A.5.3.
Dimensionamiento para Estados Límites Últimos
15
A.5.4.
Dimensionamiento para Estados Límites de Servicio
15
A.6.
REGLAMENTOS Y RECOMENDACIONES DE REFERENCIA
15
A.7.
DOCUMENTACIÓN DE PROYECTO Y DOCUMENTACIÓN
CONFORME A OBRA
16
A.7.1.
Documentación de Proyecto
16
A.7.1.1. Planos
16
A.7.1.2. Memoria de cálculo
17
A.7.1.3. Especificaciones
18
A.7.2.
Documentación conforme a obra
18
CAPÍTULO B. REQUERIMIENTOS DE PROYECTO
B.1.
PROPIEDADES DE LAS SECCIONES
21
B.2.
ÁREA BRUTA
21
B.2.1.
Área Bruta de secciones formadas con elementos planos y tubos
21
B.3.
ÁREA NETA
21
B.3.1.
Área Neta de secciones formadas con elementos planos
21
B.4. B.4.1.
B.4.2.
ÁREA NETA EFECTIVA PARA BARRAS TRACCIONADAS
22
Área Neta Efectiva para barras traccionadas de secciones formadas
con elementos planos
22
Área Neta Efectiva para barras traccionadas de secciones formadas
con elementos curvos
24
B.5.
RELACIÓN DE ESBELTEZ LOCAL PARA ELEMENTOS DE ESPESOR
UNIFORMEMENTE VARIABLE
28
Reglamento CIRSOC 701
ÍNDICE II
CAPÍTULO C. REGLAS GENERALES DE DISEÑO
C.1.
RESISTENCIA DE DISEÑO
31
C.2.
TABLAS DE CONSTANTES DE PANDEO
32
C.3.
TRACCIÓN AXIAL
34
C.4.
COMPRESIÓN AXIAL
35
C.4.1.
Resistencia de Diseño a Compresión para Pandeo Flexional
36
C.4.2.
Secciones no sujetas a pandeo torsional ni pandeo flexo-torsional
37
C.4.3.
Secciones con simetría doble o simple sujetas a pandeo torsional o
pandeo flexo-torsional
37
C.4.4.
Secciones no simétricas sujetas a pandeo torsional o pandeo flexo-
torsional
39
C.4.5.
Compresión uniforme en elementos de columnas. Elementos planos
apoyados en un borde (elementos no rigidizados)
40
C.4.5.1. Compresión uniforme en elementos no rigidizados de columnas, cuyo
eje de pandeo es un eje de simetría
40
C.4.5.2. Compresión uniforme en elementos no rigidizados de columnas, cuyo
eje de pandeo NO es un eje de simetría
41
C.4.6.
Compresión uniforme en elementos de columnas − Elementos planos
apoyados en ambos bordes (elementos rigidizados)
42
C.4.7.
Compresión uniforme en elementos de columnas − Elementos planos
apoyados en un borde y con rigidizador en el otro
44
C.4.8.
Compresión uniforme en elementos de columnas − Elementos planos
apoyados en ambos bordes y con un rigidizador intermedio
46
C.4.9.
Compresión uniforme en elementos de columnas − Elementos curvos
apoyados en ambos bordes, paredes de tubos circulares y ovalados
48
C.5.
FLEXIÓN
48
C.5.1.
Plastificación de la fibra extrema traccionada
49
C.5.1.1. Elementos planos de perfiles estructurales y tubos rectangulares en
flexión sometidos a tracción uniforme
49
C.5.1.2. Tubos circulares u ovalados
49
C.5.1.3. Elementos planos sometidos a flexión en su plano, barras macizas
rectangulares y circulares en flexión
49
C.5.2.
Pandeo lateral torsional
50
Reglamento CIRSOC 701
ÍNDICE III
C.5.2.1. Perfiles de una sola alma flexando alrededor del eje fuerte
50
C.5.2.2. Vigas de una sola alma, incluyendo vigas de una sola alma con
porciones tubulares
51
C.5.2.2.1. Secciones con simetría doble y secciones simétricas respecto del eje
de flexión, flexando alrededor del eje fuerte
52
C.5.2.2.2. Secciones con simetría simple asimétricas respecto del eje de flexión.
Flexando alrededor del eje fuerte
53
C.5.2.2.3. Secciones con simetría simple, simétricas o asimétricas respecto del
eje de flexión, secciones con simetría doble y secciones sin eje de
simetría. Flexando alrededor del eje fuerte
53
C.5.2.3. Coeficientes de pandeo lateral
55
C.5.2.3.1. Secciones con simetría doble
55
C.5.2.3.2. Secciones con simetría simple
56
C.5.2.3.3. Casos especiales − Secciones con simetría doble o simple
56
C.5.2.3.4. Vigas en voladizo
57
C.5.2.4. Secciones rectangulares macizas flexando alrededor del eje fuerte
57
C.5.2.5. Tubos rectangulares, secciones cajón, y vigas que tengan secciones
con partes tubulares flexando alrededor del eje fuerte
59
C.5.2.6. Alas comprimidas de vigas con apoyos elásticos
60
C.5.3.
Estado límite de pandeo local del ala uniformemente comprimida
61
C.5.3.1. Tubos circulares u ovalados
61
C.5.3.2. Elementos planos apoyados en un borde (no rigidizados)
62
C.5.3.3. Elementos planos apoyados en ambos bordes (rigidizados)
63
C.5.3.4. Elementos curvos apoyados en ambos bordes
64
C.5.3.5. Elementos planos apoyados en un borde y con rigidizador en el otro
65
C.5.3.6. Elementos planos apoyados en ambos bordes y con rigidizador
intermedio
66
C.5.3.7. Elementos planos apoyados en el borde traccionado, y con el borde
comprimido libre
67
C.5.4.
Estado límite de pandeo local del alma
68
C.5.4.1. Elementos planos apoyados en ambos bordes
68
C.5.4.2. Elementos planos apoyados en ambos bordes y con un rigidizador
longitudinal
69
C.5.5.
Flexión de secciones macizas respecto del eje débil
71
C.6.
RESISTENCIA DE DISEÑO A CORTE
71
C.6.1.
Almas planas apoyadas en ambos bordes, sin rigidizadores
71
Reglamento CIRSOC 701
ÍNDICE IV
C.6.2.
Almas planas apoyadas en ambos bordes, con rigidizadores
72
C.6.3.
Tubos circulares y ovalados
73
C.6.4.
Secciones rectangulares macizas y secciones asimétricas
74
C.7.
BARRAS DE ÁNGULO SIMPLE SOLICITADAS A FLEXIÓN
74
C.7.1.
Resistencia de diseño a flexión
74
C.7.1.1. Estado límite de pandeo local
74
C.7.1.2. Estado límite de plastificación
76
C.7.1.3. Estado límite de pandeo lateral-torsional
77
C.7.2.
Flexión alrededor de los ejes geométricos
77
C.7.2.1. Casos con restricción torsional
78
C.7.2.2. Ángulos de alas iguales sin restricción torsional
78
C.7.2.3. Ángulos de alas desiguales sin restricción torsional
79
C.7.3.
Flexión alrededor de los ejes principales
79
C.7.3.1. Ángulos de alas iguales
80
C.7.3.2. Ángulos de alas desiguales
80
C.7.4.
Resistencia de diseño a corte de barras de ángulo simple
81
C.8.
TABLAS
82
CAPÍTULO D. REGLAS ESPECIALES DE DISEÑO
D.1.
COMBINACIÓN DE CARGA AXIAL Y FLEXIÓN
89
D.1.1.
Combinación de tracción y flexión
89
D.1.2.
Combinación de compresión y flexión
90
D.2.
D.2.1. D.2.2.
BARRAS DE ÁNGULO SIMPLE SOMETIDAS A SOLICITACIONES
COMBINADAS
90
Barras sometidas a compresión axil y flexión
90
Barras sometidas a tracción axil y flexión
92
D.3.
EFECTOS DE SEGUNDO ORDEN
92
D.3.1.
Métodos Generales de Análisis Elástico de Segundo Orden
92
Reglamento CIRSOC 701
ÍNDICE V
D.3.2.
Análisis de segundo orden por amplificación de momentos elásticos de
primer orden
92
D.4.
TORSIÓN Y FLEXIÓN EN PERFILES ABIERTOS
96
D.5.
COMBINACIÓN DE CORTE, COMPRESIÓN Y FLEXIÓN
96
D.6.
RIGIDIZADORES LONGITUDINALES PARA ALMAS
97
D.7.
RIGIDIZADORES TRANSVERSALES PARA ALMAS
98
D.7.1.
Rigidizadores para corte en el alma
98
D.7.2.
Rigidizadores de apoyo
99
D.8.
ANCHO EFECTIVO PARA EL CÁLCULO DE LA DEFORMACIÓN POR
FLEXIÓN
99
D.9.
PANDEO LOCALIZADO DE ALMAS PLANAS
100
D.10.
COMBINACIÓN DE PANDEO LOCALIZADO DEL ALMA Y FLEXIÓN
EN ALMAS PLANAS
101
CAPÍTULO E. UNIONES MECÁNICAS
E.1.
DISPOSICIONES GENERALES
103
E.1.1.
Bases de proyecto
103
E.1.2.
Articulaciones
103
E.1.3.
Uniones de momento
104
E.1.4.
Resistencia y disposición de las uniones
104
E.1.5.
Mínima distancia al borde
104
E.1.6.
Máxima separación de los pasadores
104
E.1.7.
Rotura de bloque de corte
105
E.1.8.
Pasadores que unen elementos de gran espesor
105
E.1.9.
Agujeros avellanados
106
Reglamento CIRSOC 701
ÍNDICE VI
E.2. E.2.1. E.2.2. E.2.3. E.2.4.
E.2.5. E.2.6. E.2.7. E.2.8. E.2.8.1. E.2.8.2. E.2.8.3. E.2.8.4. E.2.8.5. E.2.8.6.
UNIONES ABULONADAS
106
Tamaño y uso de agujeros
106
Resistencia de diseño a tracción de bulones de aluminio
107
Resistencia de diseño a corte de bulones de aluminio
108
Resistencia de diseño para combinación de corte y tracción de los
bulones de aluminio
108
Resistencia al aplastamiento de la chapa en los agujeros
109
Separación mínima de los bulones de aluminio
109
Bulones calibrados (Bulones de seguridad)
110
Uniones abulonadas de deslizamiento crítico
110
Disposiciones generales
110
Agujeros
110
Resistencia de diseño a corte de un bulón para cargas mayoradas
110
Resistencia de diseño al deslizamiento crítico para cargas de servicio 111
Arandelas
111
Instalación y fuerza mínima de pretensado del bulón
112
E.3.
UNIONES REMACHADAS
112
E.3.1.
Agujeros para remaches colocados en frío
112
E.3.2.
Resistencia de diseño a la tracción de un remache de aluminio
112
E.3.3.
Resistencia de diseño al corte de un remache de aluminio
112
E.3.4.
Resistencia de diseño al aplastamiento de la chapa en los agujeros
113
E.3.5.
Mínima separación entre remaches
113
E.3.6.
Remaches ciegos
113
E.3.7.
Remaches de punta hueca (Remaches semi-tubulares)
113
E.4. E.4.1. E.4.1.1. E.4.1.2. E.4.1.3. E.4.2. E.4.2.1. E.4.2.2.
UNIONES ATORNILLADAS
113
Resistencia de diseño de tornillos solicitados a tracción
114
Resistencia de diseño al arrancamiento de un tornillo
115
Resistencia de diseño al aplastamiento del material unido
115
Resistencia de diseño a la tracción del tornillo
116
Resistencia de diseño de tornillos solicitados a corte
116
Resistencia de diseño al corte del tornillo
116
Resistencia de diseño por aplastamiento de la chapa y volcamiento del
tornillo
116
Reglamento CIRSOC 701
ÍNDICE VII
E.4.3.
Mínima separación de los tornillos
117
E.5.
E.5.1. E.5.2. E.5.3. E.5.4.
UNIONES DE LAS CHAPAS DE ALUMINIO USADAS PARA
REVESTIR TECHOS Y FACHADAS
117
Solape de los bordes superiores e inferiores de las chapas
117
Solapes de los bordes laterales de las chapas
117
Pasadores en los solapes
118
Canaletas
118
CAPÍTULO F. UNIONES SOLDADAS
F.1.
DISPOSICIONES GENERALES
119
F.2. F.2.1. F.2.2.
F.2.3.
ELEMENTOS ESTRUCTURALES SOLDADOS
119
Disposiciones generales
119
Elementos estructurales con parte de su sección transversal afectada
por una soldadura
120
Columnas o vigas con soldaduras transversales alejadas de los apoyos
y vigas en voladizo con soldaduras transversales
122
F.3.
UNIONES SOLDADAS
F.3.1.
Uniones soldadas a tope, con o sin Bisel.
F.3.1.1. Juntas de penetración completa (JPC) y parcial (JPP)
F.3.1.2. Área efectiva
F.3.1.2.1. Limitaciones
F.3.1.3. Resistencia de diseño
F.3.2.
Soldaduras de filete
F.3.2.1. Garganta efectiva y largo efectivo
F.3.2.1.1. Limitaciones
F.3.2.2. Resistencia de diseño
F.3.2.2.1. Resistencia de un cordón de soldadura
F.3.2.2.2. Resistencia a la rotura de bloque de corte
F.3.3.
Soldaduras de Tapón (Botón) y de ranura (Ojal o Muesca)
F.3.3.1. Área efectiva
F.3.3.1.1. Limitaciones
Reglamento CIRSOC 701
122 122 122 122 122 123 123 123 124 124 124 125 125 125 126
ÍNDICE VIII
F.3.3.2. Resistencia de diseño
126
F.4.
TRATAMIENTO TÉRMICO POSTERIOR A LA SOLDADURA
126
CAPÍTULO G. PROYECTO PARA CONDICIONES DE SERVICIO
G.1.
BASES DE PROYECTO
129
G.2.
CONTRAFLECHAS
130
G.3.
DILATACIÓN Y CONTRACCIÓN
130
G.4.
DEFORMACIONES, VIBRACIÓN Y DESPLAZAMIENTO LATERAL
130
G.4.1.
Deformaciones
130
G.4.2.
Vibración de pisos
132
G.4.3.
Desplazamiento lateral
132
G.4.4.
Vibraciones producidas por el viento
132
G.5.
DESLIZAMIENTO DE UNIONES
132
G.6.
DURABILIDAD Y PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN
132
CAPÍTULO H. FABRICACIÓN, MONTAJE Y CONTROL DE CALIDAD
H.1.
DISPOSICIONES GENERALES
135
H.1.1.
Planos de taller
135
H.1.2.
Corrección por temperatura
135
H.2. H.2.1. H.2.1.1. H.2.1.2. H.2.1.3. H.2.1.4. H.2.2.
FABRICACIÓN Cortes Métodos Calidad de los bordes Esquinas reentrantes Corte con oxígeno Calentamiento
Reglamento CIRSOC 701
135 135 135 135 135 136 136
ÍNDICE IX
H.2.3.
Agujeros
H.2.3.1. Métodos de fabricación
H.2.3.2. Alineación de los agujeros
H.2.4.
Remachado
H.2.4.1. Cabeza de los remaches
H.2.4.1.1. Cabezas Planas
H.2.4.1.2. Cabezas cónicas
H.2.4.2. Llenado de los agujeros
H.2.4.3. Remaches defectuosos
H.2.5.
Construcciones soldadas
H.2.6.
Construcciones abulonadas
H.2.7.
Acabados
H.2.7.1. Casos en que se requiere pintura
H.2.7.2. Preparación de las superficies
H.2.8.
Contacto con otros materiales
H.2.8.1. Acero
H.2.8.2. Madera, madera aglomerada u otros materiales porosos
H.2.8.3. Hormigón o mampostería
H.2.8.4. Escurrimiento de agua con metales pesados
H.2.9.
Acabados mecánicos
H.2.10. Tolerancias en la fabricación
H.2.11. Plegado
H.3. H.3.1. H.3.2. H.3.3. H.3.4. H.3.5.
MONTAJE Tolerancias en el montaje Instalación de bulones Arriostramiento Alineación Uniones de obra
H.4. H.4.1. H.4.2. H.4.3.
CONTROL DE CALIDAD Cooperación Rechazos Inspección de soldaduras
Reglamento CIRSOC 701
136 136 137 137 137 137 137 137 137 137 137 138 138 138 138 138 138 138 139 139 139 139
139 139 139 139 140 140
140 140 140 140
ÍNDICE X
H.4.4.
Inspección de uniones de deslizamiento crítico con bulones de alta
resistencia.
141
CAPÍTULO I. PIEZAS DE ALUMINIO FUNDIDO
I.1.
MATERIALES
143
I.2.
PROPIEDADES MECÁNICAS
144
I.3.
DISEÑO
144
I.4.
SOLDADURAS
144
CAPÍTULO J. ENSAYOS
J.1.
DISPOSICIONES GENERALES
147
J.2.
CARGAS DE ENSAYO Y COMPORTAMIENTO
147
J.3.
J.3.1. J.3.2.
NÚMERO DE ENSAYOS Y EVALUACIÓN DE LOS RESULTADOS DE
ENSAYOS
147
Ensayos para determinar propiedades mecánicas
147
Ensayos para determinar comportamiento estructural
148
J.4.
J.4.1. J.4.2. J.4.3. J.4.4.
ENSAYOS PARA CHAPAS DE ALUMINIO USADAS PARA REVESTIR
TECHOS Y FACHADAS
150
Método de ensayo
150
Chapas de diferentes espesores
150
Cargas de diseño obtenidas en base a ensayos
151
Flechas
151
Reglamento CIRSOC 701
ÍNDICE XI
CAPÍTULO A. DISPOSICIONES GENERALES Y BASES DE PROYECTO
A.1. CAMPO DE VALIDEZ
A.1.1 Alcance
Este Reglamento Nacional de Seguridad establece los requisitos mínimos para el proyecto, fabricación, montaje, protección, control de calidad y conservación de las estructuras de aluminio para edificios. Consta de Capítulos y Comentarios a los Capítulos.
Este Reglamento es de aplicación a todos los elementos estructurales resistentes de aluminio, extruidos o armados con perfiles extruidos y/o chapas, tubos y sus uniones, que formen parte de las estructuras de aluminio de edificios destinados a vivienda, locales públicos, depósitos e industrias (incluso las que tengan carácter provisorio como andamios cimbras, puntales, etc.), y que sean necesarias para soportar los efectos de las acciones actuantes. Es aplicable a los elementos con cargas predominantemente estáticas.
Asimismo es de aplicación para las estructuras resistentes de carteles, marquesinas y similares.
Este Reglamento no es de aplicación para construcciones sometidas a temperaturas de servicio inferiores a -45°C y superiores a 95ºC con los recaudos correspondientes por durabilidad según el tipo de aleación y ambiente indicados en Capítulo G.
Los Capítulos constituyen la parte prescriptiva del Reglamento y se deben aplicar integralmente para lograr los propósitos de seguridad y servicio. Los Comentarios, en cambio, sólo constituyen una ayuda para la comprensión de las prescripciones, presentando los antecedentes y fundamentos en los cuales aquellas se basan.
A.1.2 Unidades
Para las ecuaciones y parámetros incluidos en este Reglamento se adoptan las unidades establecidas por el Sistema Internacional (SI) que se indican en cada caso.
A.1.3 Tipos de Estructuras
A los fines de este Reglamento se permiten dos tipos de estructuras básicas, con sus respectivas hipótesis de proyecto y cálculo asociadas. Cada una de ellas define de una manera específica la resistencia de las barras estructurales y los tipos y resistencia de sus uniones. Ellas son:
(a) Estructura tipo TR (totalmente restringida), usualmente designada como "pórtico rígido" (o entramado continuo), en la cual se supone que las uniones tienen suficiente rigidez para mantener invariables los ángulos entre las barras que a ellas concurren.
(b) Estructura tipo PR (parcialmente restringida), en la cual se supone que las uniones no tienen suficiente rigidez como para mantener invariables los ángulos entre las barras que a ellas concurren.
A los fines de este Reglamento el comportamiento de una estructura tipo PR depende de la proporción de restricción total al giro extremo (correspondiente al empotramiento elástico perfecto) que sea prefijada en el extremo de las barras. La restricción
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
1
adoptada, con la correspondiente resistencia, rigidez y ductilidad características de la unión, deberá ser incorporada al análisis estructural y al proyecto y dimensionamiento por resistencia de las barras vinculadas. La resistencia, rigidez y ductilidad de la unión, para proveer la restricción al giro adoptada será fundamentada en la bibliografía técnica respectiva o establecida mediante métodos analíticos o experimentales.
Cuando se desprecie la restricción al giro de las uniones (situación comúnmente designada como "barras simplemente apoyadas", "entramado de barras biarticuladas" o "entramado simple"), se supondrá que para la transmisión de las cargas gravitatorias las uniones extremas de las vigas sólo deben trasmitir corte y que tienen libre rotación.
Para "entramados simples" se establecen los siguientes requerimientos:
(1) Las uniones y las barras unidas se deberán proyectar para resistir cargas gravitatorias mayoradas, como vigas “simplemente apoyadas”.
(2) Las uniones y las barras unidas se deberán proyectar para resistir las cargas laterales mayoradas.
(3) Las uniones deberán tener suficiente capacidad de rotación inelástica para evitar sobrecargar los pasadores o soldaduras bajo la combinación de cargas gravitatorias y laterales mayoradas.
El tipo de estructura adoptada deberá ser indicada en los documentos del Proyecto Estructural. El proyecto de todas las uniones será consistente con el tipo de estructura adoptado.
A.2 MATERIALES
Las normas IRAM e IRAM-IAS nacionales de materiales se encuentran actualmente en proceso de revisión e integración con las de los restantes países del MERCOSUR.
En general para cada Proyecto Estructural se deberán adoptar las especificaciones de materiales fijadas en la normas IRAM vigentes a la fecha de ejecución.
Algunas normas IRAM se encuentran en redacción y/o revisión al momento de la entrada en vigencia de este Reglamento. Por esta razón, y hasta tanto no estén disponibles se podrán utilizar las normas ASTM o ISO correspondientes.
Algunas normas IRAM-IAS referidas a metal de aporte y fundente para soldadura, se encuentran en redacción y/o revisión al momento de entrada en vigencia de este Reglamento. Por esta razón, y hasta tanto no estén disponibles se podrán utilizar las especificaciones AWS correspondientes.
Este Reglamento se aplica a las aleaciones de aluminio y productos correspondientes listadas en las Tablas A.2-1 y A.2-2, y producidas conforme a las siguientes especificaciones IRAM - IAS o ASTM correspondientes:
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
2
Aluminio, Aleaciones, Productos
IRAM IRAM
IRAM
IRAM
IRAM
IRAM IRAM
IRAM
IRAM IRAM
IRAM IRAM
IRAM
IRAM
IRAM IRAM
IRAM IRAM
520 Aluminio y sus Aleaciones. Hoja delgada. 521 Aluminio y sus aleaciones. Chapa placada de aleaciones de
aluminio 670 Aluminio y sus aleaciones. Chapa perfilada de aleación de
aluminio para techos y revestimientos.Características 706 Chapas de aluminio pintadas. Requisitos y Métodos de
ensayo. 535 Aluminio y sus aleaciones. Lingotes de aleaciones madre de
aluminio. 583 Aluminio en lingotes para fundir. Características 621 Aluminio y sus aleaciones. Lingotes de aleaciones de aluminio
para moldeo. 727 Aluminio y sus aleaciones. Productos semielaborados y sus
formas de entrega. Definiciones 687 Aluminio y sus aleaciones. Productos extruídos. 691 Aluminio y sus aleaciones. Productos extruídos y trefilados.
Discrepancias dimensionales. 697 Aluminio y sus aleaciones. Productos extruídos y trefilados. 699 Aluminio y sus aleaciones. Productos extruídos. Tolerancias
dimensionales. 705 Perfiles de aluminio extruídos y pintados. Requisitos y
Métodos de ensayo. 727 Aluminio y sus aleaciones. Productos semielaborados y sus
formas de entrega. Definiciones 687 Aluminio y sus aleaciones. Productos extruídos. 691 Aluminio y sus aleaciones. Productos extruídos y trefilados.
Discrepancias dimensionales. 697 Aluminio y sus aleaciones. Productos extruídos y trefilados. 699 Aluminio y sus aleaciones. Productos extruídos. Tolerancias
dimensionales.
IRAM
680 Aluminio y sus aleaciones. Productos laminados.
IRAM
688 Aluminio y sus aleaciones para trabajado mecánico. Sistema
de designación
IRAM
686 Aluminio y sus aleaciones. Productos laminados. Tolerancias
dimensionales.
IRAM
680 Aluminio y sus aleaciones. Productos laminados.
IRAM
686 Aluminio y sus aleaciones. Productos laminados. Tolerancias
dimensionales.
IRAM
705 Perfiles de aluminio extruídos y pintados. Requisitos y
Métodos de ensayo.
IRAM
647 Aleaciones de Aluminio. Propiedades físicas de las de mayor
uso para moldeo.
IRAM
659 Aleaciones de Aluminio. Características tecnológicas de las de
mayor uso para moldeo.
IRAM
727 Aluminio y sus aleaciones. Temples. Vocabulario y
clasificación por trabajado mecánico o por tratamiento térmico.
IRAM
766 Productos de aluminio y sus aleaciones. Método de ensayo de
tracción.
Bulones, Tuercas, Arandelas, Remaches, Tornillos
IRAM correspondiente
ASTM F468 Nonferrous Bolts, Hex Cap Screws, and Studs for
General Use
IRAM correspondiente
ASTM A153 Standard Specification for Zinc Coating (Hot-Dip)
on Iron and Steel Hardware
IRAM correspondiente
ASTM F467 Standard Specification for Nonferrous Nuts for
General Use
IRAM correspondiente
ASTM B633 Standard Specification for Electrodeposited
Coatings of Zinc on Iron and Steel.
IRAM correspondiente
ASTM F593 Standard Specification for Stainless Steel Bolts,
Hex Cap Screws, and Studs.
IRAM correspondiente
ASTM F594 Standard Specification for Stainless Steel Nuts
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
3
IRAM 5456
(en
preparación)
IRAM 5452
(en
preparación)
IRAM 5457
(en
preparación)
IRAM correspondiente
IRAM 5453
(en
preparación)
IRAM correspondiente
IRAM correspondiente
IRAM correspondiente
IRAM correspondiente
IRAM correspondiente IRAM correspondiente IRAM correspondiente IRAM correspondiente
IRAM 5464
(en
preparación)
IRAM 5465
(en
preparación)
IRAM 5466
(en
preparación)
IRAM 5467
(en
preparación)
ASTM A563 Standard Specification for Carbon and Alloy Steel Nuts. Bulones y pernos de acero al carbono. Fu mínimo: 370 MPaTipo A 307 ASTM F436 Standard Specification for Hardened Steel Washers ASTM B316 Standard Specification for Aluminum and Aluminum-Alloy Rivet and Cold-Heading Wire and Rods [Metric]
ASTM A325 Standard Specification for Structural Bolts, Steel,
Heat Treated, 120/105 ksi Minimum Tensile Strength ASTM A123 Standard Specification for Zinc (Hot-Dip Galvanized) Coatings on Iron and Steel Products ASTM A641 Standard Specification for Zinc-Coated (Galvanized) Carbon Steel Wire. ASTM B633 Standard Specification for Electrodeposited Coatings of Zinc on Iron and Steel ASTM B456 Standard Specification for Electrodeposited Coatings of Copper Plus Nickel Plus Chromium and Nickel Plus Chromium. ASTM B26 Aluminum-Alloy Sand Castings ASTM B108 Aluminum-Alloy Permanent Mold Castings ASTM E 330 Standard Test Method ASTM E 1592 Standard Test Method for Structural Performance of Sheet Metal Roof and Siding Systems by Uniform Static Air ISO 7412. Bulones estructurales de cabeza hexagonal de alta resistencia. Clase ISO 8.8 ISO 4775. Tuercas hexagonales para Bulones estructurales de alta resistencia. Clase ISO 8.8 ISO 7415. Arandelas planas para Bulones estructurales de alta resistencia endurecidas y templadas ISO 7416. Arandelas planas para Bulones estructurales de alta resistencia biseladas, endurecidas y templadas
A.2.1 Propiedades generales del aluminio
A menos que se especifiquen valores más precisos, para las propiedades generales del aluminio se deberán utilizar los siguientes valores:
Coeficiente de expansión térmica Densidad
23 × 10-6/ºC 2,7 × 103 kg/m3
Coeficiente de Poisson
0,33
A.2.2 Tabla de propiedades mecánicas para aleaciones de aluminio
Las propiedades mecánicas mínimas utilizadas para aleaciones de aluminio no soldadas deberán ser las que se indican en la Tabla A.2-1.
Las propiedades mecánicas mínimas utilizadas para aleaciones de aluminio soldadas deberán ser las que se indican en la Tabla A.2-2.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
4
Tabla A.2-1. Propiedades mecánicas mínimas para aleaciones de aluminio
Aleación y Temple
Producto
Rango de espesores
mm
Fut1 MPa
1100 -H12 -H14
2014
-T6 -T651 -T6, T6510 -T6511 -T6, T651
Chapas, placas, tubos estirados, varillas laminadas y barras
Chapas Placas Extrusiones
Todos
95
Todos 110
1,0 a 6,3 455 6,3 a 50,0 460
Todos 415
Varillas y barras acabadas Todos 450 en frío, Tubos estirados
Alclad 2014 -T6
-T6 -T651
Chapas Placas Placas
0,63 a 1,0 435 1,0 a 6,3 440 6,3 a 12,5 440
3003
-H12 -H14 -H16 -H18 -H12 -H14 -H16 -H18
Chapas y placas Chapas y placas Chapas Chapas Tubos estirados Tubos estirados Tubos estirados Tubos estirados
0,4 a 50,0 120 0,2 a 25,0 140 0,15 a 4,0 165 0,15 a 3,2 185
Todos 120 Todos 140 Todos 165 Todos 185
Alclad 3003 -H12
-H14 -H16 -H18 -H14 -H18
Chapas y placas Chapas y placas Chapas Chapas Tubos estirados Tubos estirados
0,4 a 50,0 115 0,2 a 25,0 135 0,15 a 4,0 160 0,15 a 3,2 180 0,63 a 6,3 135 0,25 a 12,5 180
3004
-H32 -H34 -H36 -H38 -H34 -H36
Chapas y placas Chapas y placas Chapas Chapas Tubos estirados Tubos estirados
0,4 a 50,0 190 0,2 a 25,0 220 0,15 a 4,0 240 0,15 a 3,2 260 0,45 a 11,5 220 0,45 a 11,5 240
Alclad 3004 -H32
-H34 -H36 -H38 -H131, H241, H341 -H151, H261, H361
Chapas Chapas Chapas Chapas Chapas
Chapas
0,4 a 6,3 185 0,2 a 6,3 215 0,15 a 4,0 235 0,15 a 3,2 255 0,6 a 1,2 215
0,6 a 1,2 235
3005 -H25 -H28
Chapas Chapas
0,32 a 1,2 180 0,15 a 2,0 215
3105 -H25
Chapas
0,32 a 2,0 160
Fyt1 MPa
75 95
400 405 365
380
380 395 395 85 115 145 165 85 115 145 165
80 110 140 160 110 160 145 170 190 215 170 190
140 165 185 205 180
205
150 185 130
Fyc MPa
70 90
Fuv MPa
62 70
Fyv MPa
43,3 54,8
Módulo de elasticidad
en compresión2
E (MPa)
69 600 69 600
405 275 230,9 400 275 233,8 360 240 210,7
75 200 75 200 75 200
365 260 219,4 75 200
385 260 219,4 400 270 228,1 385 270 228,1
70 75 49,1 95 85 66,4 125 95 83,7 140 105 95,3 75 75 49,1 110 85 66,4 130 95 83,7 145 105 95,3
74 500 74 500 74 500
69 600 69 600 69 600 69 600 69 600 69 600 69 600 69 600
62 70 46,2 90 85 63,5 115 95 80,8 130 105 92,4 105 85 63,5 140 105 92,4
125 115 83,7 150 130 98,2 170 140 109,7 200 145 124,1 165 130 98,2 185 140 109,7
69 600 69 600 69 600 69 600 69 600 69 600
69 600 69 600 69 600 69 600 69 600 69 600
115 110 80,8 145 125 95,2 165 130 106,8 195 145 118,4 150 125 103,9
195 130 118,4
69 600 69 600 69 600 69 600 69 600
69 600
140 105 86,6 170 115 106,8 115 95 75,1
69 600 69 600 69 600
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
5
Tabla A.2-1. Propiedades mecánicas mínimas para aleaciones de aluminio
Aleación y Temple
Producto
Rango de espesores
mm
Fut1 MPa
5005 5050
-H12 -H14 -H16 -H32 -H34 -H36
-H32 -H34 -H32
-H34
5052
-O -H32 -H34
-H36
Chapas y placas Chapas y placas Chapas Chapas y placas Chapas y placas Chapas
0,4 a 50,0 125 0,2 a 25,0 145 0,15 a 4,0 165 0,4 a 50,0 120 0,2 a 25,0 140 0,15 a 4,0 160
Chapas
0,4 a 6,3 150
Chapas
0,2 a 6,3 170
Varillas y barras acabadas Todos 150 en frío. Tubos estirados
Varillas y barras acabadas Todos
170
en frío. Tubos estirados
Chapas y placas
0,15 a 80,0 170
Chapas y placas
Todos 215
Varillas y barras acabadas Todos 235 en frío. Tubos estirados
Chapas
0,15 a 4,0 255
Fyt1 MPa
95 115 135 85 105 125 110 140 110
140
65 160 180
200
Fyc MPa
90 105 125 75 95 110 95 125 105
Fuv MPa
75 85 95 75 85 90 95 105 90
Fyv MPa
54,8 66,4 77,9 49,1 60,6 72,2 63,5 80,8 63,5
Módulo de elasticidad
en compresión2
E (MPa)
69 600 69 600 69 600 69 600 69 600 69 600
69 600 69 600 69 600
130 105 80,8
66 110 37,5 145 130 92,4 165 140 103,9
69 600
70 300 70 300 70 300
180 150 115,5 70 300
5083 5086
-O -H111 -H111 -O -H116 -H32, H321 -H116 -H32, H321
-O -H111 -H111 -O -H112 -H112 -H112 -H116 -H32
-H34
5154 5454
-H38
-O -H111 -H111 -H112 -O -H32 -H34
Extrusiones Extrusiones Extrusiones Chapas y placas Chapas y placas Chapas y placas Placas Placas
Extrusiones Extrusiones Extrusiones Chapas y placas Chapas y placas Placas Placas Chapas y placas Chapas y placas Tubos estirados Chapas y placas Tubos estirados
Placas
Extrusiones Extrusiones Extrusiones Extrusiones Chapas y placas Chapas y placas Chapas y placas
hasta 13,0 270 110 110 165 63,5 hasta 12,7 275 165 145 165 95,3 12,7 a 130,0 275 165 145 160 95,3 1,20 a 6,30 275 125 125 170 72,2 4,0 a 40,0 305 215 180 180 124,1 4,0 a 40,0 305 215 180 180 124,1 40,0 a 80,0 285 200 165 165 115,5 40,0 a 80,0 285 200 165 165 115,5
Hasta 130,0 240 95 95 145 54,8 Hasta 12,7 250 145 125 145 83,7 12,7 a 130,0 250 145 125 145 83,7 0,5 a 50,0 240 95 95 145 54,9 4,0 a 12,5 250 125 115 150 72,2 12,5 a 40,0 240 105 110 145 60,6 40,0 a 80,0 235 95 105 145 54,9 1,6 a 50,0 275 195 180 165 112,6
Todos 275 195 180 165 112,6
Todos 300 235 220 180 135,7
71 700 71 700 71 700 71 700 71 700 71 700 71 700 71 700
71 700 71 700 71 700 71 700 71 700 71 700 71 700 71 700 71 700
71 700
0,15 a 3,20 310 240 230 165 138,6
Hasta 130,0 215 85 85 130 49,1 Hasta 12,70 230 130 110 140 75,1 12,7 a 130,0 230 130 110 130 75,1 hasta 130,0 215 85 90 130 49,1 0,5 a 80,0 215 85 85 130 49,1 0,5 a 50,0 250 180 165 145 103,9 0,5 a 25,0 270 200 185 160 115,5
71 700
71 700 71 700 71 700 71 700 71 700 71 700 71 700
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
6
Tabla A.2-1. Propiedades mecánicas mínimas para aleaciones de aluminio
Aleación y Temple
Producto
5456
-O -H116 -H32, H321 -H116 -H32, H321 -H116 -H32, H321
Chapas y placas Chapas y placas Chapas y placas Placas Placas Placas Placas
Rango de espesores
mm
Fut1 MPa
1,2 a 6,3 290 4,0 a 12,5 315 4,0 a 12,5 315 12,5 a 40,0 305 12,5 a 40,0 305 40,0 a 80,0 285 40,0 a 80,0 285
Fyt1 MPa
130 230 230 215 215 200 200
Fyc MPa
130 185 185 170 170 170 170
Fuv MPa
Fyv MPa
Módulo de elasticidad
en compresión2
E (MPa)
180 75,1 185 132,8 185 132,8 170 124,1 170 124,1 170 115,5 170 115,5
71 700 71 700 71 700 71 700 71 700 71 700 71 700
6005 -T5
Extrusiones
Hasta 25 260 240 240 165 138,6 69 600
6061 -T6, T651
Chapas y placas
0,25 a 100,0 290 240 240 185 138,6
-T6, T6510, Extrusiones
Todos 260 240 240 165 138,6
T6511
-T6, T651
Varillas y barras acabadas Hasta 200 290 240 240 170 138,6 en frío
-T6
Tubos estirados
-T6
Caños
0,63 a 12,5 290 240 240 185 138,6 Todos 260 240 240 165 138,6
69 600 69 600
69 600
69 600 69 600
6063
-T5 -T52 -T5 -T6
Extrusiones Extrusiones Extrusiones Extrusiones y caños
Hasta 12,5 150 110 110 90 63,5 Hasta 25,0 150 110 110 90 63,5 12,5 a 25,0 145 105 105 85 60,6
Todos 205 170 170 130 98,2
69 600 69 600 69 600 69 600
6066 - T6, T6510, Extrusiones T6511
Todos 345 310 310 185 179,0 69 600
6070 -T6, T62
Extrusiones
Hasta 80,0 330 310 310 200 179,0 69 600
6105 -T5
Extrusiones
Hasta 12,5 260 240 240 165 138,6 69 600
6351 6351 6463 7005
-T5 -T6 -T6 -T53
Extrusiones Extrusiones Extrusiones Extrusiones
Hasta 25,0 260 240 240 165 138,6 Hasta 20,0 290 255 255 185 147,2 Hasta 12,5 205 170 170 130 98,2 Hasta 20,0 345 305 295 195 176,1
69 600 69 600 69 600 72 400
1. Fut y Fyt son valores mínimos especificados (excepto Fyt para Varillas y Barras Acabadas en Frío y Tubos Estirados 1100-H12, H14, Chapas Alclad 3003-H18 y Varillas y Barras Acabadas en Frío 5050-H32, H34 para los cuales son valores mínimos esperados); las demás propiedades de resistencia corresponden a valores mínimos esperados.
