Manual técnico perfiles acero formado

MANUAL TÉCNICO DE PERFILES DE
ACERO FORMADOS EN FRÍO

MANUAL TÉCNICO DE PERFILES DE ACERO FORMADOS EN FRÍO
los derechos de esta obra han sido reservados conforme a ley por ACESCO, por
tanto sus textos y gráficos no pueden reproducirse por medio alguno sin previa
autorización escrita del autor.

Director
Wilson Reyes
Ing. Civil

Investigación y Desarrollo
Luis Angulo
Ing. Civil

Javier Noriega
Ing. Mecánico

Diseño y diagramación
Victor Leyva

Impreso en Colombia
2009

Contenido
1. Generalidades 4
1.1 Descripción de los perfiles de acero formados en frío 4
1.2 Ventajas 4
1.3 Proceso de fabricación 4
1.3.1 Laminación en frío 4
1.3.2 Galvanización 4
1.3.3 Formación en frío 5

1.4 Perfiles estructurales 6
1.5 Tipos de perfiles 6
1.6 Características de los materiales 6
1.7 Aplicaciones 6

2. Diseño estructura 8
2.1 Bases de diseño 8
2.1.1 Diseño con coeficientes de carga y resistencia, dccr (load and resistance
factor design, lrfd) 8
2.2 Combinaciones de carga, coeficientes de resistencia y factores de seguridad 8
2.2.1 Combinaciones de carga 8
2.2.2 Coeficientes de resistencia 8
2.3 Cálculo de esfuerzos y diseño de miembros estructurales 9
2.3.1 Miembros en tensión 9
2.3.2 Miembros a compresión cargados concéntricamente 9
2.3.2.1 Sección sencilla sometida a compresión 9
2.3.2.2 Resistencia nominal a la compresión por pandeo distorsional 10
2.3.3 Cortante 10
2.3.4 Miembros a flexión 11
2.3.4.1 Resistencia nominal a flexión de la sección (flexión arriostrada) 11
2.3.4.2 Resistencia al pandeo torso-lateral de secciones abiertas (secciones c, i y z) 11
2.3.4.3 Resistencia al pandeo lateral y torsional de secciones cajón 12
2.3.4.4 Miembros en flexión con una ala sujeta a un sistema de cubierta tipo
junta continua (Standing Seam) 12
2.3.4.5 Resistencia nominal a la flexión por pandeo distorsional 13
2.3.4.6 Miembros a flexión conformados por dos secciones C espalda con espalda 13
2.3.5 Arrugamiento del alma 13

2.3.6 Esfuerzos combinados 14
2.3.6.1 Flexión y cortante 14
2.3.6.2 Flexión y arrugamiento del alma 14
2.3.6.3 Flexo-compresión 14
2.4 Diseño de conexiones 14
2.4.1 Conexiones soldadas 15
2.4.1.1 Tipos de soldadura 16
2.4.1.2 Ventajas y desventajas de la soldadura 17
2.4.1.3 Configuraciones de soldadura y posiciones del soldador 17

2.4.1.4 Materiales y procedimientos de soldaduras en perfiles Acesco 17
2.4.1.5 Aplicaciones de los electrodos, designación de la soldadura y preparación
de bordes 24
2.4.1.6 Ecuaciones de diseño de conexiones soldadas 26
2.4.1.7 Inspecciones de la soldadura 29
2.4.1.8 Consideraciones económicas 30
2.4.1.9 Reducción de las reparaciones en soldaduras 31
2.4.1.10 Ejemplo de aplicación de soldadura de filete 33
2.4.2 Conexiones pernadas y atornilladas 34
2.4.2.1 Área de esfuerzo de elementos roscados 35
2.4.2.2 Espaciamiento y distancia 36
2.4.2.3 Tensión en la parte conectada 36
2.4.2.4 Fuerza cortante en la parte conectada 37
2.4.2.5 Resistencia al aplastamiento 38
2.4.2.6 Fuerza cortante y tensión en pernos 38
2.4.2.7 Combinación de cortante y desgarramiento del miembro que está en
contacto con la cabeza del tornillo
(pull-over) en tornillos 39
2.4.2.8 Ruptura por cortante en tornillos 40
2.4.2.9 Ejemplo de aplicación de diseño de placas pernadas 40
2.4.3 Anclajes al concreto 42
2.4.3.1 Método DEA 42
2.4.3.2 Método DCCR 42
2.4.3.3 Ejemplo de aplicación de diseño de anclajes 44

3. Aspectos constructivos 46
3.1 Empaque, transporte, descargue y almacenamiento de los perfiles Acesco 46

3.2 Manejo e izaje 47
3.3 Seguridad en obra 48
3.3.1 Generalidades 48
3.3.2 Seguridad en el trabajo con soldadura 49
3.3.3 Seguridad en los trabajos de alturas 50
3.4 Corrosión entre dos metales (corrosión galvánica) 50
3.4.1 Factores que afectan la corrosión galvánica 50
3.4.1.1 Efectos ambientales 50
3.4.1.2 Efectos de la distancia 53

