ASPECTOS NORMATIVOS. ACTUALIZACION CIRSOC 301
ACTUALIZACION Y MODIFICACION EN BASE A LA
ESPECIFICACION ANSI/AISC LRFD 2010
Daniel Osvaldo Troglia Ing. Civil. www.trogliaangulochiotti.com
José Miguel Pío Angulo. Ing. Civil www.trogliaangulochiotti.com
RESUMEN
En el presente trabajo se exponen los cambios y agregados que se van a introducir
en el Reglamento CIRSOC 301-2017, “Reglamento Argentino de Estructuras de
Acero para Edificios” respecto del Vigente Reglamento CIRSOC 301-2005 basados
en la adopción y adaptación de especificaciones de la Especificación Base
ANSI/AISC 360/10 en su formato LRFD, del American Institute of Steel Construction
(AISC).
Los principales aportes y cambios aparecen en las especificaciones relacionadas
con el Análisis Estructural, con la definición de las exigencias a cumplir por los
Métodos de Análisis Estructural y la definición de las características y limitaciones de
tres Métodos que las satisfacen, el Método de Análisis Directo (MAD), el Método de
la Longitud Efectiva (MLE) y el Método de Análisis de Primer Orden (MAPO).
También se incorporan especificaciones para el Proyecto por Análisis Inelástico. Hay
también cambios y agregados en especificaciones para determinar las Resistencias
de Diseño de miembros y uniones, aunque en general no son significativos con
respecto a lo especificado en el CIRSOC 301-2005. Se incorporan especificaciones
para el Aseguramiento de la Calidad y para el Proyecto para Condiciones de
Incendio. Un aspecto muy importante es la modificación del ordenamiento de las
especificaciones, lo que facilita el uso del Reglamento.
Se analizarán los principales cambios y agregados, y se ejemplificarán algunos
desde el punto de vista práctico con ejemplos, para ver la influencia de los mismos
en el Proyecto.
ABSTRACT
In this paper the changes and additions that will be introduced in Regulation CIRSOC
301-2017, “Argentine Regulations for Structural Steel Buildings” respect the existing
Regulation CIRSOC 301-2005 based on the adoption and adaptation of
specifications exposed Base ANSI / AISC Specification in its LRFD 360/10, the
American Institute of Steel Construction (AISC) format.
The main contributions and changes appear in the specifications related to Structural
Analysis, defining the requirements to be met by the methods of structural analysis
and definition of the characteristics and limitations of three methods that satisfy the
Method Direct Analysis ( MAD) Method of Effective Length (MLE) and Analysis
Method First Order (MAPO). specifications for the project are also incorporated by
Inelastic Analysis. There are also changes and additions in specifications to
determine the design strengths of members and unions, but generally are not
significant with respect to specified in CIRSOC 301-2005. specifications for Quality
Assurance and the Project for Fire Conditions are incorporated. A very important
aspect is the modification of system specifications, which facilitates the use of the
Regulation. The main changes and additions will be analyzed, and some will be
exemplified from the point of practical examples, to see the influence of the same in
the Project.
INTRODUCCION
En este trabajo se expondrán los principales cambios y agregados que se van a
introducir en el Reglamento CIRSOC 301-2017, “Reglamento Argentino de
Estructuras de Acero para Edificios” respecto del vigente Reglamento CIRSOC 3012005, los cuales se basan en la adopción y adaptación de las especificaciones de la
Normativa ANSI/AISC 360/10, del American Institute of Steel Construction (AISC),
en su formato LRFD.
Se describirán la organización general y los principales cambios y agregados del
Proyecto de Reglamento CIRSOC 301-2017 analizando sus distintos Capítulos y
Apéndices.
ORGANIZACION GENERAL DEL REGLAMENTO
Se organiza el Reglamento en Capítulos y Apéndices manteniendo la designación
de los mismos de la Especificación base. Por ello se eliminan el Capítulo I que
contiene las especificaciones para el proyecto de miembros con secciones mixtas
acero-hormigón (que se incorporarán al CIRSOC 309, aún no redactado) y el
Capítulo K que contiene las especificaciones para el proyecto de uniones de
miembros con secciones tubulares pues las mismas están incluidas en el CIRSOC
302-2005 y lo estarán en sus versiones posteriores. La diferencia respecto del
ordenamiento del CIRSOC 301-2005 es que se han incluido en un mismo Capítulo o
Apéndice todas las especificaciones referidas a una misma temática. Por ejemplo:
Alcance, materiales y documentación en Capítulo A; especificaciones generales
aplicables a todo el Reglamento en Capítulo B; especificaciones para el Análisis
Estructural en Capítulo C y Apéndice 7; Especificaciones para determinar
Resistencias de Diseño frente a cada solicitación en un mismo Capítulo (del D al H);
Uniones en el Capítulo J, etc.. Este ordenamiento facilita enormemente el uso
del Reglamento, lo que resultaba a veces algo engorroso en el CIRSOC 301-2005.
Los Comentarios, aclaratorios y no prescriptivos quedan organizados de igual forma.
CAPITULO A. ESPECIFICACIONES GENERALES
Respecto del CIRSOC 301-2005 se han eliminado de este Capítulo las Acciones y
Combinación de Acciones y las Bases de Proyecto que han pasado al Capítulo B.
Quedan el Campo de validez (sin cambios), los materiales y Normas de los mismos,
las Normas de referencia (sin cambios) y la descripción de la documentación de
Proyecto y conforme a obra (sin cambios).
Es de hacer notar que en las Normas de Bulones, tuercas y arandelas, bulones de
anclaje y barras roscadas, y metal de aporte y fundentes para soldadura se han
incluido normas ASTM, ISO y AWS, ante la ausencia de normas IRAM aplicables.
CAPITULO B. REQUERIMIENTOS DE PROYECTO
En este Capítulo se incluyen las especificaciones generales para el Proyecto
aplicables a todo el Reglamento. Respecto del CIRSOC 301-2005 se incorporan las
Acciones y Combinaciones de Acciones (en Sección B.2), y las Bases de Proyecto
(en Sección B.3) que son las mismas que estaban en los Capítulos A (2005) y L
(2005) con una modificación en las Combinaciones de Acciones para los Estados
Límites de Servicio que contempla la casi nula probabilidad de ocurrencia simultánea
de Lr, S y R. (ΣLi = [L+H+(Lr o S o R)] en lugar de ΣLi = (L+Lr+ S + R+H)).
Es de hacer notar que en la Sección B.3 se exige el Proyecto de la estructura por
el Método por Estados Límites (o Metodo por Factores de Carga y Resistencia,
LRFD) con las mismas bases especificadas en el CIRSOC 301-2005. No se ha
adoptado el Método designado por ASD en la Especficación base ANSI/AISC
360-10. Las razones son las siguientes:
En el Prefacio de la Especificación ANSI/AISC 360/10 se indica: “La Especificación
para Estructuras de Acero para Edificios / 2010” de la AISC provee un tratamiento
integral del Allowable Stress Design (ASD) y del Load and Resistance Factor
Design (LRFD) y así combina y reemplaza las primitivas Especificaciones que
tratan separadamente los dos métodos de diseño. Como se indica en el Capítulo B
de la Especificación, el diseño puede ser realizado indistintamente de acuerdo con
las especificaciones ASD o LRFD”.