2. Valores típicos. Para el cálculo de deformaciones se utiliza un módulo de elasticidad promedio; éste es 700 MPa menor que los valores indicados en esta columna.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
7
Tabla A.2-2. Propiedades mecánicas mínimas para las aleaciones de aluminio soldadas
Aleación y Temple
Producto
Rango de espesores
mm
Tracción
Fuwt1 MPa
Fywt2 MPa
Compresión Fywc2 MPa
Corte
Fuwv MPa
Fywv MPa
1100-H12, H14
Todos
75
25
25
55 14,4
3003-H12, H14, H16, H18 Todos
95
35
35
70 20,2
Alclad 3003-H12, H14, H16, H18 Todos
90
30
30
70 17,3
3004-H32, H34, H36, H38 Todos
150 60
60
95 34,6
Alclad 3004-H32, H34, H36, H383 Todos
145 55
55
90 31,8
3005-H25
Chapas
115 45
45
85 26,0
5005-H12, H14, H32, H34 Todos
105 35
35
62 20,2
5050-H32, H34
Todos
125 40
40
85 23,1
5052-O, H32, H34
Todos
170 65
65
110 37,5
5083-O, H111 5083-O, H116, H32, H321 5083-O, H116, H32, H321
Extrusiones Chapas y placas Placas
270 110 6,3 - 38,0 270 115 38,0 - 80,0 270 115
110
160 63,5
115
165 66,4
115
165 66,4
5086-O,- H111 5086-H112 5086-O, H32, H34, H116
Extrusiones Placas Chapas y placas
240 95 6,3 - 50,0 240 95
240 95
85
145 54,5
95
145 54,5
95
145 54,5
5154-H38
Chapas
205 75
75
130 43,3
5454-O, H111 5454-H112 5454-O, H32, H34
Extrusiones Extrusiones Chapas y placas
215 85 215 85 215 85
85
130 49,1
85
130 49,1
85
130 49,1
5456-O, H116, H32, H321 Chapas y placas 5456-O, H116, H32, H321 Placas
6,3 - 38,0 285 125 38,0 - 80,0 285 125
125
170 72,2
120
170 72,2
6005-T5
Extrusiones
hasta 12,5 165 90
90
105 52,0
6061-T6, T651, T6510, T65113 6061-T6, T651, T6510, T65114
Todos Todos
165 105 más de 9,5 165 80
105
105 60,6
80
105 46,2
6063-T5, T52, T6
6351-T5, T63 6351-T5, T64
Todos Extrusiones Extrusiones
115 55 165 105 más de 9,5 165 80
55
75 31,8
105
105 60,6
80
105 46,2
6463-T6
Extrusiones
3,2 - 12,5 115 55
55
75 31,8
7005-T53
Extrusiones
hasta 20,0 275 165
165
155 95,3
1. Los alambres de aporte se listan en la Tabla F.1-1. Los valores de Fuwt corresponden a valores para calificación de soldaduras del Reglamento CIRSOC 704 (Cap. 4).
2. 0,2% de desplazamiento en una longitud de referencia de 50mm a través de una soldadura de ranura.
3. Valores cuando están soldados con alambre de aporte de aleaciones 5183, 5356 ó 5556, independientemente del espesor. Estos valores también se aplican a espesores menores o iguales que 9,5mm, cuando están soldados con alambre de aporte de aleaciones 4043, 5554 ó 5654.
4. Valores cuando están soldados con alambre de aporte de aleaciones 4043, 5554 ó 5654.
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A.2.3. Materiales para Uniones Mecánicas
A.2.3.1. Material de los bulones
Los bulones deberán ser de uno de los siguientes materiales:
a. Aluminio: Los bulones deberán satisfacer las normas ASTM F468 y ser de aluminio 2024-T4, 6061-T6 o 7075-T73. Cuando se utilicen bulones de aluminio 2024 que bajo condiciones de servicio estarán expuestos a contacto con agua en forma líquida o humedad próxima al punto de rocío, éstos deberán tener un revestimiento anódico como mínimo de 0,005 mm de espesor. Las tuercas deberán satisfacer la norma ASTM F467. Las tuercas para bulones de M6 (¼ in) o menores deberán ser de aluminio 2024-T4; las tuercas de mayor tamaño deberán ser de aluminio 6061-T6 o 6262-T9. Las arandelas planas deberán ser de aluminio Alclad 2024-T4. Las arandelas de presión deberán ser de aluminio 7075-T6.
b. Acero al carbono: Los bulones de acero al carbono deberán satisfacer la norma IRAM 5452 (en preparación) correspondiente a ASTM A307. Los bulones, tuercas y arandelas de acero al carbono deberán ser galvanizados por inmersión en caliente de acuerdo con la norma ASTM A153 o bien electrogalvanizadas de acuerdo con la norma ASTM B633. El espesor del galvanizado deberá ser adecuado para proveer protección contra la corrosión bajo las condiciones de servicio anticipadas. No se deberán utilizar bulones A490 galvanizados por inmersión en caliente. Los pasadores de acero galvanizado se deberán lubricar para evitar la aparición de daños superficiales (“galling”) y asegurar una precarga adecuada. Si se utilizan otros recubrimientos y/o revestimientos se deberá presentar evidencia que sustancie su resistencia a la corrosión en contacto con el aluminio. La dureza de los bulones deberá ser menor que Rockwell C35.
c. Acero de alta resistencia: Los bulones deberán satisfacer las normas IRAM 5453 (ASTM A325), IRAM 5464 (Clase ISO 8.8) las tuercas deberán satisfacer los requisitos correspondientes al Grado DH de la norma IRAM 5456 (ASTM A563), o al Grado 2H de la norma ASTM A194, o IRAM 5465 (ISO 4775) según corresponda y las arandelas deberán satisfacer la norma IRAM 5457 (ASTM F436) o IRAM 5466 (ISO 7415) o IRAM 5467 (ISO 7416) según corresponda. Los bulones, tuercas y arandelas deberán ser zincados por inmersión en caliente (ASTM A153) o procesos de deposición mecánicos (ASTM B695) según se especifica en Tabla 2.1 de la Recomendación CIRSOC 305.
d. Acero inoxidable: Los bulones, tuercas y arandelas de acero inoxidable deberán ser de acero inoxidable Serie 300. Los bulones deberán satisfacer la norma ASTM F593. Las tuercas deberán satisfacer la norma ASTM F594.
A.2.3.2. Material de los remaches
Los remaches deberán ser de uno de los siguientes materiales:
a. Aluminio: El aluminio deberá satisfacer la norma ASTM B316.
b. Acero al carbono: No se deberán usar remaches de acero al carbono a menos que se trate de uniones entre aluminio y acero al carbono (ver Sección H.7.1), o cuando no se requiera que la estructura sea resistente a la corrosión, o cuando la estructura esté protegida contra la corrosión.
c. Acero inoxidable: El acero inoxidable deberá ser Serie 300.
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A.2.3.3. Material de los tornillos autorroscantes o autoperforantes
Los tornillos deberán ser de uno de los siguientes materiales:
a. aluminio,
b. acero inoxidable austenítico, o
c. si bajo condiciones de servicio el tornillo no estará expuesto a contacto con agua en forma líquida o humedad próxima al punto de rocío:
1) acero inoxidable no austenítico con una composición nominal mínima de 16% de cromo y dureza Rockwell menor que C35 en la parte del vástago que soporta carga, o bien
2) acero al carbono revestido o recubierto y con una dureza Rockwell menor que C35 en la parte del vástago que soporta carga. Los tornillos deberán estar zincados de acuerdo con las normas ASTM A123, A641 o B633, o bien revestidos con níquel/cromo de acuerdo con la norma ASTM B456, Tipo SC. Si se utilizan otros recubrimientos y/o revestimientos se deberá presentar evidencia que sustancie la resistencia a la corrosión de estos productos.
A.2.4. Materiales para Piezas de Aluminio Fundidas
El Capítulo I del presente Reglamento se aplica para las piezas de aluminio fundido listadas en la Tabla I.1-1 y producidas conforme a las siguientes Especificaciones ASTM:
B26 Aluminum-Alloy Sand Castings
B108 Aluminum-Alloy Permanent Mold Castings
A.3. ACCIONES Y COMBINACIÓN DE ACCIONES
A.3.1. Acciones
Las acciones y sus intensidades mínimas a adoptar para el proyecto de las estructuras de aluminio y sus elementos componentes serán las especificadas en los Reglamentos CIRSOC e INPRES - CIRSOC respectivos, o las definidas por condiciones particulares de la estructura, y no cubiertas por los Reglamentos CIRSOC e INPRES - CIRSOC, que deberán ser adecuadamente fundamentadas por el proyectista.
Estas acciones, y sus intensidades mínimas, se deben considerar como nominales.
Los tipos de acciones que se deben considerar son los siguientes:
(a) Acciones permanentes
Son las que tienen pequeñas e infrecuentes variaciones, durante la vida útil de la construcción, con tiempos de aplicación prolongados, tales como las debidas a:
• Peso propio de la estructura (D), de acuerdo con el Reglamento CIRSOC 101-2005.
• Peso propio de todo elemento de la construcción previsto con carácter permanente (D), de acuerdo con el Reglamento CIRSOC 101-2005.
• Fuerzas resultantes del impedimento de cambios dimensionales debidos a variaciones térmicas climáticas o funcionales de tipo normativo, contracción de fraguado, fluencia lenta o efectos similares (T).
• Fuerzas resultantes del proceso de soldadura (T), de acuerdo con el Reglamento CIRSOC 704-2007 (en preparación).
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• Acciones de líquidos en general en caso de presencia continuada y con presiones y máxima altura bien definidas (F). • Asentamientos de apoyo (cedimientos de vínculo en general) (T). • Pesos de maquinarias adheridas o fijas a la estructura, de valor definido (D).
(b) Acciones variables Son las que tienen elevada probabilidad de actuación, variaciones frecuentes y continuas no despreciables en relación a su valor medio, tales como las debidas a: • La ocupación y el uso en pisos (cargas útiles y sobrecargas) (L), de acuerdo con el Reglamento CIRSOC 101-2005. • Montaje en pisos (L), de acuerdo con el Reglamento CIRSOC 101-2005 y situación particular. • Cargas útiles en techo (L ), de acuerdo con el Reglamento CIRSOC 101-2005.
r
• Mantenimiento de cubiertas (L ), de acuerdo con el Reglamento CIRSOC 101-2005. r
• Montaje en techos (L ), de acuerdo con el Reglamento CIRSOC 101-2005. r
• Acción del viento (W), de acuerdo con el Reglamento CIRSOC 102-2005. • Acción de la nieve y el hielo (S), de acuerdo con el Reglamento CIRSOC 104-2005. • Acciones térmicas generadas por equipamientos o funcional, no derivadas de especificaciones normativas (L). • Acciones de líquidos en general (L). • Acciones de granos y materiales sueltos (L). • Peso y empuje lateral del suelo y del agua en el suelo (H). • Acción debida al agua de lluvia o al hielo sin considerar los efectos producidos por la acumulación de agua (R), de acuerdo con el Reglamento CIRSOC 101-2005.
(c) Acciones Accidentales Son las que tienen pequeña probabilidad de actuación, pero con valor significativo, durante la vida útil de la construcción, cuya intensidad puede llegar a ser muy importante para algunas estructuras, tales como las debidas a: • Sismos de ocurrencia excepcional, (E), de acuerdo con el Reglamento INPRES CIRSOC 103, Parte I -1991 y Parte correspondiente a estructuras de aluminio (en preparación). • Tornados. • Impacto de vehículos terrestres o aéreos. • Explosiones. • Movimientos de suelos. • Avalanchas de nieve o piedras.
Estas acciones sólo se tendrán en cuenta cuando las fuerzas resultantes no sean ni despreciables, ni tan importantes como para que no sea razonable proyectar estructuras que las soporten.
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A.3.2. Combinaciones de acciones para los estados límites últimos
La resistencia requerida de la estructura y de sus distintos elementos estructurales se debe determinar en función de la combinación de acciones mayoradas más desfavorable (combinación crítica). Se tendrá en cuenta que muchas veces la mayor resistencia requerida resulta de una combinación en que una o más acciones no están actuando.
Como mínimo, se deberán analizar las siguientes combinaciones de acciones, con sus correspondientes factores de carga:
1,4 (D+F)
(A.3-1)
1,2 (D+F+T)+1,6 (L+H)+(fL ó 0,5 S ó 0,5 R) r
1,2 D+1,6 (L ó S ó R)+(f L ó 0,8W)
r
1
1,2 D+1,6 W+f L+(f L ó 0,5 S ó 0,5 R)
(*)
1
1r
1,2 D+1,0 E+f (L+L )+f S
1
r2
0,9 D+(1,6 W ó 1,0 E)+1,6 H
(*)
(A.3-2) (A.3-3) (A.3-4) (A.3-5) (A.3-6)
(*) Como factor de carga para viento (W) se podrá adoptar 1,5 cuando se consideren las velocidades básicas de viento V del Reglamento CIRSOC 102-2005.
siendo:
f = 1,0 para áreas con concentración de público, áreas donde la sobrecarga sea 1
mayor que 5,0 kN/m2, garajes o playas de estacionamiento, cargas de puentes grúas y monorieles y otras cargas concentradas mayores que 50 kN.
f = 0,5 para otras sobrecargas. 1
f = 0,7 para configuraciones particulares de techos (tales como las de diente de 2
sierra) que no permiten evacuar la nieve acumulada.
f = 0,2 para otras configuraciones de techo. 2
Para la aplicación de las combinaciones de acciones se debe considerar lo siguiente:
(1) Las acciones variables o accidentales con efectos favorables a la seguridad no deben ser consideradas en las combinaciones.
(2) En la combinación (A.3-6) el factor de carga puede ser considerado igual a 0 si la acción debida a H contrarresta o neutraliza la acción debida a W.
(3) Las estimaciones de los asentamientos diferenciales, la fluencia lenta, la contracción de fraguado, la expansión de hormigones de contracción compensada y los cambios de temperatura (cuando no sean normativos) se deben fundamentar en una evaluación realista de la ocurrencia de tales efectos durante la vida útil de la estructura.
(4) Cuando esté presente la carga de inundación (Fa), sus efectos deberán ser investigados en el proyecto usando en las combinaciones (A.3-2) y (A.3-4) el mismo factor de carga usado para L. Los efectos producidos por Fa deberán también ser incluidos cuando se investigue el volcamiento y deslizamiento en la combinación (A.36) usando un factor de carga 0,5 cuando actúe simultáneamente el viento y un factor de carga 1,6 cuando Fa actúe sola.
A.3.3. Combinaciones de acciones para los Estados Límites de Servicio Ver el Capítulo G “Proyecto para Condiciones de Servicio”
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A.4. ANÁLISIS ESTRUCTURAL
A.4.1. Métodos de análisis
(1) En estructuras isostáticas las reacciones de vínculo y las solicitaciones de sección se deberán obtener usando las leyes y ecuaciones de la estática.
(2) En estructuras hiperestáticas las reacciones de vínculo y las solicitaciones de sección se deberán obtener por Análisis global Elástico. No se permite el uso del Método global Plástico.
(3) Las hipótesis realizadas para el análisis global de la estructura deben ser consistentes con el tipo de estructura adoptado, y el correspondiente comportamiento de las uniones. (ver Sección A.1-3.).
(4) Las hipótesis realizadas para el proyecto de las barras de la estructura deben ser consistentes con (o conservar su relación con) el método de análisis global utilizado y con el tipo de comportamiento previsto para las uniones según el tipo de estructura adoptado.
A.4.2. Análisis global elástico
Se basará en la hipótesis de que el diagrama tensión-deformación del aluminio es lineal, sea cual fuere el nivel de tensión. Esta hipótesis podrá ser mantenida, tanto para análisis elástico de primer orden como de segundo orden, aún cuando la resistencia de la sección transversal esté basada en la reserva de capacidad flexional inelástica.
A.4.3. Efecto de las deformaciones (Efectos de Segundo Orden)
Se deberán considerar los efectos de Segundo Orden (P-δ y P-Δ) cuando los mismos incrementen las Resistencias Requeridas. No serán considerados cuando disminuyan las Resistencias Requeridas. Para su determinación se aplicarán las especificaciones de la Sección D.3.
A.4.4. Estabilidad de la estructura y de sus elementos estructurales
Toda estructura debe tener garantizada su estabilidad lateral. Debe tener además suficiente rigidez lateral que limite los desplazamientos laterales. Ello puede ser provisto por:
(a) La rigidez lateral propia del plano, la que puede ser provista por alguna de las siguientes posibilidades:
•
Triangulaciones, diagonalizaciones, arriostramientos en K, X, Y, u otros
sistemas de arriostramiento para pórticos arriostrados en el plano.
•
Rigidez de las uniones entre las barras.
•
Columnas en voladizo empotradas en la base.
(b) La rigidez lateral de planos paralelos al considerado, vinculados al mismo por un sistema horizontal de arriostramiento o un diafragma de acero rígido en su plano. Dichos planos pueden ser:
•
Pórticos arriostrados en su plano.
•
Pórticos de nudos rígidos.
•
Muros de corte de hormigón armado o mampostería, núcleos, diafragmas de
acero o similares.
En los pórticos arriostrados (no desplazables) en los cuales la estabilidad lateral es provista por arriostramientos, muros de corte, uniones a una estructura adyacente que
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posee una estabilidad lateral adecuada o losas de entrepiso o tableros de cubierta asegurados horizontalmente por medio de muros o sistemas de arriostramiento paralelos al plano del pórtico, y en reticulados verticales, el factor de longitud efectiva, k, para miembros comprimidos que no dependen de su propia rigidez a la flexión para la estabilidad del pórtico o reticulado, se debe tomar igual a la unidad, a menos que un análisis estructural demuestre que se justifica el uso de un valor menor.
En pórticos arrriostrados de varios pisos el sistema vertical de arriostramiento deberá ser resuelto por análisis estructural.
Dicho sistema vertical deberá asegurar que la estructura no pandee y que mantenga su estabilidad lateral incluso frente a los efectos de vuelco producidos por los desplazamientos laterales, cuando en aquella actúan las acciones mayoradas dadas en la Sección A.3.
En los pórticos cuya estabilidad lateral depende de su propia rigidez flexional (pórticos a nudos desplazables), la longitud efectiva de pandeo (k.L) de los miembros comprimidos, se debe determinar por análisis estructural y no debe ser menor que la longitud no arriostrada real (k ≥1). En la determinación del factor de longitud efectiva k se deberá considerar el efecto desestabilizante de columnas vinculadas a la analizada que no aporten rigidez lateral y que estén sometidas a cargas gravitatorias, y también el efecto de pandeo no simultáneo de todas las columnas vinculadas.
En el análisis de la resistencia requerida en pórticos no arriostrados de varios pisos se deberán incluir los efectos de la inestabilidad del pórtico y de la deformación axil de sus columnas, cuando actúan las acciones mayoradas dadas en la Sección A.3.
En estructuras trianguladas el factor de longitud efectiva, k, se determinará con las especificaciones de la Sección C.2.3 del Reglamento CIRSOC 301-2005.
El sistema vertical de arriostramiento para pórticos arriostrados de varios pisos, puede ser considerado como actuando en conjunto con tabiques exteriores o interiores, losas de piso y cubiertas de techo siempre que las mismas estén adecuadamente unidas a los pórticos.
Para el análisis del pandeo y la estabilidad lateral de los pórticos arriostrados, las columnas, vigas, vigas armadas y barras diagonales que formen parte de un plano del sistema vertical de arriostramiento pueden ser consideradas como integrantes de una viga reticulada en voladizo con nudos articulados. La deformación axil de todas las barras del sistema vertical de arriostramiento deberá ser incluida en el análisis de la estabilidad lateral.
El sistema horizontal de arriostramiento en cada piso deberá ser resuelto por análisis estructural. Sus elementos constitutivos serán proyectados para resistir los efectos producidos por las cargas mayoradas actuando sobre los pórticos arriostrados y los efectos resultantes de la estabilización de los pórticos que arriostra.
Para el análisis estructural de estructuras trianguladas, tales como vigas reticuladas o planos de contraviento o rigidización triangulados, se deberá considerar si las mismas son interiormente isostáticas o hiperestáticas según la rigidez de los nudos y la esbeltez relativa de las barras que la componen. La hipótesis de barras articuladas en sus extremos, comúnmente utilizada para el análisis estructural de estas estructuras, debe ser consistente con la capacidad de giro de las secciones extremas de las barras de la estructura proyectada.
Se deberá considerar la posibilidad de pandeo de las barras en el plano o fuera del plano.
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A.5. BASES DE PROYECTO
A.5.1. Resistencia requerida La resistencia requerida de los elementos estructurales y sus uniones se debe determinar mediante análisis estructural para la combinación de acciones mayoradas crítica según lo establecido en la Sección A.3.2. Los métodos de análisis estructural y las condiciones para aplicarlos se especifican en la sección A.4.
A.5.2. Estados límites. Condición de Proyecto El método por estados límites es un método de proyecto y dimensionamiento de estructuras en el cual la condición de Proyecto es que ningún estado límite sea superado cuando la estructura es sometida a todas las combinaciones apropiadas de acciones determinadas según las Secciones A.3.2 y A.3.3. Todo estado límite relevante debe ser investigado. Un estado límite es aquél más allá del cual la estructura, o una parte de ella, no logra satisfacer los comportamientos requeridos por el proyecto. Los estados límites se clasifican en: • Estados Límites Últimos. • Estados Límites de Servicio. Los Estados Límites Últimos se establecen con el fin de lograr seguridad y definir una capacidad máxima de transferencia de carga. Los Estados Límites de Servicio se establecen con el fin de que la estructura presente un comportamiento normal y aceptable bajo condiciones de servicio.
A.5.3. Dimensionamiento para Estados Límites Últimos Para el Estado Límite Último correspondiente: (a) La resistencia de diseño Rd de cada elemento estructural, de sus uniones, o de la estructura en su conjunto, debe ser igual o mayor que la resistencia requerida Ru. (b) La resistencia de diseño φ Rn, para cada estado límite último aplicable, es igual al producto de la resistencia nominal Rn por el factor de resistencia φ. Las resistencias nominales Rn y los factores de resistencia, φ, se deben determinar de acuerdo con lo establecido en los Capítulos C, D, F e I. (c) La resistencia requerida (efectos de las acciones) de la estructura, de sus elementos estructurales y de sus uniones, se debe determinar de acuerdo con lo establecido en la Sección A.5.1.
A.5.4. Dimensionamiento para Estados Límites de Servicio La estructura en su conjunto, sus elementos estructurales y uniones serán verificados para condiciones de servicio. Las previsiones para el proyecto y los requerimientos respectivos son especificados en el Capítulo G.
A.6. REGLAMENTOS Y RECOMENDACIONES DE REFERENCIA
Además de los indicados en la Sección A.2 los siguientes reglamentos, normas y recomendaciones son referenciados en este Reglamento:
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
15
CIRSOC 101-2005
Reglamento Argentino de Cargas Permanentes y Sobrecargas Mínimas de Diseño para Edificios y otras Estructuras.
CIRSOC 102-2005
Reglamento Argentino de Acción del Viento sobre las Construcciones.
INPRES-CIRSOC 103 - Normas Argentinas para Construcciones
1991
Sismorresistentes.
Parte I: "Construcciones en General "
INPRES-CIRSOC 103CIRSOC 104-2005
Reglamento Argentino para Construcciones
Sismorresistentes.
Parte
: "Construcciones de Aluminio " (en
preparación*)
Reglamento Argentino de Acción de la Nieve y del Hielo sobre las Construcciones.
CIRSOC 301-2005
Reglamento Argentino de Estructuras de Acero para Edificios
Proyecto de Reglamento Reglamento Argentino de Elementos Estructurales
CIRSOC 303-2007
de Acero de Sección Abierta Conformados en Frío.
CIRSOC 108-2007
Reglamento Argentino de Cargas de Diseño para las Estructuras durante su Construcción (en preparación*).
CIRSOC 704 -2007
Reglamento Argentino para la Soldadura de Estructuras de Aluminio (en preparación*).
Recomendación CIRSOC Recomendación para Uniones Estructurales con
305 -2007
Bulones de Alta Resistencia.
A.7. DOCUMENTACIÓN DE PROYECTO Y DOCUMENTACIÓN CONFORME A OBRA
A.7.1. Documentación de Proyecto
La documentación de Proyecto es el conjunto de planos generales y de detalles básicos, memoria de cálculo y especificaciones de materiales, fabricación, protección anticorrosiva, otras protecciones, montaje y construcción de la estructura.
A.7.1.1. Planos
Los planos se deben ejecutar en escala adecuada a la información que presentan. Deberán contener toda la información necesaria para la ejecución de los planos de taller y de montaje (ver Capítulo H), y para la ejecución de la estructura como ser:
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(a) Dimensiones, formas seccionales y ubicación relativa de todos los elementos estructurales; deben estar acotados niveles de pisos, ejes de vigas, centros de columnas; rigidizaciones y arriostramientos.
(b) Tipo o tipos de estructura adoptados según se definió en la Sección A.1.3. Cuando así correspondiera en los planos generales y de detalles básicos, se indicarán cargas y requerimientos necesarios para la preparación de los planos de fabricación, incluyendo los esfuerzos requeridos de corte, axil y flexión de las barras y sus uniones.
(c) Especificación de las aleaciones a utilizar en los elementos estructurales.
(d) Detalle de las uniones; de las dimensiones y tipos de aleaciones a utilizar en remaches y bulones; cuando se proyecten uniones con bulones de alta resistencia se indicará el tipo de unión proyectada según Capítulo E; detalle de las uniones soldadas según las especificaciones del reglamento correspondiente, indicando calidad de electrodos.
(e) Dimensiones, detalles y materiales de todo otro elemento constructivo que forme parte de la estructura. (Losas de entrepiso, placas de techo, tabiques, etc.).
(f) Contraflechas de cerchas, vigas y vigas armadas.
(g) El esquema previsto para el montaje de la estructura en los casos en que fuera necesario incluirá la indicación de: los puntos de levantamiento de los elementos a montar; posiciones que ocuparán temporariamente los equipos principales o auxiliares de montaje; arriostramientos provisionales necesarios y su anclaje; etc.
(h) Planos de andamios y apuntalamientos que requieran cálculos estructurales.
(i) En casos en que las longitudes de los elementos puedan ser afectadas por variaciones de temperatura durante el montaje, se indicará la amplitud de variación térmica prevista.
(j) Protección contra la corrosión adoptada.
(k) Indicación de los revestimientos u otros medios de protección contra el fuego previstos.
(l) Dimensiones, detalles y materiales de bases y fundaciones de la estructura.
(m) Listado aclaratorio de la simbología especial empleada en los planos.
(n) Toda información complementaria que el o los Proyectistas o Diseñadores Estructurales estimen conveniente para facilitar la interpretación del proyecto o resguardar su responsabilidad.
A.7.1.2. Memoria de cálculo
La memoria de cálculo debe presentar en forma clara todo el proceso de cálculo empleado para el dimensionamiento y verificación de la resistencia y estabilidad de la estructura, sus elementos estructurales y sus uniones. En ella se debe incluir:
(a) Memoria descriptiva de la estructura, con indicación de materiales a utilizar, síntesis del proceso de cálculo y dimensionamiento adoptado para su proyecto y tecnología prevista para su construcción.
(b) Acciones y combinaciones de acciones consideradas con indicación de los valores nominales adoptados para las acciones y los Reglamentos aplicados. En el caso de edificios industriales se indicarán las cargas de equipos consideradas.
(c) Tipos de estructura adoptados y métodos de cálculo empleados para determinar las resistencias requeridas para los estados límites considerados.
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(d) Resistencias requeridas para los estados límites últimos considerados, para la estructura en su conjunto y para cada elemento estructural y sus uniones.
(e) Resistencia de diseño determinada para cada estado límite último considerado para los distintos elementos estructurales, sus uniones y la estructura en su conjunto, con indicación del tipo de recaudo constructivo y los materiales adoptados con sus características mecánicas.
(f) Estados límites de servicio considerados.
(g) Desarrollo de los detalles de uniones necesarios para la ejecución de los planos de taller.
(h) Cuando correspondiera, procedimiento de montaje incluyendo verificación de resistencia y estabilidad de los elementos y del conjunto durante el proceso constructivo, determinación de los puntos de levantamiento de los elementos a montar, proyecto de los apuntalamientos temporarios, etc.
(i) Capacidad portante del suelo de fundación adoptada.
(j) Toda otra información complementaria que el o los Proyectistas o Diseñadores Estructurales consideren conveniente para clarificar el proceso de proyecto o resguardar su responsabilidad.
A.7.1.3. Especificaciones
Las especificaciones contendrán todas las indicaciones necesarias para la correcta fabricación, montaje, construcción y control de calidad de la estructura proyectada. Se podrán referenciar especificaciones contenidas en este Reglamento o en otros que sean de aplicación. Asimismo se deben indicar los aspectos básicos del plan de tareas de mantenimiento a realizar durante la vida útil de la estructura.
A.7.2. Documentación conforme a obra
La Documentación conforme a obra debe contener la información técnica que describa como está proyectada y construida la estructura debiendo individualizar a los profesionales responsables de cada etapa. Constituye la certificación de la seguridad estructural durante la vida útil mientras se conserven las condiciones consideradas en el proyecto, y el antecedente cierto para toda cuestión técnica en litigio y para proyectar modificaciones, ampliaciones o refuerzos, y para analizar las condiciones de seguridad ante cualquier cambio que altere las hipótesis del proyecto original.
Ella deberá contener:
(a) Planos de acuerdo con la Sección A.7.1.1.
(b) Memoria de cálculo de acuerdo con la Sección A.7.1.2.
(c) Informe sobre el suelo de fundación, sus características y su capacidad portante.
(d) Especificaciones de acuerdo con la Sección A.7.1.3.
(e) Memoria descriptiva de la construcción de la estructura, con indicación de toda modificación introducida en el proyecto original con sus respectivos planos y memoria de cálculo.
(f) Memoria con el proceso y resultados del control de calidad efectuado.
(g) Memoria con indicación de la protección contra la corrosión y el fuego realizada.
(h) Plan de tareas de mantenimiento a realizar durante la vida útil.
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18
(i) Toda otra información que el o los Profesionales intervinientes estimen necesaria para cumplir el objetivo de la documentación conforme a obra o resguardar su responsabilidad.
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19
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20
CAPÍTULO B. REQUERIMIENTOS DE PROYECTO
B.1 PROPIEDADES DE LAS SECCIONES
Las propiedades de las secciones tales como el área de la sección transversal, momento de inercia, módulo resistente, radio de giro y constantes de torsión y alabeo se determinarán en general usando dimensiones nominales de la sección transversal bruta excepto en los casos que específicamente se indique de otra manera.
B.2. ÁREA BRUTA
B.2.1. Área Bruta de secciones formadas con elementos planos y tubos En secciones formadas por elementos planos, el área bruta, Ag, de una barra en cualquier punto, es la suma de los productos de los espesores por los anchos brutos de cada elemento de la sección, medidos en la sección normal al eje de la barra. Para secciones angulares, el ancho bruto es la suma de los anchos de las alas, menos el espesor, (ver la Figura B.2-1). En secciones macizas o tubos el área bruta, Ag, es el área material de la sección normal al eje de la barra.
Figura B.2-1. Área Bruta
B.3. ÁREA NETA
B.3.1. Área Neta de secciones formadas con elementos planos
En secciones formadas por elementos planos el área neta, An, de una barra, es la suma de los productos de los espesores por los anchos netos de cada elemento de la sección. Para su cálculo se considerará lo siguiente:
• En el cálculo del área neta para solicitaciones de tracción y de corte, el ancho del agujero de un pasador se adoptará 2 mm mayor que la dimensión nominal del agujero dada en la Tabla E.2-1. y medido respectivamente en la dirección perpendicular o paralela a la fuerza aplicada.
• Para una cadena de agujeros en diagonal o zigzag con respecto al eje de la barra, el ancho neto será el ancho bruto menos la suma de los anchos correspondientes de los agujeros de la cadena considerada, más la cantidad s²/4g por cada diagonal de la cadena, siendo:
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21
s la distancia en dirección de la fuerza entre centros de agujeros consecutivos (paso), en cm.
g la distancia en dirección perpendicular a la fuerza entre centros de agujeros consecutivos, (gramil), en cm.
Para agujeros ovalados largos no se sumará la cantidad s²/4g.
El área neta de la sección resultará la menor de las áreas netas de las cadenas consideradas, para las posibles líneas de falla, (ver la Figura B.3-1a).
• Para secciones angulares la distancia transversal (gramil) entre agujeros ubicados uno en cada ala, será la suma de las distancias entre los centros de agujeros y el vértice del ángulo, menos el espesor del ala, (ver la Figura B.3-1b).
• Para determinar el área neta en secciones con soldadura de tapón o de muesca, se considerará como vacío el espacio ocupado por las soldaduras.
• No existiendo agujeros, An = Ag
Figura B.3-1. Área neta
B.4. ÁREA NETA EFECTIVA PARA BARRAS TRACCIONADAS
B.4.1. Área Neta Efectiva para barras traccionadas de secciones formadas con elementos planos
El área neta efectiva para barras traccionadas será determinada de la siguiente forma:
(1) Cuando la fuerza de tracción se transmite directamente por cada uno de los
elementos de la sección transversal, mediante pasadores (bulones o remaches) o
cordones de soldadura, el área neta efectiva A es igual al área neta A .
e
n
(2) Cuando la fuerza de tracción se transmite a través de algunos (pero no de todos) elementos de la sección transversal, mediante pasadores o cordones de soldadura, el área neta efectiva, A , será determinada de la siguiente forma:
e
(a) Cuando la fuerza de tracción se trasmite sólo por pasadores:
A =A U
e
n
siendo:
(B.4.1-1)
U el coeficiente de reducción = 1 − (x/L) ≤ 0,9
(B.4.1-2)
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22
x excentricidad de la unión (distancia entre el plano de la unión y el centro de
gravedad de la sección por la que va la fuerza a trasmitir), en cm.
L la longitud de la unión en la dirección de la fuerza, en cm.
Para ejemplos de x y L ver las Figuras B.4-1.
Si existe solo una fila de bulones
Ae = Área neta de los elementos unidos directamente
(b) Cuando la fuerza de tracción se trasmite a un elemento (que no sea una chapa plana) sólo mediante cordones longitudinales de soldadura, o mediante cordones de soldadura longitudinales combinados con cordones transversales, (ver la Figura B.4-1 (e)).
A =A U
e
g
siendo:
(B.4.1-3)
U = 1 − (x/L) ≤ 0,9
2
A el área bruta de la barra, en cm . g
(c) Cuando la fuerza de tracción se trasmite sólo por cordones de soldadura transversales:
A =AU e
siendo:
2
A el área de los elementos unidos directamente, en cm .
(B.4.1-4)
U = 1,0.
(d) Cuando la fuerza de tracción se trasmite a una chapa plana sólo mediante cordones de soldadura longitudinales a lo largo de ambos bordes próximos al extremo de la chapa, debe ser L ≥ w y:
A =A U
e
g
siendo:
(B.4.1-5)
L la longitud de cada cordón de soldadura, en cm.
Para L ≥ 2 w ...................................................................... U = 1,0
Para 2 w > L ≥ 1,5 w ......................................................... U = 0,87
Para 1,5 w > L ≥ w ........................................................... U = 0,75
w el ancho de la chapa (distancia entre los cordones de soldadura), en cm.
Se permiten valores mayores para U cuando ellos sean justificados por ensayos.
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23
Figura B.4-1. Determinación de x y L
B.4.2. Área Neta Efectiva para barras traccionadas de secciones formadas con elementos curvos
Rigen las especificaciones de la Sección B.4.1, con las siguientes modificaciones y agregados, válidos sólo para los casos indicados:
(1) El área neta efectiva para barras tubulares traccionadas A será determinada con e
la siguiente expresión:
A =AU e
(B.4.2-1)
(a) Para uniones soldadas continuas alrededor del perímetro del tubo:
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24
A=A g
U=1
siendo:
2
A el área bruta del tubo, en cm . g
(b) Para uniones soldadas con chapa de nudo concéntrica y tubo ranurado (ver la Figura B.4-2):
A=A n
siendo:
A el área neta del tubo en la sección ubicada en el extremo de la chapa de nudo, en n 2 cm .
A =A –t b
ng
t
t el espesor de la pared del tubo, en cm.
