Manual de Diseño Z-Tubest

Planta Maipú: Camino a Melipilla 8920Maipú, Santiago • Fono Ventas: (56-2) 484 9101

Cintac Exposición: Sepúlveda Leyton 3172Santiago • Fono Ventas: (56-2) 484 9400

Planta Lonquén: Camino Lonquén 11011 Maipú,Santiago • Fono: (56-2) 484 7600

Manual de DiseñoZ-Tubest

EDIC

IÓN

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O 2

011

La información contenida en este manual fue desarrollada por las oficinasde Ingeniería:

RCP Ingeniería Estructural, bajo la dirección del Ingeniero Civil RodrigoConcha P.Bascuñán, Maccioni e Ingenieros Asociados, bajo la dirección delIngeniero Civil Alberto Maccioni Q.

CINTAC S.A. ha preparado cuidadosamente la información Técnica quese brinda en este manual, pero no asume ninguna responsabilidad quepueda derivarse de su incorrecta aplicación.

CINTAC S.A. se reserva el derecho de cambiar las dimensiones y/odescontinuar sus productos.

Todos los catálogos se encuentran actualizados en www.cintac.cl.

PERFILES ESTRUCTURALES PARA COSTANERASDE TECHOS Y CIERROS LATERALES

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CINTAC S.A. es la empresa más importante del mercado de productos de aceroconformados en frío de Chile.

CINTAC es también la empresa líder en innovación tecnológica del mercado, lo quese aprecia mediante el permanente lanzamiento de nuevos productos y elestablecimiento de los estándares de calidad para los nuevos productos que requierela construcción y la industria de nuestro país.

Presentamos ahora un nuevo sistema de costaneras de techo y cierro lateral, basadoen el uso del Perfil Z-Tubest, el cual satisface la necesidad de cubrir distancias entrepórticos mayores a 6 metros .Se incorpora el concepto de viga continua, lo cual se logra mediante una cualidad delPerfil Z-Tubest, que es la de ser anidable, esto permite traslapar los perfiles en lospuntos de apoyo, aumentando de esta forma la capacidad resistente en este punto.

Además permite el uso de parejas de perfiles de distinto espesor, mayor en los tramosextremos y menor en todos los tramos interiores.

Esta Serie de perfiles presenta grandes ventajas y ahorros importantes enrelación a los diseños tradicionales. El almacenamiento y transporte de estos Perfilesse logra fácilmente por su condición de anidabilidad, lo que facilita un óptimoaprovechamiento del espacio y un fácil apilamiento.

El Perfil Z-Tubest, es un complemento del Sistema Constructivo Tubest lo que permitecontar con una solución de estructuración de naves industriales y comerciales muyeficiente y económica. También puede ser utilizado como solución de costaneras enotro tipo de estructuración de naves.

3

Ficha técnica Perfil Z-Tubest® 7

Especificaciones técnicas, Perfil Z-Tubest® 11

Serie de Perfiles Z-Tubest® 25

Tablas para cálculo y diseño estructural 29

Capacidades admisibles Perfiles Z-Tubest® 33

Cargas axiales admisibles 35

Momentos admisibles 36

Tablas de selección rápida para diseño 47

Esquema de traslapo y conexiones 55

Ejemplo de diseño 63

Anexo 77

INDICE

5

FICHA TÉCNICA PERFILZ-Tubest® 1

3

Especificaciones Técnicas,Perfil Z-Tubest® 2

Serie PerfilesZ-Tubest® 3

Tabla de Cálculoy Diseño Estructural 4

CapacidadesAdmisibles 5

Tabla de Selección rápidapara Diseño 6

Esquema de traslapoy Conexiones 7

Ejemplo de Diseño 8Anexo 9

7

9

FICHA TECNICA PERFIL / Z-Tubest®

La Serie de Perfiles Z-Tubest posee las características y especificaciones que se detallana continuación:

ACERO : A42-27 ES.Tensión de Fluencia 2700 Kgf/cm2

Tensión de Ruptura 4200 Kgf/cm2

Alargamiento 20%

DISEÑO : Según Manual AISI: “SPECIFICATION FOR THE DESIGNOF COLD FORMED STEEL STRUCTURAL MEMBERS”,Edición 1996.

PERFIL Z

Espesor : 1,6* - 2 - 2,5 - 3 mm.

Largo : Ref. capítulo 6.

Tolerancia en el largo : -0,+15 mm.

(*) Galvanizado G60. Acero ASTM A653 Fy ³ 2700 Kgf/cm2


3








11

3

ESPECIFICACIONES TECNICAS / Z-Tubest®

Para el dimensionamiento de costaneras Z-Tubest se utilizan las especificaciones delAmerican Iron and Steel Institute (AISI) "Specification for the Design of Cold FormedSteel Structural Members" en su última versión de 1996, y que corresponde a la parte5 del "Cold Formed Steel Design Manual". En este documento se han incorporadotambién algunas modificaciones y complementos contenidos en el Suplemento Nº 1de la especificación, publicado por el AISI en 1999.

El AISI ha incorporado en sus especificaciones tanto el método tradicional dediseño conocido como "Diseño por Tensiones Admisibles" (Allowable Stress Design,ASD), o bien el nuevo método conocido como "Diseño por Factores de Carga yResistencia" (Load and Resistance Factor Design, LRFD). En este caso se ha consideradousar el método ASD, ya que en la actualidad continúa siendo el método más utilizado.

Las costaneras son piezas sometidas fundamentalmente a flexión, y como sabemos,en estas circunstancias una pieza puede alcanzar su falla ya sea por que se produjopandeo lateral (o volcamiento), o bien la pieza estaba impedida al vuelco o arriostrada,y por tanto se alcanza el límite de su resistencia mecánica. En un diseño tradicionalelástico, el criterio utilizado para el límite de resistencia de la pieza corresponde alinicio de fluencia, que será el criterio utilizado en este caso, sin embargo, se puedemencionar que el AISI entrega un criterio alternativo basado en la reserva inelástica decapacidad de la sección.

Como las secciones son de espesores reducidos, en algunos casos, dependiendo delas relaciones ancho espesor y los esfuerzos solicitantes, la sección debe serreducida a sus propiedades efectivas según se indica más adelante.

A continuación se entregan las especificaciones de diseño de las costaneras Z-Tubestde acuerdo a la Especificación AISI en su última versión.

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VIGAS ARRIOSTRADAS

Si la pieza está arriostrada, el momento nominal corresponde a:

Mn = Se Fy

En que:

Fy = Tensión de fluencia del acero, 2.700 kgf/cm2

Se = Módulo elástico efectivo de la sección calculado con la fibra extrema en compresión o tracción a una tensión igual a Fy.

El factor de seguridad que se aplica al momento nominal, corresponde en este caso a½b = 1,67

VIGAS NO ARRIOSTRADAS

Si la pieza está afecta a pandeo lateral, el momento nominal corresponde a:

Mn = ScMc/Sf con ½b=1,67

Donde:

Sc = Módulo elástico de la sección total calculada para una tensión de Mc/Sf en la fibra extrema comprimida.

Sf = Módulo elástico de la sección total calculada para la fibra extrema en compresión.

Mc = Momento crítico que se determina de la siguiente forma:

Para Me ³ 2,78My

Mc = My

Para 2,78My > Me > 0,56My

Mc = 10 My (1 - 10My/36Me) 9

Para Me ² 0,56My

Mc= Me

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MY = SfFy

Me = Momento elástico crítico, que para el perfil Z-Tubest tiene el siguiente valor:

Me =

d = Altura del perfil Z-TubestE = Módulo de elasticidad.L = Longitud no arriostrada del elemento.Iyc = Momento de inercia de la porción en compresión de la sección, calculado

en torno al eje paralelo al alma y considerando la sección total no reducida.

Cb = Coeficiente que se debe determinar a partir de la forma del diagrama de momento en el tramo no arriostrado en consideración.

Cb =

Mmax = Valor absoluto del momento máximo en el tramo.MA = Valor absoluto del momento a un cuarto de la longitud del tramo.MB = Valor absoluto del momento al centro de la longitud del tramo.MC = Valor absoluto del momento a tres cuartos de la longitud del tramo.

CÁLCULO DEL MÓDULO ELÁSTICO EFECTIVO

Las secciones Z-Tubest se forman a partir de tres tipos de elementos, que sonel alma, las alas y los atiesadores de alas o atiesadores de borde.

Los elementos o partes de una sección cuando son sometidos a compresión podránsufrir un pandeo de placa para ciertas relaciones de esbeltez o ancho-espesor. Elcriterio adoptado por el AISI es eliminar de la sección total aquellas porciones quepueden presentar un pandeo de placa, transformándose en una sección efectiva.

Las almas son elementos atiesados, ya que las alas y sus atiesadores de bordeentregan una rigidez adecuada a este elemento en sus extremos. Cuando la piezase somete a flexión, el alma presenta un gradiente de tensiones con una zona encompresión y otra en tracción. Si el alma es muy esbelta podrá ser necesario reducirsu sección eliminando una porción en compresión afecta a pandeo, por lo que laposición del eje neutro de la pieza no es conocido y para su determinación se requerirárealizar tanteos sucesivos.

12,5 Mmax

2,5Mmax + 3MA + 4MB + 3MC

(π2ECbdlyc)

2L2


Las alas son elementos no totalmente atiesados, ya que el atiesador de borde notiene la rigidez suficiente para empotrar el ala. Como el espesor de las alas esreducido en relación a su altura, la distribución de tensiones en éstas producto dela flexión se puede suponer uniforme, existiendo un ala uniformemente traccionaday otra uniformemente comprimida. El ala comprimida queda sujeta a reducción poresbeltez, sin embargo, la porción afecta a pandeo se determina sin iteraciones a partirde las expresiones de pandeo de placas del AISI.

Los atiesadores de borde son elementos no atiesados sometidos a gradiente detensiones, pero en el caso de secciones Z-Tubest no se encuentran afectos a reducciónde su sección.

Se indican a continuación las expresiones del AISI aplicadas a las secciones Z-Tubestpara determinar las propiedades efectivas.

ALMA DE SECCIÓN Z-Tubest en flexión (Gradiente de tensiones)

Los anchos efectivos b1 y b2 como se muestran en la figura, se determinan de lassiguientes ecuaciones:

b1 = be / (3 - Ψ)

Para Ψ ² -0,236

b2 = be /2

b1+b2 no debe exceder la porción en compresión del alma calculada en base a la sección efectiva.

Para Ψ > -0,236

b2 = be-b1

Donde:be = Ancho efectivo determinado de acuerdo a las expresiones posteriores con:

k = 4 + 2 (1 -Ψ)3+2(1-Ψ)

Ψ = f2 /f1

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Elementos atiesados bajo gradientes de tensiones

k e Eλ = 1,052 w f

f1

COMPRESIÓN

W

COMPRESIÓN

A

f1,f2 =Tensiones mostradas en la figura calculadas en base a la sección efectiva.

f1 corresponde a compresión (+) y f2 puede ser tracción (-) o compresión(+).