Pero ocurre que en el Capítulo B las siglas ASD no designan lo mismo que en el
párrafo del Prefacio. El método de diseño incluido en la AISC/2010 no es el de
tensiones admisibles (allowable stress) sino es Allowable Strength Design o sea
Resistencias admisibles que no es lo mismo. El cambio de una palabra (con la
misma inicial en inglés) no es semántico sino que el procedimiento y las bases del
diseño son diferentes como se desprende de lo especificado en la Sección B.3.4. de
la AISC/2010. O sea que el método ASD de la AISC/2010 no es el mismo ASD de
las anteriores Especificaciones AISC. La confusión que puede derivarse de un
análisis superficial, a partir de lo expresado en el párrafo transcripto del Prefacio (y
no aclarado ni en él ni en los Comentarios), no puede ser casual dado el nivel de la
AISC. Parece ser un planteo deliberado y generado por razones que podrían
llamarse políticas. El método LRFD, incorporado por la AISC en 1986, tuvo poca
aceptación en el usuario medio de los EEUU, que parece presentar bastante
resistencia a cualquier cambio. El mantenimiento de las siglas ASD para designar un
método que trabaja con acciones de servicio (nominales) para determinar
resistencias requeridas (como el método de tensiones admisibles) parece ser una
forma de facilitar la aceptación y por ende el uso de los avances técnicos en el
comportamiento y la capacidad resistente de las estructuras de acero, aunque ello
signifique dejar de lado el objetivo del método LRFD de lograr una confiabilidad
similar en el diseño de los distintos elementos que conforman una estructura.
Analicemos ambos métodos planteados para su uso indistinto en la AISC/2010.
Ru ≤ φ Rn
(1)
En condición de dimensionado Rn = Ru / φ
(2)
Método LRFD: Condición de Diseño
Ru = resistencia requerida (LRFD) determinada por Análisis Estructural con las
Combinaciones de acciones LRFD o sea con las acciones nominales (o de servicio)
multiplicadas por los correspondientes Factores de carga. Las combinaciones (en
principio) son las indicadas en la Sección 2.3 del ASCE 7 que son 7. Se hace notar
que ellas son básicamente las adoptadas por el CIRSOC 301/2005 y CIRSOC 3012017 (que tiene una adicional).
Rn = Resistencia Nominal determinada en los Capítulos B a K para cada tipo de
miembro y solicitación.
φ = factor de resistencia determinado en los Capítulos B a K
φ Rn = resistencia de diseño
El método permite reflejar, a partir de los factores de carga, la distinta seguridad
necesaria en la estructura en función de la diferente incertidumbre que presentan
para su máximo valor en la vida útil, las distintas acciones que actúan sobre ella
buscando mantener la confiablidad.
Método ASD: Condición de Diseño
Ra ≤ Rn / Ω
(3)
En condición de dimensionado Rn = Ω Ra
(4)
Ra = resistencia requerida (ASD) determinada por análisis estructural con las
Combinaciones de acciones ASD o sea con las acciones nominales. Las
combinaciones (en principio) son las indicadas en la Sección 2.4 del ASCE 7 que
son 9. Los procedimientos de Análisis Estructural exigidos son los mismos
que para la LRFD.
Rn = Resistencia Nominal determinada en los Capítulos B a K para cada tipo de
miembro y solicitación. Es la misma que para el método LRFD
Ω = factor de seguridad determinado en los Capítulos B a K para los mismos
casos que φ
Rn / Ω= resistencia admisible
Los valores de Ω han sido determinados para que resulte igual Resistencia Nominal
Rn necesaria para cuando actúa una única carga variable igual a 3 veces la carga
permanente. Equivalentemente: carga total = 1 carga permanente = 0,25 carga
variable = 0,75
Sólo en ese caso los resultados que producen ambos métodos son iguales
Si comparamos ambos métodos se observa entre otras consideraciones:
(1) La cantidad de combinaciones de acciones que se deben analizar son similares
por lo que no hay ninguna disminución de la tarea de cálculo.
(2) En el Método ASD se pierde la posibilidad de reflejar en el Proyecto la distinta
incertidumbre que presentan las acciones.
(3) Siendo necesario la consideración de los efectos de Segundo Orden en los
elementos comprimidos cuando ellos incrementan las solicitaciones de sección,
aparece en el método ASD una complicación adicional por trabajar con las
acciones de servicio sin mayorar, que la Especificación resuelve en forma
aproximada multiplicando por 1,6 los efectos producidos por las cargas de
servicio y luego dividiendo por el mismo coeficiente los efectos adicionales de
segundo orden (Capítulo C), con lo cual hay que realizar también un Análisis de
Segundo Orden y se agrega otra incertidumbre.
(4) Las Resistencias Nominales a determinar son las mismas en ambos métodos.
Por ello se concluye que:
(a) el Método ASD (Allowable Strength-Resistencias admisibles) planteado en
la ANSI/AISC 360/10 no presenta ninguna ventaja con respecto al
Método LRFD adoptado por los Reglamentos CIRSOC/2005 y CIRSOC
301-2017,
(b) por el contrario anula alguno de los avances logrados con respecto al
antiguo método por tensiones admisibles y agrega incertidumbres
adicionales.
En la Sección B.3. se ha incorporado la definición del tipo de uniones (de Capítulo
A-2005) y la Redistribución de Momentos Flectores en Vigas (de Sección C.1.2(3)2005), con el agregado de que las uniones no sean PR y que los momentos no
hayan sido determinados por Análisis Inelástico. Se refieren a otras Secciones del
Reglamento el Proyecto para condiciones de incendio (Apéndice 4), los efectos de la
corrosión, el Proyecto de miembros sometidos a cargas cíclicas (Apéndice 3), la
verificación del sistema estructural de cubierta o techo para acumulación de agua
(Apéndice 2) y el Proyecto de Bases de columnas, insertos y pernos de anclaje
(Capítulo J).
En la Sección B.4 (Propiedades de los Miembros) se incluye la clasificación según el
Pandeo Local (Sección B.4.1 y Tablas B.4-1 a y 1-b) que remplaza a la Sección
B.5.1(2005) y a la Tabla B.5-1(2005). Se clarifica la clasificación de secciones
distinguiendo entre elementos comprimidos de miembros axilmente comprimidos
(secciones no esbeltas o con elementos esbeltos) y de miembros flexados
(secciones compactas, no compactas o con elementos esbeltos). Las condiciones
que determinan la clasificación y la determinación de los anchos de elementos son
las mismas que en el CIRSOC 301-2005. La Tabla B.5-1 (2005) es reemplazada por
las Tablas B.4-1a y B.4-1b.
•
Tabla B.4-1a: se aplica para elementos de miembros axilmente comprimidos, los
que se clasifican en Esbeltos y No Esbeltos, delimitados por la relación límite
ancho/espesor λr.