(B.4.2-2)
b el ancho total de material removido al ejecutar la ranura, en cm. t
U el factor de retraso de corte.
U = 1 - (x/L) ≤ 0,9
x la distancia perpendicular desde el plano de la unión soldada hasta el centro de
gravedad de la sección transversal del tubo tributario de la unión soldada (ver la Figura B.4.2.1.).
para tubos circulares (CHS) con una única chapa de nudo concéntrica (ver la Figura B.4-3(a)) la expresión será:
x=D π
(B.4.2-3)
para tubos rectangulares (RHS) con una única chapa de nudo (ver la Figura B.4-3(b)), la expresión será:
x = B2 + 2BH 4(B + H)
(B.4.2-4)
Figura B.4-2. Área neta a través de la ranura en tubo con una chapa de nudo concéntrica.
(c) Para uniones soldadas de tubos rectangulares (RHS) con un par de chapas de nudo laterales (ver la Figura B.4-3(c)), la expresión será:
A=A g
siendo:
2
A el área bruta del tubo, en cm . g
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25
U determinado con la Ec. (B.4.2-2) donde x se obtiene de la Ec. (B.4.2-5)
x = B2 4(B + H)
(B.4.2-5)
En las Ecuaciones (B.4.2-1) a (B.4.2-5) la simbología representa: L la longitud de la unión soldada en la dirección de la fuerza, en cm. D el diámetro exterior del tubo circular, en cm. B el ancho exterior total del tubo rectangular, en cm. H la altura exterior total del tubo rectangular, en cm. Este Reglamento permite utilizar mayores valores de U cuando ello se justifique mediante ensayos o criterios racionales. Para otras configuraciones de unión extrema, U será determinado también mediante ensayos o criterios racionales.
Figura B.4-3. Determinación de x
(d) Para la unión abulonada de alguna o todas las caras planas de un tubo rectangular (RHS), con un solo agujero o una sola hilera de agujeros perpendicular a la dirección de la fuerza, por cada cara por la que se transmite la fuerza, (ver la Figura B.4-5(a)), la expresión será:
A = suma de las áreas netas A de las caras por las que se trasmite la fuerza, ni
A = Σ Ani
Para la determinación del área neta A según la Sección B.3. de este Reglamento, se i
considerará como área bruta, A , de la cara i la sección hasta la mitad de las curvas gi
de esquina.
El valor de U se determinará de la siguiente forma:
cuando se coloquen arandelas bajo la cabeza del bulón y bajo la tuerca a ambos lados de la cara considerada (bulones no pasantes):
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26
U = 0,1 + 3 n (d / h) ≤ 1 ó U = 0,1 + 3 n (d / b) ≤ 1
1
1
(B.4.2-6)
para bulones pasantes con o sin arandelas, o para bulones no pasantes sin arandelas o con una sola bajo la cabeza del bulón o bajo la tuerca:
U = 2,5 n (d / h) ≤ 1 ó U = 2,5 n (d / b) ≤ 1
1
1
siendo:
(B.4.2-7)
n el número de agujeros en la línea perpendicular a la fuerza. 1
d el diámetro nominal del bulón, en cm.
b, h según Figura B.4-4
Figura B.4-4
(2) Para chapas planas traccionadas con unión abulonada con un solo agujero o una sola hilera de agujeros perpendicular a la dirección de la fuerza, (ver la Figura B.45(b)), la expresión será:
A =U A
e
n
siendo:
2
A el área neta efectiva de la chapa, en cm . e
2
A el área neta de la chapa, en cm . n
U su valor se determinará de la siguiente forma:
(B.4.2-8)
• cuando se coloquen arandelas bajo la cabeza del bulón y bajo la tuerca:
U=0,1+3n (d / b ) ≤1 p
(B.4.2-9)
• cuando no se colocan arandelas, o se coloca una sola bajo la cabeza del bulón o bajo la tuerca:
U = 2,5 n (d / b ) ≤ 1
1
p
siendo:
(B.4.2-10)
n el número de agujeros en la línea perpendicular a la fuerza. 1
d el diámetro nominal del bulón, en cm.
b el ancho de la chapa medido en dirección perpendicular a la fuerza, en cm. p
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27
Figura B.4-5. Área neta efectiva en uniones abulonadas.
B.5. RELACIÓN DE ESBELTEZ LOCAL PARA ELEMENTOS DE ESPESOR UNIFORMEMENTE VARIABLE
Para el caso de compresión uniforme en elementos cuyo espesor t varía linealmente (ver Figura B.5-1), y para los cuales se cumple que:
δ = tmáx − tmín ≤ 2 t mín
(B.5-1)
Los valores de la relación de esbeltez surgen de las siguientes expresiones:
(a) Para elementos de espesor uniformemente variable, con el borde de mayor espesor apoyado y el borde de menor espesor libre, la relación de esbeltez es igual a:
(1
-
0,12
δ
) ⎜⎛⎝⎜
b t prom
⎟⎠⎟⎞
(B.5-2)
(b) Para elementos de espesor uniformemente variable, con el borde de menor espesor apoyado y el borde de mayor espesor libre, la relación de esbeltez se deberá determinar usando la Ecuación B.5-3.
(c) Para elementos de espesor uniformemente variable, apoyados en ambos bordes, la relación de esbeltez es igual a:
⎜⎛ b ⎞⎟ ⎝⎜ t prom ⎟⎠
(B.5-3)
siendo:
b
el ancho del elemento, Fig. B.5-1, en cm.
t prom
=
t máx
+ 2
t mín
el espesor promedio, en cm.
tmin menor espesor del elemento, Fig. B.5-1, en cm. tmax mayor espesor del elemento, Fig. B.5-1, en cm.
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28
t m in tmax
b
Figura B.5-1
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29
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30
CAPÍTULO C. REGLAS GENERALES DE DISEÑO
En este capítulo se determinan las resistencias de diseño para solicitaciones de tracción, compresión, flexión y corte.
Las barras formadas por un solo perfil ángulo (de ángulo simple), sujetas a flexión y corte, serán dimensionadas con las especificaciones particulares contenidas en este Capítulo. (Sección C.7.).
Para solicitaciones combinadas, ver Capítulo D.
En la Sección C.8 se incluyen tablas que contienen un resumen de ecuaciones de la presente Sección, de acuerdo con el siguiente detalle: Tabla C.8-1 ecuaciones para la verificación de elementos sometidos a tracción. Tabla C.8-2 ecuaciones para la verificación de elementos sometidos a compresión. Tabla C.8-3 ecuaciones para la verificación de elementos sometidos a flexión.
C.1. RESISTENCIA DE DISEÑO
Las resistencias de diseño φ Rn se deberán determinar de acuerdo con los requisitos del presente Reglamento. En las siguientes Secciones: • el factor de resistencia φ se deberá tomar de la Tabla C.1-1. • los valores del coeficiente Kt se deberán tomar de la Tabla C.1-2.
Tabla C.1-1. Factores de resistencia usados habitualmente
Factor de Resistencia
Valor
Estado Límite aplicable
φy
0,95
fluencia general
φb
0,85
vigas o elementos de vigas
φc
0,85
elementos de columnas
φu
0,85
φcc
1 − 0,21 λc ≤ 0,95 para λc ≤ 1,2 0,14 λc + 0,58 ≤ 0,95 para λc > 1,2
último columnas
φcp
0,80
pandeo elástico de tubos
φv
0,80
pandeo elástico por corte
φvp
0,90
pandeo inelástico por corte
φw
0,90
abolladura del alma
En el texto del presente Reglamento se indican otros factores de resistencia para el
caso de las uniones.
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31
Tabla C.1-2. Coeficiente Kt
Aleación y Temple
2014-T6, -T651, -T6510, -T6511 Alclad 2014-T6, -T651
Regiones no soldadas o regiones alejadas más de 25 mm de una soldadura
1,25
6066-T6, -T6510, -T6511
1,1
6070-T6, -T62
1,1
Todas las demás listadas en la Tabla A.2-1
1,0
Kt se utiliza en las Secciones C.3. y C.5.1.
Regiones a menos de 25 mm de una soldadura
−
− − 1,0
C.2. TABLAS DE CONSTANTES DE PANDEO
La presente Sección contiene tablas de fórmulas para determinar las constantes de pandeo y los correspondientes coeficientes, en función de los diferentes tipos de aleación y temple, de acuerdo con el siguiente detalle: Tabla C.2-1 Fórmulas para determinar las constantes de pandeo para productos cuya denominación de templado empieza con -O, -H, -T1, -T2, -T3 o -T4. Tabla C.2-2 Fórmulas para determinar las constantes de pandeo para productos cuya denominación de templado empieza con -T5, -T6, -T7, -T8 o -T9. • Los valores de k1 y k2 se deberán tomar de las Tablas C.2-1 y C.2-2.
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32
Tabla C.2-1. Fórmulas para determinar las constantes de pandeo para productos cuya denominación de templado empieza con: -O, -H, -T1, -T2, -T3 O -T4
Tipo de elemento y solicitación
Compresión en columnas y alas de vigas
Compresión uniforme en elementos planos
Compresión uniforme en elementos curvos
Compresión por flexión en secciones macizas
Compresión por flexión en elementos curvos
Intersección con el eje coordenado, MPa
B c
=F yc
⎡ ⎢1 ⎢⎣
+
⎜⎝⎛⎜
Fyc 6900
⎞⎠⎟⎟
1
2
⎤ ⎥ ⎦⎥
( ) B = F
⎡ ⎢1 +
Fyc
⎤ 1 3 ⎥
p
yc ⎢⎣
14,5 ⎦⎥
( ) B = F
⎡ ⎢1 +
Fyc
⎤ 1 5 ⎥
t
yc ⎢⎣
8,5 ⎦⎥
( ) Bbr
= 1,3 Fyc
⎡ ⎢1 + ⎢⎣
Fyc
⎤ 1 3 ⎥
13,3 ⎥⎦
( ) ⎡
F
⎤ 1 5
B = 1,5 F ⎢1 + y ⎥
tb
y ⎢⎣ 8,5 ⎥⎦
Pendiente
1
D c
=
Bc 20
⎛⎜ 6 Bc ⎝E
⎟⎞ ⎠
2
1
D p
=
Bp 20
⎜⎝⎜⎛
6
B E
p
⎠⎟⎟⎞
2
1
Dt
=
Bt 3,7
⎛⎜ Bt ⎝E
⎞⎟ ⎠
3
1
D br
=
B br 20
⎜⎛ 6 Bbr ⎝E
⎟⎞ ⎠
2
1
D tb
=
B tb 2,7
⎛⎜ Btb ⎝E
⎞⎟ ⎠
3
Intersección
2B C= c
c 3 Dc C = 2 Bp
p 3 Dp
C t
*
2B
C=
br
br 3 D
br
C tb
=
⎝⎜⎜⎛
B tb D
tb
-
Bt D
t
⎠⎞⎟⎟ 2
Corte en elementos planos
Bv
=
Fyt 3
⎡ ⎢ ⎢⎢1 +
1
⎛⎜ Fyt ⎝
3
⎟⎞ ⎠
3
11,8
⎤ ⎥ ⎥ ⎥
⎢
⎥
⎢⎣
⎥⎦
1
Dv
=
Bv 20
⎜⎛ 6 Bs ⎝E
⎟⎞ ⎠
2
Resistencia última de elementos planos en compresión o flexión
k1 = 0,50
k2 = 2,04
Cv
=
2 Bv 3 Dv
*Ct se deberá determinar graficando las curvas de tensiones en estado límite basadas en pandeo elástico e inelástico o bien mediante una solución por prueba y error.
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33
Tabla C.2-2. Fórmulas para determinar las constantes de pandeo para productos cuya denominación de templado empieza con: -T5, -T6, -T7, -T8 ó -T9
Tipo de elemento y solicitación
Compresión en columnas y alas de vigas
Compresión uniforme en elementos planos
Compresión uniforme en elementos curvos
Compresión por flexión en secciones macizas
Compresión por flexión en elementos curvos
Intersección con el eje coordenado, MPa
B c
=F yc
⎡ ⎢1 + ⎢⎣
⎜⎝⎛⎜
F yc
15510
⎟⎠⎟⎞
1
2
⎤ ⎥ ⎥⎦
( ) ⎡
F
⎤ 1 3
B = F ⎢1 + yc ⎥
p
yc ⎣⎢
21,7 ⎥⎦
( ) ⎡
Bt
= Fyc
⎢1 + ⎢⎣
Fyc
⎤ 1 5 ⎥
12,8 ⎥⎦
( ) ⎡
F
⎤ 1 3
B = 1,3 F ⎢1 + yc ⎥
br
yc ⎢⎣ 13,3 ⎦⎥
( ) Btb
= 1,5 Fy
⎡ ⎢1 + ⎣⎢
Fy
⎤ 1 5 ⎥
12,8 ⎥⎦
Pendiente
1
D c
=
B c
10
⎜⎛
B c
⎝E
⎞⎟ ⎠
2
1
Dp
=
Bp 10
⎛⎝⎜⎜
Bp E
⎟⎠⎞⎟
2
1
Dt
=
B t
4,5
⎛⎜
B t
⎝E
⎟⎞ ⎠
3
1
D br
=
B br
20
⎜⎛
6
B br
⎝E
⎞⎟ ⎠
2
1
D tb
=
B tb 2,7
⎛⎜ Btb ⎝E
⎟⎞ ⎠
3
Intersección
C = 0,41 Bc
c
Dc
B
C = 0,41 p
p
D
p
Ct *
2B
C=
br
3 D br br
C tb
=
⎜⎛⎜⎝
B tb
D tb
-
B t
D t
⎞⎠⎟⎟ 2
Corte en elementos planos
Bv
=
Fyt 3
⎡ ⎢ ⎢⎢1 +
1
⎛⎜ Fyt ⎝
3
⎟⎞ ⎠
3
17 ,7
⎤ ⎥ ⎥ ⎥
⎢
⎥
⎢⎣
⎥⎦
1
Dv
=
Bv 10
⎜⎛ Bv ⎝E
⎟⎞ ⎠
2
Cv
= 0,41
Bv Dv
Resistencia última de
elementos planos en k1 = 0,35
compresión
k2 = 2,27
Resistencia última de
elementos planos en k1 = 0,50
flexión
k2 = 2,04
* Ct se deberá determinar graficando las curvas de tensiones en estado límite basadas en pandeo elástico e inelástico o bien mediante una solución por prueba y error.
C.3. TRACCIÓN AXIAL
La resistencia de diseño de barras traccionadas axialmente, Pd = φ Pn, (kN) será el menor valor obtenido de la consideración de los estados límites de (a) fluencia en la sección bruta; (b) rotura en la sección neta.
(a) Para fluencia en la sección bruta:
( ) φ Pn = φy Fyt Ag 10 −1
(C.3-1)
φy = 0,95
(b) Para rotura en la sección neta:
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34
( ) φ
Pn
=
φu Kt
Fut
Ae
10 −1
φu = 0,85
(C.3-2)
siendo:
P la resistencia nominal a la tracción axil, en kN. n
F la tensión de fluencia a tracción, en MPa. Tabla A.2-1 o A.2-2. yt
F la tensión de rotura a tracción, en MPa. Tabla A.2-1 o A.2-2. ut
Kt coeficiente cuyos valores se encuentran en la Tabla C.1-2. A el área bruta de la barra, en cm2.
g
A el área neta efectiva de la barra, en cm2. e
Para el área neta efectiva (ver Sección B.4). La esbeltez kL/r será menor o igual a 300. Esta limitación no se aplica para cables, secciones circulares macizas y flejes que formen parte de la estructura, los que deberán tener una pretensión que garantice su entrada en tracción al actuar las cargas de servicio. En los extremos de barras traccionadas se deberá verificar la resistencia a rotura de bloque de corte. Los requisitos sobre resistencia, se indican en las Secciones E.1.7. y F.3.2.2.2.
C.4. COMPRESIÓN AXIAL
La resistencia de diseño Pd (kN) de barras sometidas a compresión axial será:
Pd = φ Pn
(C.4-1)
siendo:
( ) Pd = Ag φ Fnp 10 −1
(C.4-2)
Si: φ Fng ≤ φ FnLi
φ Fnp = φ Fng
(C.4-3)
Si: φ Fng > φ FnLi
Siendo:
( ) ∑ φ Fnp =
φ φ A F + A F gLi
nLi
gpi
ng
Ag
(C.4-4)
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
35
A el área bruta de la barra, en cm2. g
A el área bruta de cada uno de los elementos de la sección transversal que gLi pandean localmente, en cm2.
A el área bruta de cada uno de los elementos de la sección transversal que no gpi pandean localmente, en cm2.
φ FnLi la tensión de diseño local a compresión de cada uno de los elementos que componen la sección transversal, que se determina según las Secciones C.4.5 a C.4.9 , en MPa.
φ Fng la tensión de diseño global que se determina según la Sección C.4.1 a C.4.4, en MPa.
φ Fnp la tensión de diseño a compresión axial, en MPa.
La esbeltez kL/r de barras comprimidas será menor o igual a 200.
C.4.1. Resistencia de Diseño a Compresión para Pandeo Flexional
La tensión de diseño para pandeo global flexional de barras axilmente comprimidas se determinará mediante la siguiente expresión:
Para: λc ≤ S1*
φ Fng = φcc Fyc
(C.4.1-1)
Para S1* < λc < S2*
( ) φ Fng = φcc
Bc
-
D* C
λc
(C.4.1-2)
Para λc ≥ S2*
φ
Fng
=
φ F cc yc λ2
c
(C.4.1-3)
siendo:
λc
=
⎜⎛ ⎝
k L ⎟⎞ r⎠
⎛⎜ ⎝
1 π
⎞⎟ ⎠
Fyc E
Dc* = π Dc
E Fyc
(C.4.1-4) (C.4.1-5)
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
36
S1*
=
Bc - Fyc Dc*
S2*
=
Cc π
Fyc E
(C.4.1-6) (C.4.1-7)
φcc = 1 - 0,21 λc ≤ 0,95 φcc = 0,14 λc + 0,58 ≤ 0,95
para λc ≤ 1,2 para λc > 1,2
(C.4.1-8) (C.4.1-9)
λc el parámetro de esbeltez global.
kL
relación de esbeltez determinada según las Secciones C.4.2, C.4.3 ó C.4.4
r
según corresponda.
k
el factor de longitud efectiva. Se deberá determinar de acuerdo con lo
especificado en la Sección A.4.4. del presente Reglamento.
L la longitud no arriostrada de la barra, en cm.
r el radio de giro de la sección transversal, respecto del eje de pandeo, en cm.
Bc , Cc , Dc constantes de pandeo. Tablas: C.2-1 ó C.2-2. Fyc la tensión de fluencia a compresión, en MPa. Tablas A.2-1 o A.2-2.
C.4.2. Secciones no sujetas a pandeo torsional ni pandeo flexo-torsional
Para secciones cerradas y otras secciones donde se demuestre que no están sujetas a pandeo torsional ni a pandeo flexo-torsional, kL/r deberá ser la mayor relación de esbeltez global para pandeo alrededor de ambos ejes principales de inercia de la sección transversal.
C.4.3. Secciones con simetría doble o simple sujetas a pandeo torsional o pandeo flexo-torsional
Para secciones con simetría doble o simple, sujetas a pandeo torsional o pandeo flexo-torsional, kL/r deberá ser el mayor valor entre: la mayor relación de esbeltez global para pandeo flexional, y la relación de esbeltez equivalente para pandeo torsional o flexotorsional determinada de la siguiente forma:
⎛⎜ k L ⎟⎞ = π E
⎝ r ⎠e
Fe
(C.4.3-1)
donde: Fe es la tensión crítica elástica de pandeo torsional o flexotorsional determinada de la siguiente forma:
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37
a) Para secciones doblemente simétricas (pandeo torsional):
Fe = Fet
(C.4.3-2)
b) Para secciones de simple simetría donde x (eje fuerte) es el eje de simetría (pandeo flexo-torsional):
[ ( ) ( ) ] Fe
= Fef
=1 2β
Fex + Fet -
Fex + Fet 2 - 4 β Fex Fet
(C.4.3-3)
Alternativamente se podrá determinar el valor de Fe (MPa) para pandeo flexo-torsional con:
Fe
= Fef
=
F F ex et Fex + Fet
siendo:
(C.4.3-4)
Fex
=
π2 E
⎛⎝⎜⎜
kx rx
L
⎟⎠⎞⎟
2
(C.4.3-5)
( ) Fet
=
1
A
r2 o
⎜⎛⎝⎜G J
+
π 2 E Cw kt Lt 2
⎠⎟⎟⎞
(C.4.3-6)
G= 3E 8
(C.4.3-7)
ro =
r
2 x
+
r y2
+
x
2 o
(C.4.3-8)
β
=1
-
⎛⎝⎜⎜
xo ro
⎞⎟⎠⎟ 2
(C.4.3-9)
x el eje de simetría baricéntrico. A el área bruta de la sección transversal de la barra, en cm2. Cw el módulo de alabeo de la sección transversal, en cm6. E el módulo de elasticidad longitudinal en compresión, en MPa. Tablas A.2-1 o
A.2-2. G el módulo de elasticidad transversal, en MPa. J el módulo de torsión, cm4.
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38
kx el factor de longitud efectiva para pandeo respecto del eje x.
kt el factor de longitud efectiva para pandeo torsional. kt se deberá tomar mayor o igual que la unidad. kt = 1 cuando los extremos de la barra tienen la torsión impedida y el alabeo libre.
Lt la longitud de la barra no arriostrada para torsión, en cm.
L la longitud no arriostrada para el correspondiente modo de pandeo y eje de pandeo, en cm.
ro el radio de giro polar de la sección transversal respecto del centro de corte, en cm.
rx, ry los radios de giro de la sección transversal respecto de los ejes principales baricéntricos, en cm.
xo la distancia entre el centro de gravedad y el centro de corte, medida sobre el eje principal considerada como negativa, en cm.
C.4.4. Secciones no simétricas sujetas a pandeo torsional o pandeo flexotorsional
Para las secciones no simétricas, la tensión crítica elástica para pandeo flexotorsional Fe a utilizar en la fórmula C.4.3-1 está dada por la menor de las raíces de la siguiente ecuación cúbica:
( ) ( )( ) ( ) ( ) Fe - Fex
Fe - Fey
Fe - Fet
-
F2 e
Fe - Fey
⎛⎜⎜⎝
xo ro
⎠⎞⎟⎟ 2
-
F2 e
Fe - Fex
⎜⎝⎛⎜
yo ro
⎠⎞⎟⎟ 2
=0
(C.4.4-1)
siendo:
Fey
=
π2 E ⎜⎛ k y L ⎞⎟2
⎝⎜ ry ⎟⎠
(C.4.4-2)
Fex , xo , yo , ro las definidas en la Sección C.4.3. Con el valor obtenido de Fe se determina la relación de esbeltez equivalente utilizando la Ecuación C.4.3-1. Y la tensión de diseño mediante las ecuaciones dadas en la Sección C.4.1.
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39
C.4.5. Compresión uniforme en elementos de columnas. Elementos planos apoyados en un borde (elementos no rigidizados)
C.4.5.1. Compresión uniforme en elementos no rigidizados de columnas, cuyo eje de pandeo es un eje de simetría
La tensión de diseño para pandeo local φ FnL (MPa) será :
a. para b/t ≤ S1
φ FnL = φy ⋅ Fyc
(C.4.5.1-1)
b. para S1 < b/t < S2
φ
FnL
= φc
⎡⎣⎢B p
- 5,1 Dp
b⎤ t ⎦⎥
c. para b/t ≥ S2
(C.4.5.1-2)
φ FnL = φc k2
Bp E b
5 ,1
t
(C.4.5.1-3)
siendo:
S1
=
Bp
- φy φc
Fyc
5,1 Dp
(C.4.5.1-4)
S2
=
k1 Bp 5,1 Dp
(C.4.5.1-5)
φy = 0,95
φc = 0,85
b la distancia entre el borde no apoyado del elemento y el talón del chaflán o la curva, excepto si el radio interno de la esquina es mayor que 4 veces el espesor, en cuyo caso para calcular b el radio interno se deberá tomar igual a 4 veces el espesor, en cm. En la Figura C.4-1 se ilustra la dimensión b.
t espesor del elemento, en cm.
Bp , Dp constantes de pandeo. Tablas: C.2-1 ó C.2-2. k1 , k2 constantes. Tablas: C.2-1 ó C.2-2.
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40
t t
t
b r
b
b
r
r
Si r > 4t, para calcular b usar r = 4t Figura C.4-1. Elementos planos apoyados en un borde
C.4.5.2. Compresión uniforme en elementos no rigidizados de columnas, cuyo eje de pandeo NO es un eje de simetría
La tensión de diseño para pandeo local φ FnL (MPa) será :
a. para b/t ≤ S1
φ FnL = φy Fyc
(C.4.5.2-1)
b. para S1 < b/t < S2
φ
FnL
= φc
⎣⎢⎡B p
- 5,1 Dp
b⎤ t ⎥⎦
(C.4.5.2-2)
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41
c. para b/t ≥ S2
φ
FnL
=
φc π ⎛⎜5 ,1
2E b ⎞⎟2
⎝ t⎠
(C.4.5.2-3)
siendo:
S1
=
Bp
- φy φc
Fyc
5,1 Dp
(C.4.5.2-4)
S2
=
Cp 5,1
(C.4.5.2-5)
Bp , Cp , Dp constantes de pandeo. Tablas: C.2-1 ó C.2-2.
φy = 0,95
φc = 0,85
b la distancia entre el borde no apoyado del elemento y el talón del chaflán o al curva, excepto si el radio interno de la esquina es mayor que 4 veces el espesor, en cuyo caso para calcular b el radio interno se deberá tomar igual a 4 veces el espesor, en cm. En la Figura C.4-1 se ilustra la dimensión b.
C.4.6. Compresión uniforme en elementos de columnas − Elementos planos apoyados en ambos bordes (elementos rigidizados)
La tensión de diseño para pandeo local φ FnL (MPa) será :
a. para b/t ≤ S1
φ FnL = φy Fyc
(C.4.6-1)
b. para S1 < b/t < S2
φ
FnL
= φc
⎡⎣⎢B p
- 1,6
Dp
b⎤ t ⎦⎥
(C.4.6-2)
c. para b/t ≥ S2
φ FnL = φc k2
Bp E b
1,6
t
(C.4.6-3)
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42
siendo:
S1
=
Bp
- φy φc
F yc
1,6 Dp
(C.4.6-4)
S2
= k1 Bp 1,6 Dp
(C.4.6-5)
Bp , Cp , Dp constantes de pandeo. Tablas: C.2-1 ó C.2-2.
φy = 0,95
φc = 0,85
k1 , k2 constantes. Tablas: C.2-1 ó C.2-2.
b la distancia entre el borde no apoyado del elemento y el talón del chaflán o la curva, excepto si el radio interno de la esquina es mayor que 4 veces el espesor, en cuyo caso para calcular b el radio interno se deberá tomar igual a 4 veces el espesor, en cm. En la Figura C.4-2 se ilustra la dimensión b.
b
r
t b
r
t
Si r > 4t, para calcular b usar r = 4t Figura C.4-2. Elementos planos apoyados en ambos bordes
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43
C.4.7. Compresión uniforme en elementos de columnas − Elementos planos apoyados en un borde y con rigidizador en el otro
Los requisitos de la presente Sección se aplican cuando Ds/b ≤ 0,8. La tensión de diseño para pandeo local φ FnL (MPa) es el menor de los siguientes valores (a) ó (b):
(a) φ FnL = φy Fyc
(C.4.7-1)
( ) (b) φ FnL = FUT + FST - FUT ρST ≤ FST
(C.4.7-2)
Para un rigidizador de borde simple en forma de labio recto de espesor constante, φ FnL no deberá ser mayor que la tensión de diseño para el rigidizador de acuerdo con la Sección C.4.5.
En las expresiones anteriores:
Ds es la dimensión definida en las Figuras C.4-3 y C.4-4.
FUT es la tensión de diseño φ FnL , en MPa, de acuerdo con la Sección C.4.5 despreciando el rigidizador.
FST es la tensión de diseño φ FnL, en MPa, de acuerdo con la Sección C.4.6.
ρST es una relación a determinar de la siguiente forma:
ρST = 1,0
para b/t ≤ S/3
(C.4.7.-3)
ρ ST
=
rs
9
t
⎛⎜ ⎜⎜⎝
b t S
≤ 1,0
-
1 3
⎞⎟ ⎠⎟⎟
para S/3 < b/t ≤ S
(C.4.7.-4)
ρ ST
=
rs
1,5
t
⎛⎜ ⎝⎜⎜
b t S
≤ 1,0
+
3
⎞⎟ ⎟⎠⎟
para 2S > b/t > S
(C.4.7.-5)
rs es el radio de giro del rigidizador, en cm. Se determina de la siguiente forma: - Para rigidizadores simples en forma de labio recto, de espesor constante, similares a los ilustrados en la Figura C.4-3, rs se deberá calcular como:
rs
=
ds
sen θ 3
(C.4.7-6)
- Para otros rigidizadores, rs se deberá calcular respecto del espesor medio del elemento rigidizado.
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44
ds es el ancho de la parte plana del labio rigidizador, en cm. Ilustrado en la Figura C.4-3.
S = 1,28 E Fyc
(C.4.7-7)
b es la distancia entre el borde no apoyado del elemento y. el talón del chaflán o la curva, excepto si el radio interno de la esquina es mayor que 4 veces el espesor, en cuyo caso para calcular b el radio interno se deberá tomar igual a 4 veces el espesor, en cm. En las Figuras C.4-3 y C.4-4 se ilustra la dimensión b.
φy = 0,95
b
Ds
θ
ds
Si r > 4t, para calcular b usar r = 4t Figura C.4-3. Elementos con rigidizador de borde
b
DS La superficie sombreada representa el rigidizador
Si r > 4t, para calcular b usar r = 4t Figura C.4-4. Elementos con rigidizador de borde
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45
C.4.8. Compresión uniforme en elementos de columnas − Elementos planos apoyados en ambos bordes y con un rigidizador intermedio
La tensión de diseño para pandeo local φ FnL (MPa) será:
a. Para λs ≤ S1
φ FnL = φy Fyc
(C.4.8-1)
b. Para S1 < λs < S2
[ ] φ FnL = φc Bp - Dp λs
(C.4.8-2)
c. Para λs ≥ S2
φ
FnL
=
φc
π2 λ2
s
E
(C.4.8-3)
La tensión de diseño φ FnL obtenida de acuerdo con la presente Sección no deberá ser mayor que la tensión de diseño de acuerdo con la Sección C.4.6 para los subelementos del elemento con rigidizador intermedio.
La tensión de diseño φ FnL obtenida de acuerdo con la presente Sección no deberá ser menor que aquella determinada de acuerdo con la Sección C.4.6 despreciando el rigidizador intermedio.
En las expresiones anteriores: As es el área del rigidizador, en cm2.
Io es el momento de inercia de una sección que comprende el rigidizador y la mitad del ancho de los subelementos adyacentes y las esquinas de transición tomado
respecto del eje baricéntrico de la sección paralelo al elemento rigidizado, en cm4 (Figura C.4-5).
Bp , Cp , Dp constantes de pandeo. Tablas: C.2-1 ó C.2-2. λs es la relación de esbeltez equivalente para un rigidizador intermedio.
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46
o o
t
bo
b
b
r
r
b/2
b/2
bo
b
b
r
b/2
b/2
o o
t
La línea o - o es el eje neutro del rigidizador, más una placa de ancho b/2 a cada lado del rigidizador. Io es el momento de inercia de la parte ilustrada en la sección parcial. Si r > 4t, para calcular b usar r = 4t
Figura C.4-5. Elementos planos con rigidizador intermedio
S1
Bc =
- φy φc Dc
Fyc
S2 = Cc
λs
=
4,62
⎜⎛ b ⎞⎟ ⎝t ⎠
1+
1 + As bt
1
+
10,67 bt3
Io
Bc , Cc , Dc constantes de pandeo. Tablas: C.2-1 ó C.2-2. φy = 0,95
(C.4.8-4) (C.4.8-5) (C.4.8-6)
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47
φc = 0,85
C.4.9. Compresión uniforme en elementos de columnas − Elementos curvos apoyados en ambos bordes, paredes de tubos circulares y ovalados
La tensión de diseño para pandeo local φ FnL (MPa) será:
a. Para Rb/t ≤ S1
φ FnL = φy Fyc
(C.4.9-1)
b. Para S1 < Rb/t < S2
⎡ φ FnL = φc ⎢⎣⎢Bt - Dt
Rb
⎤ ⎥
t ⎥⎦
(C.4.9-2)
c. Para Rb/t ≥ S2
φ
FnL
=
16
⎛⎜ ⎝
φcp π 2
Rb t
⎞⎟ ⎠
⎝⎜⎛⎜1
+
E
Rb 35
t
⎞⎟ 2 ⎠⎟
(C.4.9-3)
siendo:
S1
=
⎛⎜ ⎜ ⎜
Bt
⎜
- φy φc Dt
Fyc
⎞⎟2 ⎟ ⎟ ⎟
⎝
⎠
(C.4.9-4)
S2 = Rb/t en la intersección de las Ecuaciones C.4.9-2 y C.4.9-3.
Rb el radio a mitad del espesor de un elemento de sección circular, o máximo radio a mitad del espesor de un elemento de sección ovalada, en cm.
φy = 0,95
φc = 0,85
φcp = 0,85 En el caso de tubos con soldaduras circunferenciales, las ecuaciones de la presente Sección son aplicables solo para Rb/t ≤ 20.
C.5. FLEXIÓN
La Resistencia de Diseño a flexión de una viga φ Mn (kN.m) será el menor de los valores obtenidos por aplicación de las secciones C.5.1, C.5.2, C.5.3 y C.5.4.
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48
C.5.1. Plastificación de la fibra extrema traccionada
El momento de diseño para el estado límite de plastificación de la fibra extrema traccionada se determinará para cada tipo de sección transversal, de acuerdo con las secciones C.5.1.1, C.5.1.2, y C.5.1.3, según corresponda.
C.5.1.1. Elementos planos de perfiles estructurales y tubos rectangulares en flexión sometidos a tracción uniforme
El momento de diseño φ Mn (kN.m) será el menor de los determinados en (a) y en (b):
( ) (a) φ Mn = φy Fyt Sgt 10 −3
(C.5.1.1-1)
φy = 0,95
(b)
( ) φ Mn
=
φu Kt
Fut
S nt
10 −3
φu = 0,85
(C.5.1.1-2)
Sgt módulo resistente elástico de la sección bruta relativo al eje de flexión y correspondiente a la fibra extrema del ala traccionada, en cm3.
Snt módulo resistente elástico de la sección neta relativo al eje de flexión y correspondiente a la fibra extrema del ala traccionada, en cm3.
Kt coeficiente cuyos valores se encuentran en la Tabla C.1-2.
Fyt tensión de fluencia a tracción en MPa. Tablas A.2-1 o A.2-2.
Fut tensión de rotura a tracción en MPa. Tablas A.2-1 o A.2-2.
C.5.1.2. Tubos circulares u ovalados
El momento de diseño φ Mn (kN.m) será el menor de los especificados en (a) y en (b):
( ) (a) φ Mn = 1,17 φy Fyt Sgt 10 −3
(C.5.1.2-1)
φy = 0,95
( ) (b) φ Mn = 1,24
φu Kt
Fut
S nt
10 −3
φu = 0,85
(C.5.1.2-2)
C.5.1.3. Elementos planos sometidos a flexión en su plano, barras macizas rectangulares y circulares en flexión
1. Para los elementos simétricos respecto del eje de flexión el Momento de diseño φ Mn (kN.m) es el menor valor de los especificados en (a) y en (b):
( ) (a) φ Mn = 1,3 φy Fyt Sgt 10 −3
(C.5.1.3-1)
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49
φy = 0,95
( ) (b)
φ
Mn
= 1,42
φu Kt
Fut
S nt
10 −3
φu = 0,85
(C.5.1.3-2)
2. Para los elementos asimétricos respecto del eje de flexión el momento de diseño en la fibra extrema del elemento no deberá ser mayor que el valor obtenido de (1); y el momento a la mitad de la zona traccionada del elemento no deberá ser mayor que el momento indicado en la Sección C.5.1.1.
C.5.2. Pandeo lateral torsional
El estado límite de pandeo lateral no es aplicable a barras flexadas con respecto al eje principal de menor inercia ni a barras con secciones tubulares circulares o cuadradas ni a secciones macizas circulares o cuadradas.
C.5.2.1. Perfiles de una sola alma flexando alrededor del eje fuerte El Momento de diseño φ Mn (kN.m) será:
a. Para
Lb ry Cb
≤ S1
( ) φ Mn = φy Fyc Sc 10 −3
b. Para
S1
<
ry
Lb Cb
< S2
φ
Mn
=
φb
⎡ ⎢Bc ⎣⎢
-
Dc Lb 1,2 ry Cb
⎤ ⎥ ⎥⎦
SC
(10 )−3
c. Para
Lb ry Cb
≥ S2
φ
Mn
=
φb Cb π 2 E
⎛⎜⎝⎜
Lb 1,2 ry
⎠⎞⎟⎟ 2
SC
(10 )−3
siendo:
(C.5.2.1-1) (C.5.2.1-2) (C.5.2.1-3)
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
50
S1
=
1,2
⎜⎛⎝⎜ Bc
-
φy Fyc φb
Dc
⎞⎠⎟⎟
(C.5.2.1-4)
S2 = 1,2 Cc
(C.5.2.1-5)
Bc , Cc , Dc constantes de pandeo. Tablas: C.2-1 ó C.2-2.
φy = 0,95
φb = 0,85
ry el radio de giro del perfil (respecto de un eje paralelo al alma). Para perfiles no simétricos respecto del eje de flexión ry se deberá calcular como si ambas alas fueran iguales al ala comprimida, en cm.
