Manual IngSteel Framing 2da Ed (1)

5/17/2018 Manual IngSteel Framing 2da Ed (1) - slidepdf.com

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Manual de Ingeniería

de Steel Framing

Roberto G. C. Dannemann

Ingeniero Civil •U. de Chile Ingeniero Civil •

U. de La Plata

CONSTRUCCIONES ENTRAMADAS DE ACERO

Segunda Edición

*ILAFA ahora es Alacero

*



AGRADECIMIENTOS

El Autor agradece la colaboración del Ingeniero Fe-

derico Pérez Ossa, de Chile, por la cuidadosa elabo-

ración de los grácos de diseño de este Manual y al

Ingeniero Gustavo Darín, de Argentina, por la revisión

del texto de la 1ra Edición y sus valiosas sugerencias

para el mejoramiento de la redacción del mismo.

Un agradecimiento especial para mi hijo Federico

por la transcripción del original del texto del Manual.



Prólogo de la 1ª edición ..................................................................................................... 8

Prólogo de la 2ª edición ..................................................................................................... 9

Introducción ......................................................................................................................... 10

Capítulo A. Generalidades ................................................................................................. 13

A.1 Conceptos básicos .................................................................................................. 14

A.2 Estructuraciones típicas .......................................................................................... 14 A 2.1 Acción del viento ....................................................................................... 15 A 2.2 Acción del sismo ....................................................................................... 15

A.3 Detalles estructurales .............................................................................................. 15

A.4 Alcance de este manual .......................................................................................... 15 A.4.1 Límites de aplicabilidad ............................................................................ 16 A.4.2 Limitaciones en zonas de alta sismicidad y uertes vientos ...................... 17

A.4.2.1 Edicios irregulares ................................................................... 18

A.5 Denición de términos .............................................................................................. 20

A.6 Limitaciones de los componentes estructurales ..................................................... 23 A.6.1 Oricios en almas ...................................................................................... 23 A.6.2 Reuerzos de oricios ................................................................................ 23

Capítulo B. Componentes estructurales ......................................................................... 26

B.1 Generalidades .......................................................................................................... 27

B.2 Perles ...................................................................................................................... 27B.2.1 Selección de perles apropiados .............................................................. 28B.2.1.1 Especicaciones de cálculo ...................................................... 28

B.2.2 Tablas de perles ....................................................................................... 30B.2.2.1 Tablas de montantes y vigas ..................................................... 30B.2.2.2 Tablas de soleras ....................................................................... 30B.2.2.3 Tablas de perles minigalera ..................................................... 30B.2.2.4 Tablas de minicanales ............................................................... 30B.2.2.5 Tablas de angulos conectores .................................................. 30B.2.2.6 Tablas de cintas de acero.......................................................... 30B.2.2.7 Otros perles ............................................................................. 30B.2.2.8 Responsables del cumplimiento de normas ............................ 30

Índice



B.3 Conexiones ............................................................................................................... 31B.3.1 Tipos de Tornillos ....................................................................................... 31B.3.2 Dimensiones de los tornillos ...................................................................... 31B.3.3 Largo de los tornillos .................................................................................. 32B.3.4 Capacidad admisible de los tornillos ........................................................ 32B.3.5 Técnicas de colocación de los tornillos ..................................................... 32

B.4 Soldadura ................................................................................................................. 32B.4.1 Generalidades ........................................................................................... 32B.4.2 Capacidad admisible de cordones de soldadura ..................................... 33

B.5 Clavos de impacto .................................................................................................... 33B.5.1 Clavos neumáticos .................................................................................... 33B.5.2 Clavos de disparo ...................................................................................... 33

B.6 Otras conecciones ................................................................................................... 33B.7 Revestimientos ......................................................................................................... 34

B.7.1 Revestimientos estructurales en base madera ......................................... 34B.7.2 Placas de yeso cartón ............................................................................... 34B.7.3 Otros revestimientos .................................................................................. 34

Capítulo C. Auxiliares de diseño ...................................................................................... 40

C.1 Introducción .............................................................................................................. 41

C.2 Bases de cálculo ...................................................................................................... 41C.2.1 Normas de cálculo ..................................................................................... 41C.2.2 Método de cálculo ..................................................................................... 41C.2.3 Acero .......................................................................................................... 41C.2.4 Unidades de Medida ................................................................................. 41

C.3 Grácos auxiliares de cálculo ................................................................................... 42C.3.1 Criterio de este Manual .............................................................................. 42

C.4 Grácos de resistencia ............................................................................................. 42

C.4.1 Resistencia a fexión .................................................................................. 42C.4.2 Cálculo de los grácos .............................................................................. 42C.4.3 Grácos de montantes a fexión ................................................................ 42C.4.4 Gráco de vigas a fexión ........................................................................... 42C.4.5 Grácos de Resistencia a la compresión .................................................. 42

C.5 Grácos de combinaciones de cargas .................................................................... 46

C.6 Reducciones de resistencia de fexión por excentricidad ........................................ 65

C.7 Ejemplo de un perl de techo sin restricción lateral ................................................ 66

4Índice



Capítulo D. Estructuración de pisos ................................................................................ 68

D.1 Construcción de pisos.............................................................................................. 69

D.2 Apoyo de muros en undaciones o muros portantes .............................................. 69

D.3 Tamaños mínimos de viguetas de piso .................................................................... 74D.3.1 Voladizos de entrepisos ............................................................................. 74

D.4 Atiesadores de apoyo .............................................................................................. 74

D.5 Arriostramiento y bloqueo de vigas .......................................................................... 74D.5.1 Arriostramiento de alas superiores de viguetas ........................................ 74D.5 2 Arriostramiento de alas ineriores de viguetas .......................................... 75D.5.3 Bloqueo en apoyos internos de viguetas .................................................. 75D.5.4 Bloqueo de voladizos ................................................................................ 77

D.6 Empalme de viguetas ............................................................................................... 77

D.7 Aberturas en pisos.................................................................................................... 77

D.8 Vigas reticuladas de piso ......................................................................................... 77

D.9 Diaragmas ............................................................................................................... 77D.9.1 Diaragmas de piso en zonas de alta sismicidad o de uertes vientos ..... 77

Capítulo E. Estructuración de muros ............................................................................... 80

E.1 Construcción de muros ............................................................................................ 81

E.2 Conexión de muros a las undaciones ..................................................................... 81E.2.1 Conexión de tracción en áreas de uertes vientos ......................................... 81

E.3 Tamaño mínimo de montantes ................................................................................. 81

E.4 Arriostramiento de montantes .................................................................................. 84

E.5 Empalmes ................................................................................................................. 86

E.6 Estructuración de encuentros .................................................................................. 86

E.7 Dinteles ..................................................................................................................... 87E.7.1 Dinteles de vigas cajón ................................................................................... 87E.7.2 Dinteles espalda con espalda......................................................................... 87E.7.3 Dinteles de ángulo doble ................................................................................ 87E.7.4 Montantes de dinteles y montantes principales ............................................. 90

E.8 Arriostramiento de muro ........................................................................................... 90E.8.1 Arriostramientos de cintas en X ................................................................. 90

