CAPÍTULO B. REQUERIMIENTOS DE PROYECTO

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1 CAPÍTULO B. RQURIMINTOS D PROYCTO ste Capítulo contiene especificaciones que son de aplicación para todo el Reglamento. B.1. ÁRA BRUTA n secciones formadas por elementos planos, el área bruta, A g, 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 igura B.1.1.). n secciones macizas o tubos el área bruta, A g, es el área material de la sección normal al eje de la barra. igura B.1.1. Área bruta B.2. ÁRA NTA n secciones formadas por elementos planos el área neta, A n, 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: n el cálculo del área neta para solicitaciones de tracción de corte, el ancho del agujero de un pasador se adoptará 2 mm maor que la dimensión nominal del agujero dada en la Tabla J.3.3. 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: Reglamento CIRSOC 301 Cap. B - 17

2 s g la distancia en dirección de la fuerza entre centros de agujeros consecutivos (paso), en cm. 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. l área neta de la sección resultará la menor de las áreas netas de las cadenas consideradas, para las posibles líneas de falla, (ver la igura B.2.1a). 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 el vértice del ángulo, menos el espesor del ala, (ver la igura B.2.1b). 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, A n = A g igura B.2.1. Áreas netas. B.3. ÁRA NTA CTIVA PARA BARRAS TRACCIONADAS l 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 e es igual al área neta A 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 e, será determinada de la siguiente forma: Reglamento Argentino de structuras de Acero para dificios Cap. B - 18

3 (a) Cuando la fuerza de tracción se trasmite sólo por pasadores: A e = A n U (B.3.1) siendo: U el coeficiente de reducción = 1 ( x / L) 0, 9. x L excentricidad de la unión. (distancia entre el plano de la unión el centro de gravedad de la sección por la que va la fuerza a trasmitir), en cm. la longitud de la unión en la dirección de la fuerza, en cm. Para ejemplos de x L ver la igura B.3.1. Si existe solo una fila de bulones A b = área neta de los elementos directamente unidos. (b) Cuando la fuerza de tracción se trasmite desde 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 igura B.3.1.(e)) : A e = A g U (B.3.2) siendo: U = 1 ( x / L) 0,9. A g el área bruta de la barra, en cm 2. (c) Cuando la fuerza de tracción se trasmite sólo por cordones de soldadura transversales: A e = A U (B.3.3) siendo: A el área de los elementos unidos directamente, en cm 2. U = 1,0. (d) Cuando la fuerza de tracción se trasmite desde 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 : A e = A g U (B.3.4) Reglamento CIRSOC 301 Cap. B - 19

4 siendo: 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 maores para U cuando ellos sean justificados por ensaos u otro criterio racional. Para calcular el área neta efectiva de elementos auxiliares de una unión ver la Sección J.5.2. B.4. STABILIDAD La estabilidad global de la estructura la de cada uno de sus elementos estructurales. Se debe asegurar convenientemente. Los efectos que producen las cargas cuando actúan sobre la estructura deformada sus elementos individuales deformados, (efectos de segundo orden), se deben considerar cuando ellos sean significativos, (ver el Capítulo C). B.5. PANDO LOCAL B.5.1. Clasificación de las secciones de acero Las secciones de acero se clasifican en compactas, no compactas o con elementos esbeltos. Para que una sección sea considerada compacta, sus alas deben estar unidas en forma continua a un alma o almas, la relación ancho/espesor de sus elementos comprimidos no debe superar la relación límite, λ p, indicada en la Tabla B.5.1. para cada caso particular. Si la relación ancho/espesor de uno o más elementos comprimidos de la sección supera λ p, pero no excede el valor λ r, la sección es no compacta. Si la relación ancho/espesor de uno o más de los elementos comprimidos de la sección supera el valor λ r, dado en la Tabla B.5.1. para cada caso particular, la sección es con elementos esbeltos. Reglamento Argentino de structuras de Acero para dificios Cap. B - 20