En caso que ambos sean compresión, f1³ f2.

Ancho efectivo:

El ancho efectivo be se determina de la siguiente forma:

b = w cuando λ ² 0,673b = ρw cuando λ > 0,673

En que w = ancho plano del alma = w = A-e-2R

ρ = (1 – 0,22 /λ) / λ

λ : Factor de esbeltez determinado de la siguiente forma:

b1

f1

COMPRESIÓN

W

f2 TRACCIÓN

Ab2

b1

b2

f2


ALAS DE SECCIÓN Z-Tubest

Las alas corresponden a elementos sometidos a compresión uniforme con un atiesadorextremo.Se debe determinar el ancho efectivo mediante las siguientes expresiones:

S = 1,28 E / f

Caso I w/e ² S/3Ia = 0b = wds = d’sAs = A’s

Caso II S /3< w/e < S

Is = 0,0417d3eIa /e

4 = 399 [(w/e) /S - ku/4]3

n = 1/2C2 = Is / Ia ² 1C1 = 2 - C2

El ancho efectivo b se determina con las mismas ecuaciones de lapágina anterior, pero con el siguiente valor de k:

k = C2n (ka - ku) + ku

ku = 0,43

Si D/w ² 0,8 entoncesKa = 5,25 - 5 [D/w]² 4.0ds = C2d’s

Caso III w/e ² S

Ia / e4 = [115 (w/e) /S ]+5

C1, C2, b, k ds , As se determinan para caso II con n=1/3

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ATIESADOR DE BORDETENSIÓN f

3 PARA

TENSIÓN f DEL ALA

2

C 1b

2

C 2b

D

ddsd's

W

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Corte

(a) Para h/e ² 0,96 Ekv/Fy

Vn = 0,60Fyhe

½v = 1,50 Factor de seguridad

(b) Para 0,96 Ekv /Fy < h/e ² 1,415 Ekv /Fy

Vn = 0,60F e2 Ekv /Fy


(c) Para h/e > 1,415 Ekv /Fy

Vn = 0,905 Ekv e3/h


En que:

Vn = Valor nominal de corte de la viga.

e = Espesor del alma.

h = Altura plana de la sección.

kv = Coeficiente de placa, que en este caso corresponde a 5,34.

Combinación de Flexión y Corte

Para secciones Z-Tubest las capacidades requeridas de corte V, y de flexión M,deberán satisfacer la siguiente expresión:

½b M2 ½v V

2

+ ²1,0Mnxo Vn

CAPACIDAD DE CORTE Y PANDEO DEL ALMA

Las costaneras son elementos que trabajan fundamentalmente a flexión, y por lotanto el diseño queda controlado en general por resistencia a flexión o estabilidadlateral. Las tablas generales de capacidades entregan los valores admisibles para cortey pandeo del alma. Adicionalmente se entrega a continuación las expresiones del AISIpara cor te y pandeo del alma apl icables a las secciones Z-Tubest.


Donde:

½b = Factor de seguridad por flexión.½v = Factor de seguridad por corte.Mn = Capacidad nominal de flexión cuando sólo existe flexión.Mnxo = Capacidad nominal de flexión en torno al eje centroidal x,

para sección completamente arriostrada.Vn = Capacidad nominal de corte cuando sólo existe corte.

Pandeo del Alma

En el caso de existir cargas puntuales en las costaneras Z-Tubest, y en las reaccionesde apoyo, será necesario verificar el pandeo del alma por compresión. La capacidadresistente por pandeo del alma se podrá verificar según el capítulo C3.4 de laespecificación de diseño del AISI.

CRITERIOS DE DISEÑO PARA COSTANERAS Z-Tubest

A continuación se entregan algunos criterios de diseño de costaneras paranaves industriales que corresponden a los propios criterios aceptados por el AISIen su manual de diseño "Cold Formed Steel Design Manual", en su última versiónde 1996, complementados con criterios aceptados por la práctica profesional chilena.

En primer lugar habrá que decir que las costaneras cumplen la función de soportarla cubierta, ya sea de techo o lateral, y las cargas que pueden existir sobre ésta. Lasnormas utilizadas para definir las cargas en las cubiertas son la norma NCh 1537of86"Diseño estructural de edificios, cargas permanentes y sobrecargas de uso", la normaNCh 432of72 "Cálculo de la acción del viento en las Construcciones", y la normaNCh 431of77 "Construcción – Sobrecargas de Nieve".

Las costaneras entregan apoyo a la cubierta, que se conecta al ala superiormediante algún sistema de anclaje. La cubierta bajo ciertas condiciones puede evitarel vuelco del ala superior comprimida transformando la sección en arriostrada, y almismo tiempo colaborar a la estabilidad de la sección cuando la compresión se produceen el ala inferior por efecto de la succión de viento. En este caso, no es necesarioutilizar arriostramientos intermedios.

Cuando no es posible contar con la cubierta como elemento que evite el pandeo lateraldel ala comprimida, se deberá considerar como longitud no arriostrada el largo totalentre apoyos. Es decir, la distancia total entre marcos de apoyo, o bien la distanciaentre colgadores interiores.

Las costaneras se pueden conectar de tal forma que trasmitan momento negativosobre el apoyo, y en tal caso se forma una viga continua, o bien no materializartraslapos y apoyar sin trasmisión de momentos sobre los marcos, generándoseuna viga simplemente apoyada. Desde el punto de vista de diseño, la viga continuaes más eficiente ya que los esfuerzos y deformaciones se ven notoriamente disminuidos,permitiéndose el uso de secciones más livianas. Las costaneras simplemente apoyadaspresentan esfuerzos y deformaciones mayores, y por lo tanto resultarán secciones demayor peso.

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Se entregan a continuación los criterios de diseño de costaneras Z-Tubest, siendoconveniente aclarar que éstos corresponden a los criterios considerados parte deuna "buena práctica", no intentándose por ello imponerlos como obligatorios, ni menosprohibir otros criterios o aproximaciones que son de responsabilidad del profesional.

CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO DE COSTANERAS Z-Tubest

1. Las costaneras se deben conectar a los apoyos de tal forma que se evite eldesplazamiento lateral del ala comprimida. Para efectos prácticos, bastará conusar pernos colocados en el alma próximos a ambas alas.

2. Las cargas producto de viento, nieve y otro tipo de sobrecargas se supone actúanen forma uniforme.

3. El modelo estructural a utilizar puede ser de vigas continuas o simplementeapoyadas que considere el material homogéneo y de comportamiento elásticolineal.

4. Los colgadores intermedios deben poder soportar las cargas que trasmiten, y sedeben colocar próximos al ala comprimida a modo de ser considerados como puntosde fijación lateral.

5. Se puede considerar que la cubierta provee un apoyo continuo al ala comprimidacuando cumple ciertas condiciones específicas que se indican en el tema deDIAFRAGMAS RIGIDOS y además se pueda probar que impide el desplazamientoy rotación del ala superior comprimida.

6. Para esfuerzos de succión, se podrá considerar que la cubierta colabora con laestabilidad del ala inferior comprimida si cumple las condiciones expuestas en eltema de DIAFRAGMAS RIGIDOS. En este caso se puede llegar hasta el 70% de lacapacidad de la sección arriostrada.

7. Cuando se deba considerar puntos discretos de arriostramiento y exista succionesde viento, se deberá disponer un colgador que pueda evitar el desplazamiento lateralde ambas alas.

CRITERIOS DE DISEÑO DE COSTANERAS Z-Tubest CONTINUAS

1. Las costaneras Z-Tubest se conectan mediante zonas traslapadas en losapoyos de tal forma que entregan una continuidad completa de momentos entrelos elementos.

2. El análisis de la viga continua puede realizarse considerando que todos los elementostienen las mismas propiedades de inercia, o bien considerar que las zonas detraslapo son elementos con propiedades equivalentes a la suma de las propiedadesde los elementos traslapados.

3. Se considera que las capacidades resistentes de las porciones de traslapo correspondena la suma de las capacidades resistentes de las piezas individuales.

4. Cuando la cubierta pueda ser considerada un diafragma rígido, para cargas degravedad, el ala inferior comprimida en y/o próxima a los apoyos, se asumecompletamente arriostrada entre el apoyo y el del diagrama de momentos seconsidera un cantilever con un extremo libre.

5. Cuando se deba considerar puntos discretos de arriostramiento, el sistema decolgadores deberá dar apoyo lateral al ala comprimida, según corresponda, tantoal ala superior como al ala inferior.

6. Como condición necesaria, las costaneras extremas deberán tener la mismaaltura de las costaneras interiores, y existir a lo menos 4 tramos de continuidad.


DIAFRAGMAS RIGIDOS

Como ya se ha mencionado, bajo ciertas condiciones, es posible considerar quela cubierta de techo colabora a evitar el volcamiento del ala inferior de las costanerasZ-Tubest, que es la situación que se produce en el tramo, producto de succión deviento.

Se puede considerar que el momento nominal de la sección en las condiciones anterioreses:

Mn = R Se Fy

En que el valor de R corresponde a:

R = 0,50 para costaneras Z-Tubest simplemente apoyadas Z 250.R = 0,65 para costaneras Z-Tubest simplemente apoyadas Z 175 y Z 200.R = 0,70 para costaneras Z-Tubest simplemente apoyadas Z 100 a Z 150.R = 0,70 para costaneras Z-Tubest continuas.

El sistema de costaneras Z-Tubest y cubierta deben cumplir los siguientes requisitos:(1) Para costaneras continuas, la longitud del traslapo a cada uno de los lados del

apoyo (distancia del centro del apoyo al extremo del traslapo) no debe ser inferiora 1,5 veces la altura total de la sección.

(2) La máxima longitud entre apoyos de la costanera Z-Tubest debe ser 10 metros.(3) Para sistemas de costaneras continuas, el tramo mayor no puede tener una longitud

de más de un 20% que el tramo menor.(4) Ambas alas deben estar impedidas de desplazarse lateralmente en los apoyos.(5) La cubierta o revestimientos laterales deben ser paneles de acero de un espesor

mínimo de metal base de 0,46 mm, con nervios de una altura mínima de 32 mmque se deben espaciar como máximo 300 mm.

(6) Los anclajes serán tornillos autoperforantes Nº12, o remaches de 3/16" congolillas de 1/2" de diámetro.

(7) Los conectores indicados se espaciarán centro a centro una distincia no mayora 300 mm, y se deben colocar próximos al centro del ala de las secciones Z-Tubest

Si se puede asegurar que la cubierta y sus fijaciones, además de las condiciones (1)a (7) anteriores impiden cualquier desplazamiento o giro del ala superior de lascostaneras Z-Tubest, se puede prescindir de arriostramientos intermedios y utilizartoda la capacidad de f lexión de la sección en el caso del ala superioren compresión.Esto se podrá probar ya sea mediante ensayos según se especifica en el capítuloVIII del "Cold Formed Steel Design Manual" del AISI de 1996, o bien mediante unmétodo analítico basado en principios aceptados de la mecánica estructural queconsidere la resistencia y estabilidad del sistema costanera-fijaciones-cubierta.