E.8.2 Revestimientos estructurales ..................................................................... 90E.8.3 Fijación de los revestimientos estructurales .............................................. 91E.8.4 Requerimientos de anclajes verticales ...................................................... 91

5Índice



E.9 Revestimiento de muros exteriores .......................................................................... 92

E.10 Resistencia y rigidez de revestimientos estructurales ............................................. 92

E.11 Muros arriostrados en zonas de vientos y riesgo sísmico ....................................... 92E.11.1 Generalidades ............................................................................................ 92E.11.2 Líneas de muros arriostrados .................................................................... 92E.11.3 Paneles de paredes arriostradas con revestimientos sólidos ................... 92E.11.4 Líneas de muros arriostrados del tipo II (perorados) .............................. 93E.11.5 Anclaje de muros arriostrados y requerimientos de montantes................ 94E.11.6 Conexiones de muros arriostrados a undaciones,pisos y diaragmas .... 94

E.12 Diseño de muros en zonas de alta sismicidad ....................................................... 100E.12.1 Largo de muros arriostrados del tipo I ...................................................... 100E.12.2 Anclajes de muros arriostrados y requerimientos de montantes .............. 100

E.12.3 Solera superior de muro ............................................................................ 101E.13 Diseño de muros arriostrados en zonas de vientos extremos ................................ 101

E.13.1 Generalidades ............................................................................................ 101E.13.2 Longitud de muros arriostrados ................................................................ 101E.13.3 Conexiones de muros en zonas de vientos extremos............................... 102

E.13.3.1 Generalidades ........................................................................... 102E.13.3.2 Conexiones de tracción entre muros ........................................ 102E.13.3.3 Conexiones de tracción en dinteles ......................................... 102E.13.3.3.1 Edicio de un solo piso o último piso ....................................... 102

E.13.3.3.2 Piso inerior de un edicio de dos plantas ................................ 102E.13.3.4 Conexión de la solera inerior a la undación ............................ 102

E.14 Diseño sismorresistente de muros ........................................................................... 104E.14.1 Generalidades ............................................................................................ 104E.14.2 Arriostramento de placas de revestimiento ............................................... 104E.14.3 Cálculo sismorresistente ............................................................................ 104

Capítulo F. Estructuración de los techos ........................................................................ 106

F.1 Construccion de techos ........................................................................................... 107

F.2 Viguetas de cielo ...................................................................................................... 107F.2.1 Tamaños de las Viguetas de cielo ............................................................. 107F.2.2 Atiesadores de apoyo ................................................................................ 107F.2.3 Arriostramiento del ala inerior de las viguetas de cielo ............................ 107F.2.4 Arriostramiento del ala superior de las viguetas de cielo .......................... 107F.2.5 Empalmes de viguetas de cielo ................................................................. 107

F.3 Cabios de techo ....................................................................................................... 108

F.3.1 Dimensiones de los cabios ........................................................................ 108F.3.1.1 Voladizo de alero ............................................................................ 108

F.3.2 Puntal de apoyo de cabios ........................................................................ 108F.3.3 Empalmes de cabios ................................................................................. 108

6Índice



F.3.4 Conexiones de cabios con viguetas de cielo y cumbrera......................... 108F.3.5 Arriostramiento del ala inerior de cabios .................................................. 108F.3.6 Empuje estructural lateral en los apoyos de los cabios ............................ 109

F.4 Estructuración de aberturas en cielos y techos ....................................................... 109

F.5 Cabriadas de techo .................................................................................................. 109F.5.1 Generalidades ............................................................................................ 109F.5.2 Cabriadas con perles propios del Steel Framing .................................... 109

F.6 Diaragmas de techo ................................................................................................ 109F.6.1 Diaragmas de techo en zonas de alta sismicidad ................................... 110F.6.2 Diaragmas de techo en zonas de uertes vientos .................................... 110

F.7 Conexiones estructurales en zonas de uertes vientos ............................................ 110F.7.1 Generalidades ............................................................................................ 110F.7.2 Conexiones de succión de cabios o cabriadas con los muros ................ 110F.7.3 Conexiones de cintas de acero de cumbreras.......................................... 110

Capítulo G. Ejemplos de uso de los auxiliares de diseño ............................................ 118

G.1 Introducción .............................................................................................................. 119

G.2 Grácos de fexión de montantes y vigas ................................................................ 119

G.3 Grácos de compresión admisible .......................................................................... 119

G.4 Grácos de resistencia combinada de fexión y compresión .................................. 119

Anexos .................................................................................................................................. 121

X.1 Selección de perles del sistema ............................................................................. 122

X.2 Cálculos de los grácos de dimensionamiento ....................................................... 124

X.3 Cálculo sismorresistente de estructuras del steel raming

...................................... 126X.4 Reducciones de resistencia de perles canal por torsión ....................................... 133

X.5 Diseño de piezas de dos perles canal ................................................................... 143

X.6 Cálculo estructural de perles Z ............................................................................... 145

X.7 Pandeos distorsionales ............................................................................................ 147

X.8 Vericacion general de perles canal ....................................................................... 152

X.9 Comentarios a los cambios de la norma aisi 2007 .................................................. 157

Reerencias bibliográcas ................................................................................................. 163

7Índice



El material contenido en este Manual ha sido desa-

rrollado por encargo de ILAFA, y está basado en lí-neas generales en normas editadas por la AmericanIron and Steel Institute (AISI) de Estados Unidos deNorteamérica y en el Método Prescriptivo de Cons-trucción de Viviendas para una y dos Familias,redactado por el Comité en Especicaciones paraSteel Framing del AISI. El contenido técnico de esteManual se undamenta en los encomiables esuer-zos realizados por las personas de estas Institucio-nes que han redactado las citadas especicacionespara las construcciones de Steel-Framing con per-les conormados en río.

En la redacción de este Manual se ha integradoparte de los capítulos A, C, D y E del citado MétodoPrescriptivo, allí donde aporta soluciones constructi-vas para la aplicación de estas tecnologías. Asimis-mo, en el texto de este Manual, cuando se empleanórmulas de la norma AISI se indica el número quedicha expresión tiene en la norma. De esta maneralos usuarios podrán recurrir a estos documentos dereerencia si desean proundizar los estudios y el co-nocimiento de las técnicas relativas a esta orma deconstrucción.

Debido a los continuos avances tecnológicos yal conocimiento de las características del comporta-miento de las construcciones de Steel Framing conperles conormados en río, el material contenidoen el Manual puede ser eventualmente modicadoen el uturo.

El material contenido en este Manual es sola-mente para propósitos generales y de inormaciónpara los usuarios del mismo. De ninguna manera

substituye el asesoramiento adecuado de proesio-

nales competentes. La aplicación de la inormaciónde este Manual a proyectos especícos debería serrealizada por un proesional especializado en estediseño. De todas maneras, en algunos países y re-giones, se requiere además una revisión obligatoriapor ley. Cualquiera que haga uso de la inormacióncontenida en este Manual, lo hace a su riesgo per-sonal y asume cualquier responsabilidad emergentede su actuación en el proyecto que realice.

El usuario del Manual está inormado que debe re-visar que el acero esté disponible en la región en que

se construirá el proyecto. No todos los perles y ma-teriales mencionados en este manual pueden estardisponibles en todos los lugares de Latinoamérica.