3.4.1.3 Efectos del área 53
3.4.2 Recomendaciones para prevenir la corrosión. 53
3.5 Pintura para la protección del acero 55
3.5.1 Preparación de la superficie 55
3.5.2 Generalidades de pintura 55
3.5.3 Sistema de recubrimientos de pintura 56
3.5.4 Consumo de recubrimiento de pintura 56
3.6 Técnicas para ejecutar soldadura por arco 57
3.6.1 Encendido del arco eléctrico 57
3.6.2 Ejecución de un cordón de soldadura 58
3.7 Inspección visual en la soldadura 61
3.7.1 Guía antes de la soldadura 61
3.7.2 Guía durante la soldadura 61
3.7.3 Guía después de la soldadura 61
3.8 Corte en obra de los elementos, herramientas y métodos 62
3.8.1 Corte con oxicorte 62
3.8.2 Corte con electrodo metálico 63
3.9 Instalación de los pernos 63
3.9.1 Métodos de torque 64
3.9.1.1 Apriete controlando el torque 64
3.9.1.2 Apriete controlando el ángulo de giro 64
3.9.1.3 Apriete controlando la fluencia del material 65
3.9.1.4 Método de apriete por calor 65
3.9.1.5 Métodos indicadores de tensión 65
3.9.2 Practicas de torque 65

1 Generalidades
1.1 Descripción de los perfi- •Complemento para cual- con la mejor combinación de
les de acero formados en frío quier sistema estructural de- propiedades mecánicas, ca-
bido a su compatibilidad con lidad dimensional y acabado
Los perfiles de acero forma- cualquier material o sistema superficial.
dos en frío son elementos constructivo
cuyo espesor varía entre 0.4 •Economía y facilidad en el 1.3.2 Galvanización
mm y 6.4 mm, empleados en transporte con gran maneja-
la industria blanca, industria bilidad en la obra Los rollos de acero para la
automotriz, equipos contene- •Material reciclable, recupe- formación de perfiles ACES-
4 dores, drenajes y, también, en rable, no combustible y resis- CO pueden ser galvanizados
el sector de la construcción tente al ataque de hongos o no. En dicho proceso las
para la fabricación de estruc- •Elementos formados con láminas se sumergen en un

turas metálicas, como correas gran exactitud baño de zinc fundido logran-
de cubiertas y como viguetas •Mantenimientos mínimos do los recubrimientos desea-
para sistemas de entrepiso. El •Facilidad y sencillez de efec- dos, según las condiciones
uso y desarrollo de estos per- tuar uniones en los miembros establecidas por las normas
files estan regulados por las que conforman la estructura ICONTEC NTC 4011
especificaciones de la Norma empleándose soldaduras por (ASTM A653).
Sismo Resistente para Co- cordones, remaches en frío,
lombia NSR-09, acorde con grapas, anclajes, etc Se inicia el proceso remo-
las disposiciones del Instituto viendo la capa de aceite,
Americano del Acero y el 1.3 Procesos de fabricación grasa superficial y óxidos que
Hierro (AISI – American Iron trae el material laminado en
and Steel Institute ). 1.3.1 Laminación en frío frío y empacado en rollos.
El desengrasante se prepara
1.2 Ventajas El material de trabajo para haciendo una mezcla de agua
Los perfiles de acero for- este proceso son los rollos de de agentes humectantes,
mados en frío fabricados acero laminados en caliente, surfactantes y tensoactivos.
en ACESCO presentan una los cuales llegan con impure- Posteriormente, la lámina es
serie de ventajas respecto a zas en la superficie (óxidos). limpiada por acción mecáni-
los otros tipos de perfiles de Previo al proceso de lamina- ca de rodillos recubiertos con
acero empleados para la cons- ción se realiza un proceso cerdas que giran para elimi-
trucción, tales como: de decapado superficial para nar toda partícula sólida que
eliminar esta condición se encuentre adherida a las
•Economía de material con desfavorable, en el cual a caras de la lámina. Las etapas
eficientes relaciones peso- las láminas se les aplica una de desengrase y cepillado se
resistencia para diversos tipos solución de ácido clorhídrico hacen en forma dual (doble)
de carga (elementos livianos), a presión, para finalmente ser para asegurar la limpieza del
lo cual genera flexibilidad y enjuagadas con agua. material.
versatilidad en los diseños
•Fabricación masiva y en Los rollos de acero son lle- Después se aplica agua
serie vados al laminador donde se limpia a presión sobre las
•Excelente acabado para les aplica presión a través de dos caras de la lámina para
estructuras a la vista rodillos, disminuyéndoles el eliminar los residuos y
•Facilidad y rapidez en la espesor hasta el deseado, ob- entregar el material limpio
instalación teniendo productos de acero antes de entrar al horno de