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ARRIOSTRAMIENTOS INTERMEDIOS

Si no es posible probar que la cubierta impide cualquier desplazamiento o giro delala superior comprimida de la costanera Z-Tubest, se deberá considerar que la longitudno arriostrada del tramo corresponde a la distancia entre fijaciones laterales, esdecir la distancia entre apoyos, o bien la distancia entre apoyos y fijacionesintermedias o la distancia entre fijaciones intermedias.

Las fijaciones intermedias se deben diseñar de acuerdo a la sección D3.2 de laespecificación del AISI "Specification for the Design of Cold Formed Steel StructuralMembers", edición de 1996.

ESQUEMAS DE LARGOS Y PERFORACIONES

Se ha elaborado una línea de productos Z-Tubest para satisfacer un rango ampliode requerimientos del mercado. En el caso de las costaneras continuas, los largosdefinidos para las costaneras Z-Tubest se han determinado de tal forma de satisfacerlos requerimientos de traslapo, resistencia y deformación para obtener un aprovechamientoóptimo.Se adjuntan Esquemas para vigas continuas, con longitudes de apoyo de 5,6,7,8,9 y10 metros.

TABLAS DE DISEÑO

A modo de facilitar el trabajo de cálculo de las costaneras Z-Tubest, que puede serbastante laborioso, en especial en cuanto a la determinación de las propiedadesefectivas y por consiguiente las capacidades, se ha desarrollado una serie de tablasque se presentan a continuación.

La primera de éstas corresponde a las propiedades de las secciones de la serieZ-Tubest y las tablas de capacidades de flexión y compresión, determinadas paradistintas longitudes y con un coeficiente para flexión de Cb=1,0. Se incorpora lascapacidades de corte y pandeo del alma.

A modo de facilitar al máximo la labor de los diseñadores, se ha elaborado tablasde selección rápida que permite obtener en forma directa las cargas admisibles paralas secciones Z-Tubest para distintas distancias entre apoyos y longitudes no arriostradasque se han desarrollado en base a los Criterios de Diseño.

Finalmente se incluye un anexo útil para el cálculo de costaneras Z-Tubest dondese han incorporado valores del coeficiente Cb para distintas formas del diagrama demomentos, tablas de vigas continuas y una tabla con los módulos elásticos efectivospara los momentos máximos admisibles (momento nominal dividido por el factor deseguridad ½b=1,67).


USO DE TABLAS DE SELECCIÓN RÁPIDA

Estas tablas se han desarrollado para longitudes de apoyo entre 5 y 10 metros. Seha considerado en el desarrollo de las tablas la capacidad resistente de las piezas,la capacidad por pandeo lateral del ala comprimida en el caso de sistema sindiafragma rígido, y las deformaciones máximas en el tramo de L/200.Para el caso de costaneras Z-Tubest no arriostradas por la cubierta, se ha consideradoel uso de fijaciones intermedias en puntos tercios para longitudes de apoyo de 5,6 y 7 metros. Para longitudes de 8, 9 y 10 metros se ha considerado apoyo en lospuntos cuartos de la longitud.

Para la utilización de las tablas, bastará con determinar la carga uniformementedistribuida requerida para el caso en estudio, y obtener la sección más liviana quepresenta una carga admisible igual o superior a la requerida. Cuando se diseñacostaneras continuas, las piezas extremas quedan sometidas a esfuerzos yrequerimientos por deformaciones mayores que las costaneras interiores, por lo quees usual disponer de secciones distintas de tal forma de obtener la máxima economía.Por lo tanto, se deberá analizar cuál es la combinación de secciones para el tramoextremo e interior que significa el menor peso, teniéndose como único requerimientoque ambas costaneras deben tener igual altura.

En el caso de considerar diafragma rígido en costaneras simplemente apoyadas,para succiones de viento se deberá multiplicar los valores de la tabla por un factorigual a 0,7 si las secciones tienen una altura igual o menor a 150 mm, por 0,5 parasecciones de una altura igual o mayor a 250 mm y por 0,65 para costaneras Z-Tubestde 175mm y 200mm de altura. Para el caso de costaneras continuas,independientemente de la altura de la sección, los valores de la tabla, en el casode succión de viento y diafragma rígido se deben multiplicar por 0,7.

Observación:Las expresiones para determinar las capacidades de compresión se pueden encontraren el manual AISI.En el presente manual se entregan sólo las tablas de capacidades.

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3








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SERIE DE PERFILES Z-Tubest®

Tabla Nº1Dimensiones Perfiles Z-Tubest

A42-27 ES Fy=2700 Kgf/cm2

FICHA ZTUB 2000/0020a-0

1,6*22,531,6*22,531,6*22,531,6*22,531,6*22,531,6*22,53

151515151515151515151515202020202020202020202020

454545454545454545454545707070707070707070707070

505050505050505050505050757575757575757575757575

100100100100125125125125150150150150175175175175200200200200250250250250

2,743,424,225,043,063,814,715,623,374,205,206,214,445,546,878,224,755,937,368,805,386,718,349,98

1,6*22,531,6*22,531,6*22,531,6*22,531,6*22,531,6*22,53

Z 100 x 50 x 15 x

Z 125 x 50 x 15 x

Z 150 x 50 x 15 x

Z 175 x 75 x 20 x

Z 200 x 75 x 20 x

Z 250 x 75 x 20 x

(*) Ver referencia ficha técnica, sólo a pedido.

R = 3 mmα = 45º

Bs

Descripción Dimensiones Peso A Bs Bi C e

Z A x Bs x C x e Kgf/m mm mm mm mm mm

Bi


Tabla Nº1Dimensiones Perfiles Z-Tubest


FICHA ZTUB 2000/0020b-0

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Tabla de Códigos

Z 100 x 50 x 15 x 1,6*Z 100 x 50 x 15 x 2,0Z 100 x 50 x 15 x 2,5Z 100 x 50 x 15 x 3,0






2,743,424,225,04

3,063,814,715,62

3,374,205,206,21

4,445,546,878,22

4,755,937,368,80

5,386,718,349,98

100100100100

125125125125

150150150150

175175175175

200200200200

250250250250

50505050

50505050

50505050

75757575

75757575

75757575

45454545

45454545

45454545

70707070

70707070

70707070

15151515

15151515

15151515

20202020

20202020

20202020

1,62,02,53,0

1,62,02,53,0

1,62,02,53,0

1,62,02,53,0

1,62,02,53,0

1,62,02,53,0

9.2199.2209.2219.222

9.2239.2249.2259.226

9.2279.2289.2299.230

9.2319.2329.2339.234

9.2359.2369.2379.238

9.2399.2409.2419.242

9.219-5.8009.220-5.8009.221-5.8009.222-5.800

9.223-5.8009.224-5.8009.225-5.8009.226-5.800

9.227-5.8009.228-5.8009.229-5.8009.230-5.800

9.231-5.8009.232-5.8009.233-5.8009.234-5.800

9.235-5.8009.236-5.8009.237-5.8009.238-5.800

9.239-5.8009.240-5.8009.241-5.8009.242-5.800

9.219-6.9009.220-6.9009.221-6.9009.222-6.900

9.223-6.9009.224-6.9009.225-6.9009.226-6.900

9.227-6.9009.228-6.9009.229-6.9009.230-6.900

9.231-6.9009.232-6.9009.233-6.9009.234-6.900

9.235-6.9009.236-6.9009.237-6.9009.238-6.900

9.239-6.9009.240-6.9009.241-6.9009.242-6.900

9.219-8.0009.220-8.0009.221-8.0009.222-8.000

9.223-8.0009.224-8.0009.225-8.0009.226-8.000

9.227-8.0009.228-8.0009.229-8.0009.230-8.000

9.231-8.0009.232-8.0009.233-8.0009.234-8.000

9.235-8.0009.236-8.0009.237-8.0009.238-8.000

9.239-8.0009.240-8.0009.241-8.0009.242-8.000

9.219-9.1009.220-9.1009.221-9.1009.222-9.100

9.223-9.1009.224-9.1009.225-9.1009.226-9.100

9.227-9.1009.228-9.1009.229-9.1009.230-9.100

9.231-9.1009.232-9.1009.233-9.1009.234-9.100

9.235-9.1009.236-9.1009.237-9.1009.238-9.100

9.239-9.1009.240-9.1009.241-9.1009.242-9.100

9.227-10.2009.228-10.2009.229-10.2009.230-10.200

9.231-10.2009.232-10.2009.233-10.2009.234-10.200

9.235-10.2009.236-10.2009.237-10.2009.238-10.200

9.239-10.2009.240-10.2009.241-10.2009.242-10.200

9.228-11.3009.229-11.3009.230-11.300

9.231-11.3009.232-11.3009.233-11.3009.234-11.300

9.235-11.3009.236-11.3009.237-11.3009.238-11.300

9.239-11.3009.240-11.3009.241-11.3009.242-11.300

Dimensiones Códigos Designación Peso H Bs Bi C espesor Largos (mm)

Kgf/m mm mm mm mm mm 6.000 5.800 6.900 8.000 9.100 10.200 11.300


3








29

31

PROPIEDADES PARA EL DISEÑO PERFIL Z-Tubest®

Tabla Nº2Propiedades geométricas Z-Tubest


FICHA ZTUB 2000/0025-0

Designación DimensionesPropiedades Pandeo

Peso Area EJE X-X EJEY-Y torsional

Z A x B x C x e A Bs Bi C e L W i x L W i y xo io 100J Camm x mm x mm x mm mm mm mm mm mm kfg/m cm2 cm4 cm3 cm cm cm4 cm3 cm cm cm cm cm4 cm4