• Tabla B.4-1b: se aplica en elementos comprimidos de miembros flexados, los
cuales se clasifican en Compactos, No Compactos y Esbeltos delimitados por las
relaciones límites λp (define Compacto o No Compacto) y λr (Límite entre No
Compacto y Esbelto).
También se incorporan varios tipos de secciones, llegando a 23 casos (antes había
13). Se ha eliminado de las Tablas la relación Límite λpp para permitir la formación
de rótulas plásticas. Las relaciones correspondientes han sido incorporadas en el
Apéndice 1 para el Proyecto por Análisis Inelástico.
Se ha mantenido en el Capítulo B, Sección B.4.2 la determinación del Área bruta y
del Área neta tal como está en las Secciones B.1(2005) y B.2(2005), pues estas
propiedades de los miembros se aplican en otros Capítulos del Reglamento,
mientras que la determinación del Área neta efectiva, aplicable en miembros o
elementos traccionados, se incorpora al Capítulo D (Proyecto de miembros
traccionados).
Se refieren las partes del Reglamento aplicables a la Fabricación y Montaje
(Capítulo M), al Control de Calidad y Aseguramiento de la Calidad (Capítulo N) y a la
Evaluación de Estructuras existentes (Apéndice 5).
CAPITULO C. PROYECTO POR CONSIDERACIONES DE ESTABILIDAD Y
RESISTENCIA
Este Capítulo es el que incorpora aspectos más relevantes respecto del CIRSOC
301-2005.
El cambio de título tiene aparejado el concepto de la definición de Proyecto como
la combinación de la determinación por Análisis Estructural de las Resistencias
Requeridas de los elementos de la Estructura y el dimensionamiento de los mismos
para que tengan una adecuada Resistencia de Diseño. Anteriormente el Análisis
aparecía como un proceso independiente.
En la Sección C.1, a la condición general para asegurar la estabilidad de la
Estructura dada en la Sección C.2 del CIRSOC 301-2005, se agregan todos los
efectos que deben ser considerados por cualquier método de Análisis Estructural
que sea utilizado para determinar las Resistencias Requeridas.
(1) Las deformaciones por flexión, corte y esfuerzo axil de los miembros
componentes y cualquier otra deformación que pueda contribuir a los
desplazamientos de la estructura.
(2) Los efectos de Segundo Orden (Efectos P-Δ y Efectos P-δ).
(3) Las Imperfecciones geométricas.
(4) Reducción de rigidez debido a comportamiento inelástico.
(5) Las incertidumbres en la determinación de las rigideces y de las resistencias.
Se definen tres Métodos que satisfacen las condiciones antedichas: el Método de
Análisis Directo (MAD), el Método de Análisis de Primer Orden (MAPO) y el Método
de la Longitud Efectiva (MLE).
Las especificaciones para el MAPO y el MLE se dan en el Apéndice 7.
En las Secciones C.2 y .C.3 se dan las especificaciones del MAD. En la Sección C.2
para la obtención de las Resistencias Requeridas y en la Sección C.3 para
determinar las Resistencias de Diseño.
En la Sección C.2 se indica que las Resistencias Requeridas determinadas por el
MAD no podrán ser inferiores a las resultantes de un Análisis de Primer Orden
con las combinaciones de acciones mayoradas y sin considerar las
imperfecciones iniciales. Ello es equivalente a lo establecido en la Sección C.1.4
(2005) de considerar los efectos de Segundo Orden cuando los mismos incrementen
las Resistencias Requeridas.
En la Sección C.2.1 se indica que se utilizará Análisis Global Elástico de Segundo
Orden considerando todas las deformaciones e incluyendo la reducción de todas las
rigideces que contribuyan a la estabilidad de la estructura. Si se utilizan programas
computacionales se deberá verificar que los mismos sean capaces de realizar un
análisis riguroso o sea que consideren los efectos P-∆ y los efectos P-δ resultantes
de los giros de los nudos. En los Comentarios del Capítulo C se dan problemas de
referencia para verificar lo indicado y métodos para recoger los P-δ citados si el
programa no lo hace (división de los miembros en elementos mas pequeños con la
incorporación en el modelo de nudos adicionales). Se indican también los casos en
que pueden despreciarse los citados efectos P-δ.
Se exige considerar siempre los efectos P-δ debidos a las cargas transversales entre
apoyos (nudos).
Se permite utilizar el Método de Amplificación de Fuerzas y Momentos de Primer
Orden definido en el Apéndice 8 en lugar de un Análisis de Segundo Orden riguroso.
Se especifica que se deben incluir en el Análisis las cargas que actúan sobre
columnas u otros elementos que no aportan rigidez lateral al sistema estructural.
En la Sección C.2.2 se especifica como de deben considerar las imperfecciones
iniciales que son las imperfecciones en la localización de los puntos de intersección
de los miembros de la estructura. Esto no estaba considerado en el CIRSOC 3012005 ni en su Especificación base (AISC-1999) y si en los EUROCODE.
La consideración de las imperfecciones iníciales puede hacerse:
(a) modelando directamente las imperfecciones en el Análisis o sea analizar la
estructura con sus nudos desplazados respecto de su ubicación nominal. El
desplazamiento será la máxima tolerancia permitida para la construcción y su
disposición será tal que produzca el máximo efecto desestabilizador. Se permite
en algunos casos, y bajo determinadas condiciones, considerar las
imperfecciones iniciales solo en aquellas combinaciones de acciones que incluyan
solo cargas gravitatorias. Si las condiciones especificadas no se satisfacen,
deberán considerarse en todas las combinaciones de acciones.
(b) mediante el uso de cargas ficticias horizontales adicionales que representan las
imperfecciones. Se establece que las cargas ficticias aplicadas en el nivel i serán
Ni = 0,002 Yi siendo Yi la carga gravitacional mayorada aplicada en el nivel.
El factor 0,002 surge de la hipótesis de que el desplome inicial es H/500 siendo H
la altura de la columna o el piso. Para otros desplomes iniciales se deberá
corregir el coeficiente.
Las cargas ficticias horizontales del piso se distribuirán entre las columnas de
acuerdo a la carga gravitacional que reciban. El sentido será el que provoque
mayor desplazamiento lateral en combinación con las cargas reales actuantes.
Se permite en algunos casos, y bajo determinadas condiciones, aplicar las
cargas ficticias solo en aquellas combinaciones de acciones que incluyan solo
cargas gravitatorias. Si las condiciones especificadas no se satisfacen deberán
considerarse en todas las combinaciones de acciones.
En la Sección C.2.3 se especifica como deben reducirse las Rigideces que
contribuyen a la estabilidad de la estructura (EA y EI). Se indica un factor igual a
0,80 a aplicar a todas las rigideces que puede ser incrementado en función de la
Relación Pu/Py, o sea en columnas muy cargadas axilmente y donde la inelasticidad
tiene una mayor importancia para aumentar las deformaciones y por ende los
efectos de Segundo Orden.