Las cargas y los grácos que se publican en esteManual son para el acero especicado en este texto.Es posible que en los países en los cuales se em-plee este Manual existan otros tipos de aceros, loscuales deben ser vericados y adaptados.

Debido a que parte del contenido de este ma-terial está basado en el Standard or Cold FormedSteel Framing, Prescriptive Method or One or Two

Family Dwellings, editado en el 2001 por el AISI deEE.UU., se deja expresa constancia que las partesextraídas y/o traducidas de dicho Standard de nin-guna manera implica responsabilidad alguna para AISI ni para ILAFA. Esta adaptación parcial solo re-presenta la aplicación racional y el uso de inorma-ción de primera uente de una de las institucionesreconocidas mundialmente en el desarrollo del co-nocimiento relacionado con las estructuras livianasde acero.

Prólogo de la 1ª edición

8



Prólogo de la 2ª edición

En el año 2007 el AISI (American Iron and Steel Ins-

titute), editó una nueva versión de la norma AISI S100 – 2007 (56) en la cual fguran diversas modifca-ciones y nuevas cláusulas que modifcan en varios aspectos el cálculo estructural de perfles conorma-dos en río.

Los proesionales especializados en el cálculoestructural deben respetarlas, sobre todo en paísesen donde estas normas son aplicables, a alta de normas locales actualizadas.

Sin embargo, las modifcaciones solo aectan a algunos temas del contenido de este MANUAL. A loseectos de orientación y ayuda a estos proesionales, se ha adoptado el siguiente Procedimiento:

1° En el ANEXO X9 de este Manual se agrega unComentario General de las novedades y mo-difcaciones introducidas en la nueva ediciónde la norma AISI del año 2007 (56), que sonde interés para los estudiosos y proesionalesespecializados en el cálculo estructural.

2° En aquellos cambios o nuevas cláusulas de la norma AISI que aecten al contenido o a

conceptos vertidos en la primera edición delManual, se agregan notas aclaratorias en eltexto y cinco nuevos ANEXOS explicativos respecto a los temas que puedan resultar con-trovertidos y aquellos en que el contenido de la nueva norma AISI merece ser aclarada para

aquel lector del MANUAL que lo emplee como

auxiliar para el diseño de estructuras de SteelFraming.

3° El análisis de las prescripciones de la nueva norma AISI 2007 (56), incluye un importante avance en cuanto a la posibilidad de la verifca-ción de las tensiones causadas en los perflestipo Canal por la torsión generada por la excen-tricidad del centro de corte. En los ANEXOS X4 y X8 se agregan recomendaciones de cálculo para que los ingenieros estructurales puedan resolver los dierentes casos de los perfles Ca- nal del Manual actuando como vigas o correas.

4° Para el caso de perfles compuestos se agrega el Anexo X5 y en caso que se emplearan perfles Z el Anexo X 6.

5° En el ANEXO X7 se analiza la posibilidad que

en los montantes del Steel Framing se presenten problemas de pandeo distorsional, llegándose a la conclusión que ese eecto noes probable cuando se trata de montantes de muros y tabiques que tengan adosados paneles de revestimientos prescritos para este

tipo de construcciones;. En el caso opuestode perfles sin paneles adosados de revestimientos, sí se deben verifcar los pandeos dis-torsionales de las alas de los perfles canal.En orma similar y por el mismo eecto deben apuntalarse los muros mientras no tengan adosados los revestimientos.

9



El contenido de este Manual está basado en gran

medida en el del Standard or Cold Formed SteelFraming - Prescriptive Method or One and Two Fa-mily Dwellings (5) (Método prescriptivo para vivien-das de una y dos amilias), editado en el año 2004por el American Iron and Steel Institute (AISI) deEstados Unidos de Norteamérica.

Este Manual se ajusta a las prescripciones de lanorma AISI S100 - edición del año 2007, de estruc-turas de acero conormado en río. Todo cálculo delas estructuras tratadas en este Manual deben servericadas según esta norma y sus estándares ree-

renciales mostrados en la página siguiente.El mismo está dirigido a todas aquellas personas,sean o no proesionales, que tengan interés en co-nocer las características técnicas de este sistemaconstructivo en sus aspectos estructurales, conte-niendo además inormación y auxiliares de cálculopara proesionales que deseen proundizar sus co-nocimientos de ingeniería y de cálculo estructuraldel Steel Framing.

El texto ha sido ajustado y adecuado a las ca-racterísticas de los países latinoamericanos, con el

principal propósito de diundir las técnicas de estemétodo de construcción.

Para cumplir con este propósito ILAFA ha edita-

do dos Manuales complementarios entre si:

• Manual Steel Framing de Arquitectura

• Manual Steel Framing de Ingeniería

en los cuales se entrega a los proesionales dela construcción y al público, valiosa y actualizadainormación general y técnica que permitirá cono-cer las particulares propiedades de este método. ElManual de Arquitectura es complementario de esteManual, donde el lector podrá encontrar la descrip-

ción de las características del sistema y hasta lahistoria de su creación. Por lo mismo, los aspectosarquitectónicos y detalles constructivos pueden serconsultados en dicho Manual y no se repiten en elde Ingeniería.

Las perspectivas de Figuras 1 y 2 muestran losesqueletos de dos alternativas constructivas, co-rrespondiente a viviendas en dos niveles, que sonsimilares en la conormación de muros y pisos peroque dieren en el techo, ya que en la Figura 1 esde cabios, mientras que el de la Figura 2 tiene ca-briadas y correas en la cubierta. En dichas guras

se destacan los componentes del sistema, los queen este Manual son tratados en sus aspectos téc-

Figura 1. Vivienda dosniveles, techo de cabios

10

Introducción



11Introducción

nicos, suministrando inormación para su dimen-sionamiento y detalles de las uniones entre dichoscomponentes.

El texto del Manual se divide en los siguientesCapítulos:

A. GeneralidadesB. Componentes EstructuralesC. Auxiliares de DiseñoD. Estructuración de pisosE. Estructuración de murosF. Estructuración de cubiertasG. Ejemplos de uso de los Auxiliares de Cálcu-

lo

ANEXOS:X1 Selección de perfles del sistemaX2 Cálculos de los gráfcos de dimensiona-

mientoX3 Cálculo sismorresistente de estructuras del

Steel FramingX4 Reducción de resistencia de perfles canal

por torsiónX5 Diseño de piezas ormadas por dos perfles

tipo montante o canalX6 Calculo estructural de perfles Z

X7 Pandeos distorsionalesX8 Verifcación general de perfles CanalX9 Listado de cambios de la norma respecto

de la edición 2001

Estos Capítulos muestran, con la ayuda de gu-ras, las ormas recomendadas de estructuración delmétodo y las uniones con sus tornillos jadores mí-nimos, en gran parte basados en las recomendacio-nes del Prescriptive Method or Cold Formed SteelFraming del AISI (5) complementado por Auxiliaresde Cálculo exclusivos de este Manual, ajustados alas especicaciones del AISI. Además, se entreganejemplos de dimensionamiento de las viguetas ymontantes para mostrar el empleo de los Auxiliaresde Cálculo.