A

eR

C

X

y

x

Bs

Bi

100100100100

125125125125

150150150150

175175175175

200200200200

250250250250

xxxx

xxxx

xxxx

xxxx

xxxx

xxxx

50505050

50505050

50505050

75757575

75757575

75757575

15151515

15151515

15151515

20202020

20202020

20202020

1,62,02,53,0

1,62,02,53,0

1,62,02,53,0

1,62,02,53,0

1,62,02,53,0

1,62,02,53,0

45454545

45454545

45454545

70707070

70707070

70707070

2,743,424,225,04

3,063,814,715,62

3,374,205,206,21

4,445,546,878,22

4,755,937,368,80

5,386,718,349,98

3,504,355,376,42

3,904,856,007,17

4,305,356,627,92

5,667,058,7510,5

6,067,559,3711,2

6,868,5510,612,7

58,472,589,0106

97,1121148177

148184226270

283352435520

384478591706

6448029921190

11,213,917,020,1

15,018,622,827,1

19,223,829,234,6

31,639,248,357,6

37,646,757,668,6

50,662,977,792,6

4,094,084,074,07

4,994,994,974,97

5,875,865,855,84

7,077,077,057,05

7,967,967,947,93

9,699,689,669,66

5,845,825,795,77

5,855,835,815,78

5,875,855,825,79

8,708,688,668,63

8,718,698,678,64

8,738,718,688,66

23,028,334,440,3

23,128,334,440,3

23,128,334,440,3

77,295,4117138

77,295,4117138

77,295,4117138

3,954,865,936,98

3,944,855,926,97

3,934,845,916,95

8,8711,013,516,0

8,8611,013,516,0

8,8511,013,516,0

2,572,552,532,51

2,432,412,392,37

2,322,302,282,26

3,703,683,663,63

3,573,553,533,51

3,363,343,323,30

5,195,215,245,27

6,466,486,516,53

7,727,747,777,79

8,958,979,009,03

10,210,210,310,3

12,712,712,812,8

-0,05-0,05-0,05-0,05

-0,05-0,05-0,05-0,05

-0,04-0,04-0,05-0,05

-0,04-0,04-0,05-0,05

-0,04-0,04-0,04-0,05

-0,04-0,04-0,04-0,04

4,834,814,794,78

5,555,545,525,50

6,316,306,276,26

7,987,977,947,93

8,728,718,698,68

10,310,210,210,2

29,858,0112192

33,264,7125215

36,771,4138237

48,394,0182314

51,7101195336

58,5114221381

371456550645

607745902

1060

908111013501580

3920484059207000

5270651079709420

8640107001310015500

ZZZZ

ZZZZ

ZZZZ

ZZZZ

ZZZZ

ZZZZ

xxxx

xxxx

xxxx

xxxx

xxxx

xxxx

xxxx

xxxx

xxxx

xxxx

xxxx

xxxx

100100100100

125125125125

150150150150

175175175175

200200200200

250250250250

50505050

50505050

50505050

75757575

75757575

75757575

15151515

15151515

15151515

20202020

20202020

20202020

1,62,02,53,0

1,62,02,53,0

1,62,02,53,0

1,62,02,53,0

1,62,02,53,0

1,62,02,53,0

X

y


3








33


Tabla Nº3Momentos admisibles Z-Tubest



34

Momentos Admisibles (tf-m)M

b

n

xx

Y

Y0,500,751,001,251,501,752,002,252,502,753,003,253,503,75

L200

Longitud, KL(m)

0,1810,1810,1810,1810,1720,1610,1490,1350,1190,1020,0860,0730,0630,055

3,24

0,2250,2250,2250,2240,2130,1990,1840,1670,1470,1250,1050,0900,077

3,25

0,2750,2750,2750,2740,2600,2440,2250,2040,1800,1540,1290,1100,0950,083

3,27

0,3250,3250,3250,3240,3080,2890,2660,2410,2120,1810,1520,1300,112

3,28

Z -Altura mm Z100Bs ala mm 50Bi ala mm 45C atiesador mm 15e espesor mm 1,6 2,0 2,5 3,0R mm 3,0 3,0 4,5 4,5Peso Kgf/ml 2,74 3,42 4,22 5,04Mmáx tf-m 0,181 0,225 0,275 0,325

NOTAS:1. Para flexión y compresión, la resistencia efectiva se ha calculado sin considerar el incremento por el trabajo de formado en frío.

2. Se omiten los valores de Mn

3. L200 en metros (obtenido para vigas simplemente apoyadas).4. ½b = 1,67.5. Cb = 1,0.

inferiores a 0,3 Mmáx.½b

cm3

tftftftftf

11,21,60

0,4500,4310,7300,713

13,91,99

0,6980,6801,121,09

17,02,39

0,9890,9571,651,61

20,12,851,441,402,352,30

WxV

R10RhP10Ph

PROPIEDADES

35


Tabla Nº3Monentos admisibles Z-Tubest



Cargas Axiales Admisibles PxT y Py

F (tf)

0,500,751,001,251,501,752,002,252,502,753,003,253,503,754,004,254,504,755,005,255,505,756,006,256,506,757,007,257,507,758,00

4,464,344,193,983,743,483,222,962,712,472,252,041,841,671,531,411,321,241,171,111,061,010,9710,9360,9050,8770,8520,8300,8100,7920,775

5,985,805,565,274,964,644,324,013,693,383,112,862,642,442,262,122,001,901,821,741,681,621,581,531,491,461,431,401,381,351,33

7,897,697,417,066,666,225,745,254,744,243,763,292,852,482,181,931,721,551,40

9,349,028,628,187,737,306,896,195,905,645,425,225,054,904,774,654,554,464,384,304,244,184,134,094,044,013,973,943,913,88

Longitud, KL(m)

Z - Altura mm Z100Bs ala mm 50Bi ala mm 45C atiesador mm 15e espesor mm 1,6 2,0 2,5 3,0R mm 3,0 3,0 3,0 3,0Peso Kgf/ml 2,74 3,42 4,22 5,04Cargas tf Px

T PyF Px

T PyF Px

T PyF Px

T PyF

4,494,414,294,163,963,733,493,232,972,702,432,171,901,661,461,291,151,030,933

6,035,895,715,485,214,914,584,233,873,473,072,702,342,041,791,581,411,271,14

7,827,557,206,816,395,985,585,214,874,564,284,043,823,633,463,323,193,062,962,872,792,722,662,612,572,522,492,452,422,402,37

9,429,178,838,417,927,396,816,215,615,014,423,863,342,912,562,262,021,811,64

NOTAS: 1. Las líneas horizontales indican λC = 1,502. Se omiten los valores para KL/i > 2003. Lx: Longitud no arriostrada para flexión alrededor del eje X-X.LY: Longitud no arriostrada para flexión alrededor del eje Y-Y.LT: Longitud no arriostrada para torsión.

Alx/100ly/100ix/iyiyxoio

cm2

cm4

cm4

cmcmcmcm

3,500,5840,2311,592,57-0,0474,83

4,350,7250,2831,602,55-0,0474,82

5,370,8900,3451,602,54-0,0514,80

6,421,060,4051,622,51-0,0514,78

PROPIEDADES





36


b

n

xx

Y

Y0,500,751,001,251,501,752,002,252,502,753,003,253,50

L200

Longitud, KL(m)

0,2420,2420,2420,2400,2280,2120,1950,1740,1520,1280,1070,0910,079

4,04

0,3010,3010,3010,2980,2820,2630,2410,2160,1880,1570,1320,1130,097

4,04

0,3690,3690,3690,3650,3450,3210,2940,2640,2300,1930,1620,1380,119

4,06

0,4370,4370,4370,4320,4090,3810,3480,3120,2710,2270,1910,1620,140

4,07

Z -Altura mm Z125Bs ala mm 50Bi ala mm 45C atiesador mm 15e espesor mm 1,6 2,0 2,5 3,0R mm 3,0 3,0 3,0 3,0Peso Kgf/ml 3,06 3,81 4,71 5,62Mmáx tf-m 0,242 0,301 0,369 0,437




inferiores a 0,3 Mmáx.

27,12,661,421,472,322,38

15,01,710,4360,4790,7130,772

18,62,530,6810,7191,091,14

22,83,060,9701,011,621,67

cm3

tftftftftf

WxVR10RhP10Ph

PROPIEDADES

37


Tabla Nº4Cargas axiales admisibles Z-Tubest



0,500,751,001,251,501,752,002,252,502,753,003,253,503,754,004,254,504,755,005,255,505,756,006,256,506,757,007,257,507,758,008,258,50

4,564,454,314,123,893,643,383,122,862,622,382,161,951,781,641,521,421,321,241,161,101,040,9930,9490,9110,8770,8460,8190,7940,7720,7510,7330,716

6,176,005,775,505,214,894,564,243,933,633,343,082,842,602,392,222,071,951,841,751,671,601,541,491,441,401,361,331,301,271,241,221,20

8,278,067,787,437,026,576,085,574,984,403,843,302,852,482,181,931,721,55

10,410,19,699,208,698,177,677,206,776,386,025,715,435,184,964,774,594,444,304,184,073,973,883,803,743,673,623,573,533,493,453,423,39

4,574,484,354,193,973,733,463,192,912,622,342,071,821,621,451,291,151,03

6,196,045,835,585,284,954,604,233,843,463,082,712,342,041,791,581,411,27

8,248,017,717,366,986,586,185,795,405,004,654,324,033,783,543,333,153,002,872,762,672,582,512,442,392,332,292,252,212,182,142,122,09

10,410,19,759,248,658,007,316,605,885,184,513,873,342,912,562,272,021,81

Longitud, KL(m)

Z -Altura mm Z125Bs ala mm 50Bi ala mm 45C atiesador mm 15e espesor mm 1,6 2,0 2,5 3,0R mm 3,0 3,0 4,5 4,5Peso Kgf/ml 3,06 3,81 4,71 5,62Cargas tf Px

T PyF Px

T PyF Px

T PyF Px

T PyF



cm2

cm4

cm4

cmcmcmcm

3,900,9710,2312,052,43-0,0455,55

4,851,210,2832,062,42-0,0455,54

6,001,480,3462,072,40-0,0485,52

7,171,770,4052,092,38-0,0495,51

PROPIEDADES





38


b

n

xx

Y

Y0,500,751,001,251,501,752,002,252,502,753,003,253,50

L200

Longitud, KL (m)

0,3090,3090,3090,3040,2870,2660,2420,2150,1850,1540,1290,1100,095

4,83

0,3840,3840,3840,3770,3550,3300,3000,2660,2280,1890,1590,1360,117

4,83

0,4710,4710,4710,4620,4360,4040,3670,3260,2790,2320,1950,1660,143

4,84

0,5600,5600,5600,5490,5160,4780,4340,3850,3290,2730,2290,1950,168

4,86

Z -Altura mm Z 150Bs ala mm 50Bi ala mm 45C atiesador mm 15e espesor mm 1,6 2,0 2,5 3,0R mm 3,0 3,0 3,0 3,0Peso Kgf/ml 3,37 4,20 5,20 6,21Mmáx tf-m 0,309 0,384 0,471 0,560





19,21,710,4210,5230,6950,837

23,82,670,6630,7851,071,22

29,13,740,9501,051,601,73

cm3

tftftftftf

WxVR10RhP10Ph

PROPIEDADES

34,64,471,401,532,292,46

39





0,500,751,001,251,501,752,002,252,502,753,003,253,503,754,004,254,504,755,005,255,505,756,006,256,506,757,007,257,507,758,008,258,50

Longitud, KL (m)

4,624,524,384,203,983,733,473,212,942,692,442,212,001,821,671,541,431,341,261,181,121,071,020,9660,9210,8820,8460,8140,7860,7600,7360,7150,695

6,296,125,915,645,355,034,704,364,043,723,423,142,872,632,432,262,121,991,871,761,671,591,521,461,411,361,311,281,241,211,181,151,13