En la Sección C.3 se establece que cuando las Resistencias Requeridas sean
determinadas por el MAD, las Resistencias de Diseño de los miembros de la
estructura y sus uniones serán determinadas con las especificaciones de los
Capítulos D a J considerando un factor de longitud efectiva k = 1,0.
Se especifica que los arriostramientos utilizados para definir las longitudes no
arriostradas deben tener suficiente rigidez y resistencia para controlar los
movimientos del miembro arriostrado.
En el Apéndice 6 se dan métodos para satisfacer las exigencias de resistencia y
rigidez de los arriostramientos. Ellos son prácticamente los mismos indicados en la
sección C.3 del CIRSOC 301-2005. Si los arriostramientos son incluidos en el
modelo de Análisis de la estructura completa como parte del sistema estructural no
se aplicarán esos métodos y los arriostramientos serán dimensionados con las
Resistencias y rigideces requeridas resultantes del Análisis.
CAPITULO D. PROYECTO DE MIEMBROS TRACCIONADOS
En este Capítulo se incluyen todas las especificaciones relativas a los miembros
traccionados. Son las mismas especificaciones del CIRSOC 301-2005 contenidas en
el Capítulo D (2005) y las relativas al Área Neta efectiva tomadas de la Sección B.3
(2005).
CAPITULO E. PROYECTO DE MIEMBROS COMPRIMIDOS
En este Capítulo se incluyen todas las especificaciones relativas a los miembros
comprimidos. Son prácticamente las mismas especificaciones del CIRSOC 301-2005
contenidas en varias de sus Secciones pero con un ordenamiento que facilita su
utilización y con algunos agregados. Se establecen dos Secciones aplicables a
todos los miembros comprimidos: la E.1 fija el formato general para la Resistencia
de Diseño; la E.2 especifica esbelteces límites y factores de longitud efectiva. La
Sección E.3 da la Resistencia Nominal para secciones sin elementos esbeltos. A las
expresiones para la tensión crítica contenidas en la Sección E.2 (2005) en función
del parámetro λc, se agregan expresiones equivalentes en función de la esbeltez
(kL/r) y la tensión de pandeo flexional elástico Fe. La Sección E.4 entrega las
expresiones para la Resistencia Nominal a pandeo torsional y flexotorsional que son
las mismas de las Secciones E.3 (2005) y A-E.3 (2005). La Sección E.5 da la
Resistencia Nominal de ángulos simples, no expresamente diferenciada en el
CIRSOC 2005. Se incluye un procedimiento para tratar como miembros axilmente
comprimidos a aquellos ángulos simples cargados excéntricamente a través de una
relación de esbeltez efectiva. Esto estaba tratado en forma aproximada en la
Observación (3) de la Tabla C.2-4 del CIRSOC 2005. La Sección E.6 considera las
Barras Armadas y mantiene prácticamente lo especificado en el CIRSOC 2005 en el
Capítulo E (2005) y en el Apéndice E (2005), con alguna modificación y
simplificación. Se mantiene la clasificación de Barras Armadas. Para Barras de los
Grupos I, II y III se mantiene lo especificado en el Capítulo E (2005) modificando la
expresión de la esbeltez modificada para uniones intermedias rígidas, siguiendo a la
especificación base. Para el Grupos IV se elimina lo especificado en el Capítulo E
(2005) por ser muy limitado su uso y se mantiene lo indicado en el Apéndice E
(2005). También para el Grupo V se mantiene lo dicho en el Apéndice E (2005). En
la Sección E.7 se da la Resistencia Nominal de miembros con elementos esbeltos.
Se mantienen las especificaciones del CIRSOC 2005 contenidas en el Apéndice B
(2005), Sección (A-B.5.3), (determinación del Factor de Reducción Q y Resistencia
Nominal).
CAPITULO F. PROYECTO DE VIGAS Y OTROS MIEMBROS EN FLEXION
En este Capítulo se incluyen todas las especificaciones relativas a los miembros
sometidos a flexión simple. Son prácticamente las mismas especificaciones del
CIRSOC 301-2005 contenidas en varias de sus Secciones [En Capítulos F (2005) y
G (2005); Apéndices F (2005) y G (2005); Sección B.10] con un ordenamiento que
facilita su utilización y con algunos agregados. Se separan las especificaciones
según la forma seccional (doble te y canales, cajones, te y ángulos dobles en unión
continua, ángulo simple, barras macizas, secciones asimétricas, tubos circulares sin
costura) y para algunas formas seccionales según la relación de esbeltez de sus
elementos de alas y almas (compactas, no compactas o esbeltas). También se
consideran por separado la flexión alrededor el eje fuerte y del eje débil. Además se
incluyen requisitos dimensionales para vigas y vigas armadas. Hay algunas
modificaciones en las expresiones para determinar la capacidad a pandeo lateral
torsional y las longitudes límites Lp y Lr tomadas de la especificación base.
Siguiendo a la Especificación base se han eliminado las especificaciones para vigas
doble te con alma de altura variable. Se ha elaborado la Recomendación 301-1
(2017) basada en la Steel Design Guide Nº 25 de la AISC (AISC, 2011) con una
extensa fundamentación de métodos para el proyecto de miembros con alma de
altura variable y numerosos ejemplos.
CAPITULO G. PROYECTO DE MIEMBROS SOMETIDOS A CORTE
En este Capítulo se incluyen todas las especificaciones relativas a los miembros
sometidos a corte. Son prácticamente las mismas especificaciones del CIRSOC 3012005 contenidas en varias de sus Secciones [En Capítulos F (2005) y G (2005);
Apéndices G (2005)] con un ordenamiento y simplificaciones que facilitan su
utilización.
CAPITULO H. PROYECTO DE MIEMBROS SOMETIDOS A SOLICITACIONES
COMBINADAS Y TORSION
En este Capítulo se incluyen todas las especificaciones relativas a los miembros
sometidos a solicitaciones combinadas y torsión. Son prácticamente las mismas
especificaciones del CIRSOC 301-2005 contenidas en varias de sus Secciones [En
Capítulo H (2005) y Apéndice E (2005)]. Se incluyen miembros de doble y simple
simetría solicitados a flexión y carga axil incluyendo columnas armadas de grupos I,
II y III, miembros de sección asimétrica y otros solicitados a flexión y carga axil,
miembros solicitados a torsión y a combinación de torsión, flexión, corte y/o carga
axil y barras armadas de grupos IV y V sometidos a compresión y flexión.
CAPITULO J. PROYECTO DE UNIONES, JUNTAS Y MEDIOS DE UNION
En este Capítulo se mantienen la estructura y prácticamente las mismas
especificaciones del Capítulo J del CIRSOC 301-2005 con algunas modificaciones y
agregados. Se agregan en este Capítulo las especificaciones para alas y almas
sometidas a cargas concentradas incluidas en la Sección K.1 (2005) del CIRSOC
301-2005.