5 igura B.3.1. Determinación de x L. Reglamento CIRSOC 301 Cap. B - 21

6 Para elementos no rigidizados, o sea vinculados solamente a lo largo de un borde paralelo a la dirección de la fuerza de compresión, el ancho se determinará de la siguiente forma: (a) Alas de secciones "doble Te" "Te": el ancho b es la mitad del ancho total de las alas b f. (b) Alas de secciones ángulo de secciones U (canales) Z: el ancho b es el total de la dimensión nominal del ala. (c) Para chapas: el ancho b es la distancia desde el borde libre hasta la primera fila de bulones o remaches, o hasta el cordón de soldadura. (d) Para almas de secciones "Te": el ancho es la altura nominal total d. Para elementos rigidizados, o sea aquellos que están vinculados a lo largo de los dos bordes paralelos a la dirección de la fuerza de compresión, el ancho se determinará de la siguiente forma: (a) Para almas de secciones laminadas o conformadas; h es la distancia libre entre alas menos los radios de acuerdo entre el alma cada ala; h c es el doble de la distancia desde el baricentro de la sección a la cara interna del ala comprimida, menos el radio de acuerdo entre el alma el ala, (ver la igura B.5.1.a). igura B.5.1. Determinación de h c. Reglamento Argentino de structuras de Acero para dificios Cap. B - 22

7 (b) Para almas de secciones armadas; h es la distancia entre líneas adacentes de bulones o remaches en uniones con pasadores, o la distancia libre entre las caras internas de las alas cuando se utiliza soldadura; h c es el doble de la distancia desde el baricentro de la sección, a la línea de bulones o remaches correspondiente al ala comprimida más próxima, o a la cara interna del ala comprimida cuando se utilizan cordones de soldadura, ver la igura B.5.1 b) c). (c) Para alas o platabandas en secciones armadas, el ancho b es la distancia entre líneas adacentes de pasadores (remaches o bulones) o entre cordones de soldadura. (d) Para alas de secciones tubulares huecas (rectangulares o cuadradas), el ancho b es la distancia libre entre almas menos la suma de los radios internos de cada lado. Si no se conoce el radio, puede adoptarse el ancho b como el ancho total de la sección menos tres veces el espesor. Para alas de espesor variable en secciones laminadas, se adoptará como espesor el espesor nominal correspondiente a la mitad de la distancia entre el borde libre del ala la cara correspondiente del alma. Reglamento CIRSOC 301 Cap. B - 23

8 Tabla B.5.1. A) LMNTOS NO RIGIDIZADOS Caso Descripción del lemento lemento Relación ancho/ espesor 1 Alas de vigas laminadas de perfiles doble Te canales sometidas a flexión b/t 0,30 (a) λ pp (j) 0,38 λ p (b) 0,83 λ r L (c) 2 Alas de vigas doble Te soldadas (homogéneas o híbridas) o alas salientes de vigas soldadas, sometidas a flexión. b/t 0,30 f (a) 0,38 (b) 0,95 f ( L / kc) (c) (d) 3 Alas de perfiles Te alas de pares de ángulos en unión contínua en flexión en el plano de simetría b/t 0,30 (a) 0,38 (b) 0,56 Reglamento Argentino de structuras de Acero para dificios Cap. B - 24

9 Tabla B.5.1. (Continuación) Caso Descripción del lemento lemento Relación ancho/ espesor 4 Alas salientes de pares de ángulos en unión contínua, alas de perfiles laminados doble Te canales, alas de perfiles Te, todas en compresión axil. Angulos placas salientes desde vigas o desde elementos comprimidos axialmente λ pp (j) λ p b/t No aplicable No aplicable 0,56 λ r 5 Alas salientes de barras armadas comprimidas axialmente. b/t No aplicable No aplicable 0,64 ( / k (d) c ) 6 Alas de montantes comprimidos de ángulo simple; alas de montantes comprimidos de sección doble ángulo unidos con presillas; en general elementos comprimidos no rigidizados no especificados en casos anteriores. b/t No aplicable No aplicable 0,45 Reglamento CIRSOC 301 Cap. B - 25

10 Tabla B.5.1. (Continuación) Caso Descripción del lemento lemento Relación ancho/ espesor 7 Almas de perfiles Te en compresión axil. λ pp (j) λ p d/t No aplicable No aplicable 0,75 λ r B) LMNTOS RIGIDIZADOS 8 (a) lementos tubulares de sección circular en compresión axil D/t No aplicable No aplicable 0,11 ( / ) 8 (b) lementos tubulares de sección circular en flexión D/t 0,045 ( / ) 0,07 ( / ) 0,31 ( / ) 9 Almas comprimidas por flexión (i) h/t w 3,06 ( l ) 3,76 (e) (k) 5,70 (f) Reglamento Argentino de structuras de Acero para dificios Cap. B - 26