Lb la longitud lateralmente no arriostrada; longitud entre puntos de arriostramiento contra el desplazamiento lateral del ala comprimida o entre puntos arriostrados contra la torsión de la sección transversal. O entre un punto de arriostramiento y el extremo libre de una viga en voladizo. Es decir que los puntos de arriostramiento son los puntos en los cuales el ala comprimida está impedida de desplazarse lateralmente o la sección transversal está restringida contra la torsión, en cm.
Cb un coeficiente que depende de la variación del momento sobre la longitud no arriostrada. Cb se determinará como se indica en la Sección C.5.2.3 o bien conservadoramente se podrá tomar igual a 1.
SC el módulo resistente elástico referido a la fibra comprimida de la sección bruta, en cm3.
Fyc tensión de fluencia a compresión, en MPa. Tablas A.2-1 o A.2-2.
Alternativamente, φ Mn se puede calcular reemplazando en las ecuaciones C.5.2.1-2 o C.5.2.1-3 ry por rye indicado en la Sección C.5.2.2.
C.5.2.2. Vigas de una sola alma, incluyendo vigas de una sola alma con porciones tubulares
Para pandeo lateral en vigas de una sola alma, incluyendo las vigas de una sola alma con porciones tubulares, el momento de diseño, φ Mn, se podrá calcular reemplazando ry en la sección C.5.2.1 por rye determinado de acuerdo con las Secciones C.5.2.2.1 a C.5.2.2.3. Las secciones que tienen el ala traccionada parcial o totalmente arriostrada y el ala comprimida, no arriostrada lateralmente, se deberán diseñar usando la presente Sección, sin considerar la restricción del ala traccionada.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
51
C.5.2.2.1. Secciones con simetría doble y secciones simétricas respecto del eje de flexión, flexando alrededor del eje fuerte
Para verificar secciones de vigas en puntos de arriostramiento o apoyo, o entre puntos de arriostramiento o entre apoyos de tramos de vigas sujetos exclusivamente a momentos en los extremos o a cargas transversales aplicadas en el eje neutro de la viga, el radio de giro efectivo será:
rye
=
1 1,7
Iy d Sc
1+
0 ,152
J Iy
⎛⎜⎝⎜
k y Lb d
⎟⎟⎠⎞ 2
(C.5.2.2.1-1)
Para verificar tramos de viga entre puntos de arriostramiento, o apoyo de vigas sujetas a cargas transversales aplicadas en el ala superior o inferior (cuando la carga tiene libertad de desplazarse lateralmente con la viga si la viga pandea) el radio de giro efectivo será:
r ye
=
1 1,7
Iy
d
⎡ ⎢±
0 ,5
+
Sc
⎢ ⎣
1,25
+
0 ,152
J Iy
⎜⎝⎛⎜
k y Lb d
⎠⎟⎟⎞ 2
⎤ ⎥ ⎥ ⎦
(C.5.2.2.1-2)
El término 0,5 será negativo cuando la carga sobre el ala actúa hacia el centro de corte; y será positivo cuando la carga sobre el ala se aleja del centro de corte.
siendo:
eje y el eje débil, es eje de simetría baricéntrico o eje principal tal que el ala traccionada tiene coordenada y positiva, y la flexión es respecto del eje fuerte x.
rye el radio de giro efectivo de la sección , en cm. Iy el momento de inercia de la viga respecto del eje paralelo al alma, eje débil, en
cm4.
Sc el módulo resistente elástico de la sección bruta de la viga, relativo al eje de flexión (eje fuerte) y referido a la fibra extrema comprimida, en cm3.
J el módulo de torsión de la sección, en cm4. Para las secciones abiertas no tubulares se deberá calcular un valor de J aproximado suponiendo que la sección está compuesta por rectángulos y calculando J como la sumatoria de los términos b t3 / 3 para cada rectángulo, siendo b la mayor dimensión. Para los rectángulos con relaciones b/t < 10 este término se deberá calcular usando la expresión (1/3 − 0,2 t / b) b t3. Para las secciones que contienen piezas abiertas y porciones tubulares J se deberá calcular como la sumatoria de J para las partes abiertas y las partes tubulares.
ky el factor de longitud efectiva para el ala comprimida respecto del eje débil y. No se deberá tomar un valor de ky menor que 1.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
52
Lb la longitud lateralmente no arriostrada de la viga entre puntos de arriostramiento o entre un punto de arriostramiento y el extremo libre de una viga en voladizo. Los puntos de arriostramiento son los puntos en los cuales el ala comprimida está impedida de desplazarse lateralmente o la sección transversal está restringida contra la torsión, en cm.
d altura total de la sección de la viga, en cm.
C.5.2.2.2. Secciones con simetría simple, asimétricas respecto del eje de flexión. Flexando alrededor del eje fuerte
Para una viga asimétrica respecto del eje de flexión, flexando alrededor del eje fuerte, el rye de la Sección C.5.2.2.1 se calcula tomando Iy, Sc y J como si ambas alas fueran iguales al ala comprimida, manteniendo la altura total de la sección.
C.5.2.2.3. Secciones con simetría simple, simétricas o asimétricas respecto del eje de flexión, secciones con simetría doble y secciones sin eje de simetría. Flexando alrededor del eje fuerte
Para cargas que no provocan torsión ni flexión lateral se deberá determinar un valor de rye (cm) más exacto de acuerdo con la presente Sección. Si las cargas provocan torsión y/o flexión lateral, tensiones de alabeo y/o tensiones de flexión lateral se deberán aplicar los requisitos de la Sección D.4.
rye
=
Lb 1,2 π
Me .103 E Sc
(C.5.2.2.3-1)
siendo:
Me el momento crítico elástico (kN.m) determinado de la siguiente manera:
⎡
Me
=
A Fey
⎢U ⎢⎣
+
( ) U 2
+
r2 o
⎛⎜ Fet ⎜⎝ Fey
⎞⎟⎟⎠
⎤ ⎥ ⎥⎦
10
−3
(C.5.2.2.3-2)
Me para vigas en voladizo será determinado por análisis racional salvo que el extremo libre esté lateralmente arriostrado o que el diagrama de carga de la viga esté indicado en la Sección C.5.2.3. Referencias sobre análisis racional se indican en los Comentarios.
eje y el eje de simetría baricéntrico o eje principal tal que el ala traccionada tiene coordenada y positiva y la flexión se produce respecto del eje x.
A el área bruta de la sección transversal, en cm2.
E el módulo de elasticidad en compresión Tabla A.2-1 o A.2-2, en MPa.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
53
Fey
=
π2 E ⎜⎛ k y Lb ⎞⎟2
⎝⎜ ry ⎟⎠
( ) Fet
=
1
A
r2 o
⎜⎜⎛⎝GJ
+ π 2 E Cw kt Lt 2
⎟⎟⎠⎞
Cw el módulo de alabeo torsional de la sección transversal, en cm6.
G = 3 E el módulo de elasticidad transversal, en MPa. 8
(C.5.2.2.3-3) (C.5.2.2.3-4)
ky el coeficiente de longitud efectiva para el ala comprimida respecto del eje débil y. El valor de ky se deberá tomar mayor o igual que 1,0.
kt el coeficiente de longitud efectiva para pandeo torsional. El valor de kt se deberá tomar mayor o igual que 1,0.
U = C1 go - C2 j
(C.5.2.2.3-5)
C1 , C2 coeficientes que se determinan según lo establecido en la Sección C.5.2.3.
go la distancia entre el centro de corte y el punto de aplicación de la carga; esta distancia se considera positiva cuando la carga se aleja del centro de corte y negativa cuando la carga se dirige hacia el centro de corte. Para cargas aplicadas en el centro de corte go = 0, en cm.
Iy el momento de inercia de la sección respecto del eje débil y, en cm4.
J el módulo de torsión de la sección, en cm4.
j un parámetro, en cm, que se determina según:
( ) ∫ ∫ j = 1 2 Ix
y 3 dA +
A
A y x 2dA - y o
(C.5.2.2.3-6)
Para secciones doble Te con simetría doble j = 0.
Para secciones doble Te con simetría simple, a modo de alternativa a la Ecuación C.5.2.2.3-6, j se puede determinar por:
j
= 0,45 d f
⎛⎜ 2 Icy ⎝⎜ I y
−
1⎟⎞⎟⎠
⎡ ⎢1 ⎢⎣
-
⎛⎜⎜⎝
I I
y x
⎟⎠⎞⎟
2
⎤ ⎥ ⎦⎥
(C.5.2.2.3-7)
Para secciones doble Te con simetría simple en las cuales el área del ala menor es mayor o igual el 80% del área del ala mayor j se podrá tomar como − yo.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
54
Iyc el momento de inercia del ala comprimida respecto del eje del alma, (eje débil), en cm4.
Ix e Iy los momentos de inercia de la totalidad de la sección respecto de los ejes: fuerte x y débil y respectivamente, en cm4.
df la distancia entre el baricentro del ala y la punta del alma, en cm. Lt la longitud no arriostrada para torsión, en cm.
ro el radio de giro polar de la sección transversal respecto del centro de corte, en cm. Su valor se determina con la siguiente expresión:
ro =
r x2
+ ry2
+
x
2 o
+
y
2 o
(C.5.2.2.3-8)
rx, ry los radios de giro de la sección transversal respecto de los ejes principales baricéntricos, en cm.
Sc el módulo resistente elástico de la sección, calculado, para la fibra extrema comprimida, para flexión respecto del eje fuerte x, en cm3.
xo la coordenada x del centro de corte, en cm.
yo la coordenada y del centro de corte, en cm.
El origen del sistema de coordenadas coincide con la intersección de los ejes principales.
C.5.2.3. Coeficientes de pandeo lateral
Para los casos no cubiertos en las Secciones C.5.2.3.3. y C.5.2.3.4., los coeficientes Cb, C1 y C2 se deberán determinar como se especifica en las Secciones C.5.2.3.1. ó C.5.2.3.2..
C.5.2.3.1. Secciones con simetría doble
Cb
=
2,5 MMAX
12,5 M MAX + 3 MA + 4 MB
+ 3 MC
siendo:
(C.5.2.3.1-1)
MMAX el valor absoluto del máximo momento flector en el segmento de viga no arriostrado, en kN.m.
MA el valor absoluto del momento flector en la sección ubicada a un cuarto de la luz del segmento de viga no arriostrado, en kN.m.
MB el valor absoluto del momento flector en la sección ubicada a la mitad de la luz del segmento de viga no arriostrado, en kN.m.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
55
MC el valor absoluto del momento flector en la sección ubicada a tres cuartos de la luz del segmento de viga no arriostrado, en kN.m.
C1 Cuando los momentos varían linealmente entre los extremos del segmento no arriostrado C1 = 0. En la Sección C.5.2.3.3 se indican valores de C1 para algunos casos especiales. Para otras variaciones, a menos que haya valores más exactos disponibles, C1 se deberá tomar igual a 0,5.
C2 Como j = 0 no se requiere un valor de C2.
C.5.2.3.2. Secciones con simetría simple
Cb para secciones con Icy / Iy menor o igual que 0,1 o mayor o igual que 0,9, Cb = 1.0. Para secciones con Icy / Iy mayor que 0,1 y menor que 0,9 el valor de Cb se deberá determinar de acuerdo con la Ecuación C.5.2.3.1-1. Cuando MMAX produce compresión en el ala mayor y el ala menor también está sujeta a compresión en la longitud no arriostrada, el elemento se deberá verificar en la sección de MMAX y también en la sección donde el ala menor está sujeta a su máxima compresión. En la sección de MMAX el valor de Cb se deberá calcular usando la Ecuación C.5.2.3.1-1. En la ubicación donde el ala menor está sujeta a su máxima compresión Cb se deberá tomar igual a 1,67.
C1 Cuando los momentos varían linealmente entre los extremos del segmento no arriostrado C1 = 0. En la Sección C.5.2.3.3 se indican valores de C1 para algunos casos especiales. Para otros casos C1 se deberá determinar por análisis racional.
C2 Cuando los momentos varían linealmente entre los extremos del segmento no arriostrado C2 = 1. En la Sección C.5.2.3.3. se indican valores de C2 para algunos casos especiales. Para otros casos C2 se deberá determinar por análisis racional.
C.5.2.3.3. Casos especiales − Secciones con simetría doble o simple
Para vigas simplemente apoyadas, y con los diagramas de cargas que se indican a continuación, se deberán utilizar los siguientes valores de Cb, C1 y C2, excepto para secciones en las cuales Icy / Iy es menor o igual que 0,1 o mayor o igual que 0,9, en cuyo caso Cb se deberá tomar igual a 1,0:
(a) Carga uniformemente distribuida en la totalidad del tramo:
Cb = 1,13 C1 = 0,41 Cb C2 = 0.47 Cb
(b) Una carga concentrada aplicada a una distancia aL de uno de los extremos del tramo:
Cb = 1,75 - 1,6 a (1 - a)
(C.5.2.3.3-1)
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
56
C1
=
Cb a (1 - a) π 2
sen 2 π
a
C2
=
Cb - C1 2
(C.5.2.3.3-2) (C.5.2.3.3-3)
(c) Dos cargas concentradas aplicadas simétricamente a una distancia aL de cada extremo del tramo:
Cb = 1 + 2,8 a 3
C1
=
2 Cb aπ2
sen 2
π
a
C2
=
(1
-
a) Cb
-
C1 2
(C.5.2.3.3-4) (C.5.2.3.3-5) (C.5.2.3.3-6)
C.5.2.3.4. Vigas en voladizo
Los valores de Cb para vigas en voladizo arriostradas en su extremo libre se pueden evaluar usando la Ecuación C.5.2.3.1-1. Para vigas en voladizo arriostradas en el apoyo y no arriostradas en el extremo libre, Cb se deberá tomar de la siguiente manera:
Carga concentrada en el extremo libre aplicada en el baricentro
Cb = 1,28, ky = 1,0
Carga uniformemente repartida aplicada en Cb = 2,08, ky = 1,0 el baricentro
Momento flector uniforme
Cb = 0,50, ky = 2,1
C.5.2.4. Secciones rectangulares macizas flexando alrededor del eje fuerte
Para las secciones rectangulares macizas sometidas a flexión respecto del eje fuerte, el Momento de diseño φ Mn (kN.m) será:
a. Para
d t
Lb Cb d
≤ S1
( ) φ Mn = 1,3 φy Fyc SC 10 −3
(C.5.2.4-1)
b. Para
S1
<
d t
Lb Cb d
< S2
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
57
φ Mn
= φb
⎜⎜⎝⎛ Bbr
- 2,3 Dbr
d t
Lb Cb d
⎟⎟⎞⎠
SC
(10 )−3
(C.5.2.4-2)
c. Para
d t
Lb Cb d
≥ S2
φ
Mn
=
φb Cb π 2 E 5 ,29 ⎛⎜ d ⎞⎟2 Lb
SC (10 )−3
⎝t⎠ d
(C.5.2.4-3)
siendo:
S1
=
B br
- 1,3 Fyc 2,3 Dbr
φy φb
S2
=
C br 2,3
(C.5.2.4-4) (C.5.2.5-5)
Bbr , Cbr , Dbr constantes de pandeo. Tablas: C.2-1 ó C.2-2. φy = 0,95 φb = 0,85 d la altura de la sección transversal de la viga, en cm.
t el espesor de la sección transversal de la viga, en cm.
Lb la longitud lateralmente no arriostrada; longitud entre puntos de arriostramiento contra el desplazamiento lateral del ala comprimida o entre puntos arriostrados contra la torsión de la sección transversal. O entre un punto de arriostramiento y el extremo libre de una viga en voladizo. Es decir que los puntos de arriostramiento son los puntos en los cuales el ala comprimida está impedida de desplazarse lateralmente o la sección transversal está restringida contra la torsión, en cm.
Cb un coeficiente que depende de la variación del momento sobre la longitud no arriostrada. Cb deberá ser como se indica en la Sección C.5.2.3 o bien se deberá tomar igual a 1.
SC el módulo resistente elástico referido a la fibra comprimida de la sección bruta, en cm3.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
58
C.5.2.5. Tubos rectangulares, secciones cajón, y vigas que tengan secciones con partes tubulares flexando alrededor del eje fuerte
En el presente Reglamento se considera a los perfiles tubulares como secciones cerradas.
La Resistencia de diseño a flexión φ Mn (kN.m) para el estado límite de pandeo lateral será:
a. Para
Cb
Lb ⎜⎛ ⎜ ⎝
Sc Iy 2
J
⎟⎞ ⎟ ⎠
≤
S1
( ) φ Mn = φy Fyc SC 10 −3
(C.5.2.5-1)
b. Para
S1
<
Cb
Lb ⎛⎜ ⎜ ⎝
Sc Iy 2
J
⎟⎞ ⎟ ⎠
<
S2
⎜⎛
φ
Mn
=
φb
⎜ ⎜ Bc
- 1,6
Dc
⎜ ⎜⎝
⎟⎞
Lb Sc
Cb
Iy J 2
⎟ ⎟
⋅
SC
(10
)−3
⎟ ⎠⎟
(C.5.2.5-2)
c.
Para
Cb
Lb ⎛⎜ ⎜ ⎝
Sc Iy 2
J
⎞⎟ ⎟ ⎠
≥
S2
φ Mn =
φb π 2 E ⎜⎛
⎞⎟ SC (10 )−3
2 ,56
⎜
⎜
⎜
⎜ ⎝⎜
C
b
Lb ⎜⎛ ⎜ ⎝
Sc Iy 2
J
⎟⎞ ⎟ ⎠
⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠⎟
(C.5.2.5-3)
siendo:
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
59
S1
=
⎛⎜ ⎜
Bc
-
φy Fyc φb
⎜ ⎜⎝⎜
1,6 Dc
⎟⎞ 2 ⎟ ⎟ ⎟⎠⎟
(C.5.2.5-4)
S2
=
⎜⎛⎝⎜
Cc 1,6
⎟⎟⎠⎞ 2
(C.5.2.5-5)
Bc , Cc , Dc constantes de pandeo. Tablas: C.2-1 ó C.2-2.
φy = 0,95
φb = 0,85
Iy el momento de inercia de la viga respecto del eje débil, en cm4.
J módulo de torsión de la sección, en cm4.
Lb la longitud lateralmente no arriostrada; longitud entre puntos de arriostramiento contra el desplazamiento lateral del ala comprimida o entre puntos arriostrados contra la torsión de la sección transversal. O entre un punto de arriostramiento y el extremo libre de una viga en voladizo. Es decir que los puntos de arriostramiento son los puntos en los cuales el ala comprimida está impedida de desplazarse lateralmente o la sección transversal está restringida contra la torsión, en cm.
Cb el coeficiente de flexión dependiente de la variación del diagrama de momento flector sobre la longitud no arriostrada. Cb deberá ser como se indica en la Sección C.5.2.3 o bien se deberá tomar igual a 1.
Sc el módulo resistente elástico de la sección, relativo al eje de flexión, y correspondiente a la fibra extrema comprimida, en cm3.
Alternativamente, φ Mn se podrá calcular usando las expresiones de la Sección C.5.2.1 y reemplazando ry por rye indicado en la Sección C.5.2.2.
Para los tubos rectangulares angostos solicitados a flexión respecto del eje fuerte y
cuya relación altura / ancho es mayor o igual que 6 el término I y J 2 se puede
reemplazar por Iy.
C.5.2.6. Alas comprimidas de vigas con apoyos elásticos
Las resistencias de diseño a flexión para el estado límite de pandeo lateral en vigas con alas comprimidas que tienen apoyos elásticos, como por ejemplo el ala comprimida de una cubierta con juntas engrafadas, tipo SSR (Standing Seam Roof) o una viga en forma de omega invertida con sus dos alas comprimidas, se podrá determinar en base a la Sección C.5.2.1., utilizando el siguiente valor efectivo de Lb / ry en las fórmulas para el Momento de diseño:
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
60
Lb ry
efectivo
=
2,7
⎛⎜
E
A2 c
⎜⎝ 10 β s I yc
⎟⎞1 / 4 ⎠⎟
(C5.2.6-1)
siendo:
Ac el área de una columna ideal comprimida (ala comprimida más 1/3 del área de la porción del alma comprendida entre el ala comprimida y el eje neutro), en cm2.
E el módulo de elasticidad en compresión, en MPa.
Iyc el momento de inercia de la columna ideal comprimida respecto de un eje paralelo al alma vertical (eje débil), en cm4.
βs una constante elástica (fuerza transversal aplicada al ala comprimida del elemento de longitud unitaria dividida por la flecha debida a esa fuerza, en kN/cm.cm.
C.5.3. Estado límite de pandeo local del ala uniformemente comprimida
El momento de diseño para el estado límite de pandeo local del ala uniformemente comprimida φ Mn (kN.m) se determinará para cada tipo de sección transversal, de acuerdo con las Secciones, C.5.3.1 a C.5.3.7, según corresponda.
C.5.3.1. Tubos circulares u ovalados El Momento de diseño φ Mn (kN.m) será: (a). Para Rb/t ≤ S1
( ) φ Mn = 1,17 φy FycSC 10 −3
(C.5.3.1-1)
(b). Para S1 < Rb/t < S2
( ) φ Mn = φb ⎝⎛⎜⎜ Btb - Dtb
Rb t
⎟⎟⎞⎠ ⋅ SC
10
−3
(C.5.3.1-2)
(c). Para Rb/t ≥ S2, la resistencia de diseño a flexión φ Mn (kN.m) se deberá determinar a partir de las tensiones de diseño para paredes de tubos uniformemente comprimidos de la Sección C.4.9 usando la fórmula que corresponda según el valor particular de Rb/t.
φ Mn = (φ FnL ) SC (10 )−3
(C.5.3.1-3)
siendo:
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
61
S1
=
⎛⎜ ⎜
Btb
⎜
⎜⎜⎝
- 1,17 Fyc D tb
φy φb
⎟⎞ 2 ⎟ ⎟ ⎠⎟⎟
(C.5.3.1-4)
S2
=
⎛⎜ ⎜ ⎜
Btb
⎝⎜⎜ Dtb
- φy φb
- φc φb
Bt Dt
⎟⎞ 2 ⎟ ⎟ ⎟⎟⎠
(C.5.3.1-5)
Btb , Bt , Dtb , Dt constantes de pandeo. Tablas: C.2-1 ó C.2-2.
En el caso de los tubos con soldaduras circunferenciales, las ecuaciones de la presente sección son aplicables sólo para Rb/t ≤ 20.
φy = 0,95
φc = 0,85
φb = 0,85 Sc Módulo resistente elástico de la sección relativo al eje de flexión y correspondiente
a la fibra extrema comprimida, en cm3. φ FnL tensión de diseño para pandeo local dada en la Sección C.4.9, en MPa.
C.5.3.2. Elementos planos apoyados en un borde (no rigidizados) El Momento de diseño φ Mn (kN.m) será: a. Para b/t ≤ S1
( ) φ Mn = φy Fyc SC 10 −3
b. para S1 < b/t < S2
φ
Mn
= φb
⎣⎡⎢B p
- 5,1 Dp
b t
⎤ ⎦⎥
SC
(10 )−3
c. para b/t ≥ S2
φ
Mn
=
φb
k2 Bp 5,1 b
E
SC (10 )−3
t
siendo:
(C.5.3.2-1) (C.5.3.2-2) (C.5.3.2-3)
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
62
S1
=
Bp
- φy φb
F yc
5,1 Dp
(C.5.3.2-4)
S2
=
k1 Bp 5,1 Dp
(C.5.3.2-5)
Bp , Cp , Dp constantes de pandeo. Tablas: C.2-1 ó C.2-2.
k1 , k2 constantes. Tablas: C.2-1 ó C.2-2.
φy = 0,95
φb = 0,85
b la distancia entre el borde no apoyado del elemento y el talón del chaflán o la curva, excepto si el radio interno de la esquina es mayor que 4 veces el espesor, en cuyo caso para calcular b el radio interno se deberá asumir igual a 4 veces el espesor, en cm. En la Figura C.4-1 se ilustra la dimensión b.
C.5.3.3. Elementos planos apoyados en ambos bordes (rigidizados) El Momento de diseño φ Mn (kN.m) será:
a. para b/t ≤ S1
( ) φ Mn = φy Fyc SC 10 −3
(C.5.3.3-1)
b. para S1 < b/t < S2
φ
Mn
= φb
⎢⎡⎣B p
- 1,6 Dp
b t
⎤ ⎦⎥
SC
(10 )−3
c. para b/t ≥ S2
(C.5.3.3-2)
( ) φ Mn = φb k2
Bp E b
SC
10 −3
1,6
t
(C.5.3.3-3)
siendo:
S1
=
Bp
- φy φc
F yc
1,6 Dp
(C.5.3.3-4)
S2
=
k1 Bp 1,6 Dp
(C.5.3.3-5)
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
63
Bp , Cp , Dp constantes de pandeo. Tablas: C.2-1 ó C.2-2.
k1 , k2 constantes. Tablas: C.2-1 ó C.2-2.
φy = 0,95
φb = 0,85
b la distancia entre el borde no apoyado del elemento y el talón del chaflán o la curva, excepto si el radio interno de la esquina es mayor que 4 veces el espesor, en cuyo caso para calcular b el radio interno se deberá tomar igual a 4 veces el espesor, en cm. En la Figura C.4-2 se ilustra la dimensión b.
C.5.3.4. Elementos curvos apoyados en ambos bordes El Momento de diseño φ Mn (kN.m) será:
a. Para Rb/t ≤ S1
( ) φ Mn = 1,17 φy Fyc SC 10 −3
b. Para S1 < Rb/t < S2
⎡ φ Mn = φb ⎣⎢⎢Bt - Dt
Rb t
⎤ ⎥ ⎥⎦
SC
(10 )−3
c. Para Rb/t ≥ S2
φ
Mn
=
16
φcp π 2
⎛⎜ ⎝
Rb t
⎞⎟ ⎠
⎜⎜⎛⎝1
+
E
Rb 35
t
⎟⎞ 2 ⎟⎠
SC (10 )−3
siendo:
S1
=
⎜⎛ ⎜ ⎜
Bt
⎜⎜⎝
- 1,17 φ y φc
Dt
F yc
⎞⎟ 2 ⎟ ⎟ ⎠⎟⎟
S2 = Ct
(C.5.3.4-1) (C.5.3.4-2) (C.5.3.4-3)
(C.5.3.4-4) (C.5.3.4-5)
Ct = Rb/t en la intersección de las Ecuaciones C.5.3.4-2 y C.5.3.4-3.
Rb el radio a mitad del espesor de un elemento de sección circular, o máximo radio a mitad del espesor de un elemento de sección ovalada, en cm.
Bt , Ct , Dt constantes de pandeo. Tablas: C.2-1 ó C.2-2.
φy = 0,95
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
64
φb = 0,85
φcp = 0,80
En el caso de tubos con soldaduras circunferenciales, las ecuaciones de la presente Sección son aplicables sólo para Rb/t ≤ 20.
C.5.3.5. Elementos planos apoyados en un borde y con rigidizador en el otro
Los requisitos de la presente Sección se aplican cuando Ds/b ≤ 0,8. La resistencia de diseño a flexión φ Mn (kN.m) será el menor de los siguientes valores (a) o (b):
( ) (a)
φ Mn = φy Fyc SC 10 −3
(C.5.3.5-1)
( ( ) ) (b) φ Mn = φ MUT + φ MST − φ MUT ρST ≤ φ MST
(C.5.3.5-2)
Para un rigidizador recto de espesor constante, la resistencia de diseño φ Mn no deberá ser mayor que la resistencia de diseño a flexión φ Mn = φ FnL. Sc.(10)-3 siendo,
φ FnL la tensión de diseño para pandeo local del rigidizador, determinada de acuerdo
con la Sección C.4.5.1.
En las expresiones anteriores:
Ds es la dimensión definida en las Figuras C.4-3 y C.4-4.
φMUT es la resistencia de diseño a flexión, en kN.m, determinada de acuerdo con la Sección C.5.3.2 despreciando la existencia del rigidizador o sea con el elemento no rigidizado.
φMST es la resistencia de diseño a flexión, en kN.m, determinada de acuerdo con la Sección C.5.3.3 o sea considerando el elemento como rigidizado.
ρST es una relación a determinar de la siguiente forma:
ρST = 1,0
para b/t ≤ S/3
ρ ST
=
rs
9
t
⎛⎜ ⎝⎜⎜
b t S
≤ 1,0
-
1 3
⎞⎟ ⎟⎟⎠
para S/3 < b/t ≤ S
(C.5.3.5-3) (C.5.3.5-4)
ρ ST
=
rs
1,5
t
⎜⎛ ⎝⎜⎜
b t S
≤ 1,0
+
3
⎟⎞ ⎠⎟⎟
para 2S > b/t > S
(C.5.3.5-5)
rs es el radio de giro del rigidizador, en cm. Se determina de la siguiente forma:
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
65
- Para rigidizadores simples en forma de labio recto, de espesor constante,
similares a los ilustrados en la Figura C.4-3, rs se deberá calcular como:
rs
=
ds
sen θ 3
(C.5.3.5-6)
- Para otros rigidizadores, rs se deberá calcular respecto del espesor medio del elemento rigidizado.
ds es el ancho de la parte plana del labio rigidizador, en cm. Ilustrado en la Figura C.4-3.
S = 1,28 E Fyc
(C.5.3.5-7)
b es la distancia entre el borde no apoyado del elemento y. el talón del chaflán o la curva, excepto si el radio interno de la esquina es mayor que 4 veces el espesor, en cuyo caso para calcular b el radio interno se deberá tomar igual a 4 veces el espesor, en cm. En las Figuras C.4-3 se ilustra la dimensión b.
φy = 0,95
C.5.3.6. Elementos planos apoyados en ambos bordes y con rigidizador intermedio
El Momento de diseño φ Mn (kN.m) será:
(a) Para λs ≤ S1
( ) φ Mn = φy Fyc SC 10 −3
(C.5.3.6-1)
(b) Para S1 < λs < S2
[ ] ( ) φ Mn = φb Bc - Dc λs SC 10 −3
(C.5.3.6-2)
(c) Para λs ≥ S2
( ) φ
Mn
=
φb
π2 λ2
s
E
SC
10
−3
(C.5.3.6-3)
La resistencia de diseño φ Mn obtenida de acuerdo con la presente Sección, no deberá ser mayor que la resistencia de diseño a flexión determinada de acuerdo con la Sección C.5.3.3. considerando la relación de esbeltez local de los subelementos del elemento con rigidizador intermedio.
La resistencia de diseño φ Mn obtenida de acuerdo con la presente Sección, no deberá ser menor que la resistencia de diseño a flexión determinada de acuerdo con la Sección C.5.3.3 considerando la relación de esbeltez local despreciando la existencia del rigidizador intermedio.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
66
En las expresiones anteriores:
S1
=
Bc
- φy φc Dc
Fyc
S2 = Cc
λs
=
4,62
⎜⎛ ⎝
b ⎟⎞ t⎠
1+
1 + As bt
1
+
10,67 bt3
Io
(C.5.3.6-4) (C.5.3.6-5) (C.5.3.6-6)
Bc , Cc , Dc constantes de pandeo. Tablas: C.2-1 ó C.2-2. As es el área del rigidizador, en cm2.
Io es el momento de inercia de una sección que comprende el rigidizador y la mitad del ancho de los subelementos adyacentes y las equinas de transición tomado
respecto del eje baricéntrico de la sección paralelo al elemento rigidizado, en cm4 (Figura C.4-5).
φy = 0,95
φb = 0,85
C.5.3.7. Elementos planos apoyados en el borde traccionado, y con el borde comprimido libre
El Momento de diseño φ Mn (kN.m) será:
(a). para b/t ≤ S1
( ) φ Mn = 1,3 φy Fyc SC 10 −3
(C.5.3.7-1)
(b). para S1 < b/t < S2
φ Mn
= φb
⎡⎣⎢B br
- 3,5 Dbr
b t
⎤ ⎦⎥
SC
(10
)−
3
(C.5.3.7-2)
(c). para b/t ≥ S2
φ
Mn
=
φb π 2 E ⎛⎜ 3,5 b ⎟⎞2
SC (10 )−3
⎝ t⎠
(C.5.3.7-3)
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
67
siendo:
S1
=
B br
- 1,3 φ y φb
3,5 Dbr
Fyc
S2
=
C br 3,5
(C.5.3.7-4) (C.5.3.7-5)
φy = 0,95
φb = 0,85
b la distancia entre el borde no apoyado del elemento y el talón del chaflán o la curva, excepto si el radio interno de la esquina es mayor que 4 veces el espesor, en cuyo caso para calcular b el radio interno se deberá tomar igual a 4 veces el espesor, en cm. En la Figura C.4-1 se ilustra la dimensión b.
Bbr , Cbr , Dbr constantes de pandeo. Tablas: C.2-1 ó C.2-2.
C.5.4. Estado límite de pandeo local del alma
El momento de diseño para el estado límite de pandeo local del alma se determinará para cada tipo de sección transversal, de acuerdo con las secciones, C.5.4.1 y C.5.4.2 según corresponda.
C.5.4.1. Elementos planos apoyados en ambos bordes El Momento de diseño φ Mn (kN.m) será: (a) Para h/t ≤ S1
( ) φ Mn = 1,3 φy Fyc SC 10 −3
(C.5.4.1-1)
(b) Para S1 < h/t < S2
φ Mn
= φb
⎡⎢⎣B br
- m Dbr
h t
⎤ ⎥⎦
SC
(10 )−3
(C.5.4.1-2)
(c) Para h/t ≥ S2
φ
Mn
= φb
k2 ⎜⎛ m
B br h ⎟⎞
E
SC
(10 )−3
⎝ t⎠
siendo:
(C.5.4.1-3)
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
68
S1
=
B br
- 1,3 φ y φb
m Dbr
Fyc
S2
=
k1 ⋅ Bbr m ⋅ Dbr
(C.5.4.1-4) (C.5.4.1-5)
m = 1,15 + co
para
2 cc
- 1 < co < 1 cc
(C.5.4.1-6)
m = 1,3 1 − co cc
para
co ≤ - 1 cc
(C.5.4.1-7)
Bbr , Dbr constantes de pandeo. Tablas: C.2-1 ó C.2-2.
cc la distancia entre el eje neutro y la fibra extrema del elemento que tiene la mayor tensión de compresión, en cm.
co la distancia entre el eje neutro y la otra fibra extrema del elemento, en cm. Las distancias a las fibras comprimidas se consideran negativas; y las distancias a las fibras traccionadas se consideran positivas.
Sc Módulo resistente elástico de la sección bruta relativo al eje de flexión y referido a la fibra extrema comprimida, en cm3
h la altura libre del alma, en cm. (Figura C.5-1).
φy = 0,95 φb = 0,85
h h
Figura C.5-1. Dimensión h
C.5.4.2. Elementos planos apoyados en ambos bordes y con un rigidizador longitudinal
Los requisitos de la presente Sección se aplican cuando los rigidizadores están ubicados a 0,4 d1 del ala, como se ilustra en la Figura C.5-2.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
69
El Momento de diseño φ Mn (kN.m) será: (a) Para h/t ≤ S1
( ) φ Mn = 1,3 φy Fyc SC 10 −3
(C.5.4.2-1)
(b) Para S1 < h/t < S2
φ Mn
= φb
⎢⎣⎡B br
- 0,29 Dbr
h t
⎤ ⎦⎥
SC
(10 )−3
(C.5.4.2-2)
(c) Para h/t ≥ S2
φ
Mn
= φb k2 Bbr E ⎛⎜ 0,29 h ⎟⎞
SC
(10 )−3
⎝
t⎠
siendo:
S1
=
B br
- 1,3 φ y φb
0,29 Dbr
Fyc
(C.5.4.2-3) (C.5.4.2-4)
S2
=
k1 ⋅ Bbr 0,29 ⋅ Dbr
(C.5.4.2-5)
Bbr , Dbr constantes de pandeo. Tablas: C.2-1 ó C.2-2. h la altura libre del alma, en cm. (Figura C.5-2).
d1 la distancia libre entre el eje neutro y el ala comprimida, en cm. (Figura C.5-2).
Sc Módulo resistente elástico de la sección bruta relativo al eje de flexión y referido a la fibra extrema comprimida, en cm3.
φy = 0,95
φb = 0,85
0 . 4 d1 d1
h
Figura C.5-2. Dimensiones h y d1
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
70
C.5.5. Flexión de secciones macizas respecto del eje débil
Para las secciones rectangulares macizas sometidas a flexión respecto del eje débil, varillas y barras macizas de sección cuadrada, y circulares macizas, la resistencia de diseño a flexión φ Mn (kN.m) será:
( ) φ Mn = 1,3 φy FycSc 10 −3
(C.5.5-1)
Sc Módulo resistente elástico de la sección transversal relativo al eje de flexión y referido a la fibra extrema comprimida, en cm3.
C.6. RESISTENCIA DE DISEÑO A CORTE
C.6.1. Almas planas apoyadas en ambos bordes, sin rigidizadores La resistencia de diseño a corte Vd (kN) será:
( ) Vd = φ FV L AW 10 −1
AW área del alma o almas (Σ h.t ), en cm2.
La tensión de diseño al corte φFVL (MPa) se obtiene por: (a) Para h/t ≤ S1
φ
FVL
=
φy
Fyt 3
(b) Para S1 < h/t < S2
φ FVL
= φvp
⎜⎛ ⎝
Bv
- 1,25 Dv
h ⎟⎞ t⎠
(c) Para h/t ≥ S2
φ
FVL
=
φv π 2 E ⎛⎜1,25 h ⎟⎞2
⎝ t⎠
siendo:
h altura libre del alma, en cm. (Figura C.5-1).
t espesor del alma, en cm.
(C.6.1-1)
(C.6.1-2) (C.6.1-3) (C.6.1-4)
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
71
S1
=
Bv
-
Fyt φvp
φy 3
1,25 Dv
S2
=
h t
en la intersección de las Ecuaciones C.6.1-3 y C.6.1-4.