En la Sección J.1 (Especificaciones generales) se elimina la exigencia de una
resistencia de Diseño mínima para las uniones (Sección J.1.7 (2005)) y se simplifica
la Sección J.1.10, Limitaciones para uniones abulonadas y soldadas. (Sección
J.1.11 (2005)).
En la Sección J.2 (Soldadura) incluye ampliaciones en las Tablas J.2-2 (Espesores
de garganta de soldaduras a tope acampanadas), J.2-3 (Espesores de garganta de
soldaduras a tope de penetración parcial), J.2-4 (Tamaño mínimo de soldaduras de
Filete), y J.2-5 (Resistencias de Diseño según tipo de Soldadura).
En la Sección J.3 (Bulones y barras roscadas) se presentan algunos cambios
respecto del CIRSOC 301-2005.
En la Sección J.3.8 (Bulones de alta resistencia en uniones de deslizamiento crítico)
se unifica la expresión para determinar la Resistencia de Diseño al deslizamiento
(corte) y se establece que ella se compare con la Resistencia al corte Requerida
debida a las cargas de servicio o mayoradas según corresponda, o sea según que el
criterio de proyecto sea que no se produzca deslizamiento para cargas de servicio o
mayoradas. Se reduce el valor del coeficiente de rozamiento para superficies con
recubrimiento Clase A.
En la Sección J.3.9 (Tracción y corte combinados en uniones de deslizamiento
crítico) se unifica la expresión para determinar la Resistencia de Diseño al
deslizamiento relacionándola con la determinada para corte solo.
En la Sección J.3.10 (Resistencia al aplastamiento de la chapa en los agujeros) se
mantienen las expresiones para la Resistencia Nominal pero en esta Sección se
clarifica que la Resistencia efectiva de un bulón sea la menor entre la Resistencia al
corte y la Resistencia al aplastamiento de la chapa y que la Resistencia efectiva de
un grupo de bulones sea la suma de las Resistencias efectivas de los bulones
individuales pertenecientes a la unión.
La Sección J.4 (Elementos afectados de los miembros unidos y elementos auxiliares
de la unión) unifica las Secciones J.4.1 (2005) y J.4.2 (2005) (Resistencia de Diseño
a la Rotura) y J.5 (2005) (Elementos auxiliares de una unión) en la determinación de
las Resistencias de Diseño a tracción, a compresión, a flexión y a corte.
La Sección J.4.3 (Resistencia de Diseño a la Rotura de Bloque de Corte) modifica la
Sección J.4.3 (2005) tanto conceptual como operativamente. Se plantea la rotura en
el plano de tracción combinada con la rotura o fluencia en el plano de corte, la que
sea menor. La rotura en el plano de tracción puede variar según que la tracción sea
uniforme o no. La nueva expresión es:
Rn = (0,60 Fu Anv + Ubs Fu Ant)(10)-1 ≤ (0,60 Fy Agv + Ubs Fu Ant)(10)-1 (J.4-5)
(5)
siendo:
φ = 0,75
Anv= área neta sometida a corte (cm2)
Ant = área neta sometida a tracción (cm2)
Agv= área bruta sometida a corte (cm2)
Ubs= 1,0 si la tensión de tracción es uniforme
= 0,5 si la tensión de tracción no es uniforme
También se introducen cambios en la Sección J.6 (2005) (Chapas de Relleno) que
se transforma en J.5 y en la Sección J.10 (2005) (Anclaje de insertos, barras, pernos
y bulones de anclaje) que se transforma en J.9.
Se incluyen en la Sección J.10 del Capítulo J las Especificaciones para determinar
las Resistencias de Diseño de Alas y Almas sometidas a fuerzas concentradas que
son las mismas de la Sección K.1 (2005) del CIRSOC 301-2005.
CAPITULO L. PROYECTO POR CONDICIONES DE SERVICIO
Las especificaciones contenidas en este Capítulo son prácticamente las mismas del
Capítulo L (2005) y el Apéndice L (2005) sin las Combinaciones de Acciones para
Servicio, incluidas en el Capítulo B.
CAPITULO M. FABRICACION Y MONTAJE
Las especificaciones contenidas en este Capítulo son las mismas del Capítulo M
(2005) sin la Sección M.5 (2005) (Control de Calidad) que están contenidas y
desarrolladas en el Capítulo N.
CAPITULO N. CONTROL DE CALIDAD Y ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD
El Capítulo contiene los mínimos requisitos para el Control de Calidad (QC) y para
el Aseguramiento de la Calidad (QA) y para la realización de ensayos no
destructivos (END). Estos dos últimos conceptos no estaban incluidos en el CIRSOC
2005.
El Capítulo indica los Programas de Control y de Aseguramiento de Calidad y las
tareas a realizar; la Documentación y elementos que deben estar disponibles para
realizar las inspecciones y controles programados; las tareas y responsabilidades de
los distintos actores intervinientes en el proceso (fabricante, montador, personal de
los END, inspectores, Profesional responsable, etc.) haciendo hincapié en el control
de las uniones soldadas y abulonadas. Asimismo define como se debe realizar la
identificación y rechazo de materiales y trabajos que no satisfacen las
especificaciones de proyecto.
APÉNDICE 1. PROYECTO POR ANÁLISIS INELÁSTICO
El Apéndice define los elementos que debe tener en cuenta todo método de Análisis
Global Inelástico. Da los requerimientos de ductilidad comprendiendo las
especificaciones a cumplir por el material, las relaciones ancho-espesor de los
elementos comprimidos de las secciones transversales, la longitud lateralmente no
arriostrada de los miembros comprimidos y flexados y la Resistencia de Diseño a
Compresión axil de los miembros comprimidos. Algunos de estos requerimientos
estaban incluidos en el CIRSOC 301-2005 para la realización de un Análisis
Plástico.
También se indican los requerimientos para el Análisis Estructural en relación a las
reducciones de tensión de fluencia y rigidez, a la modelación de la resistencia
plástica seccional y a la influencia de la fuerza axil y de la flexión alrededor de
ambos ejes. También se indica como considerar las imperfecciones iniciales y los
efectos de las tensiones residuales y de la fluencia parcial.
APÉNDICE 2. ACUMULACIÓN DE AGUA
El Apéndice presenta métodos para determinar si un sistema de techos con
pendiente hacia los desagües menor o igual al 3%, presenta suficiente resistencia y
rigidez como para evitar la acumulación de agua.
Las especificaciones son las mismas contenidas en las Secciones K.2 (2005) y AK.2 (2005) del CIRSOC 301-2005.
APÉNDICE 3. PROYECTO PARA CARGAS CÍCLICAS (FATIGA)
El Apéndice se aplica a miembros y uniones solicitados por cargas cíclicas dentro
del rango elástico de tensiones, de frecuencia e intensidad suficiente para iniciar la
fisuración y la falla progresiva que definen el Estado Límite de Fatiga.
Las especificaciones son las mismas contenidas en las Secciones K.3 (2005) y AK.3 (2005) del CIRSOC 301-2005.
APÉNDICE 4. PROYECTO PARA CONDICIONES DE INCENDIO
Las especificaciones de este Apéndice han sido incorporadas al CIRSOC 301-2017
y no existen en el CIRSOC 301-2005.