8,488,257,947,567,126,636,115,565,014,453,883,302,852,482,181,931,72

10,810,510,19,689,218,728,237,757,306,836,385,975,615,284,994,734,494,294,113,963,833,713,613,523,443,373,313,263,203,163,123,083,04

Z -Altura mm Z 150Bs ala mm 50Bi ala mm 45C atiesador mm 15e espesor mm 1,6 2,0 2,5 3,0R mm 3,0 3,0 3,0 3,0Peso Kgf/ml 3,37 4,20 5,20 6,21Cargas tf Px

T PyF Px

T PyF Px

T PyF Px

T PyF

4,624,524,384,203,963,693,413,122,822,532,241,961,731,551,391,251,14

6,296,125,905,625,304,944,564,173,763,362,972,602,292,041,791,591,41

8,488,267,977,627,236,826,415,995,595,214,854,524,213,903,603,353,142,972,822,692,582,482,402,322,252,192,142,092,052,011,981,941,91

10,810,510,19,578,998,357,676,926,105,314,553,873,342,912,562,272,02



cm2

cm4

cm4

cmcmcmcm

4,301,480,2312,532,32-0,0436,31

5,351,840,2842,552,30-0,0436,30

6,622,260,3462,562,28-0,0466,28

7,922,700,4052,582,26-0,0466,26

PROPIEDADES





40


b

n

xx

Y

Y0,500,751,001,251,501,752,002,252,502,753,003,253,503,754,004,254,504,755,005,255,505,75

L200

Longitud, KL (m)

0,4440,4440,4440,4440,4440,4440,4330,4200,4050,3880,3690,3430,3270,3090,2760,2440,2180,1960,1760,1600,1460,133

6,41

0,5710,5710,5710,5710,5710,5710,5600,5480,5330,5170,4940,4630,4260,3850,3410,3020,2700,2420,2180,1980,181

6,21

0,7760,7760,7760,7760,7760,7760,7530,7240,6930,6570,6160,5730,5250,4750,4210,3730,3320,2980,2690,244

5,65

0,9310,9310,9310,9310,9310,9310,9000,8650,8250,7810,7330,6800,6240,5630,4990,4420,3940,3540,3190,290

5,63






31,61,490,4070,5620,6780,897

39,22,670,6460,8451,051,30

48,34,170,9311,121,581,81

cm3

tftftftftf

WxVR10RhP10Ph

PROPIEDADES

57,65,281,371,592,262,53

41





0,500,751,001,251,501,752,002,252,502,753,003,253,503,754,004,254,504,755,005,255,505,756,006,256,506,757,007,257,507,758,008,258,50

Longitud, KL (m)

5,225,175,105,014,914,794,654,494,364,204,083,953,763,553,303,062,832,612,412,242,091,961,841,741,641,561,481,411,351,291,241,191,15

7,257,207,137,056,946,796,646,466,256,005,735,455,134,814,504,203,913,633,373,152,952,782,622,482,362,252,152,051,971,891,811,741,67

10,610,510,410,210,09,819,549,258,928,528,107,687,246,806,355,915,485,054,634,253,923,583,293,032,802,602,422,25

13,813,613,413,112,712,311,911,410,910,49,969,489,008,558,107,687,286,906,506,125,765,445,174,924,704,514,344,184,043,913,803,693,60


T PyF Px

T PyF Px

T PyF Px

T PyF

5,235,195,135,064,974,874,764,634,484,374,244,103,973,813,603,373,122,892,652,442,252,091,941,811,701,591,491,41

7,257,227,167,107,026,896,766,616,436,235,995,725,445,114,784,464,133,823,513,232,982,762,572,392,232,091,961,83

10,610,510,310,29,909,639,339,018,618,217,807,396,986,596,205,845,485,154,824,524,264,033,813,613,423,263,122,982,872,762,662,572,49

13,813,713,513,212,912,612,111,711,210,710,29,649,088,517,947,386,826,205,605,084,634,233,893,583,313,072,862,66



cm2

cm4

cm4

cmcmcmcm

5,562,83

0,7731,913,70

-0,0447,98

7,053,52

0,9551,923,68

-0,0447,97

8,754,351,171,933,66

-0,0467,95

10,55,201,391,943,64

-0,0467,93

PROPIEDADES





42


b

n

xx

Y

Y0,500,751,001,251,501,752,002,252,502,753,003,253,503,754,004,254,504,755,005,255,50

L200

Longitud, KL (m)

0,5310,5310,5310,5310,5310,5300,5150,4990,4800,4580,4350,4030,3830,3560,3160,2800,2490,2240,2020,1830,167

7,28

0,6800,6800,6800,6800,6800,6790,6650,6490,6300,6100,5790,5390,4940,4430,3910,3460,3090,2770,2500,2270,207

7,08

0,9210,9210,9210,9210,9210,9190,8900,8550,8160,7720,7220,6680,6090,5460,4810,4260,3800,3410,3080,279

6,46

1,111,111,111,111,111,111,071,020,9730,9180,8580,7930,7230,6470,5700,5050,4510,4040,365

6,41






37,61,290,3920,5980,6610,954

46,72,530,6280,9001,031,38

57,64,170,9111,201,551,91

cm3

tftftftftf

WxVR10RhP10Ph

PROPIEDADES

68,66,001,351,672,242,61

43





0,500,751,001,251,501,752,002,252,502,753,003,253,503,754,004,254,504,755,005,255,505,756,006,256,506,757,007,257,507,758,008,258,50

Longitud, KL (m)

5,255,205,145,054,954,844,714,544,424,294,154,013,853,633,403,162,932,702,502,322,162,021,901,791,691,601,521,451,381,321,271,221,17

7,317,267,207,127,016,886,726,566,356,115,855,585,264,944,634,324,033,743,473,243,032,852,682,542,412,292,182,092,001,921,851,781,72

10,710,610,510,310,19,869,589,288,908,488,047,597,146,686,225,775,324,884,474,123,803,523,273,032,802,602,42

14,013,913,613,313,012,612,111,711,210,710,29,749,258,778,317,877,447,046,656,285,935,635,345,064,824,604,414,234,083,933,803,693,58


T PyF Px

T PyF Px

T PyF Px

T PyF

5,265,215,155,084,984,884,764,594,474,354,204,073,933,733,503,253,002,762,532,332,162,001,861,741,631,531,44

7,317,277,217,147,056,926,786,626,426,215,935,665,345,004,664,323,993,673,363,102,872,662,482,312,162,031,91

10,710,610,510,310,19,799,509,198,808,407,997,587,176,766,375,995,635,284,944,624,354,103,893,693,523,363,223,092,952,832,722,622,53

14,013,913,713,413,112,712,211,811,310,710,29,599,008,417,837,246,676,105,585,084,634,233,893,583,313,072,86



cm2

cm4

cm4

cmcmcmcm

6,063,840,7732,233,57-0,0438,73

7,554,780,9552,243,56-0,0438,71

9,375,911,172,243,54-0,0448,69

11,27,061,392,263,52-0,0458,68

PROPIEDADES





44


b

n

xx

Y

Y0,500,751,001,251,501,752,002,252,502,753,003,253,503,754,004,254,504,755,005,255,50

L200

Longitud, KL (m)

0,7210,7210,7210,7210,7210,7150,6930,6680,6390,6080,5720,5310,5000,4500,3960,3510,3130,2810,2530,230

9,00

0,9200,9200,9200,9200,9200,9130,8910,8660,8380,8050,7570,6970,6310,5570,4900,4340,3870,3470,3130,284

8,79

1,241,241,241,241,241,231,191,141,081,01

0,9420,8630,7770,6860,6030,5340,4770,4280,386

8,08

1,501,501,501,501,501,481,421,361,291,211,121,02

0,9220,8130,7140,6330,5640,5070,457

7,98






50,61,030,3630,6570,6271,05

62,92,010,5930,9980,9921,53

77,73,980,8721,331,502,11

cm3

tftftftftf

WxVR10RhP10Ph

PROPIEDADES

92,66,001,301,862,182,87

45





0,500,751,001,251,501,752,002,252,502,753,003,253,503,754,004,254,504,755,005,255,505,756,006,256,506,757,007,257,507,758,008,258,50

Longitud, KL (m)

5,295,255,195,105,014,904,774,604,494,364,214,083,933,723,503,263,022,792,582,392,232,081,951,841,731,641,561,481,411,351,291,231,19

7,397,357,297,217,116,986,836,676,476,245,985,715,395,074,754,444,143,853,563,323,102,912,742,582,452,322,212,112,021,931,851,781,72

10,810,710,610,410,29,909,599,238,798,337,867,376,896,405,925,444,974,554,183,863,583,323,102,892,71

14,314,213,913,613,312,912,512,011,511,010,510,09,529,028,538,057,597,156,726,315,945,625,335,084,844,644,454,284,123,983,843,703,57


T PyF Px

T PyF Px

T PyF Px

T PyF

5,295,245,185,094,994,874,734,564,444,274,154,003,793,563,293,022,762,532,322,141,981,841,721,611,51

7,397,347,287,207,086,946,786,596,376,105,805,475,114,754,394,043,703,383,112,872,662,482,312,162,03

10,810,810,610,510,29,989,709,409,028,628,207,797,376,956,546,155,765,395,024,704,414,153,923,723,533,373,223,082,962,842,742,642,56

14,314,113,913,613,212,812,311,711,210,610,09,388,758,127,506,896,295,755,284,874,504,183,893,583,31



cm2

cm4

cm4

cmcmcmcm

6,866,440,7732,893,36-0,04010,3

8,558,020,9552,903,34-0,04010,2

10,69,921,172,913,32-0,04010,2

12,711,91,392,923,30-0,04010,2

PROPIEDADES

A : Área de la sección transversal del perfil.

Ix : Momento de inercia en torno al eje X.

Iy : Momento de inercia en torno al eje Y.

P10 : Carga admisible en el tramo, determinada por la capacidad resistente alaplastamiento y al pandeo vertical del alma, para una longitud de placa

de 10 cm.

Ph : Carga admisible en el tramo, determinada por la capacidad resistente alaplastamiento y al pandeo vertical del alma, para una longitud de placa h.

PxT : Capacidad admisible en compresión pura por pandeo torsional o flexo-torsionalen torno a x-x.

PYF : Capacidad admisible en compresión pura por pandeo por flexión en torno al eje

y-y.

R10 : Reacción en el apoyo, determinada por la capacidad resistente del alma alaplastamiento y al pandeo vertical, para una longitud de placa de 10 cm.

Rh : Reacción en el apoyo, determinada por la capacidad resistente del alma alaplastamiento y al pandeo vertical, para una longitud de placa h.

V : Corte vertical máximo para cualquier condición de carga simétrica.

Wx : Módulo resistente en torno al eje X.

h : Altura plana de la sección.

io : Radio de giro polar de la sección en torno al centro de corte.

ix : Radio de giro de la sección en torno al eje X.

iy : Radio de giro de la sección en torno al eje Y.

xo : Distancia desde el centro de corte al centroide según el eje X.

