Capitulo D – DISEÑO DE MIEMBROS EN TRACCIÓN
El diseño de miembros de acero en tracción es fundamental para
garantizar que los elementos sometidos a fuerzas de tensión (tracción
axial) puedan resistir las cargas sin experimentar fallas, como la rotura
del material o deformaciones excesivas. Los elementos en tracción se
encuentran comúnmente en estructuras como puentes, torres, tirantes
de edificios o cables.
Capitulo D – DISEÑO DE MIEMBROS EN TRACCIÓN
• Principios Claves en el Diseño de Miembros de Acero en Tracción
Esfuerzo de Tracción
• El esfuerzo de tracción es la fuerza que actúa a lo largo del eje longitudinal de un miembro,
provocando que este se alargue.
• El esfuerzo de tracción en un miembro se calcula como:
v
Capitulo D – DISEÑO DE MIEMBROS EN TRACCIÓN
• Resistencia a la Tracción
• La resistencia a la tracción de un miembro es la capacidad que tiene para soportar la fuerza antes de
fallar. Depende del tipo de acero y su resistencia nominal (esfuerzo último).
• La resistencia se clasifica en dos tipos:
• Resistencia nominal a la tracción: Es la resistencia calculada sin considerar los factores de
seguridad.
• Resistencia de diseño (factorizada): Es la resistencia nominal multiplicada por un factor de
reducción o de seguridad, dependiendo del código de diseño que se utilice (AISC, Eurocode, etc.).
Capitulo D – DISEÑO DE MIEMBROS EN TRACCIÓN
Capacidad de Diseño de Miembros en Tracción
Según el código AISC (American Institute of Steel Construction), la capacidad de un miembro en tracción
está limitada por:
• Rotura del área neta de la sección: Esto ocurre cuando la fuerza de tracción provoca la rotura en la
sección más débil del miembro.
• Fluencia (yielding) del área bruta: Este es el límite en el cual el acero comienza a deformarse de
manera plástica en la sección bruta.
• Estos dos modos de falla se deben analizar de manera independiente:
• Rotura del área neta:
Capitulo D – DISEÑO DE MIEMBROS EN TRACCIÓN
• Área Bruta y Área Neta
• El área bruta AgA_gAg​es el área total de la sección transversal del
miembro sin considerar perforaciones o reducciones de material.
• El área neta AnA_nAn​es el área efectiva que queda después de descontar
el área correspondiente a los agujeros de pernos o soldaduras. Se calcula
de la siguiente manera:
Capitulo D – DISEÑO DE MIEMBROS EN TRACCIÓN
• Efecto de las Conexiones
• Las conexiones afectan el comportamiento del miembro en tracción, ya que los
agujeros para pernos o soldaduras pueden debilitar el área neta.
• Las conexiones atornilladas deben diseñarse para asegurar que el área neta del
miembro pueda soportar las cargas de diseño, tomando en cuenta la reducción del
área debido a los agujeros.
• En el caso de soldaduras, el diseño debe asegurar que las juntas soldadas sean lo
suficientemente fuertes para resistir la carga de tracción sin fallar.
Capitulo E – DISEÑO DE MIEMBROS EN COMPRESIÓN
El diseño de miembros de acero en compresión es un proceso crítico, ya
que los elementos comprimidos, como las columnas o puntales, son
susceptibles al fenómeno del pandeo, una forma de inestabilidad
estructural que puede ocurrir antes de que se alcance el límite de fluencia
del material. Por ello, el diseño debe asegurar que los miembros en
compresión puedan resistir las fuerzas axiales sin experimentar
deformaciones o fallas por pandeo.
Capitulo E – DISEÑO DE MIEMBROS EN COMPRESIÓN
• Factores Claves en el Diseño de Miembros en Compresión
Pandeo (Buckling)
• El pandeo es una de las principales formas de fallo en miembros de acero
sometidos a compresión. Ocurre cuando un miembro largo y esbelto se
deforma lateralmente bajo la carga axial.
• Hay tres tipos principales de pandeo en miembros comprimidos:
• Pandeo por flexión: Ocurre cuando la columna se curva lateralmente bajo compresión
axial.
• Pandeo por torsión: Se da cuando el miembro sufre torsión (rotación alrededor de su eje
longitudinal).
• Pandeo lateral-torsional: Es una combinación de pandeo por flexión y torsión.
Capitulo E – DISEÑO DE MIEMBROS EN COMPRESIÓN
• Esbeltez y Longitud Efectiva
El comportamiento de los miembros comprimidos está altamente influenciado por su
relación de esbeltez, que se define como:
Los miembros con una alta relación de esbeltez son más propensos a sufrir pandeo
antes de alcanzar la capacidad de carga teórica.
Capitulo E – DISEÑO DE MIEMBROS EN COMPRESIÓN
• Resistencia a la Compresión
La resistencia de un miembro de acero en compresión depende tanto de la resistencia del material como
de la esbeltez del miembro.
Para el diseño, existen dos modos principales de fallo:
• Fluencia: En miembros cortos o rígidos, que fallan por alcanzar el límite elástico del material.
• Pandeo: En miembros largos y esbeltos, que fallan antes de alcanzar el límite de fluencia debido a
la inestabilidad estructural.
Capitulo E – DISEÑO DE MIEMBROS EN COMPRESIÓN
• Resistencia de Diseño según AISC
La AISC 360 (Especificación de diseño para estructuras de acero) proporciona los siguientes
criterios para calcular la capacidad de compresión de un miembro:
• La resistencia nominal a la compresión PnP_nPn​se determina según el modo de
fallo esperado (fluencia o pandeo) y se compara con la carga aplicada PuP_uPu​
,
usando el método de Diseño por Factores de Carga y Resistencia (LRFD) o Diseño
por Esfuerzo Admisible (ASD).
La resistencia nominal a la compresión se calcula mediante:
Capitulo E – DISEÑO DE MIEMBROS EN COMPRESIÓN
Capitulo E – DISEÑO DE MIEMBROS EN COMPRESIÓN
• Determinación de la Longitud Efectiva
La longitud efectiva KLKLKL se determina en función de las condiciones de apoyo del miembro
comprimido:
• Si los extremos del miembro están fijos, el valor de KKK puede ser menor a 1.
• Si los extremos son articulados, el valor de KKK es igual a 1.
• Para miembros con extremos empotrados o libres, KKK puede variar de 0.5 a 2 o más
• Determinación de la Sección Transversal
• Se selecciona un perfil estructural que tenga un área bruta Ag suficiente para resistir la
carga aplicada, y un radio de giro rrr lo suficientemente grande para evitar un alto valor
de KL/r
• Las secciones más comunes para miembros en compresión incluyen perfiles W (wide
flange), perfiles HSS (secciones huecas estructurales) y perfiles angulares o en "L".
Capitulo F – DISEÑO DE MIEMBROS EN FLEXIÓN
El diseño de miembros de acero en flexión es crucial para garantizar
que vigas, viguetas y otros elementos sometidos a flexión puedan
resistir las cargas aplicadas sin fallar o deformarse excesivamente. El
diseño se basa en los esfuerzos de flexión, cortante y el pandeo lateral-
torsional, además de las consideraciones de deflexión.
Capitulo F – DISEÑO DE MIEMBROS EN FLEXIÓN
Esfuerzos de Flexión
• Cuando un miembro de acero está sometido a flexión, se desarrollan esfuerzos internos
de tracción y compresión en las fibras más alejadas del eje neutro.
• El momento flector es la principal fuerza a la que el miembro está sometido, y provoca
que se desarrollen esfuerzos de tracción en un lado de la sección y de compresión en el
otro.