En el Capítulo E se reproducen, convertidas alsistema métrico, algunas de las tablas que se pu-blican en el Prescriptive Method (5) del AISI, a las

cuales se les asigna el mismo número que en dichapublicación, con lo cual se acilita la interconsultaentre los dos Manuales.

De esta manera el usuario podrá diseñar cons-trucciones como las que aquí se describen. Losanexos aportan aclaraciones importantes sobre as-pectos de cálculo sobre los cuales existe limitadainormación en la bibliograía actual de esta espe-cialidad. Asimismo, la inormación podrá ser usadaen otros proyectos similares en los que se emplee elSteel Framing pero con la recomendación que en

dichas adaptaciones intervenga un proesional conconocimientos y experiencia en las construccionesde acero de este tipo.

Figura 2. Vivienda dosniveles, techo de cabriadas



12Introducción

Parece conveniente incluir en esta Introduccióndel Manual de Ingenieria del Steel Framing el si-guiente EsquEma 1:

Con este cuadro, el lector de los Manuales ad-quiere una visión de la utilidad de los mismos y laimportancia de los documentos básicos del AISI y

de las reglamentaciones locales. Es oportuno ma-niestar que en casos de dudas y/o discrepancias,priman los documentos originales del AISI en inglés,salvo que sea obligatorio respetar leyes y reglamen-taciones locales.

EsquEma 1. Utilidad de los Manuales

* Listado se Standards publicados en la Norma AISI 2007

AISI S200-07 North American Standard for Cold Formed Steel Framing - General Provisions (57)

AISI S210-07 North American Standard for Cold Formed Steel Framing - Floor and Roof system Design (58)

AISI S211-07 North American Standard for Cold Formed Steel Framing - Wall Stud Design (59)

AISI S212-07 North American Standard for Cold Formed Steel Framing - Header Design (60)

AISI S213-07 North American Standard for Cold Formed Steel Lateral Design (61)

AISI S214-07 North American Standard for Cold Formed Steel Truss Design (62)

AISI S901-02 Rotational Lateral Stiffness Test Method for Beam-to Panel Assemblies (63)

AISI S902-02 Stub-Column Test Method for Effective Area of Cold Formed Steel Columns (64)

AISI S906-04 Standard Procedures for Panel and Anchor Structural Test (65)

Manual Steel Framing Arquitectura

Manual Steel FramingIngeniería

Usuario latinoamericano

PROYECTO

ArquitectosIngenieros

ConstructoresTalleres

Proyectistas

Manuales ILAFA

Specifications AISI 2007 - S100 - 07 (56) máslos Standards abajo listados*

Normas, Leyesy Reglamentos locales



capítulo a

Generalidades



14Capítulo A | Generalidades

A.1CONCEPTOS BÁSICOS

Tal como se describe en detalle en el Manual de Ar-quitectura el sistema de Steel Framing es heredero

del “Wood Framing” empleado principalmente porlos inmigrantes a Estados Unidos, basado en el em-pleo de montantes de madera a distancias reduci-das y rematados en sus extremos por sendas so-leras también de madera. Asimismo los entrepisosson ormados por viguetas de madera y los murosy entrepisos recubiertos con revestimientos de die-rentes tipos.

Este sistema ue adaptado a las construccionesde acero hace algunas décadas al crearse el siste-ma del Steel Framing, de perles galvanizados muy

livianos, con los cuales se construyen estructurasde hasta varios pisos y que tiene una divulgacióncada vez mayor por las ventajas de ser un materialreciclable que si se compara con la madera orecenotables ventajas.

En este sistema se emplean con poca recuenciaelementos tales como pórticos, vigas y columnasaisladas siendo las cargas gravitacionales distribui-das en orma uniorme en las viguetas y montantes,todos ellos ubicados a la distancia modular elegida,ya sea 40 o 60 cm, que son medidas submúltiplo de1,20 m (o de 1.22m si son revestimientos en medi-

das inglesas) que es la medida estándar de los pa-neles de revestimiento de 4 pies de ancho y 8 piesde alto.

Antes de entrar en los aspectos de cálculo y di-seño especializado, es útil explicar que tratándosede un sistema de entramados de elementos todosconectados entre sí, es de primera importancia quelas conexiones entre dichos elementos sean con-ables. Al mismo tiempo hay que destacar que lacalidad de elementos delgados obliga a ciertas pre-cauciones para evitar allas de pandeo que es una

alla típica de los elementos esbeltos. Por este mo-tivo en este Manual se han incluido aquellos temasy guras de los Manuales de EE.UU que acilitan alos constructores, no expertos en el tema, reconoceren cuales partes de estas estructuras hay que reor-zar las uniones, respetando las conexiones mínimasque se recomiendan en este Manual.

Pero dado que en la aplicación práctica estesistema puede tener innitas variantes, siempre serequiere, aparte de un enoque práctico, la inter-vención de un especialista estructural que aporte la

garantía de que la estructura resista las uerzas delviento, la nieve y los terremotos.

A.2ESTRUCTURACIONES TIPICAS

Las posibilidades de aplicación del sistema sonmuy amplias, existiendo construcciones de has-

ta 5 y más pisos. Sin embargo el objetivo de esteManual es el de establecer ciertas reglas y reco-mendaciones para viviendas de hasta dos niveles,consecuente con los criterios adoptados en EE.UU.,probablemente porque es la aplicación más diun-dida del sistema. A partir de esta limitación razona-ble este Manual trata de orecer toda la inormacióndisponible para los proesionales de la Construcciónque desean especializarse en este tema, sin olvidara los mismos dueños de este tipo de viviendas, quesin duda también pueden interesarse por conocerlas propiedades y ventajas de las estructuras de sus

viviendasEn las Figuras 1 y 2 de la Introducción de este

Manual se muestran dos ejemplos de estructuracio-nes de viviendas de dierentes techos. La de la gu-ra 1 tiene cabios en el techo a la distancia modularde 40 o 60 cm y llevan revestimientos estructuralesde multilaminados enólicos u OSB, sobre los cua-les se colocan tejuelas livianas.No debe olvidarseque en general este tipo de viviendas son del tipoliviano,lo cual es una de sus ventajas sobre todo enzonas sísmicas. Al respecto es interesante consultarlas T ablas a.4-1 y a.4.-2 en las cuales guran los

pesos de muros, cielos y cubiertas asumidos en lapráctica estadounidense y que son condicionantesen la construcciones de dos niveles cubiertos por elcitado Prescriptive Method del AISI (5). Es evidenteque si se emplean muros y entrepisos de mayorespesos (pisos de hormigón, tejas cerámicas, etc), lasconstrucciones deben ser diseñadas expresamentepara esas mayores cargas, así como el caso de ma-yores sobrecargas.

La estructura de la gura 2 muestra una alterna-tiva que emplea cabriadas, las que en general se

colocan a la distancia de 3 módulos (1,20 m o 1,80m). En este caso, si se especican revestimientosde placas del tipo madera se colocan correas (lar-gueros a no más de 60 cm entre ellos). También esnecesario mencionar que pueden emplearse plan-chas de techo (galvanizadas o prepintadas del tipotrapezoidal u otras), en cuyo caso la distancia entrecorreas puede ser mucho mayor.