Se dan especificaciones generales para el proyecto para condiciones de incendio,
definiendo que debe contener un sistema de seguridad contra incendio y se definen
en otros conceptos relacionados que deben considerarse en el proyecto, tales como
sector de incendio, resistencia al fuego y carga de fuego.
APÉNDICE 5. EVALUACIÓN DE ESTRUCTURAS EXISTENTES
Este Apéndice repite el Capítulo N (2005) del CIRSOC 301-2005.
APÉNDICE 6. ARRIOSTRAMIENTOS PARA LA ESTABILIDAD DE VIGAS Y
COLUMNAS
Este Apéndice especifica la resistencia y la rigidez mínimas necesarias para
garantizar un punto de arriostramiento en una columna, una viga, una viga-columna
y un pórtico.
Las especificaciones son las mismas que las de la Sección C.3 (2005) (Sistema de
arriostramiento), con el agregado de especificaciones para el arriostramiento de una
Viga-Columna.
APÉNDICE
7.
MÉTODOS ALTERNATIVOS PARA EL PROYECTO POR
CONSIDERACIONES DE ESTABILIDAD Y RESISTENCIA
En este Capítulo se dan las especificaciones para dos métodos de Análisis
Estructural que cumplen los requerimientos fijados en la Sección C.1 del Capítulo C
y son alternativos al Método de Análisis Directo. Son el Método de la Longitud
Efectiva (MLE) y el Método de Análisis de Primer Orden (MAPO).
• En la Sección 7.2 se dan las especificaciones para el MLE.
La Sección 7.2.1 establece los límites de aplicabilidad del Método:
(1) La Estructura soporta las cargas gravitacionales primariamente a través de
columnas, tabiques o pórticos todos nominalmente verticales.
(2) La relación, en todos los pisos, entre los máximos desplazamientos de
Segundo Orden y de Primer Orden determinados por las combinaciones de
acciones mayoradas, sea menor o igual a 1,5.
Se establece que la relación, en un piso, entre los desplazamientos de Segundo
Orden y de Primer Orden puede tomarse igual al Factor de Amplificación de
Momentos de Primer Orden B2 determinado con las especificaciones del Apéndice
8. Se indica que las Resistencias Requeridas determinadas por el MLE no podrán
ser inferiores a las resultantes de un Análisis de Primer Orden con las
combinaciones de acciones mayoradas y sin considerar las imperfecciones
iniciales. Ello es equivalente a lo establecido en la Sección C.1.4 (2005) de
considerar los efectos de Segundo Orden cuando los mismos incrementen las
Resistencias Requeridas.
En la Sección 7.2.2 se indica que se utilizará Análisis Global Elástico de Segundo
Orden considerando todas las deformaciones y con las rigideces nominales de
los elementos que contribuyan a la estabilidad de la estructura. Si se utilizan
programas computacionales se deberá verificar que los mismos sean capaces de
realizar un análisis riguroso o sea que consideren los efectos P-∆ y los efectos P-δ
resultantes de los giros de los nudos. En los Comentarios del Capítulo C se dan
problemas de referencia para verificar lo indicado y métodos para recoger los P-δ
citados si el programa no lo hace (división de los miembros en elementos mas
pequeños con la incorporación en el modelo de nudos adicionales). Se indican
también los casos en que pueden despreciarse los citados efectos P-δ.
Se exige considerar siempre los efectos P-δ debidos a las cargas transversales entre
apoyos (nudos), pudiendo utilizarse para ello el Factor B1 definido en el Apéndice 8.
Se permite utilizar el Método de Amplificación de Fuerzas y Momentos de Primer
Orden definido en el Apéndice 8 en lugar de un Análisis de Segundo Orden riguroso.
Se especifica que se deben incluir en el Análisis las cargas que actúan sobre
columnas u otros elementos que no aportan rigidez lateral al sistema estructural.
También se especifica que se deben considerar las imperfecciones iniciales que son
las imperfecciones en la localización de los puntos de intersección de los miembros
de la estructura con la inclusión de las cargas ficticias horizontales
especificadas en el Capítulo C (Sección C.2.2(b)). Esto no estaba considerado en
el CIRSOC 301-2005 ni en su Especificación base (AISC-1999) y si en los
EUROCODE.
Se dan especificaciones para el Análisis Estructural de estructuras trianguladas.
En la Sección 7.2.3 se especifica como se determinan las Resistencias de Diseño.
Se indica que las Resistencias de Diseño de los elementos de la estructura y sus
uniones serán determinadas con las especificaciones de los Capítulos D a J. Se
especifica como se determinará el factor de longitud efectiva k de los miembros
sometidos a compresión. Las especificaciones son similares a las contenidas en la
Sección C.2 (2005) del CIRSOC 301-2005. Se indica que en los Comentarios del
Apéndice 7 se dan Métodos para determinar el valor de k para pórticos
arriostrados y no arriostrados. Ellos son similares a los contenidos en los
Comentarios del Capítulo C (2005).
•
En la Sección 7.3 se dan las especificaciones para el MAPO.
En la Sección 7.3.1 se especifican las limitaciones para el uso del Método. Ellas son:
(1) La estructura soporta las cargas gravitacionales primariamente a través de
columnas, tabiques o pórticos todos nominalmente verticales.
(2) La relación, en todos los pisos, entre los máximos desplazamientos de
Segundo Orden y de Primer Orden determinados por las combinaciones de
acciones mayoradas, sea menor o igual a 1,5.
La relación, en un piso, entre los desplazamientos de Segundo Orden y de
Primer Orden puede tomarse igual al Factor de Amplificación de Momentos
de Primer Orden B2 determinado con las especificaciones del Apéndice 8.
(3) La Resistencia Requerida a compresión axil de todos los miembros cuyas
rigideces a flexión contribuyan a la estabilidad lateral de la estructura
deberán satisfacer la limitación siguiente:
(A-7-1)
(6)
Pu ≤ 0,5 Py
donde:
Pu = Resistencia requerida a compresión axil (kN)
Py = Resistencia axil nominal de fluencia (kN)
En la Sección 7.3.2 se especifica que las Resistencias Requeridas se determinarán
por Análisis Global Elástico de Primer Orden, utilizando las rigideces nominales
de los elementos que contribuyan a la estabilidad de la estructura.
Además:
(1) Todas las combinaciones de carga deben incluir una carga lateral adicional Ni
aplicada en cada nivel de la estructura en combinación con las otras cargas:
Ni = 2,1(∆ / L) Yi ≥ 0,0042 Yi
(A-7-2)
(7)
donde:
Yi
= Carga gravitatoria aplicada en el i-esimo nivel para las combinaciones
de cargas mayoradas (kN).
∆ / L = Máxima relación entre ∆ y L entre todos los pisos de la estructura.
∆
= desplazamiento relativo de piso de Primer Orden debido a las
combinaciones
de
carga
mayoradas.