• Los esfuerzos máximos se encuentran en las fibras más alejadas del eje neutro, y su
magnitud se calcula como:
Capitulo F – DISEÑO DE MIEMBROS EN FLEXIÓN
Momentos de Inercia y Módulo de Sección
• El momento de inercia III de la sección transversal describe la rigidez del
miembro frente a la flexión. Cuanto mayor sea el momento de inercia, mayor será
la capacidad del miembro para resistir la flexión sin deformarse.
• El módulo de sección SSS es una medida de la eficiencia de la sección para
resistir momentos flectores:
Capitulo F – DISEÑO DE MIEMBROS EN FLEXIÓN
Resistencia a la Flexión
• La resistencia a la flexión de un miembro de acero está gobernada por su
capacidad para soportar el momento flector antes de que ocurra la fluencia
(yielding) o el pandeo lateral-torsional.
• Según las especificaciones de diseño, como AISC 360, la resistencia nominal a la
flexión Mn​se determina como: M
Capitulo G – DISEÑO DE MIEMBROS EN CORTE
Este capítulo abarca el diseño de las almas de miembros con simetría
doble o simple solicitados por corte en el plano del alma, ángulos simples
y perfiles tubulares, y corte en la dirección débil de perfiles de simetría
doble o simple.
El diseño de miembros en corte es crucial para garantizar la seguridad y
resistencia de los elementos estructurales que soportan fuerzas
cortantes. En estructuras de acero, el corte puede ocurrir en vigas,
columnas, conexiones o cualquier otro miembro sometido a cargas
transversales. El diseño busca evitar el fallo por cortante, asegurando que
las tensiones en los miembros no superen los límites admisibles del
material.
Capitulo G – DISEÑO DE MIEMBROS EN CORTE
Tensiones de Corte en Acero
La tensión de corte se calcula como:
Donde:
τ es la tensión de corte.
V es la fuerza cortante aplicada.
A es el área transversal de corte (generalmente el área del alma en una viga de
acero).
•Límite admisible
•La tensión cortante admisible suele ser el 60% de la resistencia a la
fluencia del acero:
Donde fy​es el límite de fluencia del acero (por ejemplo, 250 MPa o 345 MPa,
dependiendo del material).
Capitulo G – DISEÑO DE MIEMBROS EN CORTE
Diseño de Vigas (Corte en el Alma)
En las vigas, las fuerzas cortantes suelen concentrarse en el alma. Para evitar el pandeo
por corte, es importante considerar:
Relación del alma: Una relación (donde hhh es la altura del alma y twt_wtw​es su
espesor) que no sea demasiado elevada.
Refuerzos transversales: A menudo se añaden rigidizadores si el alma es muy delgada
en relacion su altura
Si el alma es compacta y no hay riesgo de pandeo por corte la rsistencia puede
alcanzarse como
Donde
Aw es el area del alma de la viga
Si el alma es esbelta puede ser necesario considerar formulas de pandeo por corte
basadas en criterios de estabilidad.
Capitulo G – DISEÑO DE MIEMBROS EN CORTE
Diseño de Conexiones en Corte
Las conexiones son otro punto crítico donde se produce corte, especialmente en placas de unión o en pernos.
Corte en pernos:
• La capacidad de un perno en corte se calcula generalmente como:
• Donde:
• Fv es la resistencia nominal del perno en corte (basado en su calidad, por ejemplo, ASTM
A325).
• Abes el área efectiva del perno.
• Corte en placas de conexión:
• Similar a las vigas, el área de corte efectiva se determina para las placas, y las
tensiones deben estar por debajo de la capacidad cortante del material de la placa.
Capitulo G – DISEÑO DE MIEMBROS EN CORTE
Miembros Comprimidos con Cortante (Vigas-Columna)
• En vigas que también están sometidas a esfuerzos de flexión o compresión axial (miembros
combinados), las tensiones cortantes deben superponerse a las tensiones axiales y de flexión.
• Se emplean interacciones como las siguientes para verificar el diseño:
Las tensiones por corte en combinación con otras solicitaciones pueden requerir un diseño más
conservador para evitar fallos combinados.
Factores de Seguridad y Resistencias Nominales
Factor de reducción de resistencia (ϕ): Generalmente, el valor de ϕphiϕ varía entre 0.75 y 0.9
para corte en el diseño basado en la resistencia límite.
Factores de seguridad (Ω): Si se usa el método de diseño por esfuerzos permisibles (ASD), se aplican
factores de seguridad para limitar la tensión permisible.
Capitulo H – DISEÑO DE MIEMBROS PARA SOLICITACIONES
COMBINADAS Y TORSIÓN
Este capítulo abarca el diseño de miembros solicitados a carga axial y
flexión en torno a uno o dos ejes, con o sin torsión, y miembros solicitados
a torsión pura.
El diseño de miembros para solicitaciones combinadas y torsión es más
complejo que el diseño para una sola solicitación, ya que requiere analizar
el comportamiento de un miembro estructural sometido a esfuerzos de
flexión, compresión, corte y torsión de manera simultánea. Este tipo de
análisis es frecuente en vigas, columnas o ejes que están sometidos a
diferentes cargas que generan combinaciones de estos esfuerzos.
Capitulo H – DISEÑO DE MIEMBROS PARA SOLICITACIONES
COMBINADAS Y TORSIÓN
Solicitaciones Combinadas
Los miembros estructurales, como vigas o columnas, pueden estar sometidos a flexión, compresión
axial, fuerzas cortantes y torsión al mismo tiempo. La superposición de estos efectos puede llevar a
la necesidad de verificar el diseño para cada tipo de solicitación de forma conjunta.
Los métodos más utilizados para el diseño de solicitaciones combinadas siguen principios de
interacción, como la teoría de la interacción de tensiones o las fórmulas de interacción, que
combinan las tensiones de cada solicitación.
Flexión y Axial (Vigas-Columnas)
Para miembros que están sujetos tanto a compresión axial como a flexión, la verificación se realiza
utilizando fórmulas de interacción.
Capítulo J- Diseño de Conexiones
El Capítulo J establece los principios para el diseño de conexiones estructurales en acero, garantizando la correcta
transferencia de cargas entre los miembros conectados sin comprometer la seguridad ni la funcionalidad de la
estructura.
J1. Disposiciones Generales:
• La resistencia de diseño (φRn) o la resistencia admisible (Rn/Ω) se determinan según este capítulo y las
disposiciones del Capítulo B, las cuales establecen los factores de carga y resistencia.
• El diseño de las conexiones debe ser coherente con el análisis estructural del sistema, tomando en cuenta las
cargas de diseño especificadas.
• En las conexiones simples (como las de vigas), se permiten deformaciones inelásticas auto-limitantes para
acomodar las rotaciones en los extremos de los miembros, garantizando que las conexiones absorban de manera
segura estas deformaciones sin fallar.
• Se deben considerar los efectos de excentricidad en aquellas conexiones donde los ejes centroidales de los
miembros conectados no coinciden en un solo punto, lo que puede generar esfuerzos adicionales en las
conexiones.
Capitulo H – DISEÑO DE MIEMBROS PARA SOLICITACIONES
COMBINADAS Y TORSIÓN
Corte y Torsión
Las fuerzas de corte y torsión interactúan de manera compleja en miembros que
están sometidos a ambos tipos de esfuerzos. En muchos casos, el diseño tiene que
considerar:
• Resistencia a cortante: La tensión de corte debe mantenerse por debajo de la
capacidad admisible del material, especialmente en el alma de las vigas.
• Torsión pura: Las tensiones de torsión se calculan como:
Para la torsión combinada con corte, se utiliza una fórmula de interacción para
determinar la seguridad del diseño:
Capitulo H – DISEÑO DE MIEMBROS PARA SOLICITACIONES
COMBINADAS Y TORSIÓN
Flexión y Torsión
• Cuando un miembro está sometido a flexión y torsión, las tensiones normales y
cortantes que se generan deben evaluarse conjuntamente.