precalentamiento, donde se de las láminas se hacen en corresponde a la longitud
aplica gran cantidad de aire frío, a temperatura ambiente de desarrollo de la sección
caliente para eliminar la mediante trenes de configu- transversal. Posteriormente
humedad del material. En el ración predefinida. En este estas tiras entran a una serie
horno se precalienta y recoce proceso primero se desenrro- de bastidores con parejas de
la lámina para conseguir lla la lámina y se pasa por un rodillos complementarios que
las propiedades deseadas y rodillo de cuchillas ajustables poco a poco transforman las
elevarla a la temperatura del que las cortan en tiras con tiras planas en los perfiles
zinc fundido. el ancho deseado, el cual deseados.
5
Se sumerge la lámina en
la cuba con zinc fundido,

el cual se adhiere, y a con-
tinuación se le aplica aire
en gran cantidad en ambas
caras mediante mecanismos
especiales hasta conseguir el Perfil C Perfil Z Perfil Cajón Perfil I Perfil Triple

espesor de capa deseado. Este Figura 1.4-1 Geometrías producidas por ACESCO y posibles combinaciones
cambio brusco de temperatu-
ra mediante chorros de aire
acelera el secado de la capa de CLASIFICACIÓN DE LOS PERFILES
zinc y evita imperfecciones al FABRICADOS POR ACESCO
momento del contacto con el Según su geometría
primer rodillo. Perfiles C Y
Perfiles Z
Según el acabado R C
Finalmente, se emplea una
Perfil negro (PHR)
solución pasivante para X
Perfil galvanizado (PAG)
prevenir la presencia de óxido Según sus dimensiones, A x B x C (mm) A
blanco y dar una mayor resis- cm X
100 x 50 x 15
tencia a la corrosión. 120 x 60 x 15
150 x 50 x 17
1.3.3 Formación en frío 160 x 60 x 20 B
203 x 67 x 19
220 x 80 x 20
Debido a la relativa facilidad
254 x 67 x 18
y simplicidad de la operación 305 x 80 x 25
Y

de doblado, al costo relati- 355 x 110 x 25
C
vamente bajo de los dados y Según su espesor “t” (calibre) R
de los rodillos formadores y 1.2mm : Calibre 18
Y2
X2
al desarrollo de la soldadura 1.5mm : Calibre 16 
automática, el proceso de 1.9mm : Calibre 14 (Galvanizado) A cm X
t
formado en frío realizado en 2.0mm : Calibre 14 (Negro)
ACESCO se presta para una 2.5mm : Calibre 12
3.0mm : Calibre 11 
variedad de producción de
Según su resistencia a la fluencia
geometrías de secciones. Grado 40 (f y = 275 MPa) B
Grado 50 (f y = 340 MPa)
Las operaciones de formado Tabla 1.5-1. Clasificación de los perfiles fabricados por ACESCO

PHR PAG varios tipos de aceros, cuyas
Espesor Calibre (Perfil Negro) (Perfil Galvanizado) propiedades se resumen en la
Grado 40 Grado 50 Grado 50 Tabla 1.6-1
1.2 mm 18
1.5 mm 16 1.7 Aplicaciones
1.9 mm
14
2.0 mm Los perfiles de acero for-
2.5 mm 12 mados en frío pueden ser
3.0 mm 11
empleados: como viguetas en
Tabla 1.5-2. Producción según calibre, acabado y resistencia a la fluencia tableros de pisos y muros de
6
1.4 Perfiles estructurales contención, en losas com-
Dimensiones (mm) Perfil C Perfil Z
puestas, en estructuras para