Fuera de esta alternativa de techo la estructura-ción y diseño de los muros portantes y no portantes,de los entrepisos, dinteles, jambas, arriostramien-

tos, etc son similares a los empleados en EE.UU.,siendo por lo tanto aplicables las recomendacionesy detalles del AISI y reproducidos parcialmente eneste Manual.




En las citadas guras se muestran los elemen-tos estructurales componentes del sistema, los queson perles de acero conormados en río que tie-nen la especial propiedad de permitir el calce en lasuniones de los montantes con las soleras, una pro-piedad que acilita en orma importante este tipo de

construcción. Basta colocar un tornillo en cada alade los dos perles para conectarlos. Sin embargoexiste una condición que no todos respetan, que esla de asegurarse que el extremo del montante apoyeplenamente en la cara interior de la solera. La uniónno es por acción del tornillo, que es solo jador. Latransmisión de la carga del Montante, que puedeser importante, debe transmitirse por compresión deaplastamiento en toda la sección del perl.

La anterior condición está prescrita en la cláusu-la C3.4.4 del Standard AISI S200 General Provisions

del 2007, pero con la salvedad que se autoriza unhuelgo de montaje de 1/8 de pulgada (3,2 mm) en-tre los extremos de los montantes y las almas delas soleras. Este huelgo se justica porque en lapráctica las curvaturas interiores de las soleras nopermiten un contacto pleno entre ambos perles.Sin embargo en este Manual se recomienda que losperles permitan un apoyo pleno inicial empleandoperles que eviten este huelgo inicial.

Los perles que se emplean son bastante simi-lares entre los abricantes, con algunas dierenciasmenores, incluso de resistencias del acero. Pero en

general son similares a los que muestran en el “Ca- pítulo B” de este Manual.

En cuanto a la estabilidad de estas estructurasrente a las acciones del viento y de los terremotospuede armarse que al estar ormados por panelescon armazones de acero y revestimientos estructu-rales de OSB o multilaminados, poseen una apre-ciable rigidez y resistencia. Sin embargo es oportu-no destacar algunas dierencias entre los eectos delos vientos y los sismos.

A.2.1. Acción del viento

Siendo estas construcciones de pesos reduci-dos comparadas con las de albañilería es naturalque la acción de uertes vientos puede ser el casocrítico. Debe asegurarse que todos los muros re-sistan las uerzas de uertes vientos y que los pisosy el techo actúen como diaragmas para asegurarla adecuada distribución equilibrada de las uerzaslaterales.En este sentido no es prudente el uso deaberturas grandes que sobrepasen lo permitido, nila adopción de plantas asimétricas. Aparte de esto

uno de los eectos más dramáticos de lo vientos esla generación de elevadas uerzas de succión sobrelos techos, por lo cual existen riesgos de la voladurade los mismos, lo que puede ser el comienzo dela destrucción total de la construcción. En cuanto a

los anclajes no basta con que estos sean resisten-tes sino que debe asegurarse que las undacionestengan suciente peso como para que no sean sim-plemente arrancados por las uerzas de succión delviento.

A.2.2. Acción del sismo

El hecho de tratarse de construcciones esencial-mente livianas es una ventaja sismorresistente. Poreso en general no será conveniente agregar masasa estas construcciones, tales como contrapisos dehormigón, revestimientos de ladrillos, tejas cerámi-cas, etc. Sin embargo si estos agregados se eec-túan racionalmente y tomando en cuenta los eectossobre las respuestas sísmicas, pueden realizarsecon el debido control por un ingeniero especializa-do en el tema. Por ejemplo si en una construcción

de este tipo se agrega una capa de hormigón en elentrepiso, será importante agregarle una malla deacero y con ello asegurar que la losa así constituidaactúe como un diaragma para distribuir las uerzasinerciales del sismo.

A.3DETALLES ESTRUCTURALES

Basado en la importante experiencia del AISI deEE.UU. y las Instituciones ligadas a dicho Institutoes posible disponer del privilegio de conocer las re-

comendaciones que han elaborado durante las úl-timas décadas estas Instituciones para el caso deviviendas de dos plantas como las tratadas en esteManual.

Se reproducen en las guras de este Manual, losdetalles de uniones que recomiendan en la solucióncon tornillos. El constructor o abricante podrá deestos detalles conocer la cantidad mínima de tor-nillos que debe colocar en cada unión, con lo cualya tendrá resuelto en principio un problema cons-tructiuvo. Sin embargo eso no invalida la condición

de que toda unión importante debiera ser vericadapor un técnico entendido en la materia, ya que laresponsabilidad nal será del proesional que rmala documentación del proyecto. En ese sentido esteManual aporta auxiliares de cálculo que pretendenacilitar la labor de los proesionales que se desem-peñen en el diseño y cálculo de estas estructuras.

A.4 ALCANCE DE ESTE MANUAL

Las prescripciones y recomendaciones de esteManual están destinados a viviendas de hasta dospisos, y construcciones similares de casas ruraleso urbanas que no tengan mas de dos niveles y enlas cuales se emplean estos métodos constructivos




repetitivos de la practica del Steel-Framing. En esteManual se entregan recomendaciones constructivasy de detalle, métodos para vericación de los com-ponentes del sistema, y con la recomendación queeste Manual sea empleado por un proesional conexperiencia en construcciones de acero.

En ningún caso este Manual descarta la posibi-lidad de otros materiales, otros detalles y diseñosque dieran de los recomendados aquí, siempreque se demuestre que tales materiales, solucionesy cálculos sean equivalentes a lo que se especicanen este Manual.

A.4.1. Límite de aplicabilidad

Este Manual se limita a construcciones de vivien-das que cumplan con las limitaciones que se espe-cican en la T abla a.4.1.

En áreas sísmicas extremas, el límite de aplica-ción que se da en esta tabla se modica a la limita-ción de la T abla a.4.2.

Las viviendas de hasta dos niveles clasicadascomo de categoría sísmica E, según denido eneste Manual y en la norma ASCE 7 (46), pero que

Tabla a.4.1. Limites de aplicabilidad

General

Atributo Limitación

Dimensión de la construcción Ancho máximo de 12 mLargo máximo de 18 m

Número de niveles 2 niveles con una base

Velocidad del viento Hasta 210 km/h

Tipo de exposición al viento* Terreno abierto C A, suburbano o B, zonas boscosas

Carga de nieve Máximo de 3,35 KN/m2

Categoría sísmica** Tipo A, B y C, de normas americanas

Pisos

Atributo LimitaciónPeso propio Máximo de 0,5 KN/m2

Sobrecarga de usoPrimer piso (planta baja) 2 KN/m2

Segundo piso 1,5 KN/m2

Voladizos 60 cm

Muros


Peso propio de muros 0,5 KN/m2

Altura máxima de muros 3 m

Cubiertas Atributo Limitación

Peso propio de techos 0,6 KN/m2 de cubierta y cielo0,34 KN/m2 para recubrimientos de techo

Carga máxima de nieve 3,35 KN/m2 como máximo0,8 KN/m2 como mínimo (USA)

Peso propio de cielo 0,25 KN/m2

Pendiente de techo 25% a 100%

Alero rontal Máximo de 30 cm

Aleros laterales Máximo de 60 cm

Sobrecarga de entretecho accesible 1 KN/m2

Sobrecarga de entretecho inaccesible 0,5 KN/m2

* Exposición al viento según norma ASCE 7 (46) según características del terreno.** Categoría sísmica según norma ASCE 7, de acuerdo a riesgo sísmico de la zona y tipo de edicio. Estas clasicaciones pueden variarsegún normas locales.