Bv , Dv constantes de pandeo. Tablas: C.2-1 ó C.2-2. φy = 0,95 φv = 0,80 φvp = 0,90
(C.6.1-5)
C.6.2. Almas planas apoyadas en ambos bordes, con rigidizadores La resistencia de diseño a corte Vd (kN) será:
( ) Vd = φ FV L AW 10 −1
(C.6.1-1)
AW área del alma o almas ( Σ h.t ), en cm2.
La tensión de diseño al corte φFVL (MPa) se obtiene por:
(a) Para ae / t ≤ S1
φ
FVL
=
φy
Fyt 3
(b) Para S1 < ae / t < S2
φ FVL
= 1,375 φvp
⎛⎜ ⎝
Bv
- 1,25 Dv
ae t
⎞⎟ ⎠
(C.6.2-2) (C.6.2-3)
(c) Para ae / t ≥ S2
φ
FVL
=
1,375 φv π 2 E ⎜⎛1,25 ae ⎟⎞2
⎝
t⎠
siendo:
(C.6.2-4)
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
72
ae =
a1
1
+
0,7
⎜⎜⎝⎛
a1 a2
⎞⎠⎟⎟ 2
a1 la menor dimensión del panel rectangular, en cm. a2 la mayor dimensión del panel rectangular, en cm. t espesor del alma, en cm.
S1
=
Bv
-
φy Fyt
1,375 φvp
1,25 Dv
3
(C.6.2-5)
Bv , Dv constantes de pandeo. Tablas: C.2-1 ó C.2-2.
S2
=
ae t
en la intersección de las Ecuaciones C.6.2-2 y C.6.2-3.
φy = 0,95 φv = 0,80 φvp = 0,90 Las especificaciones para rigidizadores se indican en las Secciones D.6 y D.7.
C.6.3. Tubos circulares y ovalados
La Resistencia de diseño al corte Vd (kN) en tubos circulares y ovalados sometidos a cargas de corte o de torsión será:
Vd = (φ FVL ) 0,5 Ag (10 )−1
(C.6.3-1)
siendo:
Ag área bruta del tubo, en cm2
φ FVL tensión de diseño a corte o torsión, en MPa. Se determinará con las especificaciones de la Sección C.6.1 usando la relación h/t dada por:
h t
=
2 ,9
⎛⎜ ⎝
Rb t
⎞⎟5 / 8 ⎠
⎜⎜⎝⎛
LS Rb
⎟⎞⎟⎠1 / 4
(C.6.3-2)
siendo:
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
73
Rb radio a la mitad del espesor de un tubo circular o máximo radio a la mitad del espesor de un tubo ovalado, en cm.
t espesor del tubo, en cm.
Ls longitud de tubo entre rigidizadores circunferenciales, o longitud total si no hay rigidizadores circunferenciales, en cm.
C.6.4. Secciones rectangulares macizas y secciones asimétricas
La Resistencia de diseño a corte expresada en términos de tensión φ Fv deberá ser mayor o igual a la Resistencia requerida fuv determinada mediante análisis seccional elástico cuando la estructura está sometida a las acciones mayoradas:
(a) Para el estado límite de plastificación bajo tensiones de corte:
fuy ≤ φ FV = 0,6 φ Fy
φ = 0,90
(C.6.4-1)
(b) Para el estado límite de pandeo:
fuy ≤ φ FVL
FVL tensión critica de pandeo por corte, en MPa. φc = 0,85
(C.6.4-2)
C.7. BARRAS DE ÁNGULO SIMPLE SOLICITADAS A FLEXIÓN
La resistencia de diseño a flexión determinada según la Sección C.7.1 se deberá utilizar de acuerdo con las especificaciones de las secciones C.7.2 y C.7.3.
C.7.1. Resistencia de diseño a flexión La resistencia de diseño a flexión será el menor valor de φ Mn, (MPa) con Mn determinado por aplicación de lo especificado en las secciones C.7.1.1 a C.7.1.3.
El factor de resistencia será φ = 0,95 para los estados límites de fluencia, y φ = 0,85 para todos los demás estados límites.
C.7.1.1. Estado límite de pandeo local • Para el estado límite de pandeo local, cuando la punta del ala del ángulo esté
comprimida (ver Figura C.7-1), Mn (kN.m) se determinará con las siguientes expresiones:
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
74
Para:
b t
≤ S1
( ) Mn = 1,3 Fyc Sc 10 −3
Figura C.7-1
(C.7.1.1-1)
Para:
S1
<
b t
<
S2
Mn
=
⎢⎡⎣Bbr
-
4
Dbr
⎛⎜ ⎝
b t
⎞⎠⎟⎥⎦⎤
Sc
(10 )−3
(C.7.1.1-2)
Para:
b t
≥
S2
Mn =
π 2 E Sc
⎣⎢⎡4
⎜⎛ ⎝
b t
⎞⎠⎟⎥⎦⎤
2
(10 )−3
(C.7.1.1-3)
siendo:
( ) S1 =
Bbr - 1,3 Fyc 4 Dbr
(C.7.1.1-4)
S2
=
C br 4
(C.7.1.1-5)
Bbr , Dbr constantes de pandeo. Tablas C.2-1 ó Tabla C.2-2. Sc el módulo resistente elástico de la sección relativo al eje de flexión, y
correspondiente a la punta comprimida, en cm3.
• Para el estado límite de pandeo local si una de las alas del ángulo está uniformemente comprimida (Figura C.7-2) Mn (kN.m) se determinará con las siguientes expresiones:
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
75
Para:
b t
≤ S1
( ) Mn = Fyc Sc 10 −3
Figura C.7-2
(C.7.1.1-6)
Para:
S1
<
b t
<
S2
Mn
=
⎡ ⎣⎢B p
-
5,1
Dp
⎛⎜ ⎝
b t
⎟⎞⎠⎥⎦⎤
Sc
(10 )−3
Para:
b t
≥
S2
Mn =
π 2 E Sc
⎡⎣⎢5
,1
⎛⎜ ⎝
b t
⎟⎞ ⎠
⎤ ⎦⎥
2
(10 )−3
siendo:
( ) S1 =
Bp - Fyc 5 ,1 Dp
S2
=
Cp 5,1
Bp , Dp constantes de pandeo. Tablas C.2-1 ó Tabla C.2-2.
(C.7.1.1-7) (C.7.1.1-8) (C.7.1.1-9) (C.7.1.1-10)
C.7.1.2. Estado límite de plastificación
• Para el estado límite de plastificación, cuando la punta del ala del ángulo esté traccionada (ver Figura C.7-3), Mn (kN.m) se determinará con la siguiente expresión:
Figura C.7-3
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
76
Mn = 1,3 My
(C.7.1.2-1)
siendo:
My el momento elástico relativo al eje de flexión, en kN.m. M y = Fyt St (10 )−3 .
St el módulo resistente elástico de la sección relativo al eje de flexión, y correspondiente a la punta traccionada, en cm3.
C.7.1.3. Estado límite de pandeo lateral-torsional Para el estado límite de pandeo lateral-torsional, Mn (kN.m) se determinará con las siguientes expresiones:
Para: Mob ≤ M y
Mn
=
⎛⎝⎜⎜ 0,92
-
0,17
M ob My
⎠⎟⎞⎟
M ob
(C.7.1.3-1)
Para: Mob > M y
Mn = ⎜⎛⎝⎜1,92 - 1,17
My M ob
⎟⎞ ⎟⎠
M
y
≤ 1,3
My
(C.7.1.3-2)
siendo:
Mob el momento de pandeo lateral-torsional elástico determinado con las Secciones C.7.2. ó C.7.3., según corresponda, en kN.m. Cb se deberá determinar de acuerdo con la Ecuación C.5.2.3.1-1, pero no deberá ser mayor que 1,3.
My el momento elástico de la sección relativo al eje de flexión, en kN.m. Menor valor de Fyc.Sc(10)-3 o Fyt.St(10)-3.
C.7.2. Flexión alrededor de los ejes geométricos La Figura C.7-4 ilustra la representación de la flexión respecto de un eje geométrico.
Sección SCu.7bs.2e.c1c.iones Subseccioneas. y(ab).y (b)
SSecucbisóenccCió.7n.2c..2
Figura C.7-4
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
77
C.7.2.1. Casos con restricción torsional
(a) Los perfiles ángulo flexados que tengan restricción al pandeo lateral-torsional en toda su longitud deberán ser dimensionados en base a la flexión alrededor de sus ejes geométricos, y su resistencia nominal a flexión Mn será el menor de los valores determinados por las secciones C.7.1.1 y C.7.1.2.
(b) Para perfiles ángulo de alas iguales cuando la restricción al pandeo lateraltorsional se produce sólo en el punto de momento máximo, la resistencia de diseño a flexión, φ Mn, se deberá calcular con Sc igual al módulo resistente de la sección respecto del eje geométrico. La resistencia nominal a flexión, Mn, será determinado por lo especificado en la Sección C.7.1. Si la punta del ala del ángulo está comprimida, la resistencia al pandeo lateral-torsional se determinará de acuerdo con la Sección C.7.1.3 con:
( ) Mob
=
0,82
E
b4 t L2
b
Cb
10 -3
⎡ ⎢ ⎢⎣
1
+
0,78
⎜⎝⎛⎜
Lb b
2
t
⎟⎟⎠⎞
2
⎤ - 1⎥
⎦⎥
(C.7.2.1-1)
Si la punta del ala del ángulo está traccionada, la resistencia al pandeo lateraltorsional será determinada de acuerdo con la Sección C.7.1.3 con:
( ) Mob
=
0,82
E
b4 t L2b
Cb
10 -3
⎡ ⎢ ⎣⎢
1 + 0,78 ⎜⎛ Lb
t ⎟⎞2
⎤ + 1⎥
⎝ b2 ⎠
⎦⎥
siendo:
Mob el momento de pandeo lateral-torsional elástico, en kN.m. Lb longitud lateralmente no arriostrada, en cm. b ancho total del ala del ángulo, en cm.
t espesor del ala del ángulo, en cm.
(C.7.2.1-2)
C.7.2.2. Ángulos de alas iguales sin restricción torsional Las barras formadas por un perfil ángulo de alas iguales sin restricción al pandeo lateral-torsional y sometidos a flexión alrededor de un eje geométrico, podrán ser dimensionadas considerando únicamente la flexión alrededor del eje geométrico, con las siguientes consideraciones:
(a) El momento elástico My será determinado utilizando un valor del módulo resistente elástico S igual a 0,80 del módulo resistente elástico de la sección, relativo al eje geométrico de flexión.
(b) Cuando la máxima compresión esté en la punta del ala del ángulo, la resistencia nominal a flexión Mn es el menor de los siguientes valores:
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
78
1) resistencia al pandeo local determinada de acuerdo con la Sección C.7.1.1. utilizando un valor del módulo resistente elástico S igual a 0,80 del módulo resistente elástico de la sección, relativo al eje geométrico de flexión.
2) resistencia al pandeo lateral-torsional determinada de acuerdo con la Sección C.7.1.3 con:
( ) Mob
=
0,66
E
b4 t L2
b
Cb
10 -3
⎡ ⎢ ⎢⎣
1 + 0,78 ⎛⎜ Lb
t ⎟⎞2
⎤ − 1⎥
⎝ b2 ⎠
⎦⎥
(C.7.2.2-1)
(c) Cuando la máxima tracción esté en la punta del ala del ángulo, la resistencia nominal a flexión Mn es el menor de los siguientes valores:
1) la resistencia nominal para el estado límite de plastificación determinada de acuerdo la Sección C.7.1.2.
2) la resistencia al pandeo lateral-torsional determinada de acuerdo con la Sección C.7.1.3 con:
( ) Mob
=
0,66 E b4 t Cb L2b
10 -3
⎡ ⎢ ⎢ ⎣
1
+
0,78
⎜⎛ ⎝
Lb b2
t
⎞⎟ ⎠
2
⎤ + 1⎥⎥
⎦
(C.7.2.2-2)
C.7.2.3. Ángulos de alas desiguales sin restricción torsional
Las barras de un solo perfil ángulo de alas desiguales que no tengan restricción al pandeo lateral-torsional, y que estén sometidas a flexión alrededor de un eje geométrico, deberán ser dimensionadas como un ángulo solicitado a flexión respecto de un eje principal (Sección C.7.3).
C.7.3. Flexión alrededor de los ejes principales
Las barras de un solo perfil ángulo que no tengan restricción al pandeo lateral torsional deberán ser dimensionadas considerando la flexión alrededor de los ejes principales, excepto en el caso indicado en la Sección C.7.2.2 cuando se utilice la alternativa allí especificada. Se deberá evaluar la flexión alrededor de ambos ejes principales según lo especificado en Capítulo D, Sección D.2. La Figura C.7-5 ilustra la flexión respecto de los ejes principales.
Flexión respecto Flexión respecto
del eje menor
del eje mayor
Figura C.7-5
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
79
C.7.3.1. Ángulos de alas iguales
(a) Flexión alrededor del eje principal de mayor inercia.
La resistencia nominal a flexión Mn alrededor del eje principal de mayor inercia será el menor de los siguientes valores:
1) resistencia al pandeo local determinada de acuerdo con la Sección C.7.1.1. 2) resistencia al pandeo lateral-torsional determinada de acuerdo con la Sección
C.7.1.3 con:
( ) Mob = Cb
0,46 E b2 t 2 Lb
10 -3
(C.7.3.1-1)
(b) Flexión alrededor del eje principal de menor inercia.
Para perfiles ángulo de alas iguales, flexando alrededor del eje principal de menor inercia, la resistencia nominal a flexión Mn deberá ser determinada de acuerdo con las especificaciones de la Sección C.7.1.1 cuando las puntas están comprimidas, y con las de la Sección C.7.1.2 cuando las puntas estén traccionadas.
C.7.3.2. Ángulos de alas desiguales
(a) Flexión alrededor del eje principal de mayor inercia
Para perfiles ángulo de alas desiguales, flexando alrededor del eje principal de
mayor inercia, la resistencia nominal a flexión Mn será el menor de los siguientes valores:
1) resistencia al pandeo local determinada de acuerdo con la Sección C.7.1.1 para
el ala con su punta comprimida.
2) resistencia al pandeo lateral-torsional determinada de acuerdo con la Sección
C.7.1.3 con:
( ) Mob = 4,9 E 10-3
Iz L 2b
⎡
Cb
⎢ ⎢
⎣⎢
β
2 w
+
0,052
⎜⎝⎜⎛
Lb rz
t ⎞⎟⎟⎠2
⎤
+
β
w
⎥ ⎥
⎦⎥
(C.7.3.2-1)
Siendo:
Iz
el momento de inercia de la sección con respecto del eje principal de menor
inercia, en cm4.
rz el radio de giro de la sección con respecto al eje principal de menor inercia, en cm.
∫ ( ) βw
=
⎡1
⎢ ⎣
I
w
z
w2 + z2
⎤ dA⎥ - 2 zo
⎦
(C.7.3.2-2)
βw una propiedad especial de la sección para ángulos de alas desiguales. Este valor es positivo para el ala corta en compresión y negativo para el ala larga en compresión. Si el ala larga está en compresión en alguna sección de la longitud no arriostrada leteralmente se deberá tomar el valor negativo de βw , en cm.
w, z coordenadas.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
80
zo la coordenada en la dirección del eje z del centro de corte con respecto al centro de gravedad de la sección, en cm.
Iw el momento de inercia de la sección con respecto al eje principal de mayor inercia, en cm4.
(b) Flexión alrededor del eje principal de menor inercia
Para perfiles ángulo de alas desiguales, la resistencia nominal a flexión Mn alrededor del eje principal de menor inercia, deberá ser determinada de acuerdo a: 1) Si las puntas de las alas están comprimidas, se determinará de acuerdo con la
Sección C.7.1.1. 2) Si las puntas de las alas están traccionadas, se determinará de acuerdo con la
Sección C.7.1.2.
C.7.4. Resistencia de diseño a corte de barras de ángulo simple
La resistencia de diseño a corte Vd (kN) para barras de ángulo simple para el estado límite de plastificación por corte, será:
( ) Vd = φ FV AW 10 −1
(C.7.4-1)
φFV ≤ 0,6 φ Fy
φ = 0,90 AW área del ala, en cm2.
(C.7.4-2)
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
81
C.8. TABLAS
Tabla C.8-1: TRACCIÓN AXIAL
La resistencia de diseño de barras traccionadas axialmente, Pd = φ Pn, será el menor valor obtenido de la consideración de los estados límites de:
Fluencia en la sección bruta:
( ) φ Pn = φy Fyt Ag 10 −1
Rotura en la sección neta:
( ) φ
Pn
=
φu Kt
Fut Ae
10
−1
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
82
Tabla C.8-2: COMPRESION AXIAL
( ) Pd = Ag φ Fnp 10 −1
Si: φ Fng ≤ φ FnLi Si: φ Fng > φ FnLi
φ Fnp = φ Fng
( ) ∑ φ Fnp =
φ φ A F + A F gLi
nLi
gpi
ng
Ag
FnL según las Secciones C.4.5 a C.4.9.
Fng según la Sección C.4.1 a C.4.4.
Sección C.4.
Resistencia de diseño S ≤ S1*
Límite de esbeltez S1*
Resistencia de diseño Límite de
S1* < S < S2*
esbeltez S2*
Resistencia de diseño S ≥ S2*
1. Pandeo Flexional
φF =φ F
ng
cc yc
B -F
λ= c
yc
c
D*
c
φ F = φ (B - D * λ )
ng
cc
c
C
c
λ
C =c
F yc
c πE
φF
φ F = cc
yc
ng
λ2
c
2. Secciones no sujetas
a pandeo torsional ni
pandeo flexo-torsional
kL
3
Secciones con
Son válidas las expresiones de la Sección C.4.1., con el mayor valor de la relación de esbeltez
r
simetría doble o
determinado de acuerdo a lo establecido para cada una de las Secciones.
simple sujetas a
pandeo torsional o
pandeo flexo-torsional
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
83
4. 5. 5.1. 5.2. 6. 7.
Secciones no simétricas sujetas a pandeo torsional o pandeo flexo-torsional
Compresión uniforme en elementos de columnas. Elementos planos apoyados en un borde (elementos no rigidizados)
Compresión uniforme en elementos no rigidizados de columnas, cuyo eje de pandeo es un eje de simetría Compresión uniforme en elementos no rigidizados de columnas, cuyo eje de pandeo NO es un eje de simetría Compresión uniforme en elementos de columnas. Elementos planos apo-yados en ambos bordes (elementos rigidizados) Comp. unif. en columnas. Elementos planos apoyados en un borde y con rigidizador en el otro
La tensión de diseño a compresión para pandeo local se determinará para cada tipo de sección transversal, según las Secciones C.4.5.1. y C.4.5.2. según corresponda.
φF =φ F
nL
y
yc
φ
B - yF
b=
p
φ c
yc
t 5,1 D
p
φF nL
=φ c
⎡⎣⎢B p
- 5,1 D p
b⎤ t ⎥⎦
b
=
k 1
B p
t 5,1 D
p
φF =φ F
nL
y
yc
φ
B - yF
b=
p
φ c
yc
t 5,1 D
p
φF nL
=φ c
⎢⎣⎡B p
- 5,1 D p
b⎤ t ⎦⎥
b
=
C p
t 5,1
φk BE
φF = c 2
p
nL
b
5 ,1
t
φF
φ π2 E =c
nL ⎜⎛ 5 ,1 b ⎟⎞ 2
⎝ t⎠
φF =φ F
nL
y
yc
φ
B - yF
b=
p
φ c
yc
t 1,6 D
p
φF nL
=φ c
⎡⎣⎢B p
- 1,6 D p
b⎤ t ⎦⎥
b
=
k 1
B p
t 1,6 D
p
φk BE
c
2
p
φ F = b nL
1,6
t
Ver Sección C.4.7.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
84
8. Compresión uniforme
en elementos de columnas. Elementos planos apoyados en ambos bordes y con un rigidizador
φF =φ F
nL
y
yc
φ
B - yF
cφ
yc
λ=
c
s
D
c
φ F = φ [B - D λ ]
nL
c
p
p
s
λ =C
s
c
φ π2 E
φF = c
nL
λ2
s
intermedio
9.
Compresión uniforme en elementos de columnas. Elementos curvos apoyados en ambos bordes, paredes de tubos circulares y ovalados
φF =φ F
nL
y
yc
S1
=
⎛⎜ ⎜ ⎜ ⎝⎜⎜
Bt
-
φy φc Dt
Fyc
⎟⎞2 ⎟ ⎟ ⎟⎠⎟
⎡
φ
F nL
=φ c
⎢B t
-D t
⎣⎢
R⎤ b⎥ t ⎥⎦
S2 = Rb/t en la intersección
de las Ecuaciones
C.4.9-2 y C.4.9-3
φ π2 E
φF =
cp
nL
16
⎛⎜ ⎝
R b t
⎞⎟ ⎠
⎛⎜⎜⎝1
+
R b
t ⎟⎞2
35 ⎠⎟
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
85
Tabla C.8-3: FLEXION
Sección C.5.
Resist. de diseño Límite de esbeltez S1
Res. de diseño
Límite de esbeltez Res. de diseño
S ≤ S1
S1 < S < S2
S2
S ≥ S2
1. Plastificación de la El momento de diseño para el estado límite de plastificación de la fibra extrema traccionada se determinará para cada
fibra extrema
tipo de sección transversal, de acuerdo con las Secciones C.5.1.1., C.5.1.2. y C.5.1.3., según corresponda
traccionada
1.1. Elementos planos de El momento de diseño será el menor valor entre:
perfiles estructurales y tubos rectangulares en flexión sometidos
φ M = φ F S (10 )−3
n
y
yt
gt
y
φM
φ = uF
S
(10 )−3
n
K
ut
nt
t
a tracción uniforme
1.2. Tubos circulares u ovalados
El momento de diseño φ Mn será el menor valor entre:
φ M = 1,17 φ F S (10 )−3
y
n
y
yt
gt
φM
= 1,24
φ u
F
S
(10 )−3
n
K
ut
nt
t
1.3. Elementos planos
(1) Para los elementos simétricos respecto del eje de flexión la resistencia de diseño es el menor valor entre:
sometidos a flexión en su plano, barras macizas
φ M = 1,3 φ F S (10 )−3
n
y
yt
gt
y
φM
φ = 1,42 u F
S
(10 )−3
n
K
ut
nt
t
rectangulares y circulares en flexión
(2) Para los elementos asimétricos respecto del eje de flexión el momento de diseño en la fibra extrema del elemento no deberá ser mayor que el valor obtenido de (1); y el momento a la mitad de la zona traccionada del elemento no deberá
ser mayor que el momento indicado en la Sección C.5.1.1.
2. Pandeo lateral
torsional
2.1.
Perfiles de una sola
alma
flexando
alrededor del eje
( ) φ Mn = φy Fyc Sc 10 −
L b
rC
=
1,2
⎛⎝⎜⎜
B c
-
φF y yc φ b
⎠⎟⎟⎞
D
y
b
c
fuerte
⎡ φ M = φ ⎢B -
DL
c
b
⎤
⎥ S (10 )−3
n
b ⎣⎢ c
1,2 r y
C b
⎦⎥
C
L
b = 1,2 C
rC
c
y
b
φ
Mn
=
φb Cb π 2 E
⎛⎝⎜⎜
Lb 1,2 ry
⎟⎟⎞⎠ 2
SC
(10 )−3
2.2. Vigas de una sola
Para pandeo lateral en vigas de una sola alma, incluyendo las vigas de una sola alma con porciones tubulares, el
alma, incluyendo vigas de una sola
momento de diseño se podrá calcular reemplazando ry en la sección C.5.2.1. por rye determinado de acuerdo con las Secciones C.5.2.2.1. a C.5.2.2.3.
alma con porciones
tubulares
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
86
2.4. Secciones rectangulares macizas flexando alrededor del eje fuerte
φ M = 1,3 φ F S (10 )−3
n
y
yc
C
d
Lb
=
B br
- 1,3 Fyc
φy φb
t Cbd
2,3 Dbr
2.5. Tubos rectangulares, φ M = φ F S (10)−3
n
y
yc
C
secciones cajón, y
vigas que tengan
secciones con partes
tubulares flexando
alrededor del eje
fuerte
⎛⎜ B
φF - y yc
⎟⎞2
LS bc
C
b
⎜⎛ ⎜
⎝
IJ y
2
⎞⎟ ⎟⎠
=
⎜ ⎜
⎝⎜⎜
cφ b
1,6 D c
⎟ ⎟ ⎟⎟⎠
φ
M n
=φ b
⎜⎛ ⎝⎜
B br
- 2,3 D br
d t
( ) L b
Cd b
⎞⎟ ⎟⎠
S C
10
−3
⎛⎜
⎜
φ
M n
=φ b
⎜
B c
- 1,6
D c
⎜
⎜⎝
⎟⎞
( ) L S
b
c
IJ
C
y
b2
⎟
⎟
⋅
S C
⎟
⎟⎠
10
−3
d
LC
b=
br
t C d 2,3
b
( ) φ M n
=
φ C π2 E
b
b
5,29 ⎛⎜ d
⎞⎟ 2
L b
S C
10
−3
⎝t⎠ d
LbSc
Cb
⎜⎛ ⎜
⎝
IyJ 2
⎟⎞ ⎟ ⎠
=
⎛⎝⎜⎜
Cc 1,6
⎟⎠⎞⎟2
φ Mn =
φb π 2 E ⎛⎜
⎞⎟ SC (10)−3
⎜ 2,56 ⎜
Lb Sc
⎟ ⎟
⎜ ⎜ ⎜⎝
Cb
⎜⎛ ⎜⎝
Iy
J
⎟⎞
⎟ ⎟
2 ⎟⎠ ⎟⎠
3. Estado límite de
El momento de diseño, φ Mn, para el estado límite de pandeo local del ala uniformemente comprimida se determinará
pandeo local del ala para cada tipo de sección transversal, de acuerdo con las Secciones C.5.3.1. a C.5.3.7., según corresponda.
uniformemente
comprimida
3.1. Tubos circulares u ovalados
φ M = 1,17 φ F S (10 )−3
n
y
yc C
⎛⎜ B
- 1,17 F
φ y
⎟⎞2
R b t
=
⎜ ⎜ ⎜
tb
φ ⎟ yc b
D tb
⎟ ⎟
⎝
⎠
3.2. Elementos planos apoyados en un
φ M = φ F S (10 )−3
n
y
yc
C
borde (no rigidizados)
3.3. Elementos planos apoyados en ambos bordes (rigidizados)
φ M = φ F S (10)−3
n
y
yc
C
φ
B - yF
p
yc
b = φb
t 5,1 D
p
φ
B - yF
p
yc
b = φc
t 1,6 D
p
φ
M n
=
φ b
⎛⎜⎝⎜
B tb
-D tb
( ) R b t
⎟⎠⎞⎟
⋅
S C
10
−3
( ) φ
M n
=
φ b
⎣⎢⎡Bp
-
5,1
D p
b t
⎤ ⎥⎦
S C
10
−3
⎛⎜ B
φ -y
B
⎟⎞ 2
R b t
=
⎜ tb
⎜
⎝⎜⎜
D tb
-
φ b
φ c
φ b
t⎟
⎟
D t
⎟⎠⎟
b
=
kB
1
p
t 5,1 D
p
Se deberá
determinar a partir
de las fórmulas
para tubos
comprimidos de la
Sección C.4.9.
( ) φ k B E
φM = b 2
p S 10 − 3
n
b
C
5 ,1
t
( ) φ
M n
=φ b
⎢⎣⎡Bp
- 1,6
D p
b t
⎤ ⎥⎦
S C
10
−3
b=
kB
1
p
t 1,6 D
p
φk BE
φM = b 2
p
n
b
1,6
t
S (10 )− 3 C
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
87
3.4. Elementos curvos apoyados en ambos bordes
3.5. Elementos planos apoyados en un borde y con rigidizador en el otro
φ M = 1,17 φ F S (10)−3
n
y
yc
C
Rb t
=
⎜⎛ ⎜ ⎜
Bt
⎜⎜⎝
- 1,17 Dt
φy φc
Fyc
⎞⎟ 2 ⎟ ⎟ ⎟⎠⎟
( ) ⎡
φ
M n
=
φ b
⎣⎢⎢Bt
-
D t
R⎤ b⎥ t ⎥⎦
S C
10 −3
R
b =C
t
t
φ π2 E
φM =
cp
n
16
⎜⎛⎜⎝
R b t
⎠⎟⎟⎞
⎜⎛⎜1 ⎝
+
R b
t ⎟⎞ 2
35
⎟ ⎠
S (10)− 3 C
Los requisitos de la presente Sección se aplican cuando Ds/b ≤ 0,8. La resistencia de diseño es igual al menor de los siguientes valores:
(a) φ M = φ F S (10 )−3
n
y
yc
C
y
( ( ) ) (b) φ M n = φ MUT + φ MST − φ MUT ρ ST ≤ φ MST
3.6. Elementos planos apoyados en ambos
φ Mn = φ y Fyc SC (10)−3
bordes y con
rigidizador intermedio
φ
B - yF
c
yc
λ = φc
s
D
c
φ M = φ [B - D λ ]S (10 )−3
n
b
c
c
s
C
λs = Cc
( ) φ M
φ π2 E
=b
S
10 −3
n
λ2
C
s
3.7. Elementos planos
φ M = 1,3 φ F S (10)−3
n
y
yc
C
apoyados en el borde
traccionado, y con el
borde comprimido
φ
B - 1,3 y F
b = br
φ
yc
b
t
3,5 D
br
( ) φ
M n
=φ b
⎣⎢⎡Bbr
- 3,5 D br
b t
⎤ ⎥⎦
S C
10
−3
b
=
C br
t 3,5
( ) φ M
=
φ π2 E b
S
10 −3
n ⎜⎛ 3,5 b ⎞⎟2 C
⎝ t⎠
libre
4. Estado límite de
El momento de diseño para el estado límite de pandeo local del alma se determinará para cada tipo de sección
pandeo local del
transversal, de acuerdo con las Secciones, C.5.4.1. y C.5.4.2. según corresponda.
alma
4.1. Elementos planos apoyados en ambos bordes
φ M = 1,3 φ F S (10)−3
n
y
yc
C
φ
B - 1,3 y F
h = br
φ
yc
b
t
mD
br
( ) φ
M n
=φ b
⎣⎢⎡Bbr
-
m
D br
h t
⎤ ⎦⎥
S C
10 − 3
h
=
k 1
⋅B br
t m⋅D
br
( ) φ k B E
φM = b 2
br
S 10 − 3
n
⎛⎜ m h ⎟⎞
C
⎝ t⎠
4.2. Elementos planos apoyados en ambos bordes y con un rigidizador longitudinal
5. Flexión de secciones macizas respecto del eje débil
φ Mn = 1,3 φ y Fyc SC (10)−3
φ
B - 1,3 y F
h = br
φ
yc
b
t
0,29 D
br
φ Mn
= φb
⎢⎣⎡B br
- 0,29 Dbr
h⎤ t ⎥⎦
SC
(10)− 3
h=
k ⋅B
1
br
t 0,29 ⋅ D
br
( ) φ k B E
φM = b 2
br
S 10 − 3
n
⎜⎛ 0,29 h ⎟⎞ C
⎝
t⎠
Para las secciones rectangulares macizas sometidas a flexión respecto del eje débil, varillas y barras de sección
maciza cuadrada, y circular:
φ M = 1,3 φ F S (10 )−3
n
y
yc c
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88
CAPÍTULO D. REGLAS ESPECIALES DE DISEÑO
D.1. COMBINACIÓN DE CARGA AXIAL Y FLEXIÓN
Esta Sección se aplica a barras sometidas a esfuerzo axil y a flexión alrededor de ambos ejes principales.
Las barras formadas por un sólo perfil ángulo (ángulo simple) sometidas a fuerza axil y a flexión, serán dimensionadas con las especificaciones indicadas en la Sección D.2.
D.1.1. Combinación de tracción y flexión
Las resistencias requeridas, Pu, Mux y Muy, deben satisfacer las siguientes ecuaciones de interacción:
Mux + Muy + Pu ≤ 1,0
φ φ φ M b nxt
M b nyt
P t n
(D.1.1-1)
Mux + Muy − Pu ≤ 1,0 φb Mnx φb M ny φt Pn
(D.1.1-2)
siendo:
Pu la resistencia requerida a tracción, en kN.
Mux, Muy las resistencias requeridas a flexión respecto a los ejes principales de la sección, en kN.m.
Pn la resistencia nominal a tracción determinada de acuerdo con la Sección C.3., en kN.
Mnx, Mny las resistencias nominales a la flexión respecto a los ejes principales, determinadas de acuerdo con la Sección C.5., en kN.m.
Mnxt, Mnyt = St Fyt (10)-3
St el módulo resistente elástico de la sección relativo al eje de flexión y referido a la fibra extrema traccionada, en cm3.
Fyt la tensión de fluencia a tracción del aluminio, en MPa. Según Tabla A.2-1.
φb factor de resistencia a flexión de acuerdo al estado límite determinante según Sección C.5.
φt factor de resistencia a tracción de acuerdo al estado límite determinante según Sección C.3.
x el eje principal de mayor momento de inercia
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89
y el eje principal de menor momento de inercia
D.1.2. Combinación de compresión y flexión Esta Sección se aplica a las barras sometidas a la acción combinada de compresión axial y flexión, excepto a barras armadas.
Las resistencias requeridas, Pu, Mux y Muy, deben satisfacer la siguiente ecuación de interacción:
Pu + Mux + Muy ≤ 1,0 φc Pn φb Mnx φb Mny
(D.1.2-1)
siendo:
Pu la resistencia requerida a la compresión axial, en kN.
Mux, Muy la resistencia requerida a flexión respecto de los ejes principales de la sección efectiva, en kN.m. En su determinación se deberán considerar los efectos de Segundo Orden según se especifica en la Sección D.3., cuando los mismos incrementen los Momentos requeridos de Primer orden.
φ Pn la resistencia de diseño a compresión determinada de acuerdo con la Sección C.4, (kN).
φ Mnx, φ Mny las resistencias de diseño a flexión respecto de los ejes principales determinadas de acuerdo con la Sección C.5., en kN.m.
x el eje principal de mayor momento de inercia
y el eje principal de menor momento de inercia
Se deberá verificar la Ecuación D.1.2-1 en las secciones con máximas resistencias requeridas a flexión para ambas direcciones principales, considerando el momento flector requerido en la otra dirección actuante en la misma sección considerada.
D.2. BARRAS DE ÁNGULO SIMPLE SOMETIDAS A SOLICITACIONES COMBINADAS
La expresión de interacción deberá ser evaluada para la flexión alrededor de los ejes principales. Se podrán sumar los máximos términos debidos a la flexión y al esfuerzo axil, o bien se podrá considerar el sentido de las resistencias debidas a la flexión en los puntos críticos de la sección transversal y sumar o restar según corresponda los términos de flexión al término debido a la fuerza axil.
D.2.1 Barras sometidas a compresión axil y flexión
D.2.1.1. La interacción entre compresión axil y flexión correspondiente a una ubicación específica en la sección transversal, estará limitada por las Ecuaciones D.2.1.1-1 y D.2.1.1-2.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
90
Para:
Pu ≥ 0,2 φ Pn
Pu φ Pn
+
8 9
⎡ ⎢ ⎣
φ
M uw M b nw
+
M uz φb M nz
⎤ ⎥ ⎦
≤
1,0
(D.2.1.1-1)
Para: Pu < 0,2 φ Pn
Pu 2 φ Pn
+
⎡ ⎢ ⎣
φ
M uw M b nw
+
M uz φb M nz
⎤ ⎥ ⎦
≤
1,0
(D.2.1.1-2)
siendo:
P la resistencia requerida a compresión de la barra, en kN. u
φ P la resistencia de diseño a compresión determinada de acuerdo a lo especificado n en la Sección C.4., en kN.
M la resistencia requerida a flexión determinada de acuerdo a la Sección A.5.1., u considerando los efectos de Segundo Orden según la Sección A.4.3., en kN.m.
M la resistencia nominal a flexión, por tracción o compresión según corresponda, n determinada de acuerdo a lo especificado en el Capítulo C, Sección C.5.. Se deberá usar el módulo resistente elástico correspondiente a la ubicación del punto considerado en la sección transversal, y considerar el tipo de tensión, en kN.m.
φb el factor de resistencia para flexión.
w el subíndice relativo al eje de flexión, correspondiente al eje principal de mayor inercia.
z el subíndice relativo al eje de flexión, correspondiente al eje principal de menor inercia.
D.2.1.2. Para barras de un sólo angular forzadas a flexar alrededor de un eje geométrico, y cuya resistencia nominal a flexión sea determinada por aplicación de la Sección C.7.2.1., se deberá utilizar el radio de giro r correspondiente al eje geométrico, para el cálculo de Pe1 en la aplicación de la Sección D.3.2. para determinar Mu. En las ecuaciones D.2.1.1-1 y D.2.1.1-2 los términos de flexión correspondientes a los ejes principales deberán ser remplazados por el término de flexión correspondiente al único eje geométrico alrededor del cual es obligada la flexión.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
91
D.2.1.3. Para ángulos de alas iguales sin restricciones al pandeo lateral-torsional en toda su longitud, y con una flexión aplicada alrededor de uno de sus ejes geométricos, se podrán utilizar alternativamente las especificaciones de la Sección C.7.2.2 para la determinación de la resistencia requerida y de la resistencia de diseño. Si para determinar la resistencia nominal Mn se utilizan las especificaciones de la Sección C.7.2.2., y no se realiza un análisis más detallado, se deberá utilizar para el cálculo de Pe1 (en la aplicación de la Sección D.3.2. para determinar Mu) el radio de giro r correspondiente al eje geométrico de flexión dividido por 1,35. En las expresiones D.2.1.1-1 y D.2.1.1-2 los términos de flexión correspondientes a los ejes principales deberán ser reemplazados por el término de flexión correspondiente al único eje geométrico alrededor del cual se aplica la flexión.