• La tensión resultante se obtiene combinando las tensiones de flexión y torsión, y
se debe comparar con la resistencia admisible del material.
Tensión normal por flexión:
Donde MMM es el momento flector, ccc es la distancia desde el centroide y III es el
momento de inercia de la sección.
Capitulo H – DISEÑO DE MIEMBROS DE SECCIÓN COMPUESTA
Este Capítulo abarca el diseño de miembros compuestos formados por perfiles de acero estructural laminados
o armados o secciones tubulares y concreto estructural actuando en conjunto, y vigas de acero que soportan
losas de concreto reforzado conectadas de manera tal que actúan en conjunto para resistir la flexión. También
se incluyen vigas de sección compuesta simples y continuas con conectores de corte de acero y vigas
embebidas en concreto y vigas rellenas en concreto, construidas con o sin apuntalamientos temporales.
El diseño de miembros de sección compuesta implica la combinación de dos o más materiales para formar
una sección estructural que aproveche las ventajas de cada uno. El ejemplo más común es el uso de acero y
concreto, donde la resistencia a tracción del acero se combina con la resistencia a compresión del concreto,
creando una estructura eficiente y resistente.
Principios del Diseño de Secciones Compuestas
• Las secciones compuestas aprovechan las propiedades mecánicas de distintos materiales para soportar
tanto esfuerzos de compresión como de tracción.
• En una sección compuesta de acero y concreto, el acero generalmente resiste las fuerzas de tracción y
proporciona ductilidad, mientras que el concreto resiste las fuerzas de compresión, ofreciendo rigidez y alta
resistencia.
Capitulo H – DISEÑO DE MIEMBROS DE SECCIÓN COMPUESTA
Tipos de Secciones Compuestas
• Los dos tipos más comunes de secciones compuestas son:
• a) Vigas Compuestas Acero- Concreto
• En las vigas compuestas, el acero (usualmente una viga de perfil en I) se combina con una losa de concreto
colocada sobre su parte superior. Las losas están conectadas a la viga mediante conectores de cortante, que
aseguran que ambos materiales trabajen de manera conjunta.
• Conectores de cortante: Generalmente son pernos de alta resistencia soldados a la viga de acero. Estos
conectores permiten la transferencia de fuerzas de corte entre el acero y el concreto, evitando que ambos
materiales se deslicen uno respecto al otro.
• b) Columnas Compuestas Acero-Concreto
• Las columnas compuestas pueden tener acero embebido dentro del concreto o concreto alrededor de un
perfil de acero estructural. El concreto confina al acero, aumentando la resistencia a compresión del conjunto
y mejorando la ductilidad.
• En muchos casos, se utilizan perfiles de acero en forma de I o tubos de acero (columnas tubulares rellenas de
concreto) para crear una sección que combine los beneficios de ambos materiales.
Capitulo H – DISEÑO DE MIEMBROS DE SECCIÓN COMPUESTA
Diseño de Vigas Compuestas
Análisis de Resistencia en Flexión
• El análisis de una viga compuesta implica calcular su momento resistente nominal
(MnM_nMn​
) considerando tanto el acero como el concreto. Hay dos casos principales:
• Sección totalmente compuesta: Cuando no se produce deslizamiento relativo entre el acero y
el concreto, y ambos materiales trabajan de manera conjunta. Los conectores de cortante son
suficientes para garantizar que se comporte como una sección monolítica.
• Sección parcialmente compuesta: Cuando no se logra una total transferencia de cargas entre
el acero y el concreto. En este caso, se requiere un análisis más detallado del comportamiento
relativo.
• El momento nominal MnM_nMn​para una viga totalmente compuesta se calcula
considerando las resistencias a tracción y compresión de ambos materiales:
Capitulo H – DISEÑO DE MIEMBROS DE SECCIÓN COMPUESTA
Diseño por Cortante
• La capacidad de la viga para resistir fuerzas cortantes depende de los conectores de cortante. La
resistencia al cortante de estos conectores debe ser suficiente para evitar el deslizamiento entre el
concreto y el acero.
• La resistencia total de los conectores de cortante (PnP_nPn​
) se calcula sumando las resistencias de los
conectores:
Diseño de Columnas Compuestas
• a) Compresión AxialD
• Para el diseño de una columna compuesta, la capacidad de carga axial (PnP_nPn​
) se calcula considerando
tanto la resistencia del acero como la del concreto. El análisis puede hacerse bajo dos enfoques:
• Método de área efectiva: Este enfoque asume que tanto el acero como el concreto participan en
soportar la carga axial, y la capacidad nominal se calcula como:
Capítulo J- Diseño de Conexiones
J2. Soldaduras:
• Las soldaduras son un método continuo de unión entre miembros de acero,
donde las fuerzas se transfieren a través de la superficie soldada.
• Se utilizan dos tipos principales: soldaduras de filete (aplicadas en ángulo) y
soldaduras de ranura (en el plano de unión de los miembros). La elección
depende de la magnitud y tipo de fuerzas a transferir (corte, tracción o
compresión).
• La resistencia de una soldadura depende de su espesor, longitud efectiva y del
tipo de material empleado. Es esencial asegurarse de que la soldadura sea capaz
de resistir las fuerzas sin fallas, evitando desgarres o fisuras bajo cargas
extremas.
J3. Pernos y Partes Roscadas:
• Las conexiones atornilladas son ampliamente utilizadas en estructuras de acero
debido a su facilidad de montaje y desmontaje. Los pernos deben seleccionarse
según los esfuerzos que experimentarán, ya sean de corte, tracción, o ambos.
• Los pernos de alta resistencia son comunes en conexiones sometidas a fuerzas
considerables, y deben estar correctamente apretados para garantizar que no
haya deslizamiento bajo carga.
• La disposición de los pernos y su número influyen directamente en la capacidad
de la conexión para transmitir cargas de manera efectiva.
Conexiones Principales: Soldaduras y Pernos
Capítulo J- Diseño de Conexiones
J4 a J6. Elementos involucrados en las conexiones:
• Los elementos de conexión deben estar diseñados de manera que
distribuyan las fuerzas de manera eficiente, evitando concentraciones
excesivas de esfuerzo que puedan causar fallas locales.
• Las planchas de relleno (J5) permiten corregir diferencias en altura o espesor
entre miembros, garantizando un contacto adecuado y evitando
desalineaciones.
• Los empalmes (J6) son uniones entre miembros que permiten la continuidad
estructural, asegurando una correcta transmisión de esfuerzos sin reducir la
resistencia general del sistema.
J7. Resistencia de Aplastamiento:
• El aplastamiento ocurre cuando las fuerzas aplicadas sobre una conexión son tan
altas que provocan la deformación permanente de los miembros o de los
elementos de la conexión.
• El diseño contra aplastamiento se basa en asegurar que las superficies de contacto
entre los miembros y los conectores no experimenten tensiones que excedan la
capacidad del material, evitando la deformación incontrolada.
Consideraciones Especiales y Resistencia
Capítulo J- Diseño de Conexiones
Consideraciones Especiales y Resistencia
J8. Bases de Columnas y Aplastamiento del Concreto:
• En las bases de columnas, es necesario considerar la interacción con el
concreto. El aplastamiento del concreto bajo la base puede comprometer
la estabilidad de la estructura, por lo que las placas base deben distribuir
adecuadamente las cargas para reducir tensiones excesivas en el concreto.
J9. Barras de Anclaje e Insertos:
• Las barras de anclaje se utilizan para fijar elementos de acero a una base,
generalmente de concreto. Estas barras deben ser lo suficientemente
resistentes para garantizar la transferencia de fuerzas desde el elemento de
acero hacia la base.