Tabla a.4.2. Limitaciones adicionales en zonas de alta sismicidad

Tabla a.4.3. Velocidades equivalentes básicas (Km/h)


General

Número de niveles 2 pisos

Carga de nieve 3,35 KN/m2 máximo con cubierta liviana1,5 KN/m2 máximo para cubierta pesada

Categoría sísmica* Categorías D1, D2, E (Nota: Categorías según tecnología norteameri-cana, ver “Anexo X3”) y *

Muros

Peso propio de muros 0,35 KN/m2 máximo para sistema de muros livianos0,70 KN/m2 para sistema de muros pesados

Techos

Peso propio de techos y cielos 0,60 KN/m2 para sistema liviano0,70 KN/m2 para sistema normal1,20 KN/m2 para sistema pesado

Pendiente del techo 25% a 50%

* Categoría sísmica según norma ASCE 7, de acuerdo a riesgo sísmico de la zona y tipo de edicio. Estas clasicaciones pueden variarsegún normas locales.

Velocidad media máxima 110 120 130 137 145 160 177

Racha de 3 segundos 137 145 160 170 177 193 210

cumplen con las limitaciones de construcciones re-gulares y sin tener pisos en voladizo al exterior delas paredes del primer nivel, pueden ser designadosde acuerdo con los requerimientos de la categoríasísmica D2. (Ver A-5 “Defnición de términos”).

Cuando normas de construcciones locales u or-denanzas municipales regulen la construcciones deviviendas basadas en la velocidad del viento loca-les, la velocidad del viento equivalente a ráaga de3 segundos se debe determinar conorme a la T abla

a.4.3.

En la edición del año 2007 de la norma AISI seagregaron los Standards que guran en la Intro-ducción. El Standard AISI S213 LATERAL DESIGNconviene ser consultado porque incluye nuevas es-pecicaciones relacionadas con las vericacionesde cálculo de las resistencias laterales para el casodel viento y los terremotos. Este Standard tiene laparticularidad de orecer dos distintos métodos decálculo sísmico según sea para Estados Unidos deNorteamérica y Méjico o Canadá. La principal die-

rencia entre ambos métodos es que en Canadá bá-sicamente se calculan las estructuras con respuestaelástica, sin recurrir a reducciones de las uerzas sís-micas prescritas para los sismos de diseño segúnlas zonas sísmicas de cada pais. Esto implica que

el Coeciente de Reducción de la uerza sismica Rse asume igual a uno. En este Manual, ya antes dela edición de la norma AISI 2007, se había recomen-dado igual criterio, tal como se muestra y se aplicaen el Anexo X3.

A.4.2. Limitaciones en zona de alta sismicidady uertes vientos

En zonas de alto riesgo sísmico, los sobreci-mientos deben quedar limitados a una altura de 1,20

m desde el nivel del terreno hasta el tope del sobre-cimiento o platea de undación.

Las construcciones en zona de alto riesgo sísmi-co y uertes vientos, quedan sujetas a las limitacio-nes adicionales de esta sección.

Los diaragmas de pisos y de techo deben te-ner una relación de orma no menor que 0,25:1 y nomayor de 4:1. La relación de orma de diaragmasse debe determinar dividiendo la distancia entre mu-ros arriostrados por el largo del diaragma paralelo

a dichos muros arriostrados. (Ver “la defnición de muros arriostrados en el punto A5”).

Los diaragmas de piso y de techo no deben tenerdesplazamientos en planta que excedan de 1,20 m.




Figura a.4.1. Confguración en planta

Excepción: construcciones en donde los despla-zamientos de los diaragmas exceden de 1,20 m,deben ser analizadas como construcciones distin-tas, y separadas por un muro de arrostramiento ouna línea de arrostramiento. (ver Figura a.4.1).

Las líneas de arrostramiento de muros puedenestar ubicadas en las paredes exteriores, y en pare-des interiores según sea requerido.

Donde un muro arriostrado separa a dos sec-ciones de un edicio, la longitud requerida del muroarriostrado debe ser determinada sumando las lon-gitudes de los muros arriostrados de cada porcióndel edicio, tal como se muestra en la Figura a.4.1.

Donde existen desplazamientos verticales en los

diaragmas de piso y de techo deben ser conecta-dos entre sí por líneas arriostrados de muros, quesean capaces de transmitir los esuerzos de un nivelal otro. Ver Figura a.4.2.

Las líneas de muros arriostrados que sean re-queridas por razones de estabilidad y resistenciadel edicio deben ser continuas en un mismo planovertical desde la undación hasta el piso superior.

No deben existir desplazamientos horizontalesde muros arriostrados. Ver Figura a.4.3.

A.4.2.1. Edicios irregulares

En zonas de alta sismicidad, los edicios irregu-lares deben tener un sistema resistente lateral dise-ñado por ingenieros y de acuerdo con los códigoslocales. En caso de no existir normas locales, debencumplir con las prácticas aceptadas de ingenieríaestructural.

Una construcción debe ser considerada irregularcuando una o varios de las siguientes condicionesse presentan en dicho diseño:




Figura a.4.2. Límites de confguración de edifcios

Figura a.4.3. Edifcios irregulares




• Cuandolaslíneasdemurosarriostradosex-teriores no están en un plano vertical desde laundación hasta el piso superior.

• Cuandolaseccióndeunpisoountechonoesta soportado lateralmente por muros de

arriostramiento en todos los bordes.

Excepción: partes de pisos que no soportanmuros de arriostramiento del tipo I o del tipo II, o te-chos, pueden extenderse hasta 1,80 m (1,83 m) másallá de la línea de arriostramiento. Ver Figura a.4.3.

• Cuandounaaberturaenunpisootechoex-cede de 1,60m o 50% de la menor dimensiónde piso o techo.

• Cuandoporcionesdeunpisoestándespla-

zados verticalmente y no soportados por unmuro de arriostramiento.

• Cuandonoexistenlíneasdemurosarriostra-dos en dos direcciones perpendiculares.

• Cuando una línea de muro arriostrado esconstruida en sistemas de arriostramiento di-erentes.

A.5DEFINICIÓN DE TÉRMINOS

En general se aplican las deniciones de las espe-cicaciones generales del AISI. Además, son impor-tantes las siguientes aclaraciones de los términosempleados en este Manual.

El objetivo de esta cláusula es aumentar las po-sibilidades de un mejor entendimiento del contenidoen este Manual, en especial en Países donde la de-nición de partes de la construcción emplea términosque no coinciden con las palabras de este Manual.En ese caso estas deniciones serán de utilidadpara el Proesional que lo emplea

AISI. American Iron and Steel Institute - Instituto delHierro y Acero de Estados Unidos de Nortea-mérica.

Alero. Es la proyección horizontal del techo medidodesde la cara del muro exterior hasta el bordeexterior del techo.

Alero de rontón. Es la proyección horizontal del te-cho medido desde la cara exterior del rontónde la construcción hasta el borde exterior del

techo. Altura principal de techo. La altura desde el alero

del techo y hasta el punto más alto del techo.