L200 : Longitud máxima admisible de una viga, para una deformación L200, al estarsolicitada a su capacidad máxima.

46

NOMENCLATURA ADICIONAL Z-Tubest®


3








47

49

SISTEMA DE COSTANERAS Z-Tubest®

Tabla Nº9Carga admisible simplemente apoyada



NOTAS:1. Qt : Capacidad de carga por tensiones. Qd : Capacidad de carga por deformación máxima L/200

2. Para cualquier pendiente de techo entre 0% y 35%

Condición de Apoyo:Costanera simplemente apoyada sin cubierta rígidaCarga admisible q(kgf/ml)

Z 100x50x15x1,622,53

Z 125x50x15x1,6

Z 150x50x15x1,6

Z 175x75x20x1,6

Z 200x75x20x1,6

Z 250x75x20x1,6

Distancia entre apoyos (m)

Distancia entre colgadores (m)

5,00

1,67

6,00

2,00

7,00

2,33

8,00

2,00

9,00

2,25

10,00

2,50

Peso Sin cubierta rígidaQt Qd

52647791

68 84103121

86106130152

140189247293

167226295350

220306398472

38475768

63 78 95114

95119146174

183227281335

248308381455

415517640765

32404857

42526474

53657993

94128166196

113152197233

149204263311

22273340

36455566

556984101

106131162194

143178221264

240299370443

21253136

26324047

32404957

67 90115136

80107136161

107143181215

14172125

23283542

35435363

67 83102122

90112139166

151189233279

18232832

24303642

30374553

537294111

6486111132

84115149176

9111417

15192328

23293643

45556982

607593111

101126156187

13162023

17212630

21263237

41567184

496684100

6588112133

6 81012

11131620

16202530

31394858

42536578

7189110131

9121416

12151821

15182226

32445565

38526577

516986102

5679

8101214

12151822

23283542

31394857

52658096

2,743,424,225,04

3,063,814,715,62

3,374,205,206,21

4,445,546,878,22

4,755,937,368,80

5,386,718,349,98

kgf/mlSección Z-Tubest

22,53

22,53

22,53

22,53

22,53

Qt Qd Qt Qd Qt Qd Qt Qd Qt Qd


Tabla Nº10Carga admisible simplemente apoyada



50

Condición de Apoyo:Costanera simplemente apoyada sin cubierta rígidaCarga admisible q(kgf/ml)

NOTAS:1. Qt : Capacidad de carga por tensiones. Qd : Capacidad de carga por deformación máxima L/2002. Para cualquier pendiente de techo entre 0% y 35%

Z 100x50x15x1,62

2,53

Z 125x50x15x1,6

Z 150x50x15x1,6

Z 175x75x20x1,6

Z 200x75x20x1,6

Z 250x75x20x1,6

Distancia entre apoyos (m) 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00

Peso Con cubierta rígidaQt Qd

38475768

63 78 95

114

95119146174

183227281335

248308381455

415517640765

22273340

36455566

556984101

106131162194

143178221264

240299370443

14172125

23283542

35435363

67 83

102122

90112139166

151189233279

9111417

15192328

23293643

45556982

607593

111

101126156187

6 8

1012

11131620

16202530

31394858

42536578

7189

110131

5679

8101214

12151822

23283542

31394857

52658096

2,743,424,225,04

3,063,814,715,62

3,374,205,206,21

4,445,546,878,22

4,755,937,368,80

5,386,718,349,98

kgf/mlSección Z-Tubest

22,5

3

22,5

3

22,5

3

22,5

3

22,5

3


587086

101

7795

116137

99121149176

140189247293

167226295327

220307399474

40496070

54668195

8884

104122

97131172203

116157205227

153213277329

29364451

39485970

50627690

71 96

126149

85115151167

112156204242

23283439

30374553

39475869

557497

114

6588

115128

86120156185

18222731

24293642

30374654

43587690

527091

101

6895

123146

14182225

19242934

25303744

35476273

42577482

5577

100118

51


Tabla Nº11Cargas admisibles continua extrema




Condición de Apoyo:Costanera simplemente apoyada sin cubierta rígida Z-Tubest (extrema)Carga admisible q(kgf/ml)

Z-Tubest

(extrema)

Z 100x50x15x1,62

2,53

Z 125x50x15x1,6

Z 150x50x15x1,6

Z 175x75x20x1,6

Z 200x75x20x1,6

Z 250x75x20x1,6



5,00

1,67

6,00

2,00

7,00

2,33

8,00

2,00

9,00

2,25

10,00

2,50

Peso Sin cubierta rígidaQt Qdkgf/ml

Sección Z-Tubest

22,5

3

22,5

3

22,5

3

22,5

3

22,5

3


2,743,424,225,04

3,063,814,715,62

3,374,205,206,21

4,445,546,878,22

4,755,937,368,80

5,386,718,349,98

85104127149

112138169198

141174213250

226306401474

271366478566

356496647767

85105129154

141175214256

214266327391

410510630753

556 692 856

1022

933116214371718

53658094

7086

105123

87107131154

154209271320

184248321380

242333429509

49617589

81101124148

124154189226

237295365436

322401495592

540672831994

34425260

44546778

54678296

109148189223

130175223265

173234297352

31384756

51647893

7897

119143

149186230274

203252312373

340423524626

29364451

38475767

47587184

86116151178

102138179212

136186238283

21263137

34435263

52658095

100124154184

136169209250

228284351419

21253136

27334047

33404958

66 89

114135

79106135160

105142179213

15182226

24303744

37465667

70 87

108129

95119147175

160199246295

15182226

19232833

23283439

52 70 88

104

61 83

104123

82110137163

11131619

18222732

27334149

51647994

70 87

107128

117145180215


Tabla Nº12Carga admisible continua interior




52

Condición de Apoyo:Costanera simplemente apoyada sin cubierta rígida Z-Tubest (interior)Carga admisible q(kgf/ml)

Z-Tubest

(interior)

Z 100x50x15x1,62

2,53

Z 125x50x15x1,6

Z 150x50x15x1,6

Z 175x75x20x1,6

Z 200x75x20x1,6

Z 250x75x20x1,6



5,00

1,67

6,00

2,00

7,00

2,33

8,00

2,00

9,00

2,25

10,00

2,50

Peso Sin cubierta rígidaQt Qdkgf/ml

Sección Z-Tubest

22,5

3

22,5

3

22,5

3

22,5

3

22,5

3


2,743,424,225,04

3,063,814,715,62

3,374,205,206,21

4,445,546,878,22

4,755,937,368,80

5,386,718,349,98

114140171200

153188230271

196241296349

277375491581

332449586694

436608792940

350435534636

583726888

1062

888110413561620

1698211226103120

2304286835464236

3864481259527116

7997

119139

106131160188

136167205242

192261341403

231312407482

303422550653

203252309368

337420514615

514639785938

983122215101806

1333166020522451

2236278534444118

587187

102

7896

118138

100123151178

141191250296

169229299354

223310404480

128159195232

212265324387

324402494590

619770951

1137

840104512921544

1408175421692593

45556778

607390

106

7694

116136

108147192227

130175229271

170238310367

86106130155

142177217259

217270331396

415516637762

563700866

1034

943117514531737

35435362

47587184

607491

108

85116151179

102139181214

135188245290

607592

109

100124152182

152189233278

291362448535

395492608726

663825

10211220

29354350

38475868

49607487

6994

123145

83112147173

109152198235

44546780

7391

111133

111138170203

212264326390

288359443530

483602744890

53


Tabla Nº13Cargas admisibles continua extrema




Condición de Apoyo:Costanera continua cubierta rígida Z-Tubest (extrema)Carga admisible q(kgf/ml)

Z-Tubest

(extrema)

Z 100x50x15x1,62

2,53

Z 125x50x15x1,6

Z 150x50x15x1,6

Z 175x75x20x1,6

Z 200x75x20x1,6

Z 250x75x20x1,6


Peso Con cubierta rígidaQt Qdkgf/ml

Sección Z-Tubest

22,5

3

22,5

3

22,5

3

22,5

3

22,5

3


93114139163

125153188221

160196241284

226306401474

271366478566

356496647767

85105129154

141175214256

214266327391

410510630753

556692856

1022

933116214371718

657997

113

87107131154

111136168198

157213278329

188254332393

247345449533

49617589

81101124148

124154189226

237295365436

322401495592

540672831994

48587183

647896

113

115156204242

138187244289

182253330392

31384756

51647893

149186230274

203252312373

340423524626

36445363

47587184

88120156185

106143187221

139194253300

21263137

34435263

100124154184

136169209250

228284351419

27334147

36445463

7095

124146

84113148175

110153200237

15182226

24303744

7087

108129

95119147175

160199246295

21263137

28344249

5677

100119

6892

120142

89124162192

11131619

18222732

51647994

7087

107128

117145180215

2,743,424,225,04

3,063,814,715,62

3,374,205,206,21

4,445,546,878,22

4,755,937,368,80

5,386,718,349,98

81100123145

7897

119143

607490

106

52658095

45566880

37465667

35435362

27334149


Tabla Nº14Carga admisible continua interior




54

Condición de Apoyo:Costanera continua con cubierta rígida Z-Tubest (interior)Carga admisible q(kgf/ml)

Z-Tubest

(interior)

Z 100x50x15x1,62

2,53

Z 125x50x15x1,6

Z 150x50x15x1,6

Z 175x75x20x1,6

Z 200x75x20x1,6

Z 250x75x20x1,6


Peso Con cubierta rígidaQt Qdkgf/ml

Sección Z-Tubest

22,5

3

22,5

3

22,5

3

22,5

3

22,5

3


2,743,424,225,04

3,063,814,715,62

3,374,205,206,21

4,445,546,878,22

4,755,937,368,80

5,386,718,349,98

134164201235

180221271319

230283348410

325441577683

390528689816

513715931

1105

350435534636

583726888

1062

888110413561620

1698211226103120

2304286835464236

3864481259527116

93114139163

125153188221

160196242285

226306401474

271366478566

356496647768

203252309368

337420514615

514639785938

983122215101806

1333166020522451

2236278534444118

6984

102120

92113138163

117144177209

166225294348

199269351416

262365475564

128159195232

212265324387

324402494590

619770951

1137

840104512921544

1408175421692593

52647892

7086

106124

90110136160

127172225267

152206269319

200279364432

86106130155

142177217259

217270331396

415516637762

563700866

1034

943117514531737

39485969

52647992

6681

100117

100136178211

120163213252

158221287341

607592

109

100124152182

152189233278

291362448535

395492608726

663825

10211220

31384654

41506272

51637891

81110144171

98132172204

128179233276

44546780

7391

111133

111138170203

212264326390

288359443530

483602744890


3








55

57

ESQUEMA DE TRASLAPO Detalles de Encuentro

P1P1

P1

P1

P1

P1

P2P2

P2

P2

P2

P2

P2P2

P2

P2

P2

P2

P3P3

P3

P3

P3

P3

P1P1

P1

P1

P1

P1

Posición en planta Perfil Z-Tubest

30 D 30D

30D E65

35353535

L L

LE

B

30 DD

35 35 35 35

LI

30D D

LOOOO

Z-Tubest (P1)Extrema

Z-Tubest (P3)Interior

Z-Tubest (P2)Penúltima

C

A

Perforación

B

50006000700080009000

10000

LE,LI, corresponden al largo real del Perfil Z-Tubest, para cada distancia entreapoyo indicada.