11 Tabla B.5.1. (Continuación) Caso Descripción del lemento lemento Relación ancho/ espesor 10 Alas de cajas rectangulares o cuadradas, secciones estructurales huecas de espesor uniforme, comprimidas uniformemente por efecto de b/t flexión o flexocompresión. Platabandas placas diafragma entre líneas de pasadores o soldadura, comprimidas por flexión o flexocompresión. Alma de canales en flexión con plano de carga según eje de simetría λ pp (j) 0,939 1,12 λ p λ r 1,40 (perfil tubular) 1,49 (resto de los perfiles) 11 Ancho no apoado de platabandas o alas perforadas con una sucesión de agujeros de acceso, bajo compresión axil (g) b/t No aplicable No aplicable 1,86 Reglamento CIRSOC 301 Cap. B - 27

12 Tabla B.5.1. (Continuación) Caso Descripción del lemento lemento Relación ancho/ espesor 12 Almas bajo compresión axil. Alas de cajas rectangulares o cuadradas, secciones estructurales huecas de espesor uniforme, platabandas placas h/t w diafragma entre líneas de pasadores o soldadura, todas b/t bajo compresión axil Otros elementos rigidizados (apoados a lo largo de dos bordes) no especificados anteriormente, uniformemente comprimidos λ pp (j) No aplicable λ p No aplicable λ r 1,40 (ala perfil tubular) 1,49 (resto de los perfiles) (f) 13 Almas bajo combinación de flexión compresión h/t w * Para Pu P 3,06 φ b 1,54 P 1 φbp * Para P u 0.33 P 4,78 φ b φ b u Pu 0.64 φbp * Para Pu >0.33 P * Para Pu P 3,76 φ b 2,75 P 1 φbp u * Para P u 0.33 P 4,78 φ b φ b Pu 0.64 φbp * Para Pu >0.33 P 5,7 0,74P 1 φbp (f) u 1,49 (l) (h) (k) 1,49 (e) (h) (k) Reglamento Argentino de structuras de Acero para dificios Cap. B - 28

13 OBSRVACIONS A LA TABLA B.5.1. (a) Sólo aplicable a perfiles doble Te secciones simétricas con respecto al plano de flexión. Se asume una capacidad de rotación inelástica de 7 veces la rotación elástica. (b) Se asume una capacidad de rotación inelástica de 3 veces la rotación elástica. (c) Simbología: L el menor valor de ( f r ) ó w (MPa) r la tensión residual de compresión en el ala = 69 MPa para secciones laminadas = 114 MPa para secciones soldadas (d) k c = 4 h pero comprendido entre 0,35 kc 0,763 t w (e) Se asume una rotación inelástica de 3 veces la rotación elástica. Aplicable para secciones simétricas con respecto al eje de flexión para secciones asimétricas con el ala comprimida maor que el ala traccionada. Para secciones asimétricas con el ala comprimida menor que el ala traccionada se deberá disminuir el límite en forma racional, en función de la profundidad del eje neutro garantizando que la relación de esbeltez del ala comprimida permita alcanzar en ella la deformación inelástica necesaria para desarrollar el momento plástico en la sección. (f) Para secciones con alas desiguales ver Apéndice B, Sección A-B.5.1. (g) Adoptar área neta de la placa en el ancho del agujero. (h) Se asume un valor máximo de 2 para la relación entre la sección total de las alas la sección total de las almas. Para valores maores se deberá estudiar la posición del eje neutro en el alma. (i) Para vigas híbridas usar la tensión de fluencia del ala f en lugar de. (j) Límite para permitir la formación de una rótula plástica (adoptado del Reglamento INPRS-CIRSOC 103- Parte IV-2005). (k) Para secciones con alas desiguales usar h c en lugar de h en la comparación con λ p. (l) Se asume una rotación inelástica de 7 a 9 veces la rotación elástica. Sólo aplicable a secciones doblemente simétricas. Simbología de la Tabla B.5.1. la tensión de fluencia especificada, en MPa. f la tensión de fluencia especificada del acero del ala, en MPa P u la resistencia axil requerida, en kn P la resistencia nominal de fluencia, en kn = A g (10-1 ) Reglamento CIRSOC 301 Cap. B - 29