Anclaje de succión. Es un sistema de anclaje queconecta los muros y pisos al muro en que seapoyan o la undación, y que principalmenteresiste las uerzas de succión (tracción) debi-do al viento o a las uerzas sísmicas.

Ángulo conector. Es una pieza corta de acero detipo ángulo (normalmente con un ángulo de90 grados), que se usa típicamente para co-nexiones.

Área eectiva de un perfl de acero. Es el área totalde las partes del perl que se asume no su-ren pandeo local. Es un criterio aproximadoque permite evaluar el eecto de los pandeoslocales, sin ser teóricamente exacto.

Área de alta sismicidad. Es un territorio de la ca-

tegoría sísmica D1 o D2, según este Manualtal como se dene en esta sección, pudiendoemplearse otras designaciones en los paisesdel area y conorme a las normas de cadapaís.

Área de vientos uertes. Es un área donde las ve-locidades de viento básicos son mayores de180 km/hr.

Ático. Es el espacio generalmente no habitable quequeda entre la cubierta y el cielo de una casa.

Atiesador, o rigizador. Elemento estructural que seagrega a perles para reorzar puntos de con-centración de uerzas.

Bloqueador. Consiste en perles C, perles U o cin-tas de acero agregados a miembros estruc-turales, así como paneles de revestimientoagregados a dichos perles para transeriruerzas de corte entre las partes.

Bulón. Sinónimo de perno. Elemento de conexiónde acero de cabeza hexagonal y vástago con

hilo y tuerca

Cabriada. Son las armaduras del techo reticuladasde perles de acero. En algunos paises sedenominan cerchas.

Categoría sísmica SDC. Esta es una clasicaciónasignada a un edicio basada sobre su im-portancia y la severidad del movimiento sís-mico del suelo en el sitio de la construccióny según lo especicado en la norma ASCE7(46) Esta clasicación puede dierir en lospaises del area según las normas locales.

Cielo. Abreviatura de cielorraso, que es el plano decerramiento superior de una habitación.




Cinta. Fleje de acero plano, delgado y de ancholimitado que se emplea típicamente comoarriostramiento y como elemento de bloqueoque transere cargas por tracción.

Clinching. Designación en inglés de la operación de

abrochado de bordes de perles o planchasde acero por medio de herramientas especia-les de tipo tenaza.

Conjuntos de techo/cielo livianos. Un conjunto detechos y cielo que tiene un peso unitario pro-medio igual o menor a 0,50 kN/m2.

Conjunto de techo/cielo de peso normal. Es unconjunto de techo cielo con un peso prome-dio mayor que 0,5 kN/m2 y menor o igual a0,7 kN/m2.

Construcción húmeda. Es la construcción en la quese emplea hormigón, mortero o yeso, mez-clas que contiene agua

Construcción seca. Construcción en la cual no seemplea agua, como la de madera y de per-les de acero con revestimientos de placaspreabricadas

Costanera. Designación que se emplea en algunospaíses para las correas y largueros.

Cumbrera. Es la línea horizontal ormada por launión de los bordes superiores de dos partesde techos en pendientes opuestas.

Diaragmas. Se denen como diaragmas estruc-turales los entrepisos, cielo y techos que alestar ormados por placas de calidad estruc-tural, poseen capacidad para resistir uerzasde corte en su plano generadas por el viento,los sismos u otras causas

Edifcio regular. Es un edicio no clasicado especí-

camente como irregular.

Edifcio irregular. Es un edicio que cumple o ex-cede los límites establecidos en la sección A.4.2.1 como edicio irregular.

Encorado. Molde o Moldaje de madera o de aceroen los cuales se cuela el hormigón para or-mar vigas, columnas y losas de este material.

Estructuración repetitiva. Es un sistema de estruc-turación donde los muros, pisos y miembrosestructurales de los techos están distancia-dos entre sí no mas de 60 cm entre centros.Se permiten mayores espaciamientos enaberturas cuando las cargas estructurales

son transeridas a dinteles o travesaños quesoportan los montantes, vigas o cabios supe-riores al nivel del dintel.

Exposición al viento. La exposición al viento deberegirse por código de construcción local, o

en caso de la ausencia de un código debecubrirse con la norma ASCE 7 (46)

Hormigón. También llamado Concreto que es unamezcla de piedra, arena y cemento que seemplea en la construcción

Línea de muro arriostrado. Consiste en un muroque está diseñado para resistir la uerza delcorte del sismo o del viento, y está ormadopor paneles arriostrados de tipo I o del tipo II,tal como se dene en esta sección.

Losa. Piso de hormigón simple o de hormigón ar-mado.

Luces múltiples. Es la luz ormada por una viga con-tinua con soportes intermedios.

Luz aislada. Es la luz de un elemento estructural queno tiene apoyos intermedios.

Luz. La distancia horizontal libre entre apoyos de unelemento estructural.

Montante. Perl componente del entramado estruc-tural de muros, generalmente en posición ver-tical y que se conecta en sus extremos conperles solera.

Montantes extremos. Son montantes importantesque están localizados en los extremos de lospaneles arriostrados de tipo I o del tipo II.

Montante de borde. Son los montantes que se ubi-can en ambos bordes de las aberturas talescomo ventanas y puertas

Multilaminado enólico. Placas ormadas por lámi-nas delgadas de madera adheridas entre sipor cola enólica, también llamado terciado

Muros arriostrados. Son muros, paredes y tabiquesque poseen revestimientos estructurales y/odiagonales de cintas de acero que le cone-ren capacidad de resistir uerzas de corte enel plano del muro causadas por las uerzasdel viento, sismo u otras causas.

Muro o pared. En este Manual se dene como mu-ros y/o paredes los tabiques compuestos depaneles de estructura de acero de perles delSteel Framing con placas de revestimiento.




Muros exteriores pesados. Es un muro exterior conun peso unitario mayor que 0,35 kN/m2, y me-nor o igual 1,20 kN/m2.

Muros exteriores livianos. Un muro exterior con unpeso promedio igual o menor que 0,34 kN/m2.

Nivel del Terreno. Es el nivel promedio del sueloalrededor del edicio, al nivel de los murosexteriores.

Pandeo distorsional. Es la inestabilidad lateral y tor-

sional de alas con pestañas de borde de per-les abiertos, cuyo largo de pandeo es mayorque los largos de pandeos locales y menorque los largos de pandeos fexo torsionalesgenerales de la pieza.

Paneles. Son secciones de paredes o muros orma-dos por entramados de montantes y soleras,cubiertas en ambas caras por placas estruc-turales de revestimiento.

Paneles de muro del tipo I. Los paneles de tipo Ison revestidos en su altura total de muro conpaneles de tipo madera o planchas de acero,sin aberturas y tienen un revestimiento conti-nuo entre los anclajes extremos de traccióndel mismo muro.

Paneles de muro del tipo II. Estos son paneles si-

milares a los de tipo I pero que tienen inte-rrupciones de ventanas, o puertas entre losanclajes extremos de tracción del muro

Plancha de acero. Es un panel delgado de acerousado en lugar de los revestimientos arrios-trantes

Planta baja. Es el primer nivel de una construccióny el segundo nivel se llama primer piso. Enotros países es llamado primer piso, y dondeal segundo nivel se lo designa como el se-

gundo piso.

