Reglamentación Título F.4 ESTRUCTURAS DE ACERO CON PERFILES DE LÁMINA FORMADA EN FRÍO
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- Montserrat Herrero Hidalgo
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1 Reglamentación Título F.4 ESTRUCTURAS DE ACERO CON PERFILES DE LÁMINA FORMADA EN FRÍO
2 ESTRUCTURAS DE ACERO CON PERFILES DE LÁMINA FORMADA EN FRÍO Para la NSR-98 F.6.1 Generalidades F.6.2 Elementos F.6.3 Miembros F.6.4 Ensamblajes Estructurales F.6.5 Conexiones y Uniones F.6.6 Ensayos para casos especiales
3 ESTRUCTURAS DE ACERO CON PERFILES DE LÁMINA FORMADA EN FRÍO Para la Nueva Norma de Construcción F.4.1 Provisiones Generales F.4.2 Elementos F.4.3 Miembros F.4.4 Miembros Armados y Sistemas Estructurales F.4.5 Conexiones y Uniones F.4.6 Ensayos para casos especiales F.4.7 Tableros metálicos para trabajo en sección compuesta F.4.8 Especificaciones para construcción de entramados de acero formado en frío, sistemas de construcción en seco (DryWall) y entramados de cerchas
4 F.4.7 Tableros metálicos para trabajo en sección compuesta Figura F Sección transversal de losa o entrepiso en comportamiento compuesto con un tablero metálico
5 F.4.7 Tableros metálicos para trabajo en sección compuesta Qué incluye? 1. El diseño y algunos chequeos podrían realizarse por DEA (Diseño por Esfuerzos Admisibles) 2. Tolerancias de fabricación y espesores mínimos 3. Consideraciones de Carga durante la etapa constructiva 4. Anclaje de las láminas 5. Concreto 6. Refuerzo por retracción y temperatura 7. Conectores de cortante 8. Área resistente a fuerzas cortantes 9. Consideraciones para cargas concentradas
6 F.4.7 Tableros metálicos para trabajo en sección compuesta 2a. Tolerancias de fabricación (Sección F.4.7.2) Longitud del panel Espesor Ancho útil del panel Flecha y curvatura Extremo del panel fuera de escuadra ±12mm (1 2 pulg) No debe ser menor al 95% del espesor de diseño +20mm 3 4 pulg, 10mm (3 8 pulg) 6mm en 3.00m de longitud 1 4 pulg en 10pies de longitud 10mm por metro de ancho del panel 1 8 pulg por pie de ancho del panel Tabla F Tolerancias de Fabricación
7 F.4.7 Tableros metálicos para trabajo en sección compuesta 2b. Espesores mínimos del acero base (Sección F.4.7.2) Tipo o calibre Espesor de diseño Espesor mínimo mm Pulg mm Pulg Tabla F Espesores base mínimos
8 F.4.7 Tableros metálicos para trabajo en sección compuesta 3. Consideraciones de carga durante la construcción Figura F Cargas durante la construcción
9 F.4.7 Tableros metálicos para trabajo en sección compuesta 4. Anclaje de láminas (Sección F ) Anclaje a los miembros de soporte por soldadura o sujetadores mecánicos. Tanto transversal como longitudinal Sujetador en el traslapo longitudinal obligatorio para evitar las deflexiones diferenciales entre láminas durante el vaciado del concreto (Sección F ) No son admisibles los huecos hechos por soldadura durante las operaciones del anclaje. Debe utilizarse arandela para soldadura con el calibre 22 (0.71mm espesor base mínimo)
10 F.4.7 Tableros metálicos para trabajo en sección compuesta 5. Concreto (Sección F ) Acorde con el título C de la Norma. No aditivos con sales clorhídricas 6. Refuerzo por retracción y temperatura (Sección F ) Área de acero igual o mayor a veces el área del concreto, no inferior a 59.3mm 2 para un ancho de un metro. Hasta hasta un 10% de capacidad adicional sobre losas que no la poseen. Pueden utilizarse fibras en el concreto en sustitución de la malla. Norma NTC 5214
11 F.4.7 Tableros metálicos para trabajo en sección compuesta 7. Conectores de cortantes (Sección F ) N s = F y (A s A webs 2 A bf ) f c E c 1 2 Donde N s = Número de pernos conectores de 19mm 3 4 pulg, requerido por metro de ancho A s = Área de acero en mm 2 por metro de ancho A webs = Área de las almas en mm 2 por metro de ancho A bf = Área de acero del ala inferior en mm 2 por metro de ancho F y = Esfuerzo de fluencia de diseño en MPa determinado en la sección F E c = Módulo de elasticidad del concreto en MPa acorde como es determinado en el título C de esta norma.