14 B.5.2. Análisis estructural mediante el método plástico n aquellas estructuras en que se permite el análisis estructural mediante el método plástico según las especificaciones del Capítulo C, las secciones de sus barras deben satisfacer los siguientes requerimientos: (1) n la posición de la rótula plástica, la sección transversal de la barra que la contiene, debe tener un eje de simetría en el plano de carga. (2) n la posición de la rótula plástica, la sección transversal de la barra que la contiene, debe tener una capacidad de rotación no menor que la requerida para la posición de la rótula plástica en el modelo de cálculo utilizado. (3) Para satisfacer el requerimiento anterior, la rotación requerida será determinada mediante un análisis de rotaciones. (4) n las estructuras de edificios donde no sea calculada la rotación requerida, todas las barras que contienen rótulas plásticas deben satisfacer en la posición de las mismas, que la relación ancho/espesor de sus elementos comprimidos sea menor o igual que la relación límite λ pp, indicada en la Tabla B.5.1. para cada caso particular. (5) n aquellas barras donde la sección transversal sea variable a lo largo de su longitud, se deberá satisfacer el siguiente criterio adicional: (a) n las adacencias a la ubicación de la rótula plástica, no se deberá reducir el espesor del alma en una distancia, como mínimo, de 2 d desde la posición de la rótula plástica, medida a lo largo de la viga, siendo d la altura del alma en la ubicación de la rótula. (b) n las adacencias a la posición de la rótula plástica, la relación ancho/espesor del ala comprimida debe ser menor o igual a λ pp hasta una distancia a lo largo de la viga no menor al maor de los valores siguientes: 2 d, con d como se definió en (a) el punto donde el momento flexor adopta el valor de 0,80 del momento plástico en la sección de la rótula. (c) n cualquier otra sección de la barra la relación ancho/espesor del ala comprimida debe ser menor o igual a λ p, la relación ancho/espesor del alma debe ser menor o igual a λ p. B.5.3. Secciones con elementos esbeltos comprimidos Para el dimensionamiento a flexión de secciones "doble Te", U (canales), secciones cajón tubos rectangulares o circulares, con alas con elementos esbeltos ver el Apéndice, Sección A-.1. Para otras formas seccionales flexionadas o barras en compresión axil, que tengan elementos esbeltos comprimidos, ver el Apéndice B, Sección A-B.5.3. Para vigas armadas con chapas, que tengan almas con elementos esbeltos, ver el Apéndice G. Reglamento Argentino de structuras de Acero para dificios Cap. B - 30

15 B.6. RSTRICCIONS AL GIRO N APOYOS n los apoos de vigas laminadas, vigas armadas, vigas reticuladas cerchas se debe proporcionar una restricción al giro alrededor del eje longitudinal de la barra. B.7. SBLTCS LIMITS n barras comprimidas la esbeltez ( kl/ r) será menor o igual que 200. n barras traccionadas la esbeltez (kl/ r) será menor o igual que 300. La limitación anterior no se aplica para cables secciones circulares macizas en tracción, los que deberán tener una pretensión que garantice su entrada en tracción al actuar las cargas de servicio. n presencia de acciones dinámicas, excepto viento, los límites anteriores se reducirán a 150 para barras comprimidas 250 para barras traccionadas. n aquellas barras cua dimensión se determine en base a una fuerza de tracción, pero que bajo otras combinaciones de cargas estén solicitadas por alguna fuerza de compresión, no será necesario cumplir la limitación de esbeltez establecida para barras comprimidas. B.8. LMNTOS SIMPLMNT APOYADOS Las vigas laminadas, vigas armadas, vigas reticuladas cerchas proectadas como simplemente apoadas, tendrán una luz efectiva igual a la distancia entre los baricentros de los elementos sobre los cuales apoan. B.9. MPOTRAMINTOS Las vigas laminadas, vigas armadas, vigas reticuladas cerchas proectadas con la hipótesis de un empotramiento extremo parcial o total, así como también las secciones de los elementos estructurales a los que aquellas se unen, deberán tener una resistencia de diseño calculada según las especificaciones de los Capítulos D a K, maor o igual a las fuerzas momentos requeridos resultantes de dicho empotramiento bajo las acciones maoradas, excepto que se permita alguna deformación inelástica autolimitada de una parte de la unión. B.10. DIMNSIONAMINTO D VIGAS Y VIGAS ARMADAS Cuando las vigas laminadas, vigas armadas, vigas armadas de alma esbelta vigas con platabandas sean dimensionadas en base a la resistencia flexional de la sección bruta, se deberá proceder de la siguiente forma: (a) No se descontarán los agujeros de bulones remaches en cualquiera de las alas si se verifica que:: 0,75 u A fn 0,9 A fg (B.10.1) Reglamento CIRSOC 301 Cap. B - 31