100 x 50
ACESCO produce varios ti- cubiertas, cerchas, pórticos,
120 x 60
pos de perfiles que presentan 150 x 50
carrocerías, estanterías, silos,
una gran variedad de geome- 160 x 60 torres industriales, paneles
trías y dimensiones según las 203 x 67 divisorios, mezzanines, esca-
necesidades del diseño. Los 220 x 80 leras, etc.
espesores de estos perfiles 254 x 67
varían entre 1.2 mm hasta 305 x 80 La utilización de los perfiles
3.0 mm, y las alturas entre 355 x 110 de acero formados en frío
100 mm y 355 mm. Tabla 1.5-3. Producción según dimensiones ACESCO es idónea en la
y geometría constitución de entramados
Los perfiles formados en frío estructurales que han de
ACESCO maneja una no- resistir cargas ligeras o mode-
son complemento ideal en menclatura por color según
edificaciones de gran altura radas, o bien en luces cortas,
el calibre de los perfiles para en las cuales el empleo de
como estructura secundaria una rápida y fácil identifi-
(viguetas) vinculándose a los perfiles convencionales
cación. Esta marca de color laminados en caliente resulta
la estructura de concreto o se encuentra en uno de los
acero y sirviendo de soporte antieconómico, motivo por
extremos de los perfiles. el cual han adquirido un
a las placas de entrepiso (Me- (ver tabla 1.5-4)
taldeck u otros sistemas) extraordinario auge y repre-
senta para el ingeniero un
Calibre Espesor Color
1.5 Tipos de perfiles nuevo campo de aplicación
18 1.2 mm Rojo
de incalculables posibilidades.
16 1.5 mm Azul
ACESCO maneja varios tipos 14 2.0 ó 1.9 mm,
de perfiles que pueden ser según el acabado Naranja El uso de los perfiles de
clasificados según su geome- 12 2.5 mm Negro acero formados en frío
tría, el acabado, dimensiones, 11 3.0 mm Blanco ACESCO no excluye como
espesores (calibre) y resisten- tal la utilización de produc-
Tabla 1.5-4. Nomenclatura de colores uti-
cia a la fluencia, tal como se lizada en ACESCO según el calibre del perfil tos laminados en caliente,
muestra en la Tabla 1.5 1: entendiéndose por tanto
1.6 Características de los que ambos tipos se comple-
La producción de perfiles de materiales mentan mutuamente. En
ACESCO, según la clasifica- algunos casos las estructuras
ción anterior, se resume en la Según las características de se proyectan de manera que
Tabla 1.5 2 y Tabla 1.5 3: los perfiles ACESCO emplea los miembros principales

sometidos a cargas pesadas se Tipo de Negro
diseñan con perfiles lami- acabado y Laminación Laminación Galvanizado
nados en caliente, armados, proceso en frío en caliente
o en concreto reforzado, y Grado del acero 40 50 50
los miembros secundarios, Designación Acero Estructural Acero Estructural Acero Estructural
sometidos a cargas bajas o del acero (Structural Steel, SS) (Structural Steel, SS) (Structural Steel, SS)
ligeras, se diseñan utilizando Especificación NTC 5091 NTC 6 NTC 4011
miembros de acero formados (ASTM A1008) (ASTM A1011) (ASTM A653)
en frío. Resistencia a la 275 MPa 340 MPa 340 MPa
fluencia mínima, fy (40 ksi) (50 ksi) (50 ksi) 7
Resistencia última 360 MPa 410 MPa 410 MPa

a la tensión, fu (52 ksi) (60 ksi) (60 ksi)
Elongación mínima 20% 20% 20%
en 50 mm
Módulo de 203,000 MPa 203,000 MPa 203,000 MPa
elasticidad, E

Tabla 1.6-1. Propiedades de los materiales de los perfiles ACESCO

2 Diseño estructural Ru   R n
Ec. 2.1.1-1

2.1 Bases de diseño R u = Resistencia requerida Donde:
Lr= Carga viva sobre la
 = Coeficiente de
Las especificaciones brinda- cubierta
das en este manual de diseño resistencia G= Carga debido a la lluvia o
de perfiles ACESCO estarán R n = Resistencia nominal al granizo
basadas en los principios del Rn = Resistencia de diseño
Diseño con Coeficientes de Adicionalmente, para perfiles
Carga y Resistencia (DCCR), soportando tableros de acero
acorde con las disposiciones (Metaldeck) para entrepisos
2.2 Combinaciones de carga,
8 establecidas por la norma de de comportamiento com-
coeficientes de resistencia y
diseño y construcción para puesto;
factores de seguridad
Colombia, NSR-09. Deben