Cuando
existan
desplazamientos relativos distintos en el área en planta de la
estructura se podrá tomar el promedio ponderado de ellos en
proporción a la carga gravitatoria o alternativamente el máximo
desplazamiento relativo (cm).
L
= altura de piso correspondiente al ∆ analizado (cm).
Las cargas ficticias en cada nivel deberán ser distribuidas entre los elementos
estructurales de cada nivel, de manera proporcional a la distribución de las
cargas gravitatorias aplicadas en el nivel. Las cargas ficticias deberán ser
aplicadas en la dirección y en el sentido que produzca el mayor efecto
desestabilizante. En la mayoría de las estructuras de edificios ello implica: (a)
para combinaciones de acciones que no incluyen cargas laterales, aplicar las
cargas ficticias en dos direcciones no coincidentes y en ambos sentidos. La
dirección y el sentido deben ser los mismos en todos los niveles. (b) para
combinaciones de acciones que incluyan cargas laterales considerar las cargas
ficticias en la dirección y el sentido de la resultante de todas las cargas laterales
actuantes en la combinación de acciones considerada.
(2) La amplificación de los momentos requeridos de primer orden de las vigas
columnas en la hipótesis de pórtico no desplazable será considerada aplicando el
factor B1 especificado en el Apéndice 8 a los momentos flectores de todas las
columnas del piso.
Las Resistencias Requeridas de los elementos estructurales y sus uniones no
serán inferiores a las determinadas por Análisis de Primer Orden de la
estructura sometida a las acciones mayoradas, y sin considerar las cargas
laterales adicionales.
En la Sección 7.3.3 se especifica como se determinan las Resistencias de Diseño.
Se indica que las Resistencias de Diseño de los elementos de la estructura y sus
uniones serán determinadas con las especificaciones de los Capítulos D a J. Se
especifica que el factor de longitud efectiva k de los miembros sometidos a
compresión se tomará k = 1.
Se especifica que los arriostramientos utilizados para definir las longitudes no
arriostradas deben tener suficiente rigidez y resistencia para controlar los
movimientos del miembro arriostrado.
En el Apéndice 6 se dan métodos para satisfacer las exigencias de resistencia y
rigidez de los arriostramientos. Ellos son prácticamente los mismos indicados en la
sección C.3 del CIRSOC 301-2005. Si los arriostramientos son incluidos en el
modelo de Análisis de la estructura completa como parte del sistema estructural no
se aplicarán esos métodos y los arriostramientos serán dimensionados con las
Resistencias y rigideces requeridas resultantes del Análisis.
APÉNDICE 8. ANÁLISIS APROXIMADO DE SEGUNDO ORDEN
En este Capítulo se presenta un procedimiento para considerar los efectos de
Segundo Orden mediante la Amplificación de las Resistencias requeridas resultantes
de un Análisis de Primer Orden con coeficientes amplificadores B1 y B2. El método
es una alternativa aun Análisis riguroso de Segundo Orden.
En la Sección 8.1 se presentan la limitación de aplicación del método a estructuras o
elementos estructurales donde el Factor Amplificador de cualquiera de sus pisos y
en cualquier dirección sea menor o igual a 1,5.
En la Sección 8.2 se presenta el procedimiento de Cálculo. El método es
prácticamente el mismo incluido en la Sección C.1.4 (2005) del CIRSOC 301-2005.
Las diferencias son:
• La limitación citada no existe en el CIRSOC 301-2005.
• Además de aplicarse para determinar los Momentos flectores de Segundo Orden
también se aplica para determinar las Resistencias Requeridas a compresión de
Segundo Orden.
• En el cálculo del Factor B2 para elementos estructurales de igual altura se
introduce un factor RM que considera la influencia de los efectos P-δ debidos a los
momentos nodales.
EJEMPLOS
EJEMPLO N°1 según (4)
En este ejemplo vamos a analizar una barra sometida a tracción, su unión abulonada a
chapa de nudo, aplicando los Capítulos D y J. El enunciado es el siguiente:
Enunciado: Dimensionar: un perfil de sección ángulo simple sometido a tracción, la
chapa de nudo y la unión abulonada. La unión se plantea con una sola hilera de tres
bulones. La longitud del tensor es de 4,00 m. La fuerza de tracción requerida es
Tu=175 kN. El acero del perfil y la chapa de nudo tiene Fy= 235 MPa. Fu= 370MPa. Los
bulones son tipo ASTM A325.
Figura Nº1. Esquema de Unión abulonada de perfil a tracción
1) Dimensionamiento del perfil
Se indica solamente los elementos que resultan distintos de calcular. En lo referido
al cálculo del perfil a tracción, los estados límites de fluencia y rotura no hay
cambios, si en la determinación de la resistencia nominal por Bloque de Corte.
El perfil adoptado del ejemplo, un angular de 76x6.4, verifica los estados límites de
fluencia del área bruta y rotura del área neta.
Se predimensiona la unión abulonada con una fila de 3 bulones A325 de diámetro
5/8” (15,87 mm).
Se adoptan agujeros normales. De tabla J.3-3 la dimensión nominal del agujero dnom
11/16” (17,5 mm).
Se adopta L=170 mm, db=35 mm, s = 85 mm
Se verifican separación y distancias mínimas y máximas (Secciones J.3.3., J.3.4 y
J.3.5)
•
Se verifica el perfil dimensionado para el Estado Límite de Rotura de bloque de
corte (Sección J.4.3.)
Las áreas netas y brutas de corte y tracción son (Figura Nº2)
Anv = (3,5+8,5+8,5-2 x2,5) x 0,64 = 9,92 cm2
Agv = (3,5+8,5+8,5) x 0,64 = 13,12 cm2
área neta de corte
área bruta de corte
Ant = (3,62 – 2x0,5) x 0,64 = 1,68 cm2
Agt = 3,62 x 0,64 = 2,32 cm2
área neta a tracción
área bruta a tracción
Figura Nº2: Planos de Bloque y tracción del Perfil
La Resistencia de Diseño a la rotura de bloque de corte se determina de acuerdo a la
siguiente ecuación:
[
φ ⋅ R n = φ (0,6Fu A nv + Ubs Fu A nt )(10 −1 ) ≤ (0,6Fy A gv + Ubs Fu A nt )(10 −1 )
]
(8)
φ = 0,75
Ubs= 1,0 (tracción uniforme)
[(0,6x370x9,92 + 1,0x370x1,68)(10 ) = 282,4 kN]
[(0,6x235x13,12 + 1,0x370x1,68)(10 ) = 247,15 kN < 282,4 kN]
−1
−1
Luego φ Rn = 0,75x247,15 kN = 185,4 kN > Tu = 175 kN ==
VERIFICA
2) Verificación de los medios de unión
Se verificarán los bulones predimensionados como unión tipo APLASTAMIENTO. Se
propuso 3 bulones de diámetro 5/8” (15,87 mm), tipo A325. Se determinará su largo de
manera que la rosca quede excluida del plano de corte (ver Sección J.3.).
• La Resistencia de Diseño a corte por bulón es (Sección J.3.6.)