16 siendo: A fg el área bruta del ala traccionada, en cm 2. A fn el área neta del ala traccionada calculada según lo especificado en las Secciones B.1. B.2., en cm 2. u la tensión de rotura a tracción, en MPa. (b) Las propiedades de la sección flexada serán calculadas en base al área efectiva del ala traccionada A fe si se verifica que: siendo: 0,75 u A fn < 0,9 A fg (B.10.2) A fe = (5/6) ( u / ) A fn (B.10.3) Además la máxima resistencia flexional será determinada en base al módulo elástico de la sección. Las vigas armadas híbridas podrán ser dimensionadas para la resistencia flexional en base al momento de inercia de su sección bruta, de acuerdo con las especificaciones aplicables del Apéndice G, Sección A-G.1., siempre que no estén solicitadas por una fuerza axil maor que φ b 0,15 f A g (10-1 ), donde f es la tensión de fluencia especificada del acero del ala A g es el área bruta de la sección. Las tensiones producidas en el alma por el momento flexor para el cual la viga se dimensiona, no se limitan excepto en lo especificado en la Sección K.3 en el Apéndice K, Sección A-K.3. Para calificar una viga armada como híbrida las alas de cualquier sección transversal de la misma deberán tener igual área ser del mismo tipo de acero. Las alas de vigas armadas soldadas pueden variar su ancho o espesor, a sea por el empalme de chapas o por el uso de platabandas. l área total de las platabandas no debe superar el 70 % del área total del ala, en vigas vigas armadas abulonadas o remachadas. Los remaches, bulones de alta resistencia o cordones de soldadura que vinculan el alma con el ala, o el ala con las platabandas, deberán ser dimensionados para resistir los esfuerzos tangenciales resultantes de la flexión de la viga. Su distribución longitudinal será función de la intensidad variación de las tensiones tangenciales. No obstante dicha separación longitudinal no excederá los máximos permitidos para barras comprimidas o traccionadas especificados en las Secciones.4. D.2. respectivamente. Los bulones, remaches o cordones de soldadura que unan el ala el alma serán también dimensionados para trasmitir al alma cualquier carga aplicada directamente al ala, excepto que se tomen los recaudos para trasmitir dichas cargas por apoo directo en el alma. Las platabandas que no tengan la longitud total de la barra, se deberán extender más allá del punto teórico necesario el tramo excedente se unirá a la viga laminada o viga armada con bulones de alta resistencia con uniones del tipo de deslizamiento crítico, remaches o cordones de soldadura. La unión debe ser dimensionada para tener la resistencia de diseño aplicable según las Secciones J.2.2., J.3.8., o K.3., para que se desarrolle en el Reglamento Argentino de structuras de Acero para dificios Cap. B - 32

17 punto final teórico, la parte de la resistencia de diseño a flexión de la viga o viga armada correspondiente a la platabanda. Para platabandas soldadas, la unión soldada que une el tramo final de la platabanda a la viga laminada o viga armada deberá tener cordones continuos de longitud a (definida más adelante) a lo largo de ambos bordes de la platabanda dimensionados según corresponda para tener la resistencia de diseño necesaria para desarrollar a la distancia a del extremo de la platabanda, la parte correspondiente a la platabanda de la resistencia de diseño de la viga armada. (ver la igura B.10.1.) igura B Determinación de a. (a) Cuando en el extremo de la platabanda exista un cordón de soldadura transversal continuo de lado z, maor o igual que 3/4 del espesor t p de la platabanda: a = b p (B.10.4) Reglamento CIRSOC 301 Cap. B - 33

18 siendo: b p el ancho de la platabanda, en cm. (b) Cuando en el extremo de la platabanda exista un cordón de soldadura transversal continuo de lado z, menor que 3/4 del espesor t p de la platabanda: a = 1,5 b p (B.10.5) (c) Cuando en el extremo de la platabanda no exista cordón transversal: a = 2 b p (B.10.6) Reglamento Argentino de structuras de Acero para dificios Cap. B - 34