Dimensiones (mm)

D E LI

LE

Distanciaentre apoyos

L (mm)

370420470520570620

705805905

100511051205

5800690080009100

1020011300

5800690080009100

1020011300

A

343436364141

B

356080

105120170

C

313134343939

Z 100Z 125Z 150Z 175Z 200Z 250

Distancia entre perforación (mm)

D

DETALLES TÍPICOS Detalles de Encuentro

58

Detalle 1

Detalle 2

Detalle 2a

Detalle 1

Ángulo (tip)

SEGÚN CÁLCULO

Detalle 2b

59


PUNTAL INTERMEDIO

COSTANERA Z-Tubest

SEGÚN CÁLCULOÁNGULO

CORTE

C

SEGÚN CÁLCULO2 PERNOS

C


60

Z-Tubest continua

ACORTE

Tubest

COSTANERAZ-Tubest

COSTANERAZ-Tubest

ZONA DE TRASLAPO

SEGÚN CÁLCULO2+2 PERNOS

SEGÚN CÁLCULO2 PERNOS

A

10 mm

PERFIL Tubest

61


Z-Tubest simplemente apoyada

BCORTE

Tubest

2+2 PERNOSSEGÚN CÁLCULO

COSTANERAZ-Tubest

10 mm (opcional)B

PERFIL Tubest


3








63

65

EJEMPLO DE DISEÑO

EJEMPLO Nº 1

Diseñar el sistema de costaneras indicado mediante secciones Z-Tubest de Cintac.Considerando por bases de diseño acero A42-27ES y espesor mínimo de 2 mm.

Datos:

1.Sistema de costaneras de 4 vanos con marcos modulados a 8 metros.

2. Panel de techo anclado continuamente a las costaneras, que cumple con requerimientosde diafragma.

3. Pendiente de la cubierta: 12%.

4. Distancia entre costaneras: 1,60 metros.

Suposiciones:

1. Se usará costaneras continuas Z-Tubest de Cintac, unidas de tal forma que existacontinuidad total.

2. Sistema y cargas son simétricos, por lo tanto sólo se verifican los dos primerostramos de continuidad.

3. Cargas según NCh1537 y NCh432.

4.Son válidos los criterios de diseño indicados en el presente manual.

Solución:

Se tiene la siguiente viga continua con los traslapos de secciones Z-Tubest.

q

Traslapos

8 m 8 m 8 m 8 m

0,50 m 0,50 m0,90 m 0,50 m 0,90 m 0,50 m

EJEMPLO DE DISEÑO

66

Combinaciones de carga:

I Peso propio + sobrecarga (normal)II Peso propio + viento (eventual)

Estados de carga:

Peso propio: costaneras: 5 kgf/m2 (suposición)cubierta: 5 kgf/m2

Sobrecarga: según NCh1537: 72kgf/m2

Viento: según NCh 432: 75kgf/m2 (v=125 km/hr)coef. forma c = 0,4 (máxima succión).

qPP = 10 x 1,6 x cos ∝ = 15,9 kgf/m

qsc = 72 x 1,6 x cos ∝ = 114,4kgf/m

qv = 0,4x 75 x 1,6 = 48,0 kgf/m

En combinaciones de carga:

I Peso propio + Sobrecarga q=15,9+ 114,4 = 130 kgf/mII Peso propio + Viento q=15,9 – 48,0 = -32 kgf/m (succión).

Selección de Z-Tubest

De las tablas de selección rápida se obtienen los siguientes pares de secciones posibles:

(a) Z175 x 75 x 20 x 2 interior Peso medio = 6,205 kgf/mZ175 x 75 x 20 x 2,5 extrema

(b) Z200 x 75 x 20 x 1,6 interior Peso medio = 5,340 kgf/mZ200 x 75 x 20 x 2,0 extrema

La alternativa (b) es más conveniente en este caso, sin embargo por condiciones deespesor mínimo se considera:

Usar Z200 x 75 x 20 x 2,0 extrema e interior

67

EJEMPLO DE DISEÑO

VERIFICACION PASO A PASO

Se verificará el diseño obtenido mediante las tablas, estudiando todas las disposicionesrequeridas por la especificación del AISI:

Se verá la combinación I Peso Propio + Sobrecarga q = 130 kgf/m

El diagrama de esfuerzos corresponde en este caso a:

Capacidad requerida (demanda)

Tramo Extremo- Momento positivo máximo M+ = 642 kgf-m- Momento negativo en apoyo M - = 891 kgf-m- Momento negativo en extremo del traslapo M - = 592 kgf-m

Tramo Interior- Momento negativo en extremo traslapo izq. M - = 441 kgf-m- Momento positivo máximo M+ = 303 kgf-m- Momento negativo en extremo traslapo der. M+ = 369 kgf-m- Momento negativo apoyo central M - = 594 kgf-m

(+) (+)

(-)

441 kgf-m592 kgf-m369 kgf-m 594 kgf-m

891 kgf-m

642 kgf-m 303 kgf-m409 kgf 1189 kgf 965 kgf

(-)

6,29m 1,71m 2,13m 4,29m 1,58m

EJEMPLO DE DISEÑO

68

Capacidad resistente tramo exterior

1.- En el tramo para momento positivo máximo, se asume sección 100% arriostrada.

Verificamos sección de tabla: Z 200 x 75 x 20 x 2

Mn = SeFy; se debe cumplir Mn / ½b ² 642 kgf-m

Con ½b = 1,67

Cálculo módulo elástico efectivo, Se:

Alas : w/e =(75-4x2)/2= 33,5 S= 1,28 E/ f

E : módulo de elasticidad = 2.100.000 kgf/cm2

f : tensión de trabajo = M/Sx

f = 64.200/46,7= 1375 kg/cm2 S = 1,28 2.100.000/1.375 = 50,0

Caso II S/3 ² w/e ² S n = 0,5

(D/w) = 20/(75 - 4 x 2) = 0,299 < 0,80

ka = 5,25 - 5(D/w) = 5,25 - 5 x 0,299= 3,76 < 4,0

ku = 0,43

la = 399 e4{(w/e) /S - ku /4}3 = 0,0256

ls = 0,0417ed3 = 0,0486

C2 = Is / Ia= 0,0486 / 0,0256 =1,898 > 1,0 No

C2 = 1,00

k = C2n(ka – ku) + ku = 1,000,5(3,76 - 0,43) + 0,43= 3,76

69

EJEMPLO DE DISEÑO

w = 200 - 3 x 2 = 97e 2

Ancho efectivo con k = 3,76 f = 1.375 kgf/cm2

No hay reducción en alas.

Alma:

Como primera iteración se asume eje neutro de la sección sin reducciones, luego:

f1 = 64.200 x (98-0,4) =1.262 kgf/cm2 compresión 478

f2 = 64.200 x (10,2-0,4) =1.316 kgf/cm tracción 478

Ψ = - 1.316 / 1.262 = - 1,043

k = 4 + 2 (1-Ψ)3 + 2 (1-Ψ) = 4 + 2 (1 + 1,043)3 + 2 (1+1,043) = 25,1

Se = Sx = 46,7 cm3

El alma es 100% efectiva, por lo tanto no hay necesidad de realizar una nuevaiteración.

Mn = 2.700 x 46,7 x 0,01 = 755 kgf-m > 642 kgf-m OK!½b 1,67

λ = 1,052 x 33,5 x 1.375 = 0,465 < 0,673 3,76, 2.100.000

Ψ = f2 / f1

I xx = 478 cm4

f1

f2

0,4 cm

0,4 cm

9,8 cm

10,2 cm

2

25,1 2.100.000λ =

1,052x 97 x 1.262 = 0,499 < 0,673

EJEMPLO DE DISEÑO

70

Conservadoramente se puede usar el módulo elástico efectivo para el caso de momentode inicio de fluencia o momento máximo que se entrega en la tabla correspondiente(pág. 56).

En ese caso Se= 42,1 cm3

2.- En la zona de momento negativo entre el traslapo y el punto de inflexión se asume cantilever con borde libre.

3.- Momento negativo en el apoyo. En este punto la sección se asumecompletamente arriostrada, sumándose las capacidades de ambas secciones.Se toma conservadoramente el módulo elástico para momento máximo.

Sección Extrema: Mn1

Mn = 2.700 x 42,1 x 0,01 = 681 kgf-m > 642 kgf-m OK!½b 1,67

= p2 x 2.100.000 x 1,0 x 20 x 47,8 = 6.767 kgf-m2 x 1212 x 100

= Sx Fy = 46,7 x 2.700 x 0,01 = 1.261 kgf-m

como Me > 2,78 My = 3.505 kgf-m Mc = My

Mn = x 1.261 = 1.137 kgf-m42,146,7

= 1.137 = 681 kgf-m > 592 kgf-m OK! 1,67

Sección Interior : Z 200 x 75 x 20 x 2,0 Se = 42,1 cm3

2 L2Me =

π2 E Cb d lyc L = 1,71 m - 0,5 m = 1,21 m

Cb = 1,0;

Me

My

Mn½b

= 42,1 x 2.700 = 1.137 kgf-m100

Mn2 = 42,1 x 2.700 = 1.137 kgf-m

100

=½b 1,67

Mn1 + Mn2 1.137+1.137 = 1.362 kg m > 891 kgf-m OK!

71

EJEMPLO DE DISEÑO

Capacidad resistente tramo interior (Z200x75x20x2)

4.- En el tramo se tendrá 100% de capacidad en flexión.

5.- Momento negativo en extremo de traslapo izquierdo. Se trata de sección cantilever con borde libre.

L = 2,13 m - 0,90 m = 1,23 m

como Me > 2,78 My Mc = My

6.- Momento negativo en extremo de traslapo derecho. Se asume iguales condiciones a caso anterior.

L = 1,58 m - 0,50 m = 1,08 m

Cb =1,0

7.- Momento negativo en apoyo central. Se suman las capacidades de ambas costaneras. En este caso Mn1 = Mn2 = 896 kgf-m

La solución es adecuada por resistencia a la flexión.

42,1 x 2.700 = 1.137 kgf-mMn = Se Fy=100

1,67= 1.137 = 681 kgf-m > 303 kgf-m OK!