D.2.2. Barras sometidas a tracción axil y flexión
La interacción de tracción axil y flexión deberá ser limitada por las Ecuaciones D.2.1.11 y D.2.1.1-2, en las cuales la simbología es la siguiente:
Pu la resistencia requerida a tracción, en kN.
φ Pn la resistencia de diseño a tracción determinada de acuerdo a lo especificado en la Sección C.3., en kN.
Mu la resistencia requerida a flexión, en kN.m.
Mn la resistencia nominal a flexión, por tracción o compresión según corresponda, determinada de acuerdo a lo especificado la Sección C.5.. Se deberá usar el módulo resistente elástico correspondiente a la ubicación del punto considerado en la sección transversal, y considerar el tipo de tensión, en kN.m.
φb factor de resistencia a flexión de acuerdo al estado límite determinante según Sección C.5.
Para barras sometidas a flexión alrededor de un eje geométrico, la determinación de la resistencia nominal a flexión deberá estar de acuerdo con las especificaciones de las Secciones D.2.1.2. y D.2.1.3.
D.3. EFECTOS DE SEGUNDO ORDEN
En la determinación de las resistencias requeridas a flexión de elementos sometidos a flexión y a compresión se deberán considerar los efectos de Segundo Orden (P-δ y PΔ) cuando los mismos incrementen las resistencias requeridas. Los métodos de análisis de Segundo Orden deberán satisfacer los requerimientos de esta Sección.
D.3.1. Métodos Generales de Análisis Elástico de Segundo Orden Puede ser usado cualquier método de análisis elástico de Segundo Orden que considere los efectos P-δ y P-Δ, incorporando deformaciones iniciales por desplome de H/500 siendo H la altura de la estructura.
D.3.2. Análisis de Segundo Orden por Amplificación de Momentos Elásticos de Primer Orden
El método aproximado de Amplificación de Momentos Elásticos de Primer Orden es un método aceptable para el análisis elástico de Segundo Orden de sistemas de pórticos
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
92
arriostrados, pórticos rígidos y sistemas combinados. También puede utilizarse para el análisis de miembros de estructuras trianguladas o miembros con sus extremos indesplazables. El método aproximado de Amplificación de Momentos Elásticos de Primer Orden sólo podrá ser utilizado cuando la relación entre el desplazamiento de Segundo Orden y el de Primer Orden sea igual o menor a 1,5. La relación entre el desplazamiento de Segundo Orden y el de Primer Orden puede ser representada por B2 calculado usando la Ecuación D.3.2-6. Alternativamente la relación puede ser calculada por comparación de los resultados del análisis de Segundo Orden con los del análisis de Primer Orden, obtenidos a partir de las combinaciones de carga aplicables.
La Resistencia requerida a Flexión de Segundo Orden Mu y la Resistencia Axial Requerida de Segundo Orden Pu serán determinadas de la siguiente forma:
Mu = B1 Mnt + B2 Mlt
(D.3.2-1)
Pu = Pnt + B2 Plt
(D.3.2-2)
siendo:
B1
=
1
−
Cm ( Pu /
Pe1
)
≥1
(D.3.2-3)
Para miembros sometidos a compresión axial B1 puede ser calculado en base a la fuerza estimada de primer orden:
Pu = Pnt + Plt
(D.3.2-4)
Para miembros en los cuales B1 ≤ 1,05 puede conservadoramente amplificar por el factor B2 la suma de los momentos requeridos sin desplazamiento lateral del pórtico y como resultado del desplazamiento lateral del mismo, o sea los momentos requeridos totales obtenidos por análisis elástico de primer orden.
( ) Mu = B2 Mnt + Mlt
(D.3.2-5)
siendo:
B2
= 1−
1 Σ Pnt
≥1
Σ Pe2
(D.3.2-6)
Mu la resistencia requerida a flexión de Segundo Orden, en kN.m. Mnt la resistencia requerida a flexión obtenida por análisis de primer orden,
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
93
suponiendo que no hay desplazamiento lateral del pórtico, en kN.m.
Mlt resistencia requerida a flexión obtenida por análisis de primer orden como resultado del desplazamiento lateral del pórtico, en kN.m.
Pu la resistencia requerida axial de Segundo Orden, en kN.
Pnt la resistencia requerida axial obtenida por análisis de primer orden suponiendo que no hay desplazamiento lateral del pórtico, en kN.
ΣPnt la carga vertical total soportada por el piso (todas las columnas unidas por un plano rígido) incluyendo la carga de las columnas sin rigidez lateral, en kN.
Plt la resistencia requerida axil obtenida por análisis de primer orden como resultado del desplazamiento lateral del pórtico, en kN.
Cm el coeficiente basado en un análisis elástico de primer orden suponiendo que el pórtico no se traslada lateralmente. Se tomarán los siguientes valores: (a) Para vigas columnas no sometidas en el plano de flexión a cargas transversales entre sus apoyos.
Cm = 0,6 – 0,4 (M1/M2)
(D.3.2-7)
Donde M1 y M2 son los valores absolutos de los momentos de Primer Orden menor y mayor respectivamente, en los extremos de la porción no arriostrada de la barra y en el plano de flexión considerado. M1/M2 es positivo cuando la barra está deformada con doble curvatura y negativo cuando está deformada con simple curvatura.
(b) Para vigas columnas sometidas en el plano de flexión, a cargas transversales entre sus apoyos, el valor de Cm será determinado por análisis estructural o se tomará conservadoramente en todos los casos Cm = 1.
Pe1 la resistencia crítica elástica a pandeo flexional de la barra en el plano de flexión calculada con la hipótesis de nudos indesplazables, en kN:
( ) Pe1
=
π 2E I ( k1L)2
10 −1
(D.3.2-8)
Σ Pe2 la resistencia crítica elástica a pandeo flexional del piso determinada por análisis estructural considerando los nudos desplazables.
Para pórticos rígidos, cuando se han determinado los factores de longitud efectiva para nudos desplazables k2, se permite calcular la resistencia crítica elástica a pandeo flexional del piso para nudos desplazables por:
( ) Σ
Pe 2
=Σ
π 2E ( k 2 Li
I )2
10
−1
(D.3.2-9)
Para otros tipos de sistemas resistentes a fuerzas laterales se permite usar:
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
94
Σ
Pe 2
= RM
ΣH L ΔH
(D.3.2-10)
siendo:
E el módulo de elasticidad longitudinal del alumino, en MPa.
RM = 1,0 para sistemas de pórticos arriostrados. = 0,85 para sistemas de pórticos rígidos y para sistemas combinados a menos que se justifique un valor mayor por análisis estructural.
I el momento de inercia de la sección transversal de la barra en el plano de flexión, en cm4.
Li la altura de la columna considerada, en cm.
L la altura del piso (cuando todas las columnas tienen igual altura), en cm.
k1 el factor de longitud efectiva en el plano de flexión, calculado en la hipótesis de nudos indesplazables. Se tomará igual a 1 a menos que por análisis estructural se demuestre que puede tomarse un valor menor.
k2 el factor de longitud efectiva en el plano de flexión, calculado en la hipótesis de nudos desplazables determinado por análisis estructural.
ΔH el desplazamiento lateral de primer orden relativo del piso debido a las fuerzas laterales. Cuando ΔH varíe en la planta de la estructura, ΔH será tomado igual al promedio ponderado de los desplazamientos en función de la carga vertical o alternativamente igual al mayor desplazamiento, en cm.
Σ H el corte de piso producido por las fuerzas laterales usadas para determinar ΔH, (kN).
Las diferencias entre los momentos amplificados por los factores B1 y B2 y los momentos de primer orden en los extremos de las columnas, deberán ser distribuidas entre las vigas que concurran al nudo en función de su rigidez a flexión relativa, de manera de respetar el equilibrio del nudo. Si dicha distribución resultara compleja no podrá utilizarse el método aproximado de amplificación de momentos de primer orden, debiendo considerarse el efecto de las deformaciones por medio de un análisis elástico de segundo orden. Las uniones deberán proyectarse para resistir los momentos amplificados. Cuando la relación entre el desplazamiento de Segundo Orden y el de Primer Orden sea igual o menor a 1,1 se permite diseñar los miembros comprimidos usando k = 1,0 siempre que en toda combinación que contenga sólo cargas gravitatorias se incluya en cada nivel de la estructura, una Carga Lateral mínima de 0,002 Yi , donde Yi es la suma de las Cargas Gravitatorias requeridas aplicadas en el nivel i. Esa mínima Carga Lateral deberá ser considerada independientemente en dos direcciones ortogonales. Si la relación indicada es mayor que 1,1, columnas y vigas-columnas de pórticos
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
95
rígidos serán diseñadas usando el factor de longitud efectiva k, o la tensión elástica de pandeo Fe, determinadas ambas en la hipótesis de estructura a nudos desplazables. • En estructuras reticuladas o miembros con sus extremos indesplazables, resueltas
por análisis elástico, los momentos flexores requeridos Mu en los miembros comprimidos sometidos a flexión y en las uniones de las barras si correspondiere, podrán ser obtenidos por el método aproximado de amplificación de momentos de primer orden (Ecuación D.3.2-1) con B2 = 0.
D.4. TORSIÓN Y FLEXIÓN EN PERFILES ABIERTOS
En las secciones abiertas las resistencias requeridas en términos de tensión que provoca la torsión, debida a momentos torsores aplicados en forma directa o debida a cargas laterales o reacciones de apoyo aplicadas fuera del centro de corte de la sección, deberán incluir las tensiones de corte y normales debidas a la torsión uniforme (de Saint Venant) y no uniforme (de alabeo). Las resistencias requeridas así calculadas más aquellas tensiones de corte y normales debidas a la flexión deberán ser menores o iguales que las tensiones de diseño correspondientes al tipo de tensión en el elemento considerado. Las tensiones normales de diseño para flexión se obtendrán de la Sección C.5 : φ FnL = φ Mn (10)3 /S para cada estado límite y forma seccional.
Se deberá usar el Módulo resistente elástico S correspondiente a la ubicación específica del punto analizado en la sección transversal y considerar el signo de la tensión. Las tensiones de corte de diseño φ FVL se obtendrán de la Sección C.6. para cada forma seccional.
D.5. COMBINACIÓN DE CORTE, COMPRESIÓN Y FLEXIÓN
Las combinaciones para el diseño a corte, compresión y flexión se deberán determinar mediante las siguientes expresiones:
(a) Para las paredes de superficies curvas o elementos en forma de tubos circulares:
Pu Pd
+
fn φ FnL
+
⎜⎜⎝⎛
fv φFVL
⎟⎟⎠⎞ 2
≤ 1,0
(D.5-1)
(b) Para las almas de perfiles rectilíneos, placas de vigas compuestas o elementos similares:
Pu Pd
+
⎛⎝⎜⎜
φ
fn FnL
⎠⎞⎟⎟ 2
+
⎛⎜⎜⎝
φ
fv FVL
⎟⎠⎞⎟ 2
≤
1,0
(D.5-2)
siendo:
Pu la resistencia requerida a compresión producida por las cargas mayoradas, en kN.
Pd la resistencia de diseño a compresión axial determinada con las especificaciones de la Sección C.4., en kN.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
96
fn la tensión requerida a compresión que provoca el Momento flector requerido determinado por método elástico seccional, en MPa.
φ FnL = φ Mn (10)3 /S la tensión normal de diseño para flexión obtenida de la Sección C.5. para cada estado límite y forma seccional, en MPa. Se deberá usar el Módulo resistente elástico S correspondiente a la ubicación específica del punto analizado en la sección transversal y considerar el signo de la tensión.
. fv la tensión de corte requerida provocada por el corte o la torsión mayorados,
determinada por método elástico seccional en MPa.
φ FvL la tensión de diseño a corte obtenida con las especificaciones de la Sección C.6. para cada forma seccional, en MPa.
D.6. RIGIDIZADORES LONGITUDINALES PARA ALMAS
Si en el alma de una viga se utiliza un rigidizador longitudinal, éste se deberá ubicar de manera que la distancia entre la cara más próxima del ala comprimida y el baricentro del rigidizador sea 0,4 veces la distancia entre la cara más próxima del ala comprimida y el eje neutro de la viga (Ver Figura C.5-2). El rigidizador longitudinal deberá tener un momento de inercia Isl (cm4), respecto del alma de la viga, mayor o igual que el obtenido mediante la siguiente expresión:
Isl
=
0,02 D fu E
tw
h
3 w
⎡⎣⎢⎢⎝⎛⎜⎜
1
+
6 Ah hw tw
⎞⎠⎟⎟
⎝⎜⎛⎜
a hw
⎞⎟⎟⎠ 2
⎤ + 0,4⎥
⎦⎥
(D.6-1)
siendo: Ah el área bruta de la sección transversal del rigidizador longitudinal, en cm2.
fu la tensión de compresión en el talón del ala determinada por análisis elástico seccional, para cargas mayoradas, en MPa.
hw la altura libre del alma entre las alas, en cm.
Isl el momento de inercia del rigidizador longitudinal. Para un rigidizador compuesto por elementos iguales a ambos lados del alma, Isl será la sumatoria de los momentos de inercia respecto de la línea de centro del alma. Para un rigidizador compuesto por un solo elemento a un lado del alma, Isl se deberá tomar respecto de la cara del alma en contacto con el rigidizador, en cm4.
a la distancia entre rigidizadores transversales, en cm.
tw el espesor del alma, en cm.
D = 1 para rigidizadores simétricos a ambos lados del alma.
D = 3,5 para rigidizadores simples a un lado del alma.
E el módulo de elasticidad, en MPa.
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97
D.7. RIGIDIZADORES TRANSVERSALES PARA ALMAS
Cuando un rigidizador está compuesto por un par de elementos, uno a cada lado del alma, la separación a de los rigidizadores será la distancia libre entre el par de rigidizadores. Cuando un rigidizador está compuesto solamente por un elemento a un lado del alma, la separación a de los rigidizadores será la distancia entre líneas de remaches o líneas de otros medios de unión. Para un rigidizador compuesto por elementos de igual tamaño a cada lado del alma, el momento de inercia del rigidizador se deberá calcular respecto de la línea de centro del alma. Para un rigidizador compuesto solamente por un elemento a un lado del alma, el momento de inercia del rigidizador se deberá calcular respecto de la cara del alma en contacto con el rigidizador. Al determinar el momento de inercia requerido de los rigidizadores, la altura hw se deberá tomar como la totalidad de la altura libre del alma, independientemente del hecho que haya o no un rigidizador longitudinal presente. A menos que el borde externo de un rigidizador esté rigidizado de manera continua, su espesor no deberá ser menor que 1/12 del ancho libre de la parte que sobresale.
D.7.1. Rigidizadores para corte en el alma
Los rigidizadores colocados en las almas de las vigas para aumentar la resistencia al pandeo por corte deberán tener un momento de inercia mayor o igual que el valor obtenido mediante la siguiente ecuación:
Para
a ≤ 0,4 , hw
I st
=
5 ,5 Vu
h2 w
γE
⎜⎛⎝⎜
a hw
⎟⎠⎞⎟
(D.7.1-1)
Para
a > 0,4 , hw
I st
=
0,88 Vu γE
h2 w
⎛⎝⎜⎜
a hw
⎟⎠⎟⎞
(D.7.1-2)
siendo:
hw la altura libre del alma, en cm.
Ist el momento de inercia del rigidizador transversal. Para un rigidizador compuesto por elementos iguales a ambos lados del alma, Ist será la sumatoria de los momentos de inercia respecto de la línea de centro del alma. Para un rigidizador compuesto por un solo elemento a un lado del alma, Ist se deberá tomar respecto de la cara del alma en contacto con el rigidizador, en cm4.
a la separación de los rigidizadores, en cm.
Vu el corte requerido en el alma, en la ubicación del rigidizador, para cargas mayoradas, en kN.
γ = 1,4
Los rigidizadores se deberán extender de ala a ala, pero no es necesario que estén unidos a las alas. Se deberán unir al alma de manera de transmitir la resistencia requerida por su función.
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98
D.7.2. Rigidizadores de apoyo
Los rigidizadores de apoyo colocados en los puntos de aplicación de cargas concentradas deberán estar unidos al alma mediante una cantidad suficiente de remaches u otros medios de unión para transmitir la carga. Estos rigidizadores deberán estar colocados de manera de lograr un apoyo ajustado y uniforme sobre las alas cargadas, a menos que entre el ala y el rigidizador se efectúen soldaduras diseñadas para transmitir la totalidad de la reacción o carga. Sólo aquella parte de la sección transversal de un rigidizador que queda fuera del chaflán que se forma con el ala se deberá considerar como efectiva para resistir aplastamiento. El momento de inercia del rigidizador de apoyo deberá ser mayor o igual que el valor calculado mediante la siguiente expresión:
Ib
=
I st
+
19,5 Pubs π2 E
h2 w
(D.7.2-1)
siendo: E el módulo de elasticidad en compresión, en MPa. hw la altura libre del alma entre las alas, en cm. Ib el momento de inercia requerido para el rigidizador de apoyo, en cm4. Ist el momento de inercia requerido para resistir pandeo por corte según Sección
D.7.1., en cm4. Pubs la carga concentrada sobre el rigidizador determinada para acciones mayoradas,
en kN.
D.8. ANCHO EFECTIVO PARA EL CÁLCULO DE LA DEFORMACIÓN POR FLEXIÓN
Para determinar el momento de inercia usado para calcular las deformaciones en servicio se deberá utilizar una sección efectiva determinada en base al concepto de ancho efectivo . Para las secciones transversales que contienen elementos tratados en las Secciones C.5.3.2, C.5.3.3, C.5.4.1 ó C.5.4.2 con valores de b/t o h/t mayores que 1,65 S2 y elementos tratados en las Secciones C.5.3.5. ó C.5.3.6, en todos los casos con: fs > Fcr, el ancho efectivo be de un elemento delgado sujeto a tensiones de compresión será:
Si fs ≤ Fcr, be = b
(D.8-1)
Si fs > Fcr,
be = b Fcr fs
(D.8-2)
siendo:
be el ancho efectivo del elemento plano a utilizar en el cálculo de deformaciones en servicio, en cm.
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99
b el ancho del elemento como se define en las Secciones arriba mencionadas, en cm.
fs la tensión de compresión de cálculo en el elemento debida a las cargas de servicio, en MPa. - Para los elementos tratados en las Secciones C.5.3.2, C.5.3.3, C.5.3.5 y C.5.3.6 fs = tensión de compresión uniforme en el elemento determinada por análisis elástico seccional - Para los elementos tratados en las Secciones C.5.4.1 y C.5.4.2 fs = máxima tensión de compresión por flexión debida a las cargas aplicadas. En este caso el área efectiva del alma se debe colocar contigua al ala comprimida para el cálculo del momento de inercia de la sección efectiva.
Fcr la tensión crítica elástica de pandeo local del elemento considerado tratado en la Sección del Reglamento indicada , de acuerdo con la Tabla D.8-1, en MPa.
Tabla D.8-1. Tensiones críticas de pandeo local
Sección del Reglamento
C.5.3.2
Tensión Crítica local elástica Fcr (MPa)
π 2E
(5,1 b / t )2
C.5.3.3
π 2E
(1,6 b / t )2
C.5.3.5
( ) φ FnL 2 siendo:
φy Fyc
φ FnL
=
φ
Mn (10 )3
SC
C.5.3.6 C.5.4.1
π 2E
(m h / t )2 ;
φbπ 2E λ2
s
π 2E
(0,65 h / t )2
para cc = h/2
C.5.4.2
π 2E
(0,29 h / t )2
Los parámetros de las fórmulas se indican en las respectivas Secciones del Reglamento
D.9. PANDEO LOCALIZADO DE ALMAS PLANAS
Para reacciones y cargas concentradas interiores:
φ
Pn
=
φw
Cwa (N
C wb
+
Cw1 )
Para reacciones y cargas concentradas en los extremos:
φ Pn
=
1,2
φw
Cwa (N +
C wb
Cw2 )
(D.9-1) (D.9-2)
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100
siendo:
φ Pn la fuerza concentrada transversal de diseño por alma para el caso de almas planas, en kN.
( ) ( ) Cwa =
t2 w
sen θ
0,46 Fyc + 0,02
E Fyc
10 −1
(kN)
(D.9-3)
Cwb = Cw3 + Ri (1 + cos θ )
(cm)
(D.9-4)
Cw1 = 14 cm Cw2 = 3,3 cm
Cw3 = 1 cm
E módulo de elasticidad en compresión del alma, en MPa.
Fyc tensión de fluencia de compresión del material del alma, en MPa. N longitud de carga de la fuerza concentrada, en cm.
Ri radio de doblado en la unión del ala y el alma medido hasta el interior de la curva para los perfiles plegados; Ri = 0 para los perfiles extruídos, en cm.
tw espesor del alma, en cm. θ ángulo entre el plano del alma y el plano de la superficie de apoyo (θ ≤ 90º).
φw = 0.90
D.10. COMBINACIÓN DE PANDEO LOCALIZADO DEL ALMA Y FLEXIÓN EN ALMAS PLANAS
La combinación de reacciones interiores y cargas concentradas interiores con solicitaciones de flexión deberá satisfacer la siguiente ecuación de interacción:
⎜⎜⎝⎛
Mu φ Mn
⎟⎠⎟⎞1,5
+
⎜⎜⎝⎛
Pu φ Pn
⎟⎠⎞⎟1,5
≤
1,0
(D.10-1)
siendo:
Mu el momento flector requerido en la sección considerada debido a las cargas mayoradas, en kN.m.
φ Ma el momento flector de diseño para el elemento, en kN.m.
Pu la reacción o carga concentrada interior debida a las cargas mayoradas por alma, para almas planas, en kN.
φ Pn la fuerza concentrada transversal de diseño por alma para el caso de almas planas, calculada de acuerdo con la Sección D.9, en kN.
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101
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102
CAPÍTULO E. UNIONES MECÁNICAS
Este Capítulo se aplica a los medios de unión y a las partes afectadas de las barras que se unen. Las especificaciones de este Capítulo son válidas para uniones sometidas a solicitaciones estáticas.
Se dan especificaciones para cuatro tipos de uniones: abulonadas, remachadas, con tornillos (autorroscantes o autoperforantes) y uniones de las chapas de aluminio usadas para revestir techos y fachadas.
E.1. DISPOSICIONES GENERALES
E.1.1. Bases de proyecto
Las uniones comprenden: las partes afectadas de las barras vinculadas (por ejemplo las almas de las vigas) y los medios de unión (bulones, remaches y tornillos).
Todos los componentes de la unión deberán ser dimensionados de manera que su resistencia de diseño sea mayor o igual a la resistencia requerida resultante del análisis estructural cuando en la estructura actúan las acciones mayoradas, o mayor o igual a una proporción específica de la resistencia de las barras unidas, según corresponda.
Las fuerzas y momentos actuantes en la unión se distribuirán de manera que :
• Las fuerzas y momentos internos supuestos estén en equilibrio con las fuerzas y momentos aplicados.
• Las deformaciones que se deriven de la distribución adoptada se mantengan dentro de la capacidad de deformación de los medios de unión y de las piezas unidas.
Para el cálculo de la unión se utilizará el análisis elástico lineal.
E.1.2. Articulaciones
Las uniones de apoyo de vigas, vigas armadas y vigas reticuladas serán proyectadas como articulaciones, excepto que se especifique de otra manera en los documentos de proyecto. Se admitirá que sean dimensionadas para trasmitir solamente el esfuerzo de corte requerido y la fuerza axil requerida, si ella existiera, de la unión. Las articulaciones deberán permitir las rotaciones extremas de las barras supuestas como articuladas.
En una triangulación, las uniones articuladas de barras serán proyectadas para trasmitir las fuerzas requeridas resultantes del análisis estructural y no deberán desarrollar momentos flexores significativos que afecten a las barras concurrentes. Esta condición se considerará cumplida si el momento flexor desarrollado es menor o igual que el 20 % de la menor resistencia a flexión de las barras concurrentes. Los ejes de las barras que concurran a la unión se cortarán en un punto, excepto que el momento flexor resultante de la excentricidad sea considerado en el dimensionamiento de las barras concurrentes y de la unión.
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103
E.1.3. Uniones de momento
Las uniones extremas rígidas o semirígidas de vigas, vigas armadas, vigas reticuladas y barras en general deberán ser dimensionadas para resistir los efectos combinados de fuerzas y momentos requeridos resultantes de la rigidez de la unión. Su deformación deberá ser compatible con la hipótesis de rigidez de la unión.
E.1.4. Resistencia y disposición de las uniones
Si el baricentro de la unión no coincide con la línea de acción de la resultante de las cargas, los elementos unidos y los medios de unión se deberán dimensionar tomando en cuenta las excentricidades de las cargas en la unión.
E.1.5. Mínima distancia al borde
Si la distancia entre el centro de un pasador y el borde de un elemento unido en la dirección de la carga, db, es menor que 2d, la resistencia de diseño al aplastamiento del elemento unido se deberá multiplicar por el factor [db/2d], siendo d el diámetro nominal del pasador. (Ver Sección E.2.5).
La distancia desde el centro de un pasador hasta el borde de una pieza no deberá ser menor que 1.5d.
Figura E.1-1. Separación entre centros de agujeros
E.1.6. Máxima separación de los pasadores
La separación entre centros de pasadores paralela (paso) y perpendicular a la dirección de la fuerza (gramil) de elementos sometidos a tracción deberá ser menor o igual que (75 + 20t) mm siendo t el espesor del componente externo.
En elementos sometidos a compresión, se limita la máxima separación entre pasadores para prevenir el pandeo de la chapa entre ellos. La chapa entre pasadores deberá ser tratada como una placa delgada soportada a lo largo de ambos lados, por lo que deberá verificarse para pandeo global y local según se indica:
1) Separación de los pasadores en la dirección de la fuerza (paso): se obtendrá considerando la resistencia de diseño de las Secciones C.4.1 a C.4.4 (pandeo global) con una longitud efectiva kL = s/2, siendo s la separación entre pasadores.
2) Separación de los pasadores perpendicular a la dirección de la fuerza (gramil): se obtendrá considerando la resistencia de diseño de la Secciones C.4.6 a C.4.8 (pandeo local). El ancho b se tomará como el 80 % de la distancia entre ejes de pasadores perpendicular a la dirección de la fuerza, g, resultando b = 0,8g. Si solamente se utiliza una línea de pasadores la resistencia de diseño se deberá basar en la Sección C.4.5.2 con un ancho b = distancia al borde del pasador.
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104
E.1.7. Rotura de bloque de corte
La rotura del bloque de corte es un estado límite en el cual la resistencia está determinada por la suma de la resistencia al corte en una línea (o líneas) de falla y de la resistencia a la tracción en un segmento perpendicular. Debe ser comprobada en las uniones extremas de viga donde se recorta el ala superior y en barras traccionadas. Cuando se utilice la resistencia a rotura en el área neta para determinar la resistencia de un segmento, se deberá emplear la fluencia en el área bruta para el segmento perpendicular. La resistencia de diseño a la rotura de bloque de corte φRn de las uniones abulonadas en una línea de falla con corte en algunos segmentos y tracción en otros segmentos se determinará de la siguiente forma:
Para Fut Ant (10-1) ≥ Fuv Anv (10-1)
[( ) ] φ Rn = φ Fyv Agv +F ut Ant (10 -1 )
(E.1.7-1)
Para Fut Ant (10-1) < Fuv Anv (10-1)
[ ] ( ) φ Rn = φ Fuv Anv +F yt Agt 10 −1
(E.1.7-2)
siendo: φ = 0,85 Agv el área bruta solicitada al corte, en cm2 Agt el área bruta solicitada a la tracción, en cm2 Anv área neta solicitada al corte, en cm2 Ant área neta solicitada a la tracción, en cm2 Rn la resistencia nominal del bloque de corte, en kN Fut la tensión de rotura a tracción del aluminio, en Mpa, Tabla A.2-1 Fuv la tensión de rotura a corte del aluminio, en Mpa, Tabla A.2-1 Fyt la tensión de fluencia a tracción del aluminio, en MPa, Tabla A.2-1 Fyv la tensión de fluencia a corte del aluminio, en MPa, Tabla A.2-1 Las áreas netas se determinarán con las especificaciones del Capítulo B.
E.1.8. Pasadores que unen elementos de gran espesor
Si el espesor total de los elementos unidos por un pasador de aluminio es mayor que 4.5d, la resistencia nominal al corte del pasador se deberá reducir dividiendo por [1/2 + Gf / (9d)], donde Gf es el espesor total de las partes unidas y d es el diámetro nominal del pasador.
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105
E.1.9. Agujeros avellanados
El espesor a considerar para el cálculo del área de aplastamiento en los agujeros avellanados deberá ser igual al espesor de la parte unida menos la mitad de la profundidad de la avellanadura.
E.2. UNIONES ABULONADAS
El material de los bulones se indica en el Capítulo A, Sección A.2.3.1 del presente Reglamento.
Las uniones con bulones de acero deberán satisfacer las especificaciones del Reglamento CIRSOC 301/2005 y de la Recomendación CIRSOC 305 excepto en lo específicamente modificado por este Reglamento.
E.2.1. Tamaño y uso de agujeros
El tamaño máximo de los agujeros para bulones esta dado en la Tabla E.2-1.
En las uniones de barra con barra se deberán ejecutar agujeros normales, a menos que el Proyectista o Diseñador Estructural, o el Director de Obra aprueben agujeros holgados, ovalados cortos u ovalados largos en uniones abulonadas.
Los agujeros holgados se podrán utilizar en cualquiera o en todas las chapas de uniones de deslizamiento crítico, pero no podrán ser utilizadas en uniones tipo aplastamiento. Se deberán instalar arandelas endurecidas sobre los agujeros holgados de una chapa externa.
Los agujeros ovalados cortos se podrán utilizar en cualquiera o en todas las chapas de uniones de deslizamiento crítico o del tipo aplastamiento. Los agujeros ovalados cortos se podrán utilizar independientemente de la dirección de la carga en uniones del tipo deslizamiento crítico, pero su longitud mayor deberá ser normal a la dirección de la fuerza en el caso de uniones tipo aplastamiento. Se deberán instalar arandelas sobre los agujeros ovalados cortos en una chapa externa; cuando se usen bulones de alta resistencia, estas arandelas deberán ser endurecidas.
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106
Tabla E.2-1. Dimensión nominal de los agujeros
Dimensiones de los agujeros (mm)
Diámetro de los bulones (mm)
Normales (diámetro)
Holgados (diámetro)
Ovalados cortos Ovalados largos (ancho x largo) (ancho x largo)
6 7 8 10 12 14 16 20 22 24 27 >28
Diámetro de los bulones
(pulgadas)
¼ 5/16 3/8 7/16
½ 5/8 ¾ 7/8 1 ≥1 1/8
8
9
-
-
9
10
-
-
10
11
-
-
12
13
-
-
14
16
14x18
14x30
16
18
16x20
16x35
18
20
18x22
18x40
22
24
22x26
22x50
24
28
24x30
24x55
27
30
27x32
27x60
30
35
30x37
30x67
d+3
d+8
(d+3)x(d+10) (d+3)x(2,5xd)
Dimensiones de los agujeros (pulgadas)
5/16 3/8 7/16 ½ 9/16 11/16 3/16 15/16 1 1/16 d+1/16
3/8 7/16
½ 9/16 5/8 13/16 15/16 11/16 1¼ d+5/16
9/16x11/16 11/16x7/8 13/16x1 15/16x1 1/8 1 1/16x1 5/16 (d+1/16)x(d+3/8)
9/16x1 ¼ 11/16x19/16 13/16x17/8 15/16x23/16 1 1/16x2 ½ (d+1/16)x(2,5xd)
Tanto en uniones tipo deslizamiento crítico como tipo aplastamiento, los agujeros ovalados largos sólo se podrán utilizar en una de las partes unidas en cada superficie individual de empalme. Se podrán utilizar agujeros ovalados largos independientemente de la dirección de la fuerza en uniones tipo deslizamiento crítico, pero su mayor dimensión deberá ser normal a la dirección de la fuerza en el caso de uniones tipo aplastamiento. Cuando se utilicen agujeros ovalados largos en una chapa externa, se deberán colocar arandelas planas o una barra continua con agujeros normales, con el tamaño suficiente como para cubrir completamente el óvalo después del montaje. En uniones con bulones de alta resistencia, tales arandelas planas o barras continuas tendrán un espesor mayor o igual que 8 mm y deberán ser de material de grado estructural, pero no necesariamente deberán ser endurecidas. Si se requieren arandelas endurecidas para el uso de bulones de alta resistencia, estas arandelas endurecidas deberán ser colocadas sobre la superficie externa de la arandela plana o de la barra continua.
E.2.2. Resistencia de diseño a tracción de bulones de aluminio
La resistencia de diseño a tracción para un bulón de aluminio será:
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107
( ) φ Rn = φ Abn Fut 10 −1
(E.2.2-1)
siendo:
φ = 0,65
Abn
el
área
neta
de
la
parte
roscada
del
bulón,
en
cm2,
Abn
=
π 4
⎛⎜ d ⎝
− 1,191 ⎟⎞2 n⎠
(E.2.2-2)
d diámetro nominal del bulón, en cm
n el número de filetes de rosca por unidad de longitud de un bulón, en 1/cm
Fut la tensión de rotura a la tracción del material del bulón, en Mpa, Tabla E.2-2
E.2.3. Resistencia de diseño a corte de bulones de aluminio La resistencia de diseño al corte para un bulón de aluminio será: (a) Para rosca excluida del plano de corte:
( ) φ Rn = φ Ab Fuv 10 −1
(E.2.3-1)
(b) Para rosca incluida en el plano de corte:
( ) φ Rn = φ Abn Fuv 10 −1
(E.2.3-2)
siendo:
φ = 0,65
Ab
el
área
del
cuerpo
no
roscado,
en
cm2,
Ab
=
πd 2 4
Abn el área neta de la parte roscada del bulón, en cm2, Ec. E.2.2-2 d el diámetro nominal del bulón, en cm
Fuv la tensión de rotura al corte del bulón, en Mpa, Tabla E.2-2
Tabla E.2-2. Tensiones de rotura para bulones de aluminio
Aleación y templado
2024-T4 6061-T6 7075-T73
Mínima tensión de rotura al corte1, Fuv
(MPa)
Mínima tensión de rotura a la tracción1,
Fut
(MPa)
255
425
170
290
280
470
1. De ASTM B316/B316M
E.2.4. Resistencia de diseño para combinación de corte y tracción de bulones de aluminio
Cuando los bulones están sometidos a corte y a tracción simultáneamente, se deberá satisfacer la siguiente condición adicionalmente a las indicadas en E.2.2 y E.2.3.
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⎛⎜⎝⎜
Pu φRnt
⎟⎟⎠⎞ 2
+
⎛⎜⎝⎜
Vu φRnv
⎟⎠⎟⎞ 2
≤1
(E.2.4-1)
siendo: Pu Resistencia requerida a tracción generada por las cargas mayoradas, en kN Vu Resistencia requerida a corte generada por las cargas mayoradas, en kN φRnt Resistencia de diseño a tracción del bulón, en kN φRnv Resistencia de diseño a corte del bulón, en kN
E.2.5. Resistencia al aplastamiento de la chapa en los agujeros La resistencia de diseño al aplastamiento de la chapa o elemento de aluminio, será verificada tanto para las uniones tipo aplastamiento, como para las de tipo deslizamiento crítico. La resistencia de diseño al aplastamiento de la chapa en los agujeros de bulones se determinará de la siguiente forma:
(a) Para un bulón en una unión con agujeros normales:
( ) φ Rn = 2 φu Fut d t a 10 −1
(E.2.4 -1)
(b) Para un bulón en una unión con agujeros ovalados cortos o largos
( ) φ Rn = 1,34 φu Fut d t a 10 −1
(E.2.4-2)
siendo:
φu = 0,85
Fut la tensión de rotura a la tracción en la chapa, en Mpa, Tabla A.2-1
d el diámetro nominal del bulón, en cm
ta el espesor de aplastamiento de la chapa, en cm
t el espesor de la parte unida crítica, en cm
Para agujeros avellanados ta= t - 0,5 (profundidad de la avellanadura) para otros agujeros ta=t=espesor de la parte unida crítica. Este valor se deberá usar para relaciones entre distancia al borde y diámetro del conector,db, mayores o iguales que 2. Para relaciones menores esta resistencia de diseño será multiplicada por un factor igual a: db / 2d.
La distancia al borde es la distancia medida, desde el centro del bulón hasta el borde del elemento unido, en la dirección de la carga aplicada. Para bordes extruídos, cortados, aserrados, laminados o cepillados no deberá ser menor que 1,5 veces el diámetro nominal del bulón.
E.2.6. Separación mínima de los bulones de aluminio
La distancia mínima entre los centros de los agujeros para bulones, s, deberá ser 2.5 veces el diámetro nominal de los bulones.
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109
E.2.7. Bulones Calibrados (Bulones de seguridad)
Los bulones calibrados deberán satisfacer los requisitos indicados en el presente Reglamento para bulones convencionales y se deberán instalar de acuerdo con las especificaciones de sus fabricantes. El área de aplastamiento debajo de la cabeza y el cuello no deberá ser menor que la de un bulón y tuerca convencionales.