• Los insertos son elementos adicionales que proporcionan refuerzo y
permiten una mejor fijación de los miembros.
J10. Alas y Almas con Cargas Concentradas:
• Las alas y almas de vigas y columnas pueden estar sometidas a cargas
concentradas que, si no se manejan adecuadamente, pueden causar
pandeo local o aplastamiento. El diseño debe incluir refuerzos adicionales
o placas de rigidización para evitar estas fallas locales.
Capítulo K- Requisitos Adicionales para
Conexiones de Perfiles Tubulares
Objetivo:
Este capítulo establece los requisitos específicos para las conexiones de miembros de
sección tubular y secciones cajón de espesor de pared uniforme. Estas conexiones
utilizan soldaduras de tope con penetración completa (CJP) en la región conectada.
Los principios generales del Capítulo J también se aplican a las conexiones de perfiles
tubulares, añadiendo consideraciones especiales para este tipo de secciones.
K1. Disposiciones Generales:
• Las conexiones en perfiles tubulares deben cumplir con parámetros que
consideran el espesor de las paredes y la distribución de fuerzas. Se requiere
especial atención a la rigidez de las conexiones y a la calidad de las soldaduras
para evitar fallas en la unión de los miembros.
Capítulo K- Requisitos Adicionales para Conexiones de Perfiles Tubulares
K2. Cargas Concentradas en Perfiles Tubulares
• Cuando se aplican cargas concentradas en perfiles tubulares, es
necesario garantizar que la sección pueda soportarlas sin sufrir
deformaciones localizadas o colapsos. Este tipo de cargas puede generar
esfuerzos adicionales en las paredes del perfil, que deben ser
considerados en el diseño.
K3. Conexiones de Enrejados con Perfiles Tubulares
• En las estructuras de enrejados, las conexiones en los nudos son críticas.
Los perfiles tubulares, por su forma, pueden presentar dificultades para
transmitir las fuerzas de manera eficiente si no se diseñan
adecuadamente. El diseño de estas conexiones debe prever tanto las
fuerzas de corte como las posibles deformaciones por pandeo local en
las paredes de los perfiles.
Cargas y Conexiones en Perfiles Tubulares
Capítulo K- Requisitos Adicionales para Conexiones de Perfiles Tubulares
K4. Conexiones de Momento con Perfiles Tubulares
• Las conexiones de momento en perfiles tubulares son aquellas
que deben transmitir momentos flectores entre los miembros
conectados. En este tipo de conexiones, la rigidez de las
soldaduras y la resistencia del perfil son fundamentales para
asegurar que el momento se transmita sin generar
concentraciones de esfuerzo excesivas en las paredes del tubo.
K5. Soldado de Planchas y Ramas a Perfiles Tubulares
Rectangulares
• Cuando se sueldan planchas o ramas a perfiles tubulares
rectangulares, se requiere un diseño que garantice la
continuidad estructural y que las fuerzas se distribuyan
uniformemente. Las soldaduras de penetración completa (CJP)
son necesarias para evitar fallas en las juntas y asegurar que no
haya concentraciones de esfuerzos en las áreas soldadas.
Conexiones de Momento y Soldaduras en Perfiles Tubulares
Capítulo M- Fabricación y Montaje
Objetivo:
Establecer los requisitos para la fabricación, pintura en taller, y montaje de
estructuras metálicas, asegurando que los componentes se fabriquen y ensamblen
conforme a las especificaciones y estándares necesarios.
M1. Planos de Taller y Montaje:
• Los planos de taller deben incluir detalles precisos de fabricación,
dimensiones, especificaciones de materiales, y procedimientos de
soldadura.
• Los planos de montaje deben mostrar cómo se ensamblarán los componentes
en el sitio de construcción, incluyendo orden de montaje, posicionamiento y
ajustes necesarios.
Capítulo M- Fabricación y Montaje
M2. Fabricación:
La fabricación de componentes metálicos debe seguir los
dibujos técnicos y las especificaciones del diseño. Esto
incluye:
• Corte y conformado: Asegurarse de que las piezas sean
cortadas y conformadas a las dimensiones precisas.
• Soldadura: Aplicación de soldaduras de acuerdo con
los estándares de calidad y procedimientos
especificados, garantizando una unión segura y
duradera.
• Inspección: Realizar controles de calidad para verificar
la precisión de las dimensiones y la calidad de las
soldaduras.
Fabricación
Capítulo M- Fabricación y Montaje
M3. Pintura en Taller:
La pintura en taller debe proteger los componentes contra la
corrosión y mejorar la durabilidad. Debe incluir:
• Preparación de superficies: Limpieza y desengrasado para asegurar
una buena adherencia de la pintura.
• Aplicación: Uso de pinturas específicas y técnicas adecuadas para
obtener una cobertura uniforme y duradera.
M4. Montaje:
El montaje debe realizarse siguiendo los planos de montaje y debe
incluir:
• Verificación de componentes: Asegurar que todos los
componentes estén presentes y en buen estado antes del
ensamblaje.
• Ensamblaje y fijación: Unir los componentes en el sitio con las
herramientas y técnicas adecuadas, y realizar ajustes para asegurar
la correcta alineación y estabilidad de la estructura.
Pintura en Taller y Montaje
Capítulo N- Control de Calidad y Aseguramiento de la Calidad
Objetivo: Establecer los requisitos para el control de calidad y el aseguramiento de la
calidad en sistemas estructurales de acero y elementos compuestos para edificios y otras
estructuras. Esto incluye la aplicación de ensayos no destructivos para verificar la
integridad de los componentes sin dañarlos.
Exclusiones:
• Viguetas de acero (de alma abierta) y vigas fabricadas.
• Estanques o estanques a presión.
• Cables, productos de acero formados en frío, o productos de acero calibrados.
• Barras de concreto reforzado, materiales del concreto, y el vaciamiento del concreto en miembros
compuestos.
• Preparación de superficies o recubrimientos.
N1. Disposiciones Generales:
• Define los principios para el control y aseguramiento de la calidad, incluyendo requisitos para
inspección y pruebas durante la fabricación y el montaje.
Capítulo N- Control de Calidad y Aseguramiento de la Calidad
N2. Programa de Control de Calidad del Fabricante y del
Responsable del Montaje:
• Programa de Control: Los fabricantes y responsables del
montaje deben tener un programa documentado de
control de calidad que asegure que todos los componentes
cumplan con las especificaciones.
• Requisitos del Programa: Debe incluir procedimientos para
inspección, pruebas y medidas correctivas.
N3. Documentos del Fabricante y del Instalador:
• Documentación Requerida: Incluye certificados de
materiales, informes de pruebas, y manuales de montaje.
Estos documentos deben estar disponibles para revisión y
verificación durante todas las fases del proyecto.
Programas y Documentos
Capítulo N- Control de Calidad y Aseguramiento de la Calidad
N4. Personal de Inspección y Ensayos No Destructivos:
• Personal Calificado: El personal que realiza inspecciones y ensayos no destructivos
debe estar certificado y capacitado en los métodos específicos utilizados.
• Métodos de Ensayo: Incluye técnicas como ultrasonido, radiografía, y partículas
magnéticas para detectar defectos sin dañar los componentes.
N5. Requisitos Mínimos para Inspección en Edificios de Acero Estructural:
• Inspección: Requisitos para inspección incluyen verificación de dimensiones,
soldaduras, y ajustes durante la construcción.
N6. Fabricantes e Instaladores Aprobados:
• Aprobación: Los fabricantes e instaladores deben estar aprobados por organismos
competentes para garantizar que cumplen con los estándares de calidad
requeridos.
N7. Materiales en Disconformidad y Mano de Obra:
• Materiales en Disconformidad: Procedimientos para manejar materiales que no
cumplen con las especificaciones, incluyendo acciones correctivas.