Mn

= π2 x 2.100.000 x 1,0 x 20 x 47,8 = 6.548 kgf-m2 x 1232 x 100

Me

= 46,7 x 2.700 = 1.261 kgf-m 2,78 My = 3.506 kgf-m100

My

46,7 = 42,1 x 1.261 = 1.137 kgf-mMn

= 1.137 = 681 kgf-m > 441 kgf-m OK! 1,67

Mn

1,67 = 1.137 kgf-m; = 1.137 = 681 kgf-m > 369 kgf-m OK!Mn

Mn

½b

= 1.137 + 1.137 = 2.274 = 1.362 kgf-m > 594 kgf-m OK!1,67 1,67

Mn1 + Mn2

EJEMPLO DE DISEÑO

72

8.- Verificación de corte

Costanera Extrema w = 200 - 3 x 2 = 97e

kv = 5,34E = 2.100.000 kgf/cm2

Fy = 2.700 kgf/cm2 0,96 E kv /Fy = 61,91,415 E kv /Fy = 91,2

Caso (c) w > 1,415 E kv/Fye

= 0,905 x E kv e3 / w = 4.185 kgf

En apoyo interior se suman capacidades de ambas costaneras.

4.185 + 4.185 = 5.012 kgf > 631 kgf OK!1,67

Fuera del traslapo tampoco hay problemas por corte individual.

Costanera InteriorIgual sección, por lo tanto:

2

Vn

= 4.185 kg = 2.506 kgf > 409 kgf OK!1,67

Vn

= 4.185 kg = 2.506 kgf1,67

Vn

73

EJEMPLO DE DISEÑO

Interacción flexión y corte

Se verfica al inicio del traslapo:

M = 592 kgf-m

V = 566 kgf

1,67 x 592 2+ 1,67 x 566 2

= 0,76 + 0,05 = 0,81 < 1.0 OK!1.137 4.185

Tramo Interior: M = 441 kgf-mV = 441 kgf No controla en este caso

El diseño es adecuado para combinación I (Peso Propio + Sobrecarga).

Se verá la combinación II Peso Propio + Viento q= 32,1 x 0,75 = 24,1 kgf/m(eventual succión)

Tramo Extremo: Momento negativo en el tramo M- = 119 kgf-m

Tramo Interior: Momento negativo en el tramo M- = 56 kgf-m

Para el resto de los casos el ala comprimida se encuentra fija por el panel(diafragma rígido), y como los esfuerzos son menores a un 18,5% que loscorrespondientes a la combinación I, no será necesario verif icar.

Tramo Extremo: 2+ ” 1,0

Mnxo

2

Vn

EJEMPLO DE DISEÑO

74

Capacidad resistente

Tramo Extremo: = 0,70 x 42,1 x 2.700 = 796 kgf-m100

= 796 = 477kgf-m > 119 kgf-m OK! 1,67

Tramo Interior: = 0,70 x 42,1 x 2.700 = 796 kgf-m100

Usar la solución establecida por medio de las tablas.

EJEMPLO Nº2

Para el mismo caso anterior, diseñar sección Z-Tubest simplemente apoyada, considerandoque la cubierta no se comporta como diafragma rígido.

Solución:Se deberá considerar esfuerzos en eje débil de la sección:

I Peso Propio + Sobrecarga qx = 130 kgf/mqy = 15,6 kgf/m

Arriostramientos @ L/4 lv = 200 cm

M+ = 130 x 8,02/8 = 1.040 kgf-mM- = 0,0714 x 15,6 x 2.02 = 4,5 kgf-m

De las tablas de selección rápida para vigas S.A. sin diafragma rígido se obtiene lasiguiente sección con q ³ 130 kgf/m:

Z 250 x 75 x 20 x 2,5 qadm = 149 kgf/m Peso = 8,34 kgf/m

La sección Z 200 x 75 x 20 x 3 verifica también, pero tiene un peso de 8,80 kgf/m.

Se verificará: Z 250 x 75 x 20 x 2,5 Lv = 200 cmCb = 1,061

Mn

Mn

Mn

= 796 = 477 kgf-m > 56 kgf-m OK! 1,67

Mn

75

EJEMPLO DE DISEÑO

Realizando el cálculo de propiedades efectivas para estas condiciones:

Se = 76,7 cm2.

Para el caso de flexión máxima (tabla) resultaría también el mismo valor.

Me = = = 3.227 kgf-m2 L2 2 x 2002 x 100

1132 365

2,78 My = 5.757 kgf-m0,56 My = 1.160 kgf-mMy = Sx Fx =

76,7 x 2.700 = 2.071 kgf-m100

Mc = 10 x 2.071 1 - 10 x 2.071 = 1.891 kgf-m9 36 x 3.227

Interacción: 1040 + 5 = 0,92 + 0,01 = 0,93 < 1,0 OK!

10 1 - 10 My

9 36Me

Mc = My

= Mc con Sx = SeMn

b= 1.891 = 1.132 kgf-m

1,67

Mn

Eje Débil: = 2.700 = 13,5 x 2.700 = 365 kgf-m100

Mn Sy

EJEMPLO DE DISEÑO

76

Verificación de corte

w = 250 - 3 x 2,5 = 97 0,96 E kv / Fy = 62 1,415 E kv / Fy = 91e 2,5

caso (c) Vn = 0.905 E kv e3 /w = 6.539 kgf

V n = 6.539 = 3.916 kg > 520 kg OK!v 1,67

Interacción de flexión y corte a L/4 de apoyo.

M = 1.040 - 222 x 130 / 2 = 780 kgf-m

V = 520 - 2 x 130 = 260 kgf

1,67 x 780 2+ 1,67 x 260 2

= 0,47 + 0,00 = 0,47 < 1.0 OK!1.891 6.539

Usar: Z250 x 75 x 20 x 2,5

Nota:Como se puede apreciar, el uso de las tablas de selección rápida es directo y evitarealizar todas las verificaciones que se presentan.

b M 2+ vV 2

1,0M nxo Vn


3








77

79

ANEXO ANTECEDENTES ÚTILES PARA EL DISEÑO

Se presentan a continuación algunos antecedentes que son de utilidad para eldiseño de costaneras simplemente apoyadas o continuas.

En primer lugar se presenta el diagrama de momentos para un sistema decontinuidad, mostrándose el caso de 4 tramos. Se encuentran los valores deldiagrama de momentos con la ubicación de los máximos tramos y las dimensionescantilever propias del diseño (posición de puntos de inflexión). Es necesario notarque el traslapo teórico ideal de las costaneras Z-Tubest se ha definido comoel largo que permite tener un momento negativo en el elemento individual igualen el valor absoluto al momento positivo en el tramo. Con este antecedente teóricose han desarrollado las tablas de selección rápida y los largos estándares paralas longitudes de 5, 6, 7, 8, 9 y 10 metros entre apoyos.

Posteriormente se encuentran los valores del coeficiente Cb de acuerdo a laexpresión del AISI. Se incluyen los casos de costaneras sin diafragma rígidosimplemente apoyadas y continuas. estos valores se utilizan para determinar losmomentos elásticos críticos para las distintas situaciones que se puedenpresentar, y son los valores utilizados para la determinación de las cargas máximasen las tablas de selección rápida de este manual. De esta forma, se evita calcularel valor Cb y así disponer de un valor real de este coeficiente mayor que 1,0 amodo de realizar un diseño económico de la sección.

Finalmente se entrega una tabla de mucha utilidad, en que para cada sección seindica el momento máximo cuando la sección se encuentra completamentearriostrada y el valor del módulo de elasticidad efectivo correspondiente paraese momento. Este valor de módulo elástico efectivo puede ser utilizado enforma conservadora para cualquier situación de arriostramiento de la costaneraZ-Tubest, evitándose el cálculo iterativo de éste. Sin embargo, el óptimo para undiseño económico será calcular el valor exacto del módulo elástico correspondienteal momento crítico del caso en estudio.

COSTANERAS CONTINUAS

80

(-)

(-)

(-)

0,0364 qL 0,0364 qL

L L L L

q

0,786 L

0,266 L

0,536 L

0,198 L

0,536 L 0,786 L

0,393 L 0,607 L 0,536 L 0,464 L 0,464 L 0,536 L 0,607 L 0,393 L

0,198 L0,214 L 0,266 L 0,214 L

0,1071 qL2 0,1071 qL2

0,0814 qL 2

0,0772 qL2

2 2

0,0772 qL2

(+)(+) (+)

(+)

81

VALORES COEFICIENTE Cb

Vigas continuas sin diafragma rigidoArriostramientos a l/4

Vigas continuas sin diafragma rígidoArriostramientos a l/3

ValoresTeóricos

ValoresTeóricosCb = 1,087

lv = 0,333 LCb = 2,38lv = 0,282 L

Cb= 2,31lv = 0,222 L

Cb = 1,06lv = 0,333 L

Cb = 2,53l v = 0,294 L

L/3 L/3 L/3

0,025 L 0,154 L 0,083 L0,083 L

L/3 L/3 L/3

Traslapo Traslapo

0,154 L0,025 L

Traslapo Traslapo

0,083 L0,083 L ValoresTeóricos

L/4 L/4 L/4 L/4 L/4 L/4 L/4 L/4Cb = 1,01lv = 0,25 L

Cb = 1,66lv = 0,139 L

Cb = 1,12lv = 0,25 L

Cb = 2,28lv = 0,211 L

ValoresTeóricos

COSTANERAS SIMPLEMENTE APOYADAS

82

Costanera simplemente apoyadaArriostramientos a l/4

Costanera simplemente apoyadaArriostramientos a l/3

b

L/3

(+)

qL 2 /8

L/3 L/3

C = 1,031

Cb = 1,061 Cb = 1,061

(+)

qL2 /8

L/4L/4 L/4L/4

83

COSTANERAS Z-Tubest

Z 100 x 50 x 15 x 1,62,02,53,0

Z 100 x 50 x 15 x 1,62,02,53,0

Z 100 x 50 x 15 x 1,62,02,53,0

Z 100 x 50 x 15 x 1,62,02,53,0

Z 100 x 50 x 15 x 1,62,02,53,0

Z 100 x 50 x 15 x 1,62,02,53,0

2,743,424,225,04

3,063,814,715,62

3,374,205,206,21

4,445,546,878,22

4,755,937,368,80

5,386,718,349,98

181225275325

242301369437

309384471560

444571776931

531680921

1110

721920

12401500

11,113,917,020,1

15,018,622,827,0

19,123,829,134,6

27,535,348,057,6

32,842,157,068,7

44,656,976,798,8

SECCION Z-Tubest Peso Momento máximo Módulo efectivo

kgf/ml kgf-m cm3

Momentos Máximos y propiedades efectivaspara momento máximo

Planta Maipú: Camino a Melipilla 8920Maipú, Santiago • Fono Ventas: (56-2) 484 9101

Cintac Exposición: Sepúlveda Leyton 3172Santiago • Fono Ventas: (56-2) 484 9400

Planta Lonquén: Camino Lonquén 11011 Maipú,Santiago • Fono: (56-2) 484 7600

Manual de DiseñoZ-Tubest

EDIC

IÓN

, AG

OST

O 2

011

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