E.2.8. Uniones abulonadas de deslizamiento crítico
E.2.8.1. Disposiciones generales
Las uniones de deslizamiento crítico para cargas de servicio entre elementos de aluminio o entre elementos de aluminio y elementos de acero deberán satisfacer las especificaciones del Reglamento CIRSOC 301/2005 y de la Recomendación CIRSOC 305 excepto en lo específicamente modificado por este reglamento. Solo pueden utilizarse bulones A325 (o ISO 8.8) zincados, a fin de prevenir la corrosión galvánica entre los bulones de acero y los elementos de aluminio. La resistencia de diseño de bulones de alta resistencia en uniones de deslizamiento crítico para cargas de servicio, se obtendrá de acuerdo con la sección E.2.8.4. Los bulones así dimensionados se deberán verificar al corte para cargas mayoradas trabajando en uniones tipo aplastamiento con la Sección E.2.8.3 y al aplastamiento de la chapa de acuerdo con la Sección E.2.5 para cargas mayoradas.
Se utilizarán uniones de deslizamiento crítico en los siguientes casos:
(a) Uniones en las que el deslizamiento de las superficies de contacto pueda afectar alguna condición de servicio o reducir la resistencia o la estabilidad de la estructura o del elemento estructural (por ejemplo uniones extremas de barras armadas),
(b) Uniones con agujeros holgados,
(c) Uniones con agujeros ovalados cuando su mayor dimensión no es perpendicular a la dirección de la fuerza,
(d) Cualquier otra unión establecida en los planos de proyecto o donde las especificaciones de esta Reglamento lo exijan.
E.2.8.2. Agujeros
Los agujeros deberán ser agujeros normales, holgados, ovalados cortos u ovalados largos. Las dimensiones nominales de los agujeros no deberán ser mayores que las indicadas en la Tabla E.2-1.
E.2.8.3. Resistencia de diseño a corte de un bulón para cargas mayoradas La resistencia de diseño al corte de un bulón de alta resistencia será:
( ) φ Rn = φ Fn Ab 10 −1
(E.2.7.3-1)
siendo: φ = 0,75 Rn la resistencia nominal de un bulón, en kN Fn resistencia nominal al corte en uniones del tipo aplastamiento, en MPa Fn 330 MPa cuando la rosca no está excluida de los planos de corte, en MPa Fn 415 MPa cuando la rosca está excluida de los planos de corte, en MPa Ab el área del cuerpo no roscado de un bulón, en cm2
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110
E.2.8.4. Resistencia de diseño al deslizamiento crítico para cargas de servicio
Los bulones de alta resistencia en uniones de deslizamiento crítico se deberán dimensionar de manera que la resistencia de diseño al deslizamiento no sea superada por la resistencia requerida debida a las cargas de servicio. La resistencia de diseño al deslizamiento será:
φ Rns = φ D μ Tm Ns
(E.2.8.4-1)
siendo:
φ = 1,0 para agujeros normales = 0,85 para agujeros holgados y ovalados cortos = 0,70 para agujeros ovalados largos con su eje mayor perpendicular a la dirección de la carga = 0,60 para agujeros ovalados largos con su eje mayor paralelo a la dirección de la carga
Rns la resistencia nominal al deslizamiento de un solo bulón para cargas de
servicio, en kN.
D = 0,80, factor de probabilidad de deslizamiento
μ el coeficiente medio de rozamiento:
(a) para superficies Clase B: superficies de aluminio acabadas con chorro de
escoria de carbón de acuerdo con la norma SSPC SP-5 hasta obtener un
sustrato con un perfil promedio de 0,05 mm en contacto con superficies
similares de aluminio o superficies de acero pintadas con zinc con un
espesor de película seca máximo de 0,1 mm.
μ = 0,50
(b) Para otras superficies los coeficientes de rozamiento se deberán determinar por ensayos, los cuales se realizarán de acuerdo a Norma IRAM correspondiente ó Apéndice A del Reglamento CIRSOC 305/2005.
Tm la fuerza de tracción mínima de pretensado del bulón, según Sección E.2.8.6. , en KN
Ns la cantidad de superficies de rozamiento
Se deberá considerar el efecto que tienen sobre la resistencia al deslizamiento los cambios de temperatura respecto de la temperatura de instalación y la diferencia entre los coeficientes de dilatación térmica correspondientes al aluminio y al acero de los bulones.
E.2.8.5. Arandelas
a. Se deberán utilizar arandelas debajo de las cabezas de los bulones y debajo de las tuercas.
b. En los agujeros ovalados largos de piezas externas se deberá utilizar una arandela plana o barra de acero galvanizado de al menos 7,94 mm (5/16 pulgada) de espesor con agujeros normales. La arandela plana o la barra deberá cubrir completamente el agujero, pero no es necesario que sea endurecida.
c. Si la cara externa de las piezas abulonadas tiene una pendiente mayor que 1:20 con respecto a un plano normal al eje del bulón se deberá usar una arandela biselada.
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
111
E.2.8.6. Instalación y fuerza mínima de pretensado del bulón
Los bulones A325 (A325M, ISO 8.8) deberán ser pretensados con una fuerza de tracción mínima, igual a la indicada en la Tabla J.3.1 del Reglamento CIRSOC 301/2005 y su instalación deberá cumplir con lo especificado en el citado Reglamento y en la Especificación CIRSOC 305.
E.3. UNIONES REMACHADAS
El material de los remaches deberá satisfacer las especificaciones de la Sección A.2.3.2.
Para el cálculo de uniones remachadas en frío, utilizando remaches de acero, a modo de guía se pueden utilizar las especificaciones del Reglamento CIRSOC 301/2005 para uniones abulonadas, excepto en la resistencia al corte pues la de los remaches difiere en general considerablemente de la de los bulones. Se puede obtener información adicional sobre la resistencia de los remaches consultando a sus fabricantes o realizando ensayos.
E.3.1. Agujeros para remaches colocados en frío
El diámetro final de los agujeros para remaches colocados en frío no deberá ser mayor que 4% del diámetro nominal del remache.
E.3.2. Resistencia de diseño a la tracción de un remache de aluminio No se deberán usar remaches para soportar fuerzas de tracción.
E.3.3. Resistencia de diseño al corte de un remache de aluminio La resistencia de diseño al corte de un remache de aluminio será:
( ) φ Rn = φ Ae Fuv 10 −1
(E.3.3-1)
siendo:
φ = 0,65 Ae el área efectiva al corte del remache, en cm2
Fuv la tensión de rotura al corte del material del remache, en Mpa, Tabla E.3-1
El área efectiva al corte de los remaches macizos se deberá basar en el diámetro nominal del agujero. Los límites para el tamaño de los agujeros se especifican en la Sección E.2.1. Para los remaches de punta hueca, se deberá considerar lo especificado en la Sección E.3.7).
Tabla E.3-1. Tensión de rotura al corte para remaches de aluminio
Designación antes de la colocación
2017-T4 2024-T42 2117-T4 2219-T6 6053-T61 6061-T6
Mínima tensión de rotura al corte1, Fuv (MPa) 225 255 180 205 135 170
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
112
7050-T7
270
7075-T6
290
7075-T73
280
7178-T6
315
1. De ASTM B316/B316M para aleaciones con tratamiento térmico
E.3.4. Resistencia de diseño al aplastamiento de la chapa en los agujeros
La resistencia de diseño al aplastamiento en una chapa de aluminio remachada será:
( ) φ Rn = φ Ae Fut 10 −1
(E.3.4-1)
siendo:
φ = 0,85 Ae el área efectiva al aplastamiento del remache, en cm2
Fut la tensión de rotura a la tracción en la chapa, en Mpa, Sección E.2.5
El área efectiva al aplastamiento del remache es igual al diámetro nominal del agujero multiplicado por el espesor de aplastamiento crítico. Para agujeros avellanados se deberá considerar lo especificado en la Sección E.1.9.
E.3.5. Mínima separación entre remaches
La distancia mínima entre los centros de los remaches deberá ser 3 veces el diámetro nominal del remache.
E.3.6. Remaches ciegos
El espesor total de las piezas unidas y los tamaños de los agujeros para los remaches ciegos deberán satisfacer las especificaciones de sus fabricantes.
E.3.7. Remaches de punta hueca (Remaches semi-tubulares)
La resistencia al corte de un remache de punta hueca cuya sección transversal es maciza en una parte de su longitud, se deberá tomar igual a la resistencia de un remache macizo del mismo material, siempre que el fondo de la cavidad se encuentre a una distancia mayor o igual al 25% del diámetro del remache medida desde el plano de corte.
E.4. UNIONES ATORNILLADAS
La presente Sección se aplica a tornillos con un diámetro nominal comprendido entre 4,2 mm y 6,3 mm. Los tornillos deberán ser los denominados autorroscantes o autoperforantes o sea deberán formar o cortar la rosca, con o sin punta autoperforante. A modo de alternativa a las especificaciones de las Secciones A.2.3.3 y E.4.1, las resistencias de los tornillos se podrán basar en ensayos realizados de acuerdo con lo especificado en el Capítulo J.
Los tornillos se deberán instalar y apretar de acuerdo con las especificaciones de sus fabricantes.
En la presente sección se utiliza la siguiente simbología:
Asn el área de desgarramiento de filetes de la rosca interna por unidad de longitud de penetración, en cm2/cm
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113
C coeficiente que depende de la ubicación del tornillo
d el diámetro nominal del tornillo, en cm
dh el diámetro nominal del agujero, en cm dw el diámetro nominal de la arandela, en cm dws el mayor valor entre el diámetro nominal de la arandela y el de la cabeza del
tornillo, en cm
Fut1 la resistencia última a la tracción de un elemento que está en contacto con la cabeza del tornillo, en MPa
Fut2 la resistencia última a la tracción de un elemento que no está en contacto con la cabeza del tornillo, en MPa
Fyt1 la tensión de fluencia a la tracción de un elemento que está en contacto con la cabeza del tornillo, en MPa
Fyt2 la tensión de fluencia a la tracción de un elemento que no está en contacto con la cabeza del tornillo, en MPa
Ks coeficiente que depende del espesor del elemento n el número de filetes de rosca por unidad de longitud de un tornillo, en 1/cm
φsc el factor de resistencia, φ = 0,5 φu el factor de resistencia φ = 0,85 Pnt la resistencia nominal a la tracción de un tornillo, en KN Pnot la resistencia nominal al arrancamiento del tornillo por cada tornillo, en KN Pnov la resistencia nominal al arrancamiento del material unido por cada tornillo, en
KN
Pts la resistencia nominal a tracción por tornillo garantizada por el fabricante o determinada mediante ensayos, en KN
Pnv la resistencia nominal al corte de un tornillo, en KN Pvs la resistencia nominal al corte por tornillo garantizada por el fabricante o
determinada mediante ensayos, en KN
Pbv1 la resistencia nominal al aplastamiento del elemento de espesor t1, en KN
Pbv2 la resistencia nominal al aplastamiento del elemento de espesor t2, en KN
Ptv la resistencia nominal por volcamiento del tornillo, en KN t1 el espesor del elemento que está en contacto con la cabeza del tornillo, en cm t2 el espesor del elemento que no está en contacto con la cabeza del tornillo, en
cm
tc menor valor entre la profundidad de penetración del tornillo, excluyendo la punta autorroscante o autoperforante, y el espesor t2 en cm
E.4.1. Resistencia de diseño de tornillos solicitados a tracción
Cuando un tornillo soporta cargas de tracción, la cabeza del tornillo o la arandela, si es que se utiliza una arandela, deberán tener un diámetro dw mayor o igual que 7,94 mm. Las arandelas deberán tener un espesor mayor o igual que 1,27 mm.
La resistencia de diseño a la tracción para un tornillo, deberá ser la menor entre las obtenidas con las especificaciones de las Secciones E.4.1.1., E.4.1.2. y E.4.1.3.
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114
E.4.1.1. Resistencia de diseño al arrancamiento de un tornillo
La resistencia de diseño al arrancamiento de un tornillo, φsc Pnot, (resistencia al arrancamiento del tornillo de una pieza roscada) es:
1) Para tornillos de rosca UNC (roscas tipo C, D, F, G y T):
a. Para 1,5 mm ≤ tc ≤ 3 mm
( ) φsc Pnot = φsc K s d tc Fyt 2 10 −1
(E.4.1.1-1)
donde Ks = 1,01 para 1,5 mm ≤ tc < 2 mm
Ks = 1,20 para 2 mm ≤ tc ≤ 3 mm
b. Para 3 mm < tc < 6.3 mm
( ) ( ) ( ) ( ) φsc Pnot = φsc 1,2 d Fyt2 0,638 − tc 10 −1 + φsc 1,16 Asn Fut2 tc − 0,319 10 −1
(E.4.1.1-2)
c. Para 6,3 mm ≤ tc ≤ 10 mm
( ) φsc Pnot = φsc 0 ,58 Asn t c Fut 2 10 -1
(E.4.1.1-3)
2) Para tornillos de rosca de paso fino (roscas tipo AB, B, BP, BF y BT)
a. Para 1 mm < tc < 2/n
( ) φsc Pnot = φsc K s d tc Fyt 2 10 −1
(E.4.1.1-4)
donde Ks = 1,01 para Ks = 1,20 para
b. Para 2/n < tc < 4/n
1 mm ≤ tc < 2 mm 2 mm ≤ tc <2/n
( ) ( ) φsc
Pnot
= φsc
1,2 d
Fyt 2
⎛⎜ ⎝
4 n
−
tc
⎟⎞ ⎠
10 −1
+ φsc
3,26 d
Fut 2
⎜⎛ ⎝
t
c
−
2 ⎞⎟ n⎠
10 −1
c. Para 4/n ≤ tc ≤ 7,94 mm
( ) φsc Pnot = φsc 1,63 d tc Fut 2 10 −1
(E.4.1.1-5) (E.4.1.1-6)
E.4.1.2. Resistencia de diseño al aplastamiento del material unido
La resistencia de diseño al aplastamiento del material unido, φsc Pnov, (resistencia al aplastamiento del material unido bajo la cabeza de un tornillo o arandela, si es que se utiliza arandela) es igual a:
( )( ) φ φ P = C t F sc nov
sc
1 ut1
d ws − d h
10 −1
(E.4.1.2-1)
donde: C es un coeficiente que depende de la ubicación del tornillo (1,0 para los ubicados en valles y 0,7 para los ubicados en crestas), y dws es el mayor valor entre
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115
el diámetro de la cabeza del tornillo y el diámetro de la arandela, pero nunca mayor que 16 mm. (Ver requisitos sobre espesor requerido para las arandelas en la Sección E.4.1.) En el caso de los tornillos avellanados, la resistencia de diseño al aplastamiento del material unido, será mayor o igual que la determinada usando la ecuación E.4.1.2-2.
Para los tornillos avellanados que tienen cabeza con ángulo nominal de 82º la resistencia de diseño al aplastamiento del material unido es igual a:
( ) φsc
Pnov
= φsc
⎜⎛ 0,27 + 1,45 t1
⎝
d
⎟⎞ ⎠
d
t1
Fyt 1
10 −1
(E.4.1.2-2)
para 1,5 mm ≤ t1 < 5 mm y t1/d ≤ 1,1 Si t1/d > 1,1 se deberá usar t1/d = 1,1
E.4.1.3. Resistencia de diseño a la tracción del tornillo La resistencia de diseño a la tracción de un tornillo, φsc Pnt, será:
φsc Pnt = 0 ,8 φsc Pts
(E.4.1.3-1)
E.4.2. Resistencia de diseño de tornillos solicitados a corte
La resistencia de diseño al corte para un tornillo, deberá ser la menor entre las obtenidas con las especificaciones de las Secciones E.4.2.1. y E.4.2.2.
E.4.2.1. Resistencia de diseño al corte del tornillo La resistencia de diseño al corte de un tornillo, φsc Pnv, será:
φsc Pnv = 0 ,8 φsc Pvs
(E.4.2.1-1)
E.4.2.2. Resistencia de diseño por aplastamiento de la chapa y volcamiento del tornillo
La resistencia de diseño a corte se determinará de la siguiente manera:
(a) Para t2/t1 ≤ 1 será el menor valor entre:
(a.1) por volcamiento del tornillo
( ) ( ) φ P sc tv
= φsc
4 ,2
t3 2
d
F 1 / 2 ut 2
10 -1
(E.4.2.2-1)
(a.2) por aplastamiento de la chapa que está en contacto con el tornillo
( ) φu Pbv1 = 2 φu Fut1 d t1 10 −1
(E.4.2.2-2)
Si el tornillo es avellanado, de t1 se deberá restar la mitad de la profundidad de la avellanadura.
(a.3) por al aplastamiento de la chapa que no está en contacto con la cabeza del tornillo:
( ) φu Pbv2 = 2 φu Fut 2 d t 2 10 −1
(E.4.2.2-3)
(b) Para t2/t1 ≥ 2,5 será el menor valor entre:
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116
(b.1) por aplastamiento de la chapa que está en contacto con el tornillo
( ) φu Pbv1 = 2 φu Fut1 d t1 10 −1
(E.4.2.2-4)
Si el tornillo es avellanado, de t1 se deberá restar la mitad de la profundidad de la avellanadura.
(b.2) por al aplastamiento de la chapa que no está en contacto con la cabeza del tornillo:
( ) φu Pbv2 = 2 φu Fut 2 d t 2 10 −1
.
(E.4.2.2-5)
(c) Para 1 < t2/t1 < 2,5 se determinará interpolando linealmente entre los valores obtenidos en (a) y (b).
E.4.3. Mínima separación de los tornillos
La mínima distancia entre los centros de los tornillos deberá ser 2,5 veces el diámetro nominal del tornillo.
E.5. UNIONES DE LAS CHAPAS DE ALUMINIO USADAS PARA REVESTIR TECHOS Y FACHADAS
E.5.1. Solape de los bordes superiores e inferiores de las chapas
Los solapes mínimos de los bordes superior e inferior de chapas consecutivas deberán ser los indicados en la Tabla E.5-1.
Tabla E.5-1. Solape mínimo entre bordes superiores e inferiores de chapas de aluminio usadas para revestir techos y fachadas
Altura de la sección h
h ≤ 25 mm 25 mm < h ≤ 50 mm
h > 50 mm
Solape mínimo (bordes superiores e inferiores)
Techos
Techos
16% ≤ pendiente ≤ 25 % Pendiente> 25%
Fachadas
−
150 mm
100 mm
230 mm
150 mm
100 mm
230 mm
150 mm
150 mm
E.5.2. Solapes de los bordes laterales de las chapas
Cuando se utilizan chapas con ondas sinusoidales como revestimiento para techos, el solape de los bordes laterales de las chapas deberá tener un ancho mínimo igual al paso de la onda; cuando se utiliza este tipo de chapas como revestimiento para fachadas, el solape de los bordes laterales de las chapas deberá tener como mínimo un ancho igual a la mitad del paso de la onda.
Cuando se utilizan chapas con ondas trapezoidales de altura mayor que 25 mm tanto en techos como en fachadas, el solape de los bordes laterales de las chapas deberá tener un ancho igual al ancho del valle más angosto más 60 mm. Las chapas con ondas trapezoidales de altura menor o igual que 25 mm deberán tener un solape cuyo diseño haya sido comprobado, incluyendo una característica que evite el sifonamiento.
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117
E.5.3. Pasadores en los solapes
El tamaño mínimo de los pasadores utilizados en los solapes de los bordes superiores, inferiores o laterales de las chapas deberá ser 5,5 mm (tornillo #12) si se utilizan tornillos, o bien diámetro 5 mm (3/16 pulgada) si se utilizan remaches. La máxima separación entre pasadores en los solapes entre bordes laterales deberá ser de 300 mm. Los pasadores en solapes entre un borde superior y un borde inferior deberán estar ubicados a una distancia menor o igual que 50 mm del extremo de la chapa solapada.
E.5.4. Canaletas
Las canaletas deberán ser de chapa de aluminio conformada.
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118
CAPÍTULO F. UNIONES SOLDADAS
F.1. DISPOSICIONES GENERALES
Las soldaduras deberán satisfacer los requisitos del Reglamento CIRSOC 704-2008 y las siguientes especificaciones de este Reglamento. Los materiales base y de aporte a utilizar se deberán seleccionar de la Tabla F.1-1, complementariamente a lo indicado en Capítulo 3, Tablas 3-1 y 3-2 del CIRSOC 704-2008.
F.2. ELEMENTOS ESTRUCTURALES SOLDADOS
F.2.1. Disposiciones generales
Se deberá considerar que la zona afectada por una soldadura se extiende 25 mm a cada lado de la línea de centro de la soldadura. Las propiedades mecánicas del metal afectado por una soldadura se deberán tomar como se indica en la Tabla A.22. El módulo de elasticidad del metal afectado por una soldadura es igual al del metal no afectado por una soldadura.
Las resistencias de diseño calculadas de acuerdo con la presente Sección F.2.1 se aplican para:
1) Elementos estructurales en tracción axial con soldaduras transversales que afectan la totalidad de su sección transversal,
2) Tensiones de aplastamiento en metal afectado por una soldadura,
3) Columnas o vigas apoyadas en ambos extremos con soldaduras transversales que afectan la totalidad de su sección transversal y ubicadas a más de 0.05L de los extremos,
4) Columnas o vigas formadas por tubos o elementos curvos con soldaduras transversales que afectan la totalidad de su sección transversal, y
5) Elementos planos de columnas o vigas con soldaduras sólo en los extremos apoyados.
Para estos elementos soldados las resistencias de diseño se deberán calcular usando las mismas expresiones que para los elementos no soldados, con las siguientes modificaciones;
1) Las resistencias de diseño para tracción axial o por flexión (acordes a lo indicado en Capítulo C, Secciones C.3 ó C.5), aplastamiento (según Capítulo E) y compresión axial o por flexión o corte (según Capítulo C Secciones C.4, C.5 ó C.6) para esbelteces menores que S1 se deberán calcular usando las propiedades mecánicas para metal soldado indicadas en la Tabla A.2-2.
2) Las resistencias de diseño para tubos y elementos curvos en compresión axial o por flexión o corte (Secciones C.3, C.5 ó C.6) con esbelteces mayores que S1 se deberán calcular usando las propiedades mecánicas para metal soldado indicadas en la Tabla A.2-2 y las constantes de pandeo de la Tabla C.2-1, independientemente del templado antes del soldado.
3) Las resistencias de diseño para todos los demás miembros y elementos en compresión axial o por flexión o corte (Secciones C.4, C.5 ó C.6) con esbelteces mayores que S1 se deberán calcular usando las propiedades mecánicas para metal no soldado de la Tabla A.2-1 y las constantes de
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
119
pandeo de las Tablas C.2-1 ó C.2-2 según corresponda dependiendo del templado antes del soldado.
F.2.2. Elementos estructurales con parte de su sección transversal afectada por una soldadura
Para los elementos traccionados o comprimidos (por esfuerzo axil o flexión) con soldaduras longitudinales por las cuales tienen parte de su sección transversal afectada, la tensión de diseño será:
φ
F pw
=φ
FBM
−
Aw ABM
( φ FBM
−φ
F pw
)
(F.2.2-1)
siendo:
φ Fpw la tensión de diseño en la sección transversal, parte de la cual está afectada por una soldadura, en MPa
φ FBM la tensión de diseño del metal base, cuando ninguna parte de la sección transversal está afectada por una soldadura, en MPa. En el caso de compresión usar las constantes de pandeo para metal no soldado de las Tablas C.2-1 ó C.2-2 y las propiedades mecánicas de la Tabla A.2-1.
φ Fw la tensión de diseño cuando la totalidad de la sección transversal está afectada por una soldadura, en MPa. En el caso de compresión usar las constantes de pandeo para material revenido (Tabla C.2-1) independientemente del templado antes del soldado, y las propiedades mecánicas de la Tabla A.2-2.
ABM el área neta de la sección transversal de un elemento estructural traccionado o del ala traccionada de una viga; área bruta de la sección transversal de una columna o del ala comprimida de una viga. El ala de una viga consistirá en la parte de la sección ubicada a una distancia mayor que 2c/3 del eje neutro, siendo c la distancia entre el eje neutro y la fibra extrema.
Aw el área de la sección transversal afectada por una soldadura, considerando un ancho de 25,4 mm desde el centro de la soldadura y a cada lado.
Si Aw < 0,15ABM, Aw se deberá tomar igual a cero.
Con la tensión de diseño obtenido según ecuación F.2.2-1 se efectuarán las verificaciones indicadas en las secciones C.3; C.4 ó C.5 según corresponda.
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120
Tabla F.1-1 MATERIALES DE APORTE RECOMENDADOS PARA DIFERENTES ALEACIONES DE ALUMINIO PARA SOLDADURA ESTRUCTURAL
Metal base
1060 1100 3003 Alclad 3003
7005
6005, 6061, 6063, 6105, 6351,6463
5356 (5183, 5556)
4043 (4047)
5454
5356 (5183, 5556)
5154
5356 (5183, 5556)
5086 5083, 5456
5052
5356 (5183, 5556)
5356 (5183, 5556)
5356 (5183, 5556)
4043 5005, 5050 (1100, 4047)
3004, Alclad 3004
4043 (4047, 5183, 5356,
5556)
2219
4145
1060, 1100, 3003, Alclad
4043
3003
(1100, 4047)
2219
DNW 4145 DNW DNW DNW DNW DNW DNW DNW 2319 (4145)
3004 Alclad 3004
5005 5050
5052
5083 5456
5086
5154
5454
6005 6061 6063 6105 6351 6463
7005
5356
5356
5356
(5183, 5556) (5183, 5556) (5183, 5556)
5556 (5183)
5356
5356
5356
5356
5556
(5183, 5556) (5183, 5556) (5183, 5556) (5183, 5556) (5183, 5356)
5356
5356
5356
5356
5356
5356
5356
5356
(4043, 4047, 5183, 5556)
(5183, 5556)
(5183, 5556)
(5183, 5556)
(5183, 5556)
(5183, 5556)
(5183, 5556)
(4043, 4047, 5183, 5556)
5356
5356
5356
5356
5356
5654
554
(5183, 5556)
(5183, 5556)
(5183, 5556)
(5183, 5556)
(5183, 5556)
(5183, 5356, 5556)
(5183, 5356, 5556)
5356
5356
5356
5356
5356
5654
(5183, 5556)
(5183, 5556)
(5183, 5556)
(5183, 5556)
(5183, 5556)
(5183, 5356, 5556)
5356
5356
5356
5356
5356
(5183, 5556) (5183, 5556) (5183, 5556) (5183, 5556) (5183, 5556)
5356
5356
5356
(5183, 5556) (5183, 5556) (5183, 5556)
5556 (5183)
5356
5356
5356
(5183, 5556) (5183, 5556) (5183, 5556)
5356
5356
(4043, 4047, (4043, 4047, 5183, 5556) 5183, 5556)
5356 (5183, 5556)
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
121
F.2.3. Columnas o vigas con soldaduras transversales alejadas de los apoyos y vigas en voladizo con soldaduras transversales
Para columnas o vigas apoyadas en ambos extremos con soldaduras transversales ubicadas a más de 0.05L de los extremos del elemento y para vigas en voladizo con soldaduras transversales, las tensiones de diseño se deberán calcular de acuerdo con la Sección F.2.2 como si la totalidad de la sección transversal estuviera afectada por una soldadura.
F.3. UNIONES SOLDADAS
F.3.1. Uniones Soldadas a Tope, con o sin Bisel.
F.3.1.1. Juntas de penetración completa (JPC) y parcial (JPP)
Los siguientes diseños de juntas serán considerados como JPC:
(1) Junta soldada por ambos lados donde la soldadura de raíz del primer lado será repelada para limpiar y sanear el metal depositado antes de soldar el segundo lado.
(2) Junta soldada de un solo lado con utilización de respaldo permanente o temporario.
(3) Junta soldada de un solo lado sin respaldo con aplicación para la raíz de soldadura por arco eléctrico con electrodo de tungsteno bajo protección gaseosa (GTAW) en corriente alterna (AC).
(4) Junta soldada de un solo lado aplicando soldadura por arco eléctrico de plasma (PAW) con polaridad variable (VP) en la modalidad “ojo de cerradura”(keyhole).
Todas las demás soldaduras a tope serán consideradas de penetración parcial.
En el Capítulo 3 del Reglamento CIRSOC 704 se ilustran diseños de JPC recomendados para aplicar en uniones a tope, esquina y T.
F.3.1.2. Área efectiva
1) Tamaño Efectivo en Unión Soldada a Tope con JPC: El tamaño efectivo de una soldadura a tope de penetración completa es igual al espesor del elemento estructural a unir de menor espesor. El tamaño efectivo de una soldadura a tope de penetración parcial es igual a la profundidad de preparación S (ver Figura F.3-1)
2) Largo Efectivo: El largo efectivo de una soldadura para tracción y compresión es igual al largo de la soldadura perpendicular a la dirección de la carga de tracción o compresión. El largo efectivo de una soldadura para corte es igual al largo de la soldadura paralelo a la dirección de la carga de corte.
3) Área: El área efectiva de una soldadura a tope es igual al producto del largo efectivo por el espesor o tamaño efectivo de la soldadura.
F.3.1.2.1. Limitaciones
Las limitaciones de configuración de una soldadura a tope se establecen en el CIRSOC 704-2008, Capítulo 2, sección 2.3.1 y Capítulo 3, Sección 3.2.5.
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122
F.3.1.3. Resistencia de diseño
La resistencia a tracción o compresión de diseño de una soldadura a tope φ Pgw será:
( ) φ Pgw = φu Fuw Awe 10 -1
(F.3.1.3-1)
siendo:
Fuw la menor de las resistencias a la tracción de los metales base después de soldados y el metal de aporte, en MPa. Las resistencias a la tracción de los metales base después de soldados, Fuwt, se deberán tomar de la Tabla A.2-2; las resistencias a la tracción de los metales de aporte se deberán tomar de la Tabla F.3-1.
Awe el área de la sección efectiva de la soldadura, en cm2
φu = 0,70
La resistencia al corte de una soldadura a tope, Vw, será:
( ) φ Vw = φu Fuw Awe 10 −1
(F.3.1.3-2)
siendo:
Fuw la menor de las resistencias al corte de los metales base y el metal de aporte, en MPa. Las resistencias al corte de los metales base después de soldados, Fuw, se deberán tomar de la Tabla A.2-2; las resistencias al corte de los metales de aporte se deberán tomar de la Tabla F.3-1.
Awe el área de la sección efectiva de la soldadura, en cm2
φu = 0,70
> α45°
S
Sw
Figura F.3-1. Soldadura a tope de penetración parcial profundidad de preparacion SW o S
F.3.2. Soldaduras de filete
F.3.2.1. Garganta efectiva y largo efectivo
La garganta efectiva de una soldadura es la menor distancia entre la raíz del filete y la cara del mismo considerando un esquema de unión a 90º.
El largo efectivo de una soldadura Lw es el largo total de la misma, incluyendo los retornos. Si el largo efectivo de una soldadura de filete es menor que 4 veces su cateto nominal E (ver Figura F.3-2), el cateto efectivo de la soldadura se deberá considerar igual al 25% de su largo efectivo. El largo mínimo de los segmentos de una soldadura de filete intermitente deberá ser de 38 mm. El largo máximo efectivo de una soldadura de filete longitudinal deberá ser 100 veces su cateto nominal.
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123
F.3.2.1.1. Limitaciones
Las limitaciones de configuración de una soldadura de filete se establecen en el Reglamento CIRSOC 704-2008, Capítulo 2, Secciones 2.3.2 y 2.3.3.
F.3.2.2. Resistencia de diseño
F.3.2.2.1. Resistencia de un cordón de soldadura
La resistencia de diseño de una soldadura de filete, φVdw, será la menor de los siguientes valores según corresponda:
La resistencia de diseño de una soldadura de filete se deberá considerar de corte, cualquiera sea la dirección de la carga aplicada.
φ φ V = F A 10 dw
uw
w ⎛⎜⎝⎜
−1 ⎟⎟⎠⎞
(F.3.2.2-1)
Siendo:
φVdw la resistencia de diseño, en kN
F la resistencia nominal al corte del metal de aporte, en MPa según la Tabla F.3-1. w 2
A el área de la sección efectiva de la soldadura, en cm , e igual al producto entre w
la garganta efectiva del filete, a, y el largo efectivo del mismo, Lw
φu = 0,60
1) Corte en la unión entre la soldadura y metal base
φ V = φ F A 10 dBM
u BM
BM ⎝⎛⎜⎜
−1 ⎠⎞⎟⎟
(F.3.2.2-2)
Siendo:
φVdBM la resistencia de diseño, en kN
F la resistencia nominal al corte del metal base, en MPa, según Tabla A.2-2 BM 2
A el área de la sección transversal efectiva del metal base, en cm , e igual al BM producto entre cateto del filete, E, y el largo efectivo del mismo, Lw.
φu = 0,60
2) Tracción en la unión entre la soldadura y el metal base,
φ P = φ F A 10 dw
u BM
BM ⎛⎜⎝⎜
−1 ⎠⎟⎟⎞
(F.3.2.2-3)
Siendo:
φPdw la resistencia de diseño, en kN F la resistencia nominal a tracción del metal base, en MPa, según Tabla A.2-2
BM
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124
2
A el área de la sección transversal efectiva del metal base, en cm , e igual al BM
producto entre cateto del filete, E, y el largo efectivo del mismo, Lw.
φu = 0,60
Garganta efectiva
SEw
90°
SEw
Figura F.3-2. Garganta efectiva de una soldadura de filete
F.3.2.2.2. Resistencia a la rotura de bloque de corte
La resistencia de diseño a la rotura de bloque de corte φRn de las uniones soldadas en una línea de falla con corte en algunos segmentos y tracción en otros segmentos se determinará de la siguiente forma:
Para: FutAgt ≥ FuvAgv
[ ] ( ) φ Rn = φ Fyt Agv + Fut Agt 10 −1
(F.3.2.2-4)
Para: FutAgt ≤ FuvAgv
[ ] ( ) φ Rn = φ Fuv Agv + Fyt Agt 10 −1
(F.3.2.2-5)
siendo:
φ = 0,70 Agv el área bruta solicitada al corte, en cm2 Agt el área bruta solicitada a la tracción, en cm2 R la resistencia nominal del bloque de corte, en kN.
n
F la tensión de rotura especificada, en MPa. u
F la tensión de fluencia especificada, en MPa. y
F.3.3. Soldaduras de Tapón (Botón) y de Ranura (Ojal o Muesca)
F.3.3.1. Área efectiva
El área efectiva de una soldadura de tapón o de ranura es igual al área nominal del tapón o la muesca en el plano de la superficie de contacto. El largo de las muescas no deberá ser mayor que 10 veces el espesor del material que contiene las muescas. Figura F.3-3.
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125
F.3.3.1.1 Limitaciones
Las limitaciones de configuración de una soldadura de filete se establecen en el Reglamento CIRSOC 704-2008, Capítulo 2, Sección 2.3.4.
F.3.3.2 Resistencia de diseño
La resistencia al corte de diseño de una soldadura de tapón o de ranura, øVw, es igual a
( ) φ Vw = φu Fuw Awe 10 −1
(F.3.3.2-1)
siendo:
Fuw la menor de las resistencias al corte del metal de aporte y el metal base después de soldado, en MPa. Las resistencias al corte de los metales base después de soldados, Fuwv, se deberán tomar de la Tabla A.2-2; las resistencias al corte de los metales de aporte se deberán tomar de la Tabla F.3-1, en MPa.
Awe el área de la sección efectiva de la soldadura, en cm2.
φu = 0,70
Tabla F.3-1. Resistencia del metal de aporte
Metal de aporte 1100 2319 4043 4047 4643 5183 5356 5554 5556 5654
Mínima resistencia a la tracción (MPa) 75 240 165 − − 275 240 215 290 205
Mínima resistencia al corte (MPa) 50 110 80 90 95 145 115 115 140 85
Area efectiva
Longitud
Figura F.3-3. Vista en planta de una soldadura de muesca
F.4. TRATAMIENTO TÉRMICO POSTERIOR A LA SOLDADURA
Para postes para alumbrado de aleación 6005 de hasta 6 mm de espesor que están soldados en templado -T1 con material de aporte aleación 4043 y tratados térmicamente por precipitación (envejecimiento artificial) hasta templado -T5 mediante un método aprobado después de la soldadura, las resistencias de diseño a una distancia menor o igual que 25 mm de la soldadura deberán ser el 85% de los valores correspondientes a aleaciones 6005-T5 no soldadas.
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126
Para postes para alumbrado de aleación 6063 de hasta 10 mm de espesor que están soldados en templado -T4 con material de aporte aleación 4043 y tratado térmicamente por precipitación (envejecimiento artificial) hasta templado -T6 mediante un método aprobado después de la soldadura, las resistencias de diseño a una distancia menor o igual que 25 mm de la soldadura deberán ser el 85% de los valores correspondientes a aleaciones 6063-T6 no soldadas.
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127
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128
CAPÍTULO G. PROYECTO PARA CONDICIONES DE SERVICIO
Este Capítulo provee especificaciones y recomendaciones cuando se proyecte para condiciones de servicio.
G.1. BASES DE PROYECTO
Una condición de servicio es un estado en el cual la función de un edificio, su aspecto y mantenimiento, y el confort de sus ocupantes están preservados para un uso normal.
Los requerimientos generales del proyecto para condiciones de servicio están especificados en el Capítulo A, Sección A.5. Ningún estado límite de servicio podrá ser superado bajo los efectos de la combinación más desfavorable de las acciones de servicio.
Son estados límites de servicio:
• Las deformaciones, desplazamientos o flechas que afecten la apariencia o el uso eficaz de la estructura (incluyendo el mal funcionamiento de máquinas o servicios).
• Las vibraciones, oscilaciones o inclinaciones que causen incomodidad a los ocupantes de un edificio o daño a sus contenidos.
• Los daños a revestimientos o elementos no estructurales debidos a deformaciones, flechas, desplazamientos, vibraciones, oscilaciones o inclinaciones de la estructura o de alguno de sus elementos estructurales.
Cuando sea necesario, la condición de servicio deberá ser verificada utilizando la apropiada combinación de las acciones nominales que correspondan para el estado límite de servicio analizado.