• Mano de Obra: Evaluación de la calidad de la mano de obra y las acciones a tomar
en caso de incumplimiento de los estándares establecidos.
Personal, Ensayos y Materiales
Capitulo G –D ISEÑO DE MIEMBROS EN
CORTE

Resumen de aceros......................pptx

  • 2.
    Capitulo D –DISEÑO DE MIEMBROS EN TRACCIÓN El diseño de miembros de acero en tracción es fundamental para garantizar que los elementos sometidos a fuerzas de tensión (tracción axial) puedan resistir las cargas sin experimentar fallas, como la rotura del material o deformaciones excesivas. Los elementos en tracción se encuentran comúnmente en estructuras como puentes, torres, tirantes de edificios o cables.
  • 3.
    Capitulo D –DISEÑO DE MIEMBROS EN TRACCIÓN • Principios Claves en el Diseño de Miembros de Acero en Tracción Esfuerzo de Tracción • El esfuerzo de tracción es la fuerza que actúa a lo largo del eje longitudinal de un miembro, provocando que este se alargue. • El esfuerzo de tracción en un miembro se calcula como: v
  • 4.
    Capitulo D –DISEÑO DE MIEMBROS EN TRACCIÓN • Resistencia a la Tracción • La resistencia a la tracción de un miembro es la capacidad que tiene para soportar la fuerza antes de fallar. Depende del tipo de acero y su resistencia nominal (esfuerzo último). • La resistencia se clasifica en dos tipos: • Resistencia nominal a la tracción: Es la resistencia calculada sin considerar los factores de seguridad. • Resistencia de diseño (factorizada): Es la resistencia nominal multiplicada por un factor de reducción o de seguridad, dependiendo del código de diseño que se utilice (AISC, Eurocode, etc.).
  • 5.
    Capitulo D –DISEÑO DE MIEMBROS EN TRACCIÓN Capacidad de Diseño de Miembros en Tracción Según el código AISC (American Institute of Steel Construction), la capacidad de un miembro en tracción está limitada por: • Rotura del área neta de la sección: Esto ocurre cuando la fuerza de tracción provoca la rotura en la sección más débil del miembro. • Fluencia (yielding) del área bruta: Este es el límite en el cual el acero comienza a deformarse de manera plástica en la sección bruta. • Estos dos modos de falla se deben analizar de manera independiente: • Rotura del área neta:
  • 6.
    Capitulo D –DISEÑO DE MIEMBROS EN TRACCIÓN • Área Bruta y Área Neta • El área bruta AgA_gAg​es el área total de la sección transversal del miembro sin considerar perforaciones o reducciones de material. • El área neta AnA_nAn​es el área efectiva que queda después de descontar el área correspondiente a los agujeros de pernos o soldaduras. Se calcula de la siguiente manera:
  • 7.
    Capitulo D –DISEÑO DE MIEMBROS EN TRACCIÓN • Efecto de las Conexiones • Las conexiones afectan el comportamiento del miembro en tracción, ya que los agujeros para pernos o soldaduras pueden debilitar el área neta. • Las conexiones atornilladas deben diseñarse para asegurar que el área neta del miembro pueda soportar las cargas de diseño, tomando en cuenta la reducción del área debido a los agujeros. • En el caso de soldaduras, el diseño debe asegurar que las juntas soldadas sean lo suficientemente fuertes para resistir la carga de tracción sin fallar.
  • 8.
    Capitulo E –DISEÑO DE MIEMBROS EN COMPRESIÓN El diseño de miembros de acero en compresión es un proceso crítico, ya que los elementos comprimidos, como las columnas o puntales, son susceptibles al fenómeno del pandeo, una forma de inestabilidad estructural que puede ocurrir antes de que se alcance el límite de fluencia del material. Por ello, el diseño debe asegurar que los miembros en compresión puedan resistir las fuerzas axiales sin experimentar deformaciones o fallas por pandeo.
  • 9.
    Capitulo E –DISEÑO DE MIEMBROS EN COMPRESIÓN • Factores Claves en el Diseño de Miembros en Compresión Pandeo (Buckling) • El pandeo es una de las principales formas de fallo en miembros de acero sometidos a compresión. Ocurre cuando un miembro largo y esbelto se deforma lateralmente bajo la carga axial. • Hay tres tipos principales de pandeo en miembros comprimidos: • Pandeo por flexión: Ocurre cuando la columna se curva lateralmente bajo compresión axial. • Pandeo por torsión: Se da cuando el miembro sufre torsión (rotación alrededor de su eje longitudinal). • Pandeo lateral-torsional: Es una combinación de pandeo por flexión y torsión.
  • 10.
    Capitulo E –DISEÑO DE MIEMBROS EN COMPRESIÓN • Esbeltez y Longitud Efectiva El comportamiento de los miembros comprimidos está altamente influenciado por su relación de esbeltez, que se define como: Los miembros con una alta relación de esbeltez son más propensos a sufrir pandeo antes de alcanzar la capacidad de carga teórica.
  • 11.
    Capitulo E –DISEÑO DE MIEMBROS EN COMPRESIÓN • Resistencia a la Compresión La resistencia de un miembro de acero en compresión depende tanto de la resistencia del material como de la esbeltez del miembro. Para el diseño, existen dos modos principales de fallo: • Fluencia: En miembros cortos o rígidos, que fallan por alcanzar el límite elástico del material. • Pandeo: En miembros largos y esbeltos, que fallan antes de alcanzar el límite de fluencia debido a la inestabilidad estructural.
  • 12.
    Capitulo E –DISEÑO DE MIEMBROS EN COMPRESIÓN • Resistencia de Diseño según AISC La AISC 360 (Especificación de diseño para estructuras de acero) proporciona los siguientes criterios para calcular la capacidad de compresión de un miembro: • La resistencia nominal a la compresión PnP_nPn​se determina según el modo de fallo esperado (fluencia o pandeo) y se compara con la carga aplicada PuP_uPu​ , usando el método de Diseño por Factores de Carga y Resistencia (LRFD) o Diseño por Esfuerzo Admisible (ASD). La resistencia nominal a la compresión se calcula mediante:
  • 13.
    Capitulo E –DISEÑO DE MIEMBROS EN COMPRESIÓN
  • 14.
    Capitulo E –DISEÑO DE MIEMBROS EN COMPRESIÓN • Determinación de la Longitud Efectiva La longitud efectiva KLKLKL se determina en función de las condiciones de apoyo del miembro comprimido: • Si los extremos del miembro están fijos, el valor de KKK puede ser menor a 1. • Si los extremos son articulados, el valor de KKK es igual a 1. • Para miembros con extremos empotrados o libres, KKK puede variar de 0.5 a 2 o más • Determinación de la Sección Transversal • Se selecciona un perfil estructural que tenga un área bruta Ag suficiente para resistir la carga aplicada, y un radio de giro rrr lo suficientemente grande para evitar un alto valor de KL/r • Las secciones más comunes para miembros en compresión incluyen perfiles W (wide flange), perfiles HSS (secciones huecas estructurales) y perfiles angulares o en "L".
  • 15.
    Capitulo F –DISEÑO DE MIEMBROS EN FLEXIÓN El diseño de miembros de acero en flexión es crucial para garantizar que vigas, viguetas y otros elementos sometidos a flexión puedan resistir las cargas aplicadas sin fallar o deformarse excesivamente. El diseño se basa en los esfuerzos de flexión, cortante y el pandeo lateral- torsional, además de las consideraciones de deflexión.
  • 16.
    Capitulo F –DISEÑO DE MIEMBROS EN FLEXIÓN Esfuerzos de Flexión • Cuando un miembro de acero está sometido a flexión, se desarrollan esfuerzos internos de tracción y compresión en las fibras más alejadas del eje neutro. • El momento flector es la principal fuerza a la que el miembro está sometido, y provoca que se desarrollen esfuerzos de tracción en un lado de la sección y de compresión en el otro. • Los esfuerzos máximos se encuentran en las fibras más alejadas del eje neutro, y su magnitud se calcula como:
  • 17.