aplicar todos los requerimien-
2.2.1 Combinaciones de
tos de esta sección para el 1.2Ds + 1.6Cw + 1.4C
carga
diseño con miembros estruc- Ec. 2.2.1-13
turales formados en frío, donde,
La estructura y sus compo-
excepto donde se especifique Ds = Peso muerto de la lámina
nentes deben ser diseñados
lo contrario. Metaldeck
para resistir las más críticas
solicitaciones generadas por Cw= Peso nominal concreto
2.1.1 Diseño con Coeficien- fresco
las diferentes combinaciones
tes de Carga y Resistencia, C = Carga nominal de cons-
de carga (condiciones más
DCCR (Load and Resistance trucción, incluyendo
desfavorables). Las combi-
Factor Design, LRFD) equipo, trabajadores
naciones de carga a emplear
para el cálculo de los esfuer- y formaletería, pero
El diseño satisfará los re- excluyendo el peso del
zos en los miembros estruc-
querimientos del método de concreto fresco
turales de acero formados en
Diseño con Coeficientes de
frío ACESCO, por el método
Carga y Resistencia, DCCR,
de Diseño con Coeficien-
cuando la resistencia de
tes de Carga y Resistencia,
diseño de cada componente 2.2.2 Coeficientes de resis-
DCCR, acorde con la NSR-09
estructural iguala o excede la tencia
son las siguientes:
resistencia requerida determi-
nada con base en las cargas Para el método DCCR exis-
nominales multiplicadas por ten coe-ficientes de reducción
los apropiados coeficientes 1.4D de resistencia que dependen
Ec. 2.2.1-1
de mayoración de carga, para de las solicitaciones a las que
todas las combinaciones de 1.2D + 1.6L + 0.5 (Lr ó G) sean sometidos los miem-
Ec. 2.2.1-2
carga aplicables. bros estructurales. A conti-
1.2D + 1.6 (Lr ó G) + (0.5 L ó 0.8 W) nuación del cálculo de cada
Ec. 2.2.1-3
El diseño debe ser realizado solicitación se muestran los
de acuerdo con la siguiente 1.2D + 1.3W + 0.5L + 0.5 (Lr ó G) correspondientes coeficientes
Ec. 2.2.1-4
ecuación: de reducción de resistencia
1.2D + 1.0E + 0.5L según la norma diseño y
Ec. 2.2.1-5 construcción sismo-resistente
0.9D - (1.3 W ó 1.0E) NSR-09, mencionada en el
Ru   R n
Ec. 2.1.1-1 Ec. 2.2.1-6 Numeral 2.1
R u = Resistencia requerida
 = Coeficiente de
resistencia

para  c  1.5 Fn  ( 0.658 c ) Fy
2

Ec. 2.3.2-2

 0. 877 
para  c  1.5 Fn    Fy
 2 c
Ec. 2.3.2-3
donde:
Fy
c 
Fe
Ec. 2.3.2-4
2.3 Cálculo de esfuerzos y Pn  A e Fn Fe = Esfuerzo determinado
Ec. 2.3.2-1
diseño de miembros estruc- a partir del menor
turales  c  0.85
esfuerzo elástico de
donde: pandeo por flexión
La norma de diseño y cons- Pn = Esfuerzo nominal del elástica, torsional y
trucción, NSR-09, considera miembro en compresión flexo torsional.3
el cálculo de las resistencias Ae = Área efectiva de la
disponibles para el diseño sección calculada en el
de estructuras metálicas en Fn esfuerzo F • En el caso de secciones
n
acero formados en frío, de donde se pueda demos-
= Esfuerzo que se 9
acuerdo con los siguientes trar que no están sujetas a
determina según el
numerales: pandeo torsional o flexo-
valor de c :

torsional, el esfuerzo elástico
para  c  1.5 Fn  ( 0.658 c ) Fy de pandeo por flexión, Fe, se
2
2.3.1 Miembros en tensión
Ec. 2.3.2-2 calcula como:

Para fluencia en la sección
 0. 877 
para  c  1.5 Fn    Fy 2 E
bruta:  2 c Fe 
K L / r  2 Ec. 2.3.2-5
Tn  Ag Fy Ec. 2.3.2-3
Ec. 2.3.1-1 donde:
t  0.90 donde,
Fy
c 
Para rotura en la sección Fe E = Módulo de elasticidad
neta lejos de la conexión:2 Ec. 2.3.2-4
del acero
Fe = Esfuerzo determinado K = Coeficiente de longitud
Tn  An Fu
Ec. 2.3.1-2 a partir del menor efectiva
 t  0.75 esfuerzo elástico de L = Longitud sin arriostra-
donde, pandeo por flexión miento lateral del
elástica, torsional y miembro
Tn = Esfuerzo nominal del
miembro en tensión flexo torsional.3
La forma pandeada r = Radio de giro de la
Ag= Área bruta o completa de la columna sección transversal
de la sección transversal se indica con la no reducida
Fy = Esfuerzo de fluencia del línea punteada
acero
An= Área neta de la
sección transversal Valor teórico de K 0.5 0.7 1.0 1.0 2.0 2.0
Fu = Resistencia a tensión
Valor recomendado
del acero de K para el diseño 0.65 0.80 1.2 1.0 2.10 2.0

Rotación y traslación restringidas
2.3.2 Miembros a compre-
sión cargados concéntrica- Rotación libre y traslación restringida
Condición de
mente los apoyos
Rotación restringida y traslación libre
2.3.2.1 Sección sencillas y
Rotación y traslación libres
cajón sometidas a compre-
sión Tabla 2.3-1. Coeficiente de longitud efectiva K para miembros a compresión debido a cargas
concentradas
2 Para rotura en la conexión debe remitirse al capítulo referente a CONEXIONES
3 Remitirse al Capítulo F.4.3.4.1.1 a F.4.3.4.1.5 de la Norma Sismo Resistente, NSR-09