Excepto en los casos en que por acuerdo con el Comitente o por exigencias de reglamentos específicos, sean necesarias combinaciones más rigurosas, las combinaciones de acciones a utilizar para verificar los estados límites de servicio serán:
(D + F) + ( Li ó W ó T )
(G.1-1)
(D + F) + 0,7 [( ΣLi + W) ó (W + T) ó ( ΣLi + T )]
(G.1-2)
(D + F) + 0,6 ΣLi + 0,6 W + 0,6 T
(G.1-3)
donde:
ΣLi = (L + Lr + S + R + H)
Las acciones son las definidas en la Sección A.3-1.
Se tomarán las intensidades nominales de las acciones.
Las acciones variables que produzcan efectos de sentido contrario no se considerarán actuando simultáneamente.
Los valores límites para asegurar la condición de servicio (por ejemplo deformaciones máximas, aceleraciones, etc.) deberán ser elegidos teniendo en cuenta la función para la cual es proyectada la estructura y los materiales de los elementos vinculados a ella.
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129
G.2. CONTRAFLECHAS
Si fueran necesarias contraflechas en vigas, vigas armadas o reticulados, las mismas se deberán indicar en los planos de proyecto. Las contraflechas pueden ser necesarias para compatibilizar las deformaciones de la estructura con exigencias funcionales de equipos, fijación de aberturas, fijación de revestimientos, para evitar en cubiertas la acumulación de agua de lluvia o deshielo, etc. Para cada caso en particular se deberán determinar las contraflechas considerando como base la flecha debida a la carga permanente incluyendo o no, según el caso, los efectos de larga duración. Si la contraflecha especificada resulta de la aplicación de una precarga durante el montaje, ello deberá ser indicado en los planos de proyecto. Las vigas armadas y reticuladas que no tengan contraflecha especificada, serán fabricadas de modo que, luego del montaje cualquier deformación vertical debida a la laminación en taller, quede hacia arriba.
G.3. DILATACIÓN Y CONTRACCIÓN
Se deberán adoptar provisiones adecuadas para considerar las dilataciones y contracciones de la estructura y sus elementos estructurales bajo acciones de servicio. Las mismas deberán asegurar las condiciones de servicio.
G.4. DEFORMACIONES, VIBRACIÓN Y DESPLAZAMIENTO LATERAL
G.4.1. Deformaciones Las deformaciones de la estructura y de sus barras componentes debidas a las acciones de servicio no deberán afectar ninguna condición de servicio para lo cual no deberá ser superado el estado límite de servicio correspondiente. Las deformaciones se deberán calcular considerando los efectos de segundo orden, los giros prefijados de las uniones semirígidas y las posibles deformaciones plásticas en estado de servicio.
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130
Tabla G.4-1. Valores límites para deformaciones y desplazamientos laterales
EDIFICIOS
Elemento
Flecha total
Flecha por carga variable
Por
Techos en general
L/200
Sobrecarga Útil
L/250
Deformaciones verticales
Techos con carga frecuente de personas (no mantenimiento)
L/250
Pisos en general
L/250
Barras de pisos o techos que soporten elementos y revestimientos susceptibles de fisuración
L/300
Pisos que soporten columnas
L/400
Donde la deformación puede afectar el aspecto Partes de muros cortina. En el proyecto se ignorará el incremento de rigidez por los productos de vidrio
L/250
L/250 ó 15 mm
Sobrecarga Útil Sobrecarga Útil
Sobrecarga Útil
Sobrecarga Útil
L/300 L/300 L/350 L/500
Desplazamiento total del edificio referido a su altura total
Viento
H /300 T
Desplazamiento Desplazamiento relativo de pisos cuando
lateral
cerramientos y divisiones no tienen
(c)
previsiones especiales para
independizarse de las deformaciones de
la estructura
Desplazamiento relativo de pisos cuando
cerramientos y divisiones tienen
previsiones especiales para
independizarse de las deformaciones de
la estructura
OBSERVACIONES A LA TABLA G.4-1.
Viento
H /400 P
Viento
H /300 P
(a) La deformación vertical debida a acciones de servicio f(máx) a comparar con los valores límites de la tabla será: f(máx) = f - f
o
f = deformación total calculada con la combinación de acciones más desfavorable incluyendo eventuales deformaciones por efectos de larga duración (fluencia lenta).
f = contraflecha adoptada.
o
(b) L = distancia entre apoyos. Para ménsulas L= 2 veces la longitud del voladizo. H = altura de la columna. H = altura total del edificio.
T
H = altura del piso.
P
(c) Para combinaciones con acciones sísmicas ver el Reglamento INPRES-CIRSOC 103-2005
Los valores máximos para las deformaciones bajo la combinación más desfavorable de acciones de servicio deberán ser menores o iguales que los
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131
establecidos en la Tabla G.4-1. Por convenio con el Comitente, para situaciones particulares de funcionamiento de equipos (por ejemplo medios de circulación vertical) o por especificaciones particulares (por ejemplo revestimientos especialmente sensibles a fisuración o daño por deformación), puede ser necesario establecer límites más rigurosos.
G.4.2. Vibración de pisos
En el dimensionamiento de vigas, vigas armadas y vigas de reticulado que forman la estructura de soporte de pisos se deberá considerar el efecto de la vibración debida a la circulación de personas, salto o baile de personas en forma rítmica, funcionamiento de maquinarias o equipos, o a otras causas, para evitar que produzca incomodidad en los ocupantes, daños en los revestimientos y/o equipamientos, o resonancia. Ello será especialmente considerado cuando los pisos sean de grandes superficies sin tabiques divisorios u otros medios de amortiguamiento.
Los equipamientos mecánicos que puedan producir vibraciones continuas inaceptables, se deberán aislar de manera de reducir o eliminar la transmisión de esas vibraciones a la estructura.
G.4.3. Desplazamiento lateral
Los desplazamientos laterales de la estructura y los desplazamientos horizontales relativos de pisos, debidos a la acción nominal del viento u otras acciones horizontales especificadas, no deberán producir el choque con estructuras adyacentes ni exceder los valores límites aceptables para la estabilidad o funcionamiento de la construcción.
Los valores máximos para los desplazamientos laterales bajo acciones de servicio deberán ser menores o iguales que los establecidos en la Tabla G.4-1. Por convenio con el Comitente, para situaciones particulares de funcionamiento de equipos o por especificaciones particulares, se podrá establecer límites más rigurosos.
G.4.4. Vibraciones producidas por el viento
En estructuras muy flexibles tales como edificios altos muy esbeltos o cubiertas muy grandes y en elementos estructurales muy flexibles como tensores ligeros se deberá investigar su comportamiento bajo la acción dinámica del viento en condiciones de servicio.
G.5. DESLIZAMIENTO DE UNIONES
Para el proyecto de uniones de deslizamiento crítico ver la Sección E.2.3.
G.6. DURABILIDAD Y PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN
Las aleaciones enumeradas en la Tabla G.6-1 se categorizan en tres niveles de durabilidad A, B y C en orden descendente. Estos niveles son usados para determinar la necesidad y grado de protección requerido. En construcciones que emplean más de una aleación, incluyendo metales de relleno en construcción soldada, la protección debe ser acorde con el menor de los niveles de durabilidad.
La necesidad de suministrar una protección frente a la corrosión de las estructuras construidas con aleaciones listadas en la Tabla G.6-1 cuando están expuestas a diferentes ambientes, se da en la Tabla G.6-2.
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132
ALEACIONES TRATADAS EN CALIENTE
Tabla G.6-1. Durabilidad de aleaciones de aluminio
Aleación 6061 6063
6082
7020 A356,2 A356.2
357.1 A357,2 1200 3103 3105 5083
5154A
5251
5454 514,1 A413,2
Producto Extrusiones Tubería Extruída Extrusiones Tubería Extruída
Forjados Extrusiones
Lámina Plancha Tubería Extruída Forjados Extrusiones Lámina y Plancha Fundición con arena Fundición con enfriamiento Fundición con enfriamiento rápido Lámina Lámina Lámina Extrusiones Lámina y Plancha Tubería Extruída Forjados Extrusiones Lámina y Plancha Tubería Extruída Forjados Tubería con soldadura de costura Forjados Lámina y Plancha Extrusiones Lámina y Plancha Lámina Fundición con arena Fundición con enfriamiento Fundición con arena Fundición con enfriamiento rápido
Clasificación de Durabilidad B B
B
C
B A A A A
A B A A A B
ALEACIONES NO TRATADAS EN CALIENTE
Tabla G.6-2. Protección general contra la corrosión de estructuras de aluminio
Durabilidad de la
aleación
Espesor (mm)
Protección necesaria de acuerdo con el ambiente
Atmosférico
Sumergido
Rural
Industrial/urbano
Marino
Moderado
Severo
No Industrial
Moderado
Severo
Agua dulce
Agua salada
A
Todos Ninguna Ninguna
P
Ninguna Ninguna
P
Ninguna Ninguna
B
Menos de 3
Ninguna
P
P
P
P
P
P
P
3 ó más Ninguna Ninguna
P
Ninguna Ninguna
P
C
Todos Ninguna
P 1)
P
P
P
P
P
P
P 2)
NR
P Requiere protección P 1) Requiere sólo protección local contra la corrosión en la soldadura y la zona afectada por el calor en ambientes
urbanos no industriales. P 2) No se recomienda la protección si se trata de construcción soldada. NR No se recomienda la inmersión en agua
salada.
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133
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134
CAPITULO H. FABRICACIÓN, MONTAJE Y CONTROL DE CALIDAD
H.1. DISPOSICIONES GENERALES
H.1.1. Planos de taller
El Fabricante o Constructor de las estructuras de aluminio deberá preparar los planos de taller que considere necesarios antes de comenzar la fabricación. La Dirección de Obra podrá requerir la presentación de los planos de taller para su aprobación y podrá exigir la ampliación de la información suministrada tanto en el contenido como en la extensión de los planos presentados. El Fabricante o Constructor está obligado a presentar planos de taller cuando se modifiquen criterios de unión establecidos en los documentos del Proyecto, cuando se modifiquen las posiciones relativas de las piezas y cuando se alteren sistemas resistentes. En esos casos es obligatoria la aprobación de la Dirección de Obra antes del inicio de la fabricación o montaje, según corresponda.
Los planos de taller deberán contener toda la información necesaria para la fabricación de las partes componentes de la estructura, incluyendo la ubicación de las mismas, el tipo y tamaño de todas las soldaduras, bulones, remaches y tornillos. En estos planos se distinguirá claramente entre las soldaduras y bulones de taller y los de obra y se deberán identificar igualmente las uniones con bulones de alta resistencia que sean del tipo de deslizamiento crítico.
Los planos de taller se harán de acuerdo con las reglas del arte y buscando obtener la mayor velocidad y economía de fabricación y de montaje.
H.1.2. Corrección por temperatura
Cuando sea necesario se deberá aplicar una corrección por temperatura. El coeficiente de expansión térmica a considerar será 23 × 10−6/ ºC.
H.2. FABRICACIÓN
H.2.1. Cortes
H.2.1.1. Métodos
Los cortes se deberán realizar por corte directo, aserrado, cincelado, burilado, corte por arco eléctrico, láser o chorro de agua abrasivo.
En cortes realizados por arco o laser se deberá tener especial precaución en la eliminación de eventuales grietas de borde.
H.2.1.2. Calidad de los bordes
Los bordes deberán ser limpios y lisos, y deberán estar libres de rebabas o irregularidades excesivas.
H.2.1.3. Esquinas reentrantes
Las esquinas reentrantes deberán ser redondeadas.
Proyecto de Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
135
H.2.1.4. Corte con oxígeno Está prohibido realizar cortes con oxígeno.
H.2.2. Calentamiento
El aluminio calentado por encima de los 66ºC durante los procesos de fabricación excluyendo las soldaduras estará sujeto a los siguientes requisitos:
a. Se deberán proveer controles y supervisión de la temperatura para garantizar que se satisfagan los límites de tiempo y temperatura. El tiempo y la temperatura de exposición se deberán documentar adecuadamente.
b. Si el calentamiento reduce las resistencias de los metales, las resistencias de diseño se deberán reducir de manera consistente con las propiedades mecánicas del aluminio después del proceso de calentamiento. No es necesario usar resistencias de diseño reducidas para las aleaciones y templados indicados en la Tabla H.2-1 si el tiempo total de exposición a temperatura elevada no es mayor que los límites indicados.
c. Los aluminios 5083, 5086, 5154 y 5456 no se deberán exponer a temperaturas comprendidas entre 66ºC y 230ºC. Para conformar estas aleaciones en caliente se deberán: 1) calentar rápidamente hasta una temperatura no mayor que 290ºC 2) conformar antes que el metal se enfríe por debajo de 230ºC, y 3) enfriar rápidamente de 230ºC a 66ºC.
Tabla H.2-1. Máximo tiempo de exposición a temperatura para aluminios 6005, 6061 y 6063 templados y envejecidos artificialmente
Temperatura1 [ºC]
Tiempo
230
5 min
220
15 min
205
30 min
190
2 hr
175
10 hr
165
100 hr
150
1000 hr
100
100 000 hr
1) Para otras temperaturas (T) interpolar el tiempo (t) de la siguiente manera:
log
t
=
log
t2
+
log (T2 log (T2
/T ) / T1 )
(log
t1
/ t2 )
donde:
T1 = temperatura inmediatamente menor que T en la Tabla H.2-1 T2 = temperatura inmediatamente mayor que T en la Tabla H.2-1 t1 = tiempo correspondiente a T1 t2 = tiempo correspondiente a T2
H.2.3. Agujeros
H.2.3.1. Métodos de fabricación
Los agujeros podrán ser punzonados o perforados. No se deberá usar punzonado en el caso de piezas fundidas de aluminio o si el espesor del metal es mayor que el diámetro del orificio. La diferencia entre el diámetro de un agujero punzonado y el
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136
diámetro final del agujero una vez acabado deberá ser como mínimo el 25 % del espesor de la pieza, pero no menor que 0,8 mm.
H.2.3.2. Alineación de los agujeros
Si es necesario agrandar los agujeros para colocar los pasadores, los agujeros deberán ser escariados. Se deberán rechazar los agujeros que no estén bien alineados. Los agujeros no se deberán ensanchar de una manera que distorsione el metal. Antes del montaje se deberán eliminar todas las virutas y materiales extraños que hubiera entre las superficies de contacto.
H.2.4. Remachado
H.2.4.1. Cabeza de los remaches
La cabeza de los remaches de aluminio deberá ser plana o cónica y deberá tener las siguientes dimensiones:
H.2.4.1.1. Cabezas planas
Las cabezas planas deberán tener un diámetro como mínimo igual a 1,4 veces el diámetro nominal del remache y una altura como mínimo igual a 0,4 veces el diámetro nominal del remache.
H.2.4.1.2. Cabezas cónicas
Las cabezas cónicas deberán tener un diámetro como mínimo igual a 1,4 veces el diámetro nominal del remache y una altura hasta el vértice del cono como mínimo igual a 0,65 veces el diámetro nominal del remache. El ángulo nominal incluido en el vértice del cono deberá ser de 127º.
H.2.4.2. Llenado de los agujeros
Los remaches deberán llenar completamente los agujeros. Las cabezas de los remaches deberán ser concéntricas con los agujeros y deberán estar en contacto continuo con la superficie de la pieza unida.
H.2.4.3. Remaches defectuosos
Los remaches defectuosos se deberán retirar mediante perforación. El diámetro de la mecha usada para realizar la perforación no deberá ser mayor que el diámetro del remache que se utilizará para reemplazar el remache defectuoso.
H.2.5. Construcciones soldadas
La técnica de soldadura, la mano de obra, el aspecto y la calidad de las soldaduras realizadas, y los métodos utilizados para corregir trabajos no aceptados, estarán de acuerdo con las especificaciones del Reglamento CIRSOC 704-2008.
H.2.6. Construcciones abulonadas
Todas las partes de los elementos abulonados deberán ser fijadas con pernos o bulones de montaje, y se deberán mantener rígidamente unidas mientras se ensamblan. La utilización de un perno o bulón de montaje en los agujeros de bulones durante el armado no deberá distorsionar al metal ó agrandar los agujeros. Será causa de rechazo una deficiente coincidencia de los agujeros.
El uso de bulones de alta resistencia se hará conforme a los requerimientos de la Recomendación CIRSOC 305/2005 “Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia”.
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137
H.2.7. Acabados
H.2.7.1. Casos en que se requiere pintura
El aluminio se deberá pintar cuando:
a. la aleación de aluminio 2014 esté en presencia de humedad, b. el aluminio esté en contacto con otros materiales tal como se describe en la Sección H.2.8 c. el aluminio esté expuesto a condiciones corrosivas.
H.2.7.2. Preparación de las superficies
Las superficies a pintar se deberán preparar inmediatamente antes de aplicar la pintura utilizando:
a. un producto químico limpiador (tal como una solución de ácido fosfórico y solventes orgánicos),
b. chorro abrasivo, c. anodizado sin sellado, d. revestimiento por conversión química, o e. el procedimiento especificado por el proveedor del revestimiento.
H.2.8. Contacto con otros materiales
Si el aluminio está en contacto con alguno de los materiales especificados en las Secciones H.2.8.1 a H.2.8.3, se deberá evitar el contacto directo entre los mismos tal como se especifica en dichas secciones o bien colocando un aislante no poroso compatible entre el aluminio y el otro material.
H.2.8.1. Acero
Las superficies de acero que estarán en contacto con superficies de aluminio no recubierto se deberán pintar con un recubrimiento adecuado para el servicio pretendido. Si se anticipan condiciones muy corrosivas se puede lograr protección adicional aplicando un sellador que elimine la humedad de la junta mientras esté en servicio.
No será necesario pintar:
a. los aceros aluminizados, galvanizados por inmersión en caliente o electrogalvanizados.
b. el acero inoxidable (Serie 300) en contacto con el aluminio excepto en ambientes con elevado contenido de cloruros.
H.2.8.2. Madera, madera aglomerada u otros materiales porosos
Las superficies de aluminio que estarán en contacto con madera, madera aglomerada u otros materiales porosos que absorben agua se deberán pintar en fábrica, o bien se les deberá aplicar una capa espesa de pintura bituminosa resistente a los álcalis, u otro recubrimiento que proporcione una protección equivalente antes de su colocación.
H.2.8.3. Hormigón o mampostería
No deberán embeberse elementos de aluminio en hormigones que contengan aditivos corrosivos tales como cloruros, si el aluminio se conecta eléctricamente a elementos de acero.
A menos que el hormigón o la mampostería permanezcan secos después del curado y que no se utilice ningún aditivo corrosivo tal como cloruros, a las
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138
superficies de aluminio en contacto con, o embebidas en hormigón o mampostería se les deberá:
a. aplicar una capa de pintura adecuada, como por ejemplo imprimador de molibdato de zinc de acuerdo con la Especificación Federal TT-P-645B o equivalente, o
b. aplicar una capa espesa de pintura bituminosa resistente a los álcalis, o c. aislar con una cinta plástica adecuada u otro material aislante.
H.2.8.4. Escurrimiento de agua con metales pesados
El aluminio no se deberá exponer a agua que haya estado en contacto con un metal pesado tal como el cobre. El metal pesado se deberá pintar o recubrir o bien se deberán utilizar drenajes para desviar el agua que contiene el metal, a fin de alejarla del aluminio o del aluminio pintado.
H.2.9. Acabados mecánicos
No se deberán utilizar chorros abrasivos si estos distorsionan, perforan o reducen significativamente el espesor del material al cual se aplican.
H.2.10. Tolerancias en la fabricación
Un elemento fabricado no deberá diferir de la forma recta ni de su curvatura pretendida en más que su longitud dividida por 960.
H.2.11. Plegado
Los radios de plegado deberán ser lo suficientemente grandes como para evitar la fisuración.
H.3. MONTAJE
H.3.1. Tolerancias en el montaje
Las tolerancias en las dimensiones resultantes una vez montadas las piezas deberán ser adecuadas para el servicio pretendido.
H.3.2. Instalación de bulones
A menos que la unión sea una unión de deslizamiento crítico, los bulones se deberán apretar de manera que el apriete asegure que todas las piezas conectadas en la unión estén en contacto firme pero no necesariamente continuo. Las uniones de deslizamiento crítico se deberán apretar de acuerdo con la Sección E.2.7.6.
H.3.3. Arriostramiento
La estructura de aluminio y sus elementos estructurales se ubicarán y se aplomarán, dentro de las tolerancias definidas en la Recomendación CIRSOC 3072008 "Guía para la Construcción Metálica" (en preparación).
Donde sea necesario se proveerán arriostramientos provisorios, de acuerdo con los requerimientos de la citada Recomendación CIRSOC. Tales arriostramientos se proyectarán para soportar todas las cargas a las cuales la estructura pueda ser sometida durante el montaje y la construcción, incluyendo equipo y la operación del mismo. Estos arriostramientos deberán ser mantenidos todo el tiempo que sea necesario para garantizar la seguridad.
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139
H.3.4. Alineación
No se ejecutará ningún abulonado ó soldadura permanente hasta que las partes adyacentes afectadas de la estructura hayan sido correctamente alineadas.
H.3.5. Uniones de obra
A medida que el montaje avanza, la estructura y sus elementos estructurales serán abulonados o soldados para soportar en forma segura todas las acciones permanentes y las debidas a viento y sobrecargas de montaje.
El Contratista responsable del montaje deberá preparar el plan de montaje. En dicho plan se especificará la secuencia de terminación de las uniones de obra de manera que se garantice lo especificado en el párrafo anterior. La Dirección de Obra podrá exigir la presentación del plan de montaje para su previa aprobación.
H.4. CONTROL DE CALIDAD
El Fabricante proveerá todos los procedimientos de control de calidad que considere necesarios y que establezcan las especificaciones de proyecto, con el fin de asegurar que todo el trabajo sea ejecutado de acuerdo con las especificaciones de este Reglamento.
Adicionalmente a los procedimientos de control de calidad del Fabricante, el material, los procesos de ejecución y la mano de obra podrán ser sometidos a inspección en todo momento por inspectores calificados que representen al Propietario, a la Dirección de Obra o al Constructor.
H.4.1. Cooperación
Hasta donde sea posible, todas las inspecciones realizadas por los representantes del Propietario, Dirección Técnica o Constructor, serán efectuadas en la planta del Fabricante. Este cooperará con el inspector permitiendo el acceso para inspección de todos los lugares donde se esté realizando algún trabajo. Las inspecciones serán programadas de forma tal que causen la mínima interrupción del trabajo del Fabricante.
H.4.2. Rechazos
El material, proceso ó mano de obra que no esté en conformidad con las disposiciones de este Reglamento podrán ser rechazados en cualquier momento durante el avance del trabajo. El Fabricante recibirá copias de todos los informes elaborados por las inspecciones y elevados al respectivo representado por ellas.
H.4.3. Inspección de soldaduras
La inspección de soldadura será realizada en conformidad con las especificaciones del Reglamento CIRSOC 704-2008.
En los documentos del proyecto se especificará si se requiere que la inspección visual sea realizada por inspectores certificados.
Para información sobre el proyecto de sistemas de arriostramiento temporario para edificios de baja altura se puede consultar Fisher y West (1997). Cuando se requieran ensayos no destructivos, el proceso, alcance, técnica y normas de aceptación, estarán claramente definidos en los documentos de proyecto.
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140
H.4.4. Inspección de uniones de deslizamiento crítico con bulones de alta resistencia
La inspección de uniones de deslizamiento crítico con bulones de alta resistencia se deberá realizar de acuerdo con lo establecido en la Recomendación CIRSOC 305/2005.
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141
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142
CAPITULO I. PIEZAS DE ALUMINIO FUNDIDO
I.1. MATERIALES
Este Capítulo I se aplica para las piezas de aluminio fundido listadas en la Tabla I.11 y producidas conforme a las siguientes Especificaciones ASTM:
B26 Aluminum-Alloy Sand Castings
B108 Aluminum-Alloy Permanent Mold Castings
Las tolerancias en las dimensiones deberán satisfacer lo establecido en el documento Standards for Aluminum Sand and Permanent Mold Castings.
Tabla I.1-1. Resistencias mínimas de las piezas de aluminio fundido
AleaciónTemplado 356.0-T6 A356.0-T6 354.0-T61
C355.0-T61 356.0-T6
A356.0-T61
A357.0-T61
359.0-T61
359.0-T62 535.0-F
Tipo de pieza
Mínima resistencia última a la tracción
Fut (MPa)
arena
154
arena
176
248
molde permanente
324
297
207
molde permanente
276
255
molde permanente
228
196
molde permanente
228
193
232
molde permanente
317
283
232
molde permanente
310
276
243
molde permanente
324
276
molde permanente
180
Mínima tensión de fluencia por
tracción Fyt (MPa)
105
124
191 248 228
155 207 207
152
134 179 179
186 248 214
175 234 207
196 262 207
93
Nota
(1) (2) (3) (1) (2) (3) (1) (1) (2) (3) (1) (2) (3) (1) (2) (3) (1) (2) (3) (1)
Notas:
1) Si el comprador no especifica que el fabricante corte probetas para ensayo, estas resistencias se aplican en cualquier ubicación de la pieza de aluminio fundido.
2) Estas resistencias se aplican en las ubicaciones especificadas por el comprador, si es que el comprador las especifica. En todas las demás ubicaciones se aplican los valores indicados en (1).
3) Estas resistencias se aplican en cualquier ubicación de la pieza de aluminio fundido cuando el comprador especifica que estas resistencias se han de satisfacer en probetas cortadas de las piezas de aluminio fundido sin especificar una ubicación.
El comprador deberá exigir que el fabricante de las piezas de aluminio fundido informe las tensiones de fluencia por tracción. En el caso de piezas fundidas en molde de arena, el comprador deberá exigir que las resistencias últimas a la
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
143
tracción y las tensiones de fluencia de probetas cortadas de las piezas de aluminio fundido sean como mínimo igual al 75% de los valores especificados en la norma ASTM B 26.
Se deberán realizar inspecciones radiográficas para verificar que se satisfagan los criterios correspondientes a ASTM B 26 Grado C o ASTM B 108 Grado C. El número de piezas sometidas a inspección radiográfica y el criterio de aceptación para un lote deberán ser como se indica a continuación:
Tamaño del lote
2 a 50 51 a 500 más de 500
Número de piezas que se deben someter a inspección radiográfica
2
8
13
Número de piezas que deben satisfacer los criterios para Grado C para que el lote se considere aceptable
2
7
11
I.2. PROPIEDADES MECÁNICAS
Las resistencias y tensiones de fluencia mínimas se deberán tomar de las Tabla I.11. La tensión de fluencia por compresión Fyc de las piezas fundidas se deberá tomar igual a la tensión de fluencia por tracción Fyt. El módulo de elasticidad E de las piezas de aluminio fundido se deberá tomar igual a 70 000 MPa.
El coeficiente de tracción Kt (Sección C.3) para las aleaciones y templados indicados en la Tabla I.1-1 es igual a 1,0.
I.3. DISEÑO
El diseño se deberá realizar de acuerdo con todos los requisitos del presente Reglamento.
I.4. SOLDADURAS
Los metales de aporte se deberán seleccionar de la Tabla I.4-1. Las resistencias mínimas luego de la soldadura deberán ser aquellas establecidas en el ensayo para calificación de procedimientos de soldadura del Reglamento CIRSOC 704.
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144
Tabla I.4-1: Metales de aporte para soldaduras en aleaciones de aluminio fundidas
METAL BASE A
METAL BASE
1060, 1100, 3003 Alclad 3003
2219
535.0 5356
4043
356.0 A356.0 A357.0 359.0
4043 (4047)
4145
354.0 C355.0 4145
4145
3004 Alclad 3004 5005, 5050
5052
5083, 5456
5356 5356 5356 5356
4043 (4047) 4043 (4047) 4043 (4047) No soldar
4145 (4043, 4047)
4145 (4043, 4047)
4145 (4043, 4047)
No soldar
5086
5356
No soldar
No soldar
5154
5356
No soldar
No soldar
5454
6005, 6061, 6063, 6105, 6351, 6463 7005
354.0 C355.0 356.0, A356.0, A357.0, 359.0 535.0
5356
5356
5356
No soldar
4043 (5356) 5356
4043 (4047) 4043 (4047, 4145, 4643) 4043 (4047) 4145
4043 (Nota 1)
No soldar
4145 (4043, 4047)
No soldar
4145 (Nota 1)
Nota: 1) Para soldar C355.0 a sí mismo se puede utilizar 4009; para soldar A356.0 a sí mismo
se puede utilizar 4010; para soldar A357.0 a sí mismo se puede utilizar 4011
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145
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146
CAPÍTULO J. ENSAYOS
J.1. DISPOSICIONES GENERALES
Los ensayos se considerarán un método aceptable para sustanciar el diseño de elementos estructurales, elementos compuestos o conexiones de aleaciones de aluminio cuyas resistencias no se puedan determinar de otro modo de acuerdo con los capítulos precedentes. Los ensayos deberán ser realizados por un laboratorio de ensayos independiente o bien por el laboratorio de ensayos del fabricante, ambos debidamente calificados.
Las Secciones J.2 y J.3 contienen disposiciones generales para los ensayos. La Sección J.4 contiene requisitos específicos para revestimientos exteriores de aluminio para cubiertas y fachadas.
J.2. CARGAS DE ENSAYO Y COMPORTAMIENTO
Para ensayar adecuadamente una estructura o elemento estructural, las cargas se deberán aplicar de una manera que sea representativa de las cargas en servicio. Además, la estructura o elemento deberá estar apoyado de una manera que sea equivalente a los apoyos que estarán disponibles cuando la estructura esté en servicio.
Para los ensayos que requieran medir la flecha de un panel o viga, antes de realizar el ensayo se deberá aplicar una precarga como mínimo igual al 20% de la carga de diseño, y las flechas se deberán medir tanto en los apoyos como en los puntos de máxima flecha crítica de manera que la diferencia indique la flecha del elemento. Para las mediciones de flechas la precarga sólo se podrá considerar nula cuando este hecho se considere adecuadamente al informar las flechas.
Alternativamente, el comportamiento estructural de productos de aluminio utilizados para cerramientos exteriores tales como ventanas, muros cortina y puertas se deberán determinar de acuerdo con la norma IRAM correspondiente o ASTM E 330.
J.3. NÚMERO DE ENSAYOS Y EVALUACIÓN DE LOS RESULTADOS DE ENSAYOS
J.3.1. Ensayos para determinar propiedades mecánicas
Para determinar la tensión de fluencia y la resistencia a rotura de un material o pasador se deberán realizar ensayos suficientes para establecer estadísticamente la resistencia que se espera sea superada por el 99% del material con un nivel de confianza de 95%. Esta resistencia se deberá calcular de la siguiente manera:
X a = X m − KSx
donde:
(J. 3.1-1)
Xa la resistencia que se espera sea superada por el 99% del material con un nivel de confianza de 95%
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147
Xm la media de los resultados de ensayo
Sx la desviación estándar de los resultados de ensayos
K el coeficiente estadístico que depende del número de ensayos (n). K es un coeficiente unilateral para que el 99% de la población sea mayor que Xa con un nivel de confianza del 95%. Para los siguientes valores de n los valores de K son:
n
K
n
K
3
10,55
18
3,370
4
7,042
19
3,331
5
5,741
20
3,295
6
5,062
21
3,262
7
4,641
22
3,233
8
4,353
23
3,206
9
4,143
24
3,181
10
3,981
25
3,158
11
3,852
30
3,064
12
3,747
35
2,994
13
3,659
40
2,941
14
3,585
45
2,897
15
3,520
50
2,863
16
3,463
100
2,684
17
3,415
J.3.2. Ensayos para determinar comportamiento estructural
Siempre que sea posible, los resultados de los ensayos realizados para determinar el comportamiento estructural de un elemento o sistema se deberán evaluar en base a no menos de cuatro probetas idénticas. Si la desviación respecto del valor promedio es mayor que ±10% se deberán realizar como mínimo tres ensayos adicionales del mismo tipo.
El valor de diseño se deberá tomar como el promedio de todos los resultados de ensayo multiplicado por el factor de resistencia, φ, determinado de la siguiente manera:
φ = 1,5 M F e − β0 VM2 +VF2 +CPVP2 +VQ2 mm
siendo:
n2 − 1
CP
el factor de corrección =
n2 − 3n
Dn la carga permanente nominal e la base de los logaritmos naturales ≈ 2,72
Fm el valor medio del factor de fabricación Ln la sobrecarga de uso nominal
(J.3.2-1)
Proyecto de Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
148
Mm el valor medio del factor de material n el número de ensayos
n
∑ Xi
Xm
el valor promedio de las cargas de falla en todos los ensayos,
Xm
=
i =1
n
βo el índice de confiabilidad deseado (2,5 para columnas vigas y vigas-columna, 3,0 para elementos traccionados y 3,5 para uniones)
VF el coeficiente de variación del factor de fabricación
VM el coeficiente de variación del factor de material
VP el coeficiente de variación de la relación entre las cargas de falla observadas y el valor promedio de todas las cargas de falla observadas
Vp =
n
∑
i =1
⎛⎜⎜⎝
Xi Xm
⎞⎠⎟⎟ 2
−
n
∑
i =1
⎝⎜⎜⎛
Xi Xn n
⎟⎟⎠⎞ 2
n −1
(J.3.2-2)
VQ el coeficiente de variación de las cargas
VQ =
(0,105Dn )2 + (0,25Ln )2
1,05Dn + Ln
(J.3.2-3)
Si se realiza el cálculo con una relación de α = Dn/Ln =0,2 se obtiene un valor de VQ = 0,21.
Cuando para el elemento o unión considerada no existan datos estadísticos documentados establecidos a partir de un número de ensayos suficientes realizados para determinar las propiedades del material se deberán utilizar los siguientes valores:
Mm = 1,10 para comportamiento determinado por la tensión de fluencia
= 1,00 para comportamiento determinado por la tensión de rotura
Fm = 1,00
VM = 0,06
VF = 0,05 para elementos estructurales y uniones abulonadas
= 0,15 para uniones soldadas
Al evaluar los resultados de ensayo se deberán realizar ajustes para cualquier diferencia entre la tensión de fluencia del material a partir del cual se conformaron las secciones ensayadas y la mínima tensión de fluencia especificada para el material que utilizará el fabricante. Si la tensión de fluencia por tracción del aluminio a partir del cual se conforman las secciones ensayadas es mayor que el valor especificado, los resultados de ensayo se deberán ajustar reduciéndolos a la mínima tensión de fluencia especificada del aluminio que utilizará el fabricante. Si la tensión de fluencia de la probeta ensayada es menor que la mínima tensión de fluencia especificada no se deberán incrementar los resultados de los ensayos. Se deberán hacer ajustes similares en base a la resistencia a rotura a la tracción
Reglamento Argentino de Estructuras de Aluminio
149
cuando la resistencia a rotura a la tracción sea el factor crítico determinante, y no la tensión de fluencia.
También se deberán realizar ajustes para considerar las diferencias entre las propiedades de la sección nominal y aquellas de las secciones ensayadas.
J.4. ENSAYOS PARA CHAPAS DE ALUMINIO USADAS PARA REVESTIR TECHOS Y FACHADAS
Cuando la configuración de una instalación de chapas de aluminio para revestimiento de techos y fachadas sea tal que no se pueda calcular su resistencia de acuerdo con los requisitos del presente Reglamento, su resistencia a la flexión se deberá establecer en base a ensayos.
También se requieren ensayos en los siguientes casos:
a. Cuando los ángulos de las almas θ son asimétricos respecto de la línea de centro de un valle, nervio, acanaladura, pliegue u otra corrugación.
b. Cuando los ángulos de las almas θ son menores que 45º. c. Cuando se alternen chapas de aluminio con chapas de materiales que tengan
características de resistencia o deformación significativamente diferentes. d. Cuando las áreas planas entre nervio y nervio u otras corrugaciones en la
dirección transversal tenga una relación ancho-espesor mayor que cualesquiera de los valores siguientes:
1) 447 siendo q la carga de diseño en kN/m2 3q
2)
37
Fyt q
para Fyt en MPa y q en kN/m2
e. Cuando los nervios, valles, pliegues u otras corrugaciones de las chapas tengan profundidades desiguales.
f. Cuando las especificaciones requieren menos de un pasador por nervio para resistir cargas negativas o de levantamiento en cada correa, larguero u otro elemento de apoyo transversal.
g. Cuando los paneles están fijados a los elementos de apoyo mediante flejes o abrazaderas especiales.
J.4.1. Método de ensayo
Los ensayos se deberán realizar de acuerdo con la norma IRAM correspondiente o ASTM E 1592.
J.4.2. Chapas de diferentes espesores
Cuando se utilicen chapas de igual configuración que difieren sólo en el espesor del material sólo será necesario ensayar probetas fabricadas del menor y el mayor espesor. Cuando la falla de las probetas ensayadas sea por tensiones de flexión, la resistencia a la flexión para los espesores intermedios se deberá interpolar de la siguiente manera:
log Mi
=
log M1
+
⎛⎝⎜⎜
log log t
ti − log t máx − log
mín
tmín
⎟⎞⎠⎟(log M2
−
log M1 )
(J.4.2-1)
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150
siendo: Mi la resistencia a la flexión del elemento de espesor intermedio ti M1 la resistencia a la flexión del elemento de menor espesor M2 la resistencia a la flexión del elemento de mayor espesor ti el espesor del elemento de espesor intermedio tmin el espesor del elemento de menor espesor ensayado tmax el espesor del elemento de mayor espesor ensayado
J.4.3. Cargas de diseño obtenidas en base a ensayos Las cargas de diseño se deberán determinar usando los factores de resistencia indicados en la Sección J.3.2 para flexión y en el Capítulo E aplicados a la mínima resistencia de ensayo obtenida para los pasadores.
J.4.4. Flechas Las flechas debidas a las sobrecargas de uso no deberán ser mayores que 1/60 de la longitud del tramo.
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Ver+/-