    Capitulo F –DISEÑO DE MIEMBROS EN FLEXIÓN Momentos de Inercia y Módulo de Sección • El momento de inercia III de la sección transversal describe la rigidez del miembro frente a la flexión. Cuanto mayor sea el momento de inercia, mayor será la capacidad del miembro para resistir la flexión sin deformarse. • El módulo de sección SSS es una medida de la eficiencia de la sección para resistir momentos flectores:
  • 18.
    Capitulo F –DISEÑO DE MIEMBROS EN FLEXIÓN Resistencia a la Flexión • La resistencia a la flexión de un miembro de acero está gobernada por su capacidad para soportar el momento flector antes de que ocurra la fluencia (yielding) o el pandeo lateral-torsional. • Según las especificaciones de diseño, como AISC 360, la resistencia nominal a la flexión Mn​se determina como: M
  • 19.
    Capitulo G –DISEÑO DE MIEMBROS EN CORTE Este capítulo abarca el diseño de las almas de miembros con simetría doble o simple solicitados por corte en el plano del alma, ángulos simples y perfiles tubulares, y corte en la dirección débil de perfiles de simetría doble o simple. El diseño de miembros en corte es crucial para garantizar la seguridad y resistencia de los elementos estructurales que soportan fuerzas cortantes. En estructuras de acero, el corte puede ocurrir en vigas, columnas, conexiones o cualquier otro miembro sometido a cargas transversales. El diseño busca evitar el fallo por cortante, asegurando que las tensiones en los miembros no superen los límites admisibles del material.
  • 20.
    Capitulo G –DISEÑO DE MIEMBROS EN CORTE Tensiones de Corte en Acero La tensión de corte se calcula como: Donde: τ es la tensión de corte. V es la fuerza cortante aplicada. A es el área transversal de corte (generalmente el área del alma en una viga de acero). •Límite admisible •La tensión cortante admisible suele ser el 60% de la resistencia a la fluencia del acero: Donde fy​es el límite de fluencia del acero (por ejemplo, 250 MPa o 345 MPa, dependiendo del material).
  • 21.
    Capitulo G –DISEÑO DE MIEMBROS EN CORTE Diseño de Vigas (Corte en el Alma) En las vigas, las fuerzas cortantes suelen concentrarse en el alma. Para evitar el pandeo por corte, es importante considerar: Relación del alma: Una relación (donde hhh es la altura del alma y twt_wtw​es su espesor) que no sea demasiado elevada. Refuerzos transversales: A menudo se añaden rigidizadores si el alma es muy delgada en relacion su altura Si el alma es compacta y no hay riesgo de pandeo por corte la rsistencia puede alcanzarse como Donde Aw es el area del alma de la viga Si el alma es esbelta puede ser necesario considerar formulas de pandeo por corte basadas en criterios de estabilidad.
  • 22.
    Capitulo G –DISEÑO DE MIEMBROS EN CORTE Diseño de Conexiones en Corte Las conexiones son otro punto crítico donde se produce corte, especialmente en placas de unión o en pernos. Corte en pernos: • La capacidad de un perno en corte se calcula generalmente como: • Donde: • Fv es la resistencia nominal del perno en corte (basado en su calidad, por ejemplo, ASTM A325). • Abes el área efectiva del perno. • Corte en placas de conexión: • Similar a las vigas, el área de corte efectiva se determina para las placas, y las tensiones deben estar por debajo de la capacidad cortante del material de la placa.
  • 23.
    Capitulo G –DISEÑO DE MIEMBROS EN CORTE Miembros Comprimidos con Cortante (Vigas-Columna) • En vigas que también están sometidas a esfuerzos de flexión o compresión axial (miembros combinados), las tensiones cortantes deben superponerse a las tensiones axiales y de flexión. • Se emplean interacciones como las siguientes para verificar el diseño: Las tensiones por corte en combinación con otras solicitaciones pueden requerir un diseño más conservador para evitar fallos combinados. Factores de Seguridad y Resistencias Nominales Factor de reducción de resistencia (ϕ): Generalmente, el valor de ϕphiϕ varía entre 0.75 y 0.9 para corte en el diseño basado en la resistencia límite. Factores de seguridad (Ω): Si se usa el método de diseño por esfuerzos permisibles (ASD), se aplican factores de seguridad para limitar la tensión permisible.
  • 24.
    Capitulo H –DISEÑO DE MIEMBROS PARA SOLICITACIONES COMBINADAS Y TORSIÓN Este capítulo abarca el diseño de miembros solicitados a carga axial y flexión en torno a uno o dos ejes, con o sin torsión, y miembros solicitados a torsión pura. El diseño de miembros para solicitaciones combinadas y torsión es más complejo que el diseño para una sola solicitación, ya que requiere analizar el comportamiento de un miembro estructural sometido a esfuerzos de flexión, compresión, corte y torsión de manera simultánea. Este tipo de análisis es frecuente en vigas, columnas o ejes que están sometidos a diferentes cargas que generan combinaciones de estos esfuerzos.
  • 25.
    Capitulo H –DISEÑO DE MIEMBROS PARA SOLICITACIONES COMBINADAS Y TORSIÓN Solicitaciones Combinadas Los miembros estructurales, como vigas o columnas, pueden estar sometidos a flexión, compresión axial, fuerzas cortantes y torsión al mismo tiempo. La superposición de estos efectos puede llevar a la necesidad de verificar el diseño para cada tipo de solicitación de forma conjunta. Los métodos más utilizados para el diseño de solicitaciones combinadas siguen principios de interacción, como la teoría de la interacción de tensiones o las fórmulas de interacción, que combinan las tensiones de cada solicitación. Flexión y Axial (Vigas-Columnas) Para miembros que están sujetos tanto a compresión axial como a flexión, la verificación se realiza utilizando fórmulas de interacción.
  • 26.
    Capítulo J- Diseñode Conexiones El Capítulo J establece los principios para el diseño de conexiones estructurales en acero, garantizando la correcta transferencia de cargas entre los miembros conectados sin comprometer la seguridad ni la funcionalidad de la estructura. J1. Disposiciones Generales: • La resistencia de diseño (φRn) o la resistencia admisible (Rn/Ω) se determinan según este capítulo y las disposiciones del Capítulo B, las cuales establecen los factores de carga y resistencia. • El diseño de las conexiones debe ser coherente con el análisis estructural del sistema, tomando en cuenta las cargas de diseño especificadas. • En las conexiones simples (como las de vigas), se permiten deformaciones inelásticas auto-limitantes para acomodar las rotaciones en los extremos de los miembros, garantizando que las conexiones absorban de manera segura estas deformaciones sin fallar. • Se deben considerar los efectos de excentricidad en aquellas conexiones donde los ejes centroidales de los miembros conectados no coinciden en un solo punto, lo que puede generar esfuerzos adicionales en las conexiones.
  • 27.
    Capitulo H –DISEÑO DE MIEMBROS PARA SOLICITACIONES COMBINADAS Y TORSIÓN Corte y Torsión Las fuerzas de corte y torsión interactúan de manera compleja en miembros que están sometidos a ambos tipos de esfuerzos. En muchos casos, el diseño tiene que considerar: • Resistencia a cortante: La tensión de corte debe mantenerse por debajo de la capacidad admisible del material, especialmente en el alma de las vigas. • Torsión pura: Las tensiones de torsión se calculan como: Para la torsión combinada con corte, se utiliza una fórmula de interacción para determinar la seguridad del diseño:
  • 28.