E = Módulo de elasticidad
del acero
K = Coeficiente de longitud Para secciones simetría sen- Vn = A w Fv
efectiva cilla, tómese el eje x como el Ec. 2.3.3-1
L = Longitud sin arriostra- eje de simetría.  c = 0.95
miento lateral del Para secciones doblemente Vn = Esfuerzo nominal del
miembro simétricas sujetas a pandeo miembro a cortante.
r = Radio de giro de la torsional, Fe se toma como el A w = Área del alma de la
sección transversal menor entre Fe calculado con sección = ht
no reducida Ec. 2.3.2-5 y Fe = σt, donde Fv = Esfuerzo nominal al
σt está definido en la sección cortante, que puede ser
10 2.3.4. determinado como:
• En el caso de secciones de
simetría sencilla o doble, • Para secciones con simetría a) para

sujetas a pandeo torsional de punto (secciones Z de alas h / t  E k v / Fy
o flexo-torsional, el esfuer- iguales): Ec. 2.3.3-2
zo elástico de pandeo por Fv = 0.60 Fy
flexión, Fe, vendrá dado Para secciones de simetría de
como el valor más pequeño b) para
punto, Fe se tomará como
entre las ecuaciones 2.3.2-5 y el menor valor entre σt, como E kv / Fy  h / t  1.51 E kv / Fy
2.3.2-6: es definido en la sección 2.3.4
0.60 E kv Fy
y Fe como es calculado en la Fv =
1  ecuación 2.3.2-5 utilizando (h / t ) Ec. 2.3.3-3
Fe  ( σ + σ ex ) − ...
2β 
 t el eje principal menor de la c) para
sección.
2  h / t  1.51 E k v / Fy
... (σ t + σ ex ) − 4 βσ t σex 
 2.3.2.2 Resistencia nominal  2 E kv 0.904E kv
Ec. 2.3.2-6 a la compresión por pandeo Fv  =
12(1− 2) ( h / t ) 2 (h / t ) 2
distorsional
Ec. 2.3.3-4
donde,
El diseño bajo esta parte del
σ t = Resistencia a la torsión
manual aplicará a secciones
calculada en la sección I, Z, C y otros miembros de h = Altura de la porción
2.3.4 sección transversal abierta plana del alma medida
σex= Resistencia al momento en su plano
que emplean alas con rigidi-
por pandeo alrededor zadores de borde acorde con t = Espesor del alma
del eje x calculada las disposiciones de la sección E = Módulo de elasticidad
acorde con la sección F.4.3.4.2 de la Norma Sismo del acero
2.3.4 Fv = Esfuerzo nominal al corte
Resistente, NSR-09.
β = 1 − ( xo / r o) 2 kv = Coeficiente de pandeo
ro = Radio polar de giro de
2.3.3 Cortante de corte, que debe ser
la sección alrededor calculado de acuerdo a
del centro de cortante 1. ó 2. como sigue
Para el cálculo de los esfuer-
2 2 2 a continuación:
= rx + ry + x o zos de diseño de cortante en
los miembros estructurales,
x o = Distancia del centro de
se emplea la fórmula:
cortante al centroide 1. Para almas no reforzadas,
sobre el eje principal x Kv = 5.34

M n = S e Fy
Ec. 2.3.4-1
Para secciones con alas en
compresión rigidizadas o
parcialmente rigidizadas:
 b = 0.95
Para secciones con alas no
rigidizadas:
 b = 0.90
2. Para almas con rigidi- donde,
zadores transversales que Cb r o A
S e = Módulo elástico de la Fe = σ ey σ t
cumplan los requisitos de la Sf
Ec. 2.3.4-6
sección F.4.3.3.7 de la NSR- sección efectiva
09: calculado considerando para secciones de simetría
la fibra extrema a sencilla y doble
tensión en Fy Cb ro A
a Fy = Resistencia a la fluencia Fe = σey σt
cuando ≤ 1.0 2S f
h Ec. 2.3.4-7
5.34 para secciones de simetría de
kv = 4.00
(a / h ) 2 punto 11
Ec. 2.3.3-5 2.3.4.2 Resistencia al pan-
a deo torso-lateral de seccio- donde,

cuando > 1.0 nes abiertas (secciones C, I y
h 12.5 M máx
Z) Cb=
4.00 2.5 M máx + 3 M A + 4 M B + 3 M C
kv = 5.34
(a / h ) 2 Ec. 2.3.3-6 Ec. 2.3.4-8

donde, M n = S c Fc Ec. 2.3.4-2
Cb = 1, para voladizos o
cuando se desee un
a = Longitud del panel de S c = Módulo elástico de la
valor conservador
corte para el elemento sección efectiva calculado en todos los casos
alma no reforzado considerando la fibra Mmáx= Valor absoluto del
= Distancia libre entre extrema a tensión en Fc momento máximo
rigidizadores transver- Fc = Se determina como sigue: del segmento no
sales de elementos alma arriostrado
para Fe ≥ 2.78 Fy
reforzados MA = Valor absoluto del
Fy = Esfuerzo de fluencia de Fc = Fy
Ec. 2.3.4-3 momento a un cuarto
diseño determinado con del segmento no
el ensayo de tensión para 2.78 Fy > Fe ≥ 0.56 Fy
arriostrado
u = Relación de Poisson=0.3 10  10 Fy  MB = Valor absoluto del
Fc = Fy 1 −
 36 F 