Rd = φ . Rn = φ . Fn . Ab .0,1
De tabla J.3.2:
φ = 0,75 y Fn = Fnv = 415 MPa
El área del bulón es
Ab=1,98 cm2
(9)
Rd = 0,75 x 415 x 1,98 x 0,1 = 61,62 kN por bulón
(10)
•
La Resistencia de Diseño al Aplastamiento de la chapa en los agujeros (ver
Sección J.3.10.) es:
Por ser los agujeros normales y al considerar en el proyecto la deformación alrededor
del agujero para cargas de servicio (deformación no permitida), se adopta la siguiente
ecuación (Sección J.3.10(a))
Rd = φ.Rn
φ = 0,75
(11)
Rn = 1,2 . Lc . t . Fu . 0,1 ≤ 2,4 . d . t . Fu . 0,1
por cada bulón
(12)
Para bulón extremo (en perfil y en chapa de nudo que tienen igual espesor):
Rn = 1,2 x (3,5 – 0,5x1,75) x 0,64 x 370x 0,1= 74,59 kN < 90,25 = 2,4 x 1,587
x0,64x370 x 0,1
Rd = 0,75x74,59 = 55,95 kN
(13)
Para bulones internos (en perfil y en chapa de nudo que tienen igual espesor):
Rn = 1,2 x (8,5 – 1,75) x 0,64 x 370x 0,1= 191,8 kN > 90,25 = 2,4x1,75 x0,64x370 x 0,1
Rd = 0,75x90,25 = 67,69 kN
(14)
La Resistencia efectiva de cada bulón es la menor entre la Resistencia al corte y la
Resistencia al aplastamiento de la chapa
Para bulón extremo
Para bulones internos
De (10) y (13) Rd1 = 55,95 kN
De (10) y (14) Rd2 = 61,62 kN
Para la unión la Resistencia Efectiva del grupo de bulones es la suma de las
Resistencias efectivas de los bulones individuales. (Sección J.3.10).
Rd = Rd1 + 2 . Rd2 = 55,95 + 2 x 61,62 = 179.19 kN > Tu=175 kN
==== VERIFICA
EJEMPLO N°4 según (4)
En este otro ejemplo vamos a analizar una barra sometida a tracción con empalme,
aplicando el capítulo D.
Enunciado: Dimensionar un perfil doble te (IPB) sometido a tracción; ejecutar un
empalme a 3 m del apoyo, dimensionando los cubrejuntas y la unión abulonada . La
unión se plantea sólo con cubrejuntas de ala con dos hileras de bulones. La longitud
del tensor es de 9,00 m. La fuerza de tracción requerida es Tu=500 kN, la fuerza de
tracción en servicio T=345 kN. El acero del perfil y de la chapa del cubrejunta tiene
Fy=235 MPa y Fu=370 MPa. Los bulones son de calidad ISO 8.8.
Figura Nº3. Datos de sección a tracción abulonada
1) Dimensionamiento del perfil
Se adopta un perfil IPB 120 (según IRAM-IAS U 500-215-2)
Figura Nº4. Datos del empalme abulonado
Se adopta db =25 mm, s = 45 mm, L = 4 x 4,5 = 18 cm > 8,13 cm
Se verifican separación y distancias mínimas y máximas (Sección J.3.3., J.3.4 y J.3.5)
Con el perfil adoptado, las Resistencias de Diseño para los estados límites de fluencia
en la sección bruta y rotura en la sección neta se determinan de igual manera que en
la versión 2005.
•
La diferencia está para el Estado Límite de Rotura de bloque de corte se aplica
Sección J.4-3 (Figura Nº5).
Las áreas netas y brutas de corte y tracción por ala son
Anv = (4,5x4+2,5-4,5 x1,8) x 1,1x2 = 27,28 cm2
Agv = (4,5x4+2,5) x 1,1x2 = 45,1 cm2
Ant = (2,75 – 1,8x0,5) x 1,1x2 = 4,07 cm2
Agt = 2,75x1,1x2 = 6,05 cm2
área neta de corte
área bruta de corte
área neta a tracción
área bruta a tracción
La Resistencia de Diseño a la Rotura de bloque de corte se determina de acuerdo a la
siguiente ecuación:
[
φ ⋅ R n = φ (0,6Fu A nv + Ubs Fu A nt )(10 −1 ) ≤ (0,6Fy A gv + Ubs Fu A nt )(10 −1 )
]
(15)
φ = 0,75
Ubs= 1,0 (tracción uniforme)
[(0,6x370x27,28 + 1,0x370x4,07)(10 ) = 756,20 kN]
[(0,6x235x45,1 + 1,0x370x4,07)(10 ) = 786,5 kN > 756,2 kN]
−1
−1
Luego por ala φ Rn = 0,75x756,2 kN = 567,15 kN > Tu/2= 250 kN === VERIFICA
Rotura de bloque de corte
Figura Nº5. Planos de Bloque y tracción del Perfil
AGRADECIMIENTOS
Al Ing. Gabriel Troglia por sus grandes aportes en el desarrollo del trabajo y su
constante ejemplo de enseñanza desinteresada y pasión por la ingeniería y las
estructuras metálicas.
REFERENCIAS
(1) Reglamento Argentino de Estructuras de Acero para Edificios CIRSOC 301-2005.
(2) Ejemplos de Aplicación del Reglamento Argentino de Estructuras de Acero para
Edificios - CIRSOC 301-2005- Parte I y Parte II.
(3) PROYECTO de Reglamento Argentino de Estructuras de Acero para Edificios
CIRSOC 301-2017.
(4) PROYECTO de Ejemplos de Aplicación del Reglamento Argentino de Estructuras
de Acero para Edificios- CIRSOC 301-2017- Parte I.
(5) Recomendación para Uniones estructurales con Bulones de Alta Resistencia
CIRSOC 305-2007.
BIBLIOGRAFIA
• Libro “Estructuras Metálicas por Estados Límites”. 7ma Edición. Autor: Ing. Gabriel
Troglia.
• Reglamento Argentino de Estructuras de Acero para Edificios CIRSOC 301-2005.
• Comentarios al Reglamento Argentino de Estructuras de Acero para Edificios
CIRSOC 301-2005.
• PROYECTO de Reglamento Argentino de Estructuras de Acero para Edificios
CIRSOC 301-2017.
• PROYECTO Comentarios al Reglamento Argentino de Estructuras de Acero para
Edificios CIRSOC 301-2017.
• Reglamento Argentino para la Soldadura de Estructuras de Acero CIRSOC 304 2007.
• Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
CIRSOC 305-2007.
• Especificación ANSI/AISC 360/10 en su formato LRFD, del American Institute of
Steel Construction (AISC).
• Especificación AWS.
• Ejemplos de Aplicación del Reglamento Argentino de Estructuras de Acero para
Edificios- CIRSOC 301-2005 - Parte I y Parte II.
• PROYECTO de Ejemplos de Aplicación del Reglamento Argentino de Estructuras
de Acero para Edificios - CIRSOC 301-2017- Parte I.