    Capitulo H –DISEÑO DE MIEMBROS PARA SOLICITACIONES COMBINADAS Y TORSIÓN Flexión y Torsión • Cuando un miembro está sometido a flexión y torsión, las tensiones normales y cortantes que se generan deben evaluarse conjuntamente. • La tensión resultante se obtiene combinando las tensiones de flexión y torsión, y se debe comparar con la resistencia admisible del material. Tensión normal por flexión: Donde MMM es el momento flector, ccc es la distancia desde el centroide y III es el momento de inercia de la sección.
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    Capitulo H –DISEÑO DE MIEMBROS DE SECCIÓN COMPUESTA Este Capítulo abarca el diseño de miembros compuestos formados por perfiles de acero estructural laminados o armados o secciones tubulares y concreto estructural actuando en conjunto, y vigas de acero que soportan losas de concreto reforzado conectadas de manera tal que actúan en conjunto para resistir la flexión. También se incluyen vigas de sección compuesta simples y continuas con conectores de corte de acero y vigas embebidas en concreto y vigas rellenas en concreto, construidas con o sin apuntalamientos temporales. El diseño de miembros de sección compuesta implica la combinación de dos o más materiales para formar una sección estructural que aproveche las ventajas de cada uno. El ejemplo más común es el uso de acero y concreto, donde la resistencia a tracción del acero se combina con la resistencia a compresión del concreto, creando una estructura eficiente y resistente. Principios del Diseño de Secciones Compuestas • Las secciones compuestas aprovechan las propiedades mecánicas de distintos materiales para soportar tanto esfuerzos de compresión como de tracción. • En una sección compuesta de acero y concreto, el acero generalmente resiste las fuerzas de tracción y proporciona ductilidad, mientras que el concreto resiste las fuerzas de compresión, ofreciendo rigidez y alta resistencia.
  • 30.
    Capitulo H –DISEÑO DE MIEMBROS DE SECCIÓN COMPUESTA Tipos de Secciones Compuestas • Los dos tipos más comunes de secciones compuestas son: • a) Vigas Compuestas Acero- Concreto • En las vigas compuestas, el acero (usualmente una viga de perfil en I) se combina con una losa de concreto colocada sobre su parte superior. Las losas están conectadas a la viga mediante conectores de cortante, que aseguran que ambos materiales trabajen de manera conjunta. • Conectores de cortante: Generalmente son pernos de alta resistencia soldados a la viga de acero. Estos conectores permiten la transferencia de fuerzas de corte entre el acero y el concreto, evitando que ambos materiales se deslicen uno respecto al otro. • b) Columnas Compuestas Acero-Concreto • Las columnas compuestas pueden tener acero embebido dentro del concreto o concreto alrededor de un perfil de acero estructural. El concreto confina al acero, aumentando la resistencia a compresión del conjunto y mejorando la ductilidad. • En muchos casos, se utilizan perfiles de acero en forma de I o tubos de acero (columnas tubulares rellenas de concreto) para crear una sección que combine los beneficios de ambos materiales.
  • 31.
    Capitulo H –DISEÑO DE MIEMBROS DE SECCIÓN COMPUESTA Diseño de Vigas Compuestas Análisis de Resistencia en Flexión • El análisis de una viga compuesta implica calcular su momento resistente nominal (MnM_nMn​ ) considerando tanto el acero como el concreto. Hay dos casos principales: • Sección totalmente compuesta: Cuando no se produce deslizamiento relativo entre el acero y el concreto, y ambos materiales trabajan de manera conjunta. Los conectores de cortante son suficientes para garantizar que se comporte como una sección monolítica. • Sección parcialmente compuesta: Cuando no se logra una total transferencia de cargas entre el acero y el concreto. En este caso, se requiere un análisis más detallado del comportamiento relativo. • El momento nominal MnM_nMn​para una viga totalmente compuesta se calcula considerando las resistencias a tracción y compresión de ambos materiales:
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    Capitulo H –DISEÑO DE MIEMBROS DE SECCIÓN COMPUESTA Diseño por Cortante • La capacidad de la viga para resistir fuerzas cortantes depende de los conectores de cortante. La resistencia al cortante de estos conectores debe ser suficiente para evitar el deslizamiento entre el concreto y el acero. • La resistencia total de los conectores de cortante (PnP_nPn​ ) se calcula sumando las resistencias de los conectores: Diseño de Columnas Compuestas • a) Compresión AxialD • Para el diseño de una columna compuesta, la capacidad de carga axial (PnP_nPn​ ) se calcula considerando tanto la resistencia del acero como la del concreto. El análisis puede hacerse bajo dos enfoques: • Método de área efectiva: Este enfoque asume que tanto el acero como el concreto participan en soportar la carga axial, y la capacidad nominal se calcula como:
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    Capítulo J- Diseñode Conexiones J2. Soldaduras: • Las soldaduras son un método continuo de unión entre miembros de acero, donde las fuerzas se transfieren a través de la superficie soldada. • Se utilizan dos tipos principales: soldaduras de filete (aplicadas en ángulo) y soldaduras de ranura (en el plano de unión de los miembros). La elección depende de la magnitud y tipo de fuerzas a transferir (corte, tracción o compresión). • La resistencia de una soldadura depende de su espesor, longitud efectiva y del tipo de material empleado. Es esencial asegurarse de que la soldadura sea capaz de resistir las fuerzas sin fallas, evitando desgarres o fisuras bajo cargas extremas. J3. Pernos y Partes Roscadas: • Las conexiones atornilladas son ampliamente utilizadas en estructuras de acero debido a su facilidad de montaje y desmontaje. Los pernos deben seleccionarse según los esfuerzos que experimentarán, ya sean de corte, tracción, o ambos. • Los pernos de alta resistencia son comunes en conexiones sometidas a fuerzas considerables, y deben estar correctamente apretados para garantizar que no haya deslizamiento bajo carga. • La disposición de los pernos y su número influyen directamente en la capacidad de la conexión para transmitir cargas de manera efectiva. Conexiones Principales: Soldaduras y Pernos
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    Capítulo J- Diseñode Conexiones J4 a J6. Elementos involucrados en las conexiones: • Los elementos de conexión deben estar diseñados de manera que distribuyan las fuerzas de manera eficiente, evitando concentraciones excesivas de esfuerzo que puedan causar fallas locales. • Las planchas de relleno (J5) permiten corregir diferencias en altura o espesor entre miembros, garantizando un contacto adecuado y evitando desalineaciones. • Los empalmes (J6) son uniones entre miembros que permiten la continuidad estructural, asegurando una correcta transmisión de esfuerzos sin reducir la resistencia general del sistema. J7. Resistencia de Aplastamiento: • El aplastamiento ocurre cuando las fuerzas aplicadas sobre una conexión son tan altas que provocan la deformación permanente de los miembros o de los elementos de la conexión. • El diseño contra aplastamiento se basa en asegurar que las superficies de contacto entre los miembros y los conectores no experimenten tensiones que excedan la capacidad del material, evitando la deformación incontrolada. Consideraciones Especiales y Resistencia
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    Capítulo J- Diseñode Conexiones Consideraciones Especiales y Resistencia J8. Bases de Columnas y Aplastamiento del Concreto: • En las bases de columnas, es necesario considerar la interacción con el concreto. El aplastamiento del concreto bajo la base puede comprometer la estabilidad de la estructura, por lo que las placas base deben distribuir adecuadamente las cargas para reducir tensiones excesivas en el concreto. J9. Barras de Anclaje e Insertos: • Las barras de anclaje se utilizan para fijar elementos de acero a una base, generalmente de concreto. Estas barras deben ser lo suficientemente resistentes para garantizar la transferencia de fuerzas desde el elemento de acero hacia la base. • Los insertos son elementos adicionales que proporcionan refuerzo y permiten una mejor fijación de los miembros. J10. Alas y Almas con Cargas Concentradas: • Las alas y almas de vigas y columnas pueden estar sometidas a cargas concentradas que, si no se manejan adecuadamente, pueden causar pandeo local o aplastamiento. El diseño debe incluir refuerzos adicionales o placas de rigidización para evitar estas fallas locales.