9  e  Ec. 2.3.4-4
momento en el centro
del segmento no
2.3.4 Miembros a flexión para Fe ≤ 0.56 Fy arriostrado
Ec. 2.3.4-5 MC = Valor absoluto del
2.3.4.1 Resistencia nomi- Fc = Fe momento a tres
nal a flexión de la sección  b = 0.90 cuartos del segmento
(flexión arriostrada) Fy = Esfuerzo de fluencia no arriostrado
del acero ro = Radio polar de giro de
M n = S e Fy Fe = Resistencia al pandeo la sección alrededor
Ec. 2.3.4-1 torsional lateral elástico del centro de cortante
Para secciones con alas en crítico 2 2 2
rx + ry + x o
compresión rigidizadas o
parcialmente rigidizadas: rx, ry = Radio de giro de la
 b = 0.95 sección alrededor de
a) Para secciones de simetría
los ejes centroidales
Para secciones con alas no sencilla, simetría doble y de
principales
rigidizadas: simetría de punto con flexión xo = Distancia del centro
 b = 0.90 alrededor del eje de simetría de cortante al
donde, centroide sobre el eje
S e = Módulo elástico de la principal x
A = Área total de l
sección efectiva
sección sin reducir

la sección alrededor •Si la longitud no arriostrada
del centro de cortante del miembro es mayor que Lu,
la resistencia nominal a
2 2 2
rx + ry + x o flexión se calculará según la
rx, ry = Radio de giro de la sección 2.3.4.2 y Fe se
sección alrededor de calculará como:
los ejes centroidales Cb π
Cb π 2 E d I yc Fe = E G J Iy
principales Fe = 2
Ky Ly Sf
xo = Distancia del centro Sf (Ky L y) Ec. 2.3.4-14
de cortante al Ec. 2.3.4-11 donde,
centroide sobre el eje para secciones I de simetría
Iy = Momento de inercia
principal x doble y secciones C de
simetría sencilla alrededor del eje
A = Área total de l
centroidal de la sección
sección sin reducir C b π 2 E d I yc
Fe = paralelo al alma
Sf = Módulo de sección 2
2Sf ( Ky L y)
elástica de la sección Ec. 2.3.4-12 Cb =
no reducida relativo 12.5 M máx
para secciones Z de simetría
a la fibra extrema
de punto 2.5 M máx + 3 M A + 4 M B + 3 M C
a compresión
donde,
Ec. 2.3.4-15
12 π 2E
σey = 2
d = Altura de la sección
( Ky L y / r y ) Iyc = Momento de inercia Cb = 1, para voladizos o

Ec. 2.3.4-9
de la parte a compresión cuando se desee un
E de la sección alrededor valor conservador en
= Módulo de elasticidad
del acero del eje centroidal todos los casos
Ky paralelo al alma usando Mmáx= Valor absoluto del
= Coeficiente de longi-
tud efectiva alrededor la sección total no momento máximo
Ly del eje y reducida del segmento no
= Longitud no arriostrada arriostrado
del miembro alrededor MA = Valor absoluto del
del eje y 2.3.4.3 Resistencia al pan- momento a un cuarto
deo lateral y torsional de del segmento no
1  π 2E Cw  arriostrado
σt = G J +  secciones cajón
2 2 MB = Valor absoluto del
Aro  (Kt L t ) 