12 F.4.7 Tableros metálicos para trabajo en sección compuesta 8. Área disponible para cortante (Sección F ) Figura F Áreas disponibles para cortante
13 F.4.7 Tableros metálicos para trabajo en sección compuesta 9. Cargas concentradas (Sección F ) Figura F Distribución de cargas concentradas
14 F.4.8 Especificaciones para construcción de entramados de acero formado en frío, sistemas de construcción en seco y entramados de cerchas Qué incluye? 1. Especificaciones de material 2. Espesor del acero base 3. Designación de producto y geometrías estándar 4. Codificación por colores 5. Tolerancias de fabricación 6. Parales de muro 7. Cerchas para sistemas de entramados y diseño de cartelas 8. Cabeceros
15 F.4.8 Especificaciones para construcción de entramados de acero formado en frío, sistemas de construcción en seco y entramados de cerchas
16 F.4.8 Especificaciones para construcción de entramados de acero formado en frío, sistemas de construcción en seco y entramados de cerchas 1. Especificaciones de Material (Sección F ) Norma ASTM A1003/ A1003M: Estructural: Grado 33 (Fy = 33 ksi) y Grado 50 (Fy = 50 ksi). De alta ductilidad y baja ductilidad. Solo se reconocen estos materiales. No Estructural: Grado 33 (Fy = 33 ksi)
17 F.4.8 Especificaciones para construcción de entramados de acero formado en frío, sistemas de construcción en seco y entramados de cerchas 2. Espesor del acero base (Sección F ) Espesor de diseño Espesor mínimo del acero base mm pulg mm pulg
18 F.4.8 Especificaciones para construcción de entramados de acero formado en frío, sistemas de construcción en seco y entramados de cerchas 3. Designación de producto y geometrías (Sección F.4.8.3) P = Miembro de un entramado, Paral o Vigueta, el cual posee labios o pestañas G = Canal Guía U = Sección canal o paral de un entramado que no posee pestañas O = Sección Omega L = Sección en Ángulo EJEMPLO: 300P = Sección Paral de 300 mm de alto x 60 mm de ancho y 1.2 mm de espesor base
19 F.4.8 Especificaciones para construcción de entramados de acero formado en frío, sistemas de construcción en seco y entramados de cerchas 4. Codificación por colores (Sección F ) Espesor de diseño mm (pulg) Color (0.0188) Ninguno (0.0283) Negro (0.0312) Rosado (0.0346) Blanco (0.0451) Amarillo (0.0566) Verde (0.0713) Naranja (0.1017) Rojo (0.1242) Azul
20 F.4.8 Especificaciones para construcción de entramados de acero formado en frío, sistemas de construcción en seco y entramados de cerchas 5a. Tolerancias de fabricación (Sección F ) Dimensión A Ítem revisado Parales, mm (pulg) A B B C D E F G H I Longitud Altura del alma Acampanado Exceso en doblez Ancho a centro de hueco Longitud de centro de huecos Corona Curvatura lateral Arco Torsión (giro axial) (3/32) (3/32) (1/32) (-1/32) (1/32) (1/32) (1/16) (1/16) (1/4) (1/4) (1/16) (1/16) 2.6 por m (1/32 por pie) 12.7 max. (1/2) 2.6 por m (1/32 por pie) 12.7 max. (1/2) 2.6 por m (1/32 por pie) 12.7 max. (1/2) Canales Guías, mm (pulg) (1/2) (1/4) (1/32) (1/8) +0 (0) (3/32) NA NA NA NA (1/16) (1/16) 2.6 por m (1/32 por pie) 12.7 max. (1/2) 2.6 por m (1/32 por pie) 12.7 max. (1/2) 2.6 por m (1/32 por pie) 12.7 max. (1/2)
21 F.4.8 Especificaciones para construcción de entramados de acero formado en frío, sistemas de construcción en seco y entramados de cerchas 5b. Tolerancias de fabricación (Sección F )
22 F.4.8 Especificaciones para construcción de entramados de acero formado en frío, sistemas de construcción en seco y entramados de cerchas 5b. Tolerancias de fabricación (Sección F )
23 F.4.8 Especificaciones para construcción de entramados de acero formado en frío, sistemas de construcción en seco y entramados de cerchas 6. Parales de muros (Sección F.4.8.4) Dos tipos de diseño: Diseño completamente en acero o Diseño arriostrado por tableros 7. Cerchas de entramados y cartelas (Sección F )