Platea. Losa de hormigón simple o armado coloca-da directamente sobre el terreno compacta-do y que orma la base del primer nivel de laconstrucción.

Radier. Designación que se emplea en algunos pai-ses para las plateas de hormigón sobre el te-rreno compactado.

Relación de orma. Es la relación entre el alto y an-cho de paneles, placas y paredes.

Relación de orma de planta. Es la relación entre ellargo (mayor dimensión) respecto de anchode la planta de una construcción.

Revestimiento estructural. Las cubiertas (ej. Multila-minado enólico o paneles de bra orientadaOSB), que se emplean instalándolas sobrelos miembros estructurales, para distribuircargas, actuar como arriostramientos y reor-zar el conjunto estructural.

Revoque. Mezcla de materiales para enlucir pare-des.

Rigidizador de apoyo. Es un perl de acero adi-cional que se agrega al alma para reorzar elperl contra abollamiento. También se llamarigidizador de alma.

Riostra. Perl estructural de acero complementariode entramados metálicos, generalmente enposición diagonal respecto de los montantes

y/o vigas que tienen por objetivo rigidizar losplanos del entramado.

SDC D1. Es la categoría sísmica de diseño denidapor el AISI, correspondiente a una acelera-ción de repuesta espectral de corto periodomayor que 0,5 g, y menor o igual que 0.83 g.

SDC D2. Es la categoría sísmica de diseño denidapor el AISI, correspondiente al espectro derespuesta de aceleración de periodo cortomayor que 0,83 g, y menor o igual a 1,17 g.Estas son deniciones empleadas en el ma-

nual del AISI y la norma ASCE 7 (46). Sin em-bargo si existen normativas sísmicas localesel ingeniero podrá adoptar otras denicionesde la intensidad sísmica.

SDC E. Es la categoría de diseño sísmico denidapor el AISI, correspondiente a la aceleraciónespectral de respuesta de periodo corto ma-yor que 1,17 g.

SF. Abreviatura de “Steel Framing “que designa elsistema de entramados de acero que se des-

cribe en este Manual

Siding. Designación norteamericana de placas derevestimiento, generalmente vinílicas que imi-tan los revestimientos de madera tipo tingla-dillo.

Sobrecimiento. Viga o encadenado de hormigónsimple que se ubica sobre los cimientos enla base de los muros y que dene el nivel deapoyo de los paneles de los muros.

Solera. Perl de acero,componente del entramadoestructural de muros, generalmente en posi-ción horizontal y que se conecta con los ex-tremos de los montantes.




Techo/cielo de peso pesado. Es un conjunto de te-cho con cielo con un peso promedio mayorque 0,72 kN/m2 y menor o igual a 1,20 kN/m2.

Terciado. Designación alternativa del multilaminadoenólico.

Tingladillo. Tablillas de revestimiento plástico queimitan las tablas tingladas.

Velocidad básica de viento. Es la velocidad corres-pondiente a ráagas de viento de 3 segundosde acuerdo con los códigos locales, y encaso de no existir estos códigos, deben estarde acuerdo a la norma ASCE7.

Viga cajón. Son vigas o columnas ormadas pordos perles C o U adosados con sus abertu-

ras enrentadas ormando un tubo rectangu-lar y atornillados o soldados entre si en losborde en contacto. En el SF generalmentese orman por un perl canal C encastradoen un perl solera (U) y conectadas por tor-nillos.

Viga de celosía. Reticulado de perles de acero dedos cordones paralelos o levemente diver-gentes y con barras montantes y diagonalesque conectan dichos montantes.

Viguetas. Vigas de entrepisos.

Yeso cartón. Son placas de yeso revestidas de del-gadas capas de cartón que se emplean pararevestimientos interiores de tabiques y muros.

Zapatas corridas. Fundaciones de hormigón simpleo armado continuas en una zanja de entre 40a 60 cm de ancho.

A.6LIMITACIONES DE LOS COMPONENTES

ESTRUCTURALES

Los componentes estructurales y no estructuralesdel entramado de montantes y soleras del sistemaSteel Framing deben cumplir con las normas y regla-mentaciones aplicables y con las limitaciones adi-cionales de esta sección. Estas limitaciones puedenno ser obligatorias en el caso de un diseño realizadopor un proesional especializado que lo justique.

A.6.1. Oricios en almas

Los oricios de almas en miembros estructura-les deben cumplir con las limitaciones de la Figuras

a.6.1 y a.6.2, para los perles de piso y de cieloraso, y cumplir con los siguientes requerimientos:

• Ladistanciaentreoriciosdealma,decentroa centro no debe ser menor que 610 mm.

• Elanchodelosoriciosparaperlesdepisoy cielo raso no deben ser más de 0,5 vecesde la altura del perl, ó 65 mm.

• Los oricios de alma demontantes yotrosmiembros estructurales no debe ser mayorque el 0,5 veces de la altura del perl, ó 38mm.

• Ellargodeoriciosdealmanodebepasarde114 mm.

• Ladistanciamínima entre el extremo de unperl o entre el borde de un apoyo y el bordedel oricio de alma más cercano no debe ser

menor de 250 mm.Los miembros o los perles con oricios que no

cumplan con las condiciones anteriores deben serreorzados de acuerdo con lo que se indica en lasFiguras a.6.3 y a.6.4, o en su deecto diseñados deacuerdo a practicas aceptadas de ingeniería.

A.6.2. Reuerzo de oricios

Los oricios de alma que no cumplen con losrequerimientos de la sección “A.6.1” deben serreorzados con una placa de acero, o sección de

montantes, o sección de solera, de acuerdo con lasFiguras a.6.3 o a.6.4. El reuerzo de acero debe serde un espesor mínimo igual al miembro que reuerzay se debe extender al menos 25 mm más allá delos bordes del oricio. El reuerzo de acero debe serjado al alma que se reuerza con tornillos número 8,espaciados no más de 25 mm de centro a centro alo largo de los bordes del reuerzo con una distanciamínima al borde de 13 mm.

Cuando los oricios en perles exceden los si-guientes límites:

(a) el ancho del oricio medido transversalmenteal alma excede de 0,7 veces de la altura o elancho del alma

(b) el largo del oricio medido a lo largo del almasobrepasa los 250 mm, o la altura del almadel perl, el que sea mayor de los dos.

los perles deben ser reemplazados por otrosadecuados, vericados según prácticas de ingenie-ría aceptadas.

En caso que uera necesario vericar la resis-tencia del alma en un oricio deben respetarse lacláusula B.2.2 del la norma AISI edición 2007, quecontiene una modicación respecto de la ediciónanterior de la norma.




Figura a.6.1. Peroraciones de viguetas de piso y cielo

Figura a.6.2. Peroración en montantesy otros miembros estructurales

Figura a.6.3. Reuerzo de peroraciónde montante




Figura a.6.4. Reuerzo de peroración de perfl vigueta




capítulo B

Componentes estructurales



27Capítulo B | Componentes estructurales

B.1GENERALIDADES

El Método del Steel Framing emplea un juego de per-les de acero galvanizados de espesores delgados,