Ec. 2.3.4-10 momento en el centro
G = Módulo de cortante •Si la longitud no arriostrada del segmento no
J = Constante de torsión del miembro es menor que arriostrado
de Saint-Venant de la Lu, la resistencia nominal a
•Si la longitud no arriostrada MC = Valor absoluto del
sección cajón del miembro es menor que
flexión se calculará según momento a tres
Cw = Constante torsional L , la resistencia Lu se
la usección 2.3.4.1.nominal a cuartos del segmento
de la sección flexión se calculará según
calculará como: no arriostrado
Kt = Coeficiente de longitud 0.36 2.3.4.1. Lu se
la secciónC π
b
efectiva para torsión Lu =
calculará como: E G J I y
FSy f
Lt = Longitud no arriostrada 0.36C b π Ec. 2.3.4-13 2.3.4.4 Miembros en flexión
del miembro para L u = longitud noE G J I y
•Si la Fy Sf arriostrada con una ala sujeta a un sis-
torsión del miembro es mayor que Lu,
Ec. 2.3.4-13 tema de cubierta tipo junta
•Si la longitud no arriostrada
la resistencia nominal a continua (Standing Seam)
b) Para secciones I, secciones flexión se calculará según laLu,
del miembro es mayor que
C o secciones Z con flexión sección 2.3.4.2 y Fe se a
la resistencia nominal La resistencia disponible a
flexión se calculará según la
calculará como: flexión, Mn, de una sección
alrededor del eje centroidal
sección 2.3.4.2 y Fe se
Cb π C o Z, cargada en un plano
perpendicular al alma Fe =
calculará como:E G J Iy
Ky Ly Sf paralelo al alma con el ala
Cb π Ec. 2.3.4-14 superior soportando un sis-
Fe = E G J Iy
Cb π 2 E d I yc donde, y Ly Sf
K tema de cubierta tipo junta
Fe =
Sf (Ky L y)
2
Iy = Momento de inercia
Ec. 2.3.4-14 continua se determinará
donde, utilizando un arriostramien-
Ec. 2.3.4-11 alrededor del eje
para secciones I de simetría Iy =centroidal de la sección
Momento de inercia
doble y secciones C de paralelo aldel eje
alrededor alma
simetría sencilla centroidal de la sección
C b π 2 E d I yc Cb = paralelo al alma

L 2 g Τs
smáx =≤
6 mq Ec. 2.3.4-6
donde,
L = Luz de la viga
to de punto discreto (punto g = Distancia vertical entre to del alma se calcula con la
diferenciado) y las especifi- dos filas de conectores ecuación:
caciones de la sección 2.3.4.2 cercanos a las aletas
o como se describe en este superior e inferior  R
numeral. Ts = Resistencia de diseño de Pn = C t 2Fy senθ 1− C R  ...
 t

+
la conexión en tensión  
Mn  RSe Fy m = Distancia del centro de  N  h
... 1 CN  1− C h 
b  0.90 cortante de una sección  t  t 
  
donde, C al plano medio del Ec. 2.3.5-1
alma 13
R = Factor de reducción q = Carga de diseño para el

determinado de acuerdo donde,
espaciamiento de
con
conectores en vigas, el Pn = Esfuerzo nominal al
AISI S9082, Se y Fy son
cual debe ser calculado arrugamiento del alma
definidos en la sección 2.3.4.1
como: C = Coeficiente de arruga-
•Dividiendo las cargas miento del alma
2.3.4.5 Resistencia nominal concentradas o reacciones t = Espesor del alma
a la flexión por pandeo dis- entre la longitud entre Fy = Esfuerzo de fluencia del
torsional apoyos. acero
•En caso de carga distri- θ = Ángulo entre el plano
El diseño bajo esta parte del buida, q es igual a tres del alma y el plano de la
manual aplicará a secciones veces la carga distribuida superficie de apoyo,
I, Z, C y otros miembros de crítica. 45° ≤ θ ≤ 90°
sección transversal abierta CR = Coeficiente de radio de
que emplean alas con rigidi- doblez
zadores de borde acorde con En el caso que la distancia R = Radio de doblez interno
las disposiciones de la sección entre cargas puntuales o CN = Coeficiente de longitud
F.4.3.4.2 de la Norma Sismo reacciones sea menor que el de apoyo
Resistente, NSR-09. espaciamiento de la soldadura, N = Longitud de apoyo
smáx = L/6 la resistencia de (mín. 19 mm)
2.3.4.6 Miembros a flexión diseño se calcula como Ch = Coeficiente de esbeltez
conformados por dos seccio- del alma
nes C espalda con espalda Τs = Ps m h = Dimensión plana del
2g Ec. 2.3.4-7 alma, medido en su
El máximo espaciamiento donde, mismo plano
longitudinal de la soldadura u En el caso de un voladizo, para
Ps = Carga concentrada o
otros conectores en la unión secciones en C y Z:
reacción de diseño.
de dos perfiles C para formar
Pnc = α Pn
una sección I es: Miembros a flexión Ec. 2.3.5-2

donde,
L 2 g Τs
smáx = ≤ Pnc= Esfuerzo nominal al
6 mq Ec. 2.3.4-6 2.3.5 Arrugamiento del alma arrugamiento del alma
donde, de secciones C y Z en
L = Luz de la viga La resistencia al arrugamien- voladizos
g = Distancia vertical entre 1.34 ( L o / h ) 0.26
α= ≥ 1.0
dos filas de conectores 0.009 ( h / t ) + 0.3
cercanos a las aletas Lo = Longitud del voladizo
superior e inferior

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