24 F.4.8 Especificaciones para construcción de entramados de acero formado en frío, sistemas de construcción en seco y entramados de cerchas 8a. Cabeceros (Sección F )
25 F.4.8 Especificaciones para construcción de entramados de acero formado en frío, sistemas de construcción en seco y entramados de cerchas 8b. Cabeceros (Sección F )
26 F.4.3 Miembros Qué incluye? 1. Flexión a) Resistencia nominal b) Pandeo lateral torsional c) Pandeo distorsional 2. Cortante a) Almas con huecos b) Almas sin huecos 3. Flexión y cortante combinados 4. Arrugamiento del alma 5. Rigidizadores de apoyo 6. Compresión 7. Compresión y momento combinados
27 F.4.3 Miembros 1c. Pandeo Distorsional (Sección F )
28 F.4.3 Miembros 3. Flexión y cortante combinados (Sección F ) M φ b M nxo 2 + V φ v V n M n = Resistencia nominal (resistencia a momento) cuando solo se considera flexión M = Resistencia requerida a flexión (momento mayorado). M = M u (DCCR) φ b = Factor de resistencia para flexión (ver sección F ) M nxo = Resistencia nominal a flexión (resistencia a momento) alrededor del eje centroidal x determinado de acuerdo con la sección F V = Resistencia requerida a cortante (cortante mayorado). V = V u φ v = Factor de resistencia para cortante (ver sección F ) V n = Resistencia nominal cuando se solo se considera cortante
29 F.4.3 Miembros 4. Arrugamiento del alma (Sección F ) P n = Ct 2 F y sen θ 1 C R R t 1 + C N N t 1 C h h t P n = Resistencia nominal a arrugamiento del alma C = Coeficiente de la tabla F , F , F , F , ó F t = Espesor del alma F y = Esfuerzo de fluencia de diseño de acuerdo con la sección F θ = Ángulo entre el plano del alma y el plano de la superficie de soporte, 45 θ 90 C R = Coeficiente de radio de doblez interno tomado de la tabla F , F , F , F , ó F R = Radio de doblez interno C N = Coeficiente de longitud de apoyo de la carga tomado de la tabla F , F , F , F , ó F N = Longitud de apoyo de la carga (mínimo 19mm (3/4pulg)) C h = Coeficiente de esbeltez del alma tomado de la tabla F , F , F , F , ó F h = Dimensión plana del alma, medida en su mismo plan
30 F.4.3 Miembros 4. Arrugamiento del alma (Sección F ) Condiciones de Apoyo y Aleta Sujeto al apoyo No sujeto Alas rigidizadas o parcialmente rigidizadas Alas rigidizadas o parcialmente rigidizadas Alas no rigidizadas DCCR φ w Límites Extremo R t 9 Casos de carga C C R C N C h Carga sobre una aleta o reacción Carga sobre las dos aletas o reacción Carga sobre una aleta o reacción Carga sobre las dos aletas o reacción Carga sobre una aleta o reacción Carga sobre las dos aletas o reacción Interior R t 5 Extremo R t 12 Interior R t 12 Extremo Interior Extremo Interior R t 5 R t 3 Extremo R t 2 Interior R t 1 Extremo Interior Tabla F Factores de resistencia y coeficientes para Secciones canal con almas sencillas y secciones C R t 1
31 F.4.4 Miembros armados y sistemas estructurales Qué incluye? 1. Secciones armadas a) Miembros a flexión compuestos de C espalda-espalda b) Miembros a compresión de dos secciones en contacto 2. Arriostramiento lateral y estabilidad a) Secciones C y Z 3. Sistemas de muros y cubiertas metálicas a) Correas, Lagueros y otros miembros b) Arriostramiento y sistemas de anclaje de cubiertas
32 F.4.4 Miembros armados y sistemas estructurales 4. Dos secciones en contacto a compresión (Sección F ) KL r m = KL r 2 + a ri 2 o KL r o = Relación de esbeltez total de la entera sección alrededor del eje del miembro armado a = Espaciamiento del sujetador intermedio ó punto de soldadura r i = Radio de giro mínimo del área transversal total no reducida de una sección individual en un miembro armado
33 F.4.4 Miembros armados y sistemas estructurales 4. Dos secciones en contacto a compresión (Sección F ) Desarrollo basado en las investigaciones del profesor Sato y Uang, y Duan et al Duan et al Sato y Uang
34 F.4.4 Miembros armados y sistemas estructurales 4. Dos secciones en contacto a compresión (Sección F )
35 F.4.4 Miembros armados y sistemas estructurales 4. Dos secciones en contacto a compresión (Sección F )
36 F.4.4 Miembros armados y sistemas estructurales 5. Arriostramiento y estabilidad lateral (Sección F ) PL1 y PL2 son las resistencias de diseño para las riostras
37 F.4.5 Conexiones y uniones Qué incluye? 1. Conexiones con soldadura a) en juntas a tope b) de tapón c) de ranura d) abocinada 2. Conexiones pernadas 3. Conexiones atornilladas
38 F.4.5 Conexiones y uniones 1. Conexiones con soldadura abocinada (Sección F ) Figuras F y 14. Conexión soldada abocinada en V y media V
39 F.4.5 Conexiones y uniones 2. Conexiones pernadas (Sección F.4.5.3) Diámetro nominal del perno, d (mm) Diámetro del hueco estándar, d h (mm) Diámetro del hueco agrandado, d h (mm) Dimensiones del hueco tipo ranura corto, mm Dimensiones del hueco tipo ranura largo, mm < d d d (d + 6.4) d (2.5d) d d d (d + 6.4) d (2.5d) Tabla F Tamaño máximo de perforaciones para pernos, mm
40 F.4.5 Conexiones y uniones 2. Conexiones pernadas (Sección F.4.5.3) Figuras F y 2. Conexiones pernadas: Definición de x y conexión de láminas planas escalonadas
41 F.4.1 Generalidades Qué incluye? 1. Terminología 2. Materiales a) Aceros aplicables (Normas ICONTEC-NTC) b) Otros aceros (determinación mediante ensayos) 3. Espesor mínimo (no menor al 95% de diseño) 4. Incremento de la resistencia debido al proceso de formación en frío 5. Documentos de referencia
42 F.4.1 Generalidades 4. Incremento de resistencia debido al formado (Sección F ) F ya = CF yc + 1 C F yf F uv F ya = Esfuerzo de fluencia promedio de la sección completa no reducida. C = Relación entre el total del área de las esquinas y el total del área de la sección transversal de la sección completa, para miembros en compresión; o relación entre el total del área de las esquinas del ala que controla y el total del área del ala que controla, para miembros en flexión. F yf = Es la media ponderada del punto de fluencia a tensión de las porciones planas o el punto de fluencia del acero virgen si no se realizan ensayos. Donde: F yc = B c F yv R t m F uv F yv 1.2, R t 7 B c = 3.69(F uv F yv ) 0.819(F uv F yv ) m = 0.192(F uv F yv ) 0.068
43 F.4.6 Ensayos para casos especiales 1. Ensayos para el comportamiento estructural (Sección F.4.6.1) A) La evaluación de los resultados debe ser hecha sobre la base del valor promedio de los datos obtenidos del ensayo, con no menos de tres especímenes idénticos B) La resistencia de los elementos ensayados, ensambles, conexiones, o miembros satisfarán la siguiente ecuación: γ i Q i φr n Donde γ i Q i = Resistencia requerida (cargas mayoradas) basada en la combinación de carga más crítica. γ i y Q i son factores de carga y efectos de carga, respectivamente. φ = Factor de resistencia = C φ M m F m P m e β o V M 2 +VF 2 +CP V P 2 +VQ 2
44 F.4.6 Ensayos para casos especiales 1. Ensayos para el comportamiento estructural (Sección F.4.6.1) Donde: C φ = Coeficiente de calibración = 1.52 M m = Valor principal del factor de material, M, presentado en la tabla F F m = Valor principal del factor de fabricación, F, presentado en la tabla F P m = Valor principal del factor profesional, P, para el componente ensayado = 1.0 e = Base de logaritmo natural = β o = Índice de confiabilidad del objetivo = 2.5 para miembros estructurales y 3.5 para conexiones V M = Coeficiente de variación del factor de material presentado en la tabla F V F = Coeficiente de variación del factor de fabricación presentado en la tabla F C P = Factor de corrección = n m m 2 para n 4 = 5.7 para n = 3
45 ESTRUCTURAS DE ACERO CON PERFILES DE LÁMINA FORMADA EN FRÍO GRACIAS!
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