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    Capítulo K- RequisitosAdicionales para Conexiones de Perfiles Tubulares Objetivo: Este capítulo establece los requisitos específicos para las conexiones de miembros de sección tubular y secciones cajón de espesor de pared uniforme. Estas conexiones utilizan soldaduras de tope con penetración completa (CJP) en la región conectada. Los principios generales del Capítulo J también se aplican a las conexiones de perfiles tubulares, añadiendo consideraciones especiales para este tipo de secciones. K1. Disposiciones Generales: • Las conexiones en perfiles tubulares deben cumplir con parámetros que consideran el espesor de las paredes y la distribución de fuerzas. Se requiere especial atención a la rigidez de las conexiones y a la calidad de las soldaduras para evitar fallas en la unión de los miembros.
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    Capítulo K- RequisitosAdicionales para Conexiones de Perfiles Tubulares K2. Cargas Concentradas en Perfiles Tubulares • Cuando se aplican cargas concentradas en perfiles tubulares, es necesario garantizar que la sección pueda soportarlas sin sufrir deformaciones localizadas o colapsos. Este tipo de cargas puede generar esfuerzos adicionales en las paredes del perfil, que deben ser considerados en el diseño. K3. Conexiones de Enrejados con Perfiles Tubulares • En las estructuras de enrejados, las conexiones en los nudos son críticas. Los perfiles tubulares, por su forma, pueden presentar dificultades para transmitir las fuerzas de manera eficiente si no se diseñan adecuadamente. El diseño de estas conexiones debe prever tanto las fuerzas de corte como las posibles deformaciones por pandeo local en las paredes de los perfiles. Cargas y Conexiones en Perfiles Tubulares
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    Capítulo K- RequisitosAdicionales para Conexiones de Perfiles Tubulares K4. Conexiones de Momento con Perfiles Tubulares • Las conexiones de momento en perfiles tubulares son aquellas que deben transmitir momentos flectores entre los miembros conectados. En este tipo de conexiones, la rigidez de las soldaduras y la resistencia del perfil son fundamentales para asegurar que el momento se transmita sin generar concentraciones de esfuerzo excesivas en las paredes del tubo. K5. Soldado de Planchas y Ramas a Perfiles Tubulares Rectangulares • Cuando se sueldan planchas o ramas a perfiles tubulares rectangulares, se requiere un diseño que garantice la continuidad estructural y que las fuerzas se distribuyan uniformemente. Las soldaduras de penetración completa (CJP) son necesarias para evitar fallas en las juntas y asegurar que no haya concentraciones de esfuerzos en las áreas soldadas. Conexiones de Momento y Soldaduras en Perfiles Tubulares
  • 39.
    Capítulo M- Fabricacióny Montaje Objetivo: Establecer los requisitos para la fabricación, pintura en taller, y montaje de estructuras metálicas, asegurando que los componentes se fabriquen y ensamblen conforme a las especificaciones y estándares necesarios. M1. Planos de Taller y Montaje: • Los planos de taller deben incluir detalles precisos de fabricación, dimensiones, especificaciones de materiales, y procedimientos de soldadura. • Los planos de montaje deben mostrar cómo se ensamblarán los componentes en el sitio de construcción, incluyendo orden de montaje, posicionamiento y ajustes necesarios.
  • 40.
    Capítulo M- Fabricacióny Montaje M2. Fabricación: La fabricación de componentes metálicos debe seguir los dibujos técnicos y las especificaciones del diseño. Esto incluye: • Corte y conformado: Asegurarse de que las piezas sean cortadas y conformadas a las dimensiones precisas. • Soldadura: Aplicación de soldaduras de acuerdo con los estándares de calidad y procedimientos especificados, garantizando una unión segura y duradera. • Inspección: Realizar controles de calidad para verificar la precisión de las dimensiones y la calidad de las soldaduras. Fabricación
  • 41.
    Capítulo M- Fabricacióny Montaje M3. Pintura en Taller: La pintura en taller debe proteger los componentes contra la corrosión y mejorar la durabilidad. Debe incluir: • Preparación de superficies: Limpieza y desengrasado para asegurar una buena adherencia de la pintura. • Aplicación: Uso de pinturas específicas y técnicas adecuadas para obtener una cobertura uniforme y duradera. M4. Montaje: El montaje debe realizarse siguiendo los planos de montaje y debe incluir: • Verificación de componentes: Asegurar que todos los componentes estén presentes y en buen estado antes del ensamblaje. • Ensamblaje y fijación: Unir los componentes en el sitio con las herramientas y técnicas adecuadas, y realizar ajustes para asegurar la correcta alineación y estabilidad de la estructura. Pintura en Taller y Montaje
  • 42.
    Capítulo N- Controlde Calidad y Aseguramiento de la Calidad Objetivo: Establecer los requisitos para el control de calidad y el aseguramiento de la calidad en sistemas estructurales de acero y elementos compuestos para edificios y otras estructuras. Esto incluye la aplicación de ensayos no destructivos para verificar la integridad de los componentes sin dañarlos. Exclusiones: • Viguetas de acero (de alma abierta) y vigas fabricadas. • Estanques o estanques a presión. • Cables, productos de acero formados en frío, o productos de acero calibrados. • Barras de concreto reforzado, materiales del concreto, y el vaciamiento del concreto en miembros compuestos. • Preparación de superficies o recubrimientos. N1. Disposiciones Generales: • Define los principios para el control y aseguramiento de la calidad, incluyendo requisitos para inspección y pruebas durante la fabricación y el montaje.
  • 43.
    Capítulo N- Controlde Calidad y Aseguramiento de la Calidad N2. Programa de Control de Calidad del Fabricante y del Responsable del Montaje: • Programa de Control: Los fabricantes y responsables del montaje deben tener un programa documentado de control de calidad que asegure que todos los componentes cumplan con las especificaciones. • Requisitos del Programa: Debe incluir procedimientos para inspección, pruebas y medidas correctivas. N3. Documentos del Fabricante y del Instalador: • Documentación Requerida: Incluye certificados de materiales, informes de pruebas, y manuales de montaje. Estos documentos deben estar disponibles para revisión y verificación durante todas las fases del proyecto. Programas y Documentos
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    Capítulo N- Controlde Calidad y Aseguramiento de la Calidad N4. Personal de Inspección y Ensayos No Destructivos: • Personal Calificado: El personal que realiza inspecciones y ensayos no destructivos debe estar certificado y capacitado en los métodos específicos utilizados. • Métodos de Ensayo: Incluye técnicas como ultrasonido, radiografía, y partículas magnéticas para detectar defectos sin dañar los componentes. N5. Requisitos Mínimos para Inspección en Edificios de Acero Estructural: • Inspección: Requisitos para inspección incluyen verificación de dimensiones, soldaduras, y ajustes durante la construcción. N6. Fabricantes e Instaladores Aprobados: • Aprobación: Los fabricantes e instaladores deben estar aprobados por organismos competentes para garantizar que cumplen con los estándares de calidad requeridos. N7. Materiales en Disconformidad y Mano de Obra: • Materiales en Disconformidad: Procedimientos para manejar materiales que no cumplen con las especificaciones, incluyendo acciones correctivas. • Mano de Obra: Evaluación de la calidad de la mano de obra y las acciones a tomar en caso de incumplimiento de los estándares establecidos. Personal, Ensayos y Materiales
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    Capitulo G –DISEÑO DE MIEMBROS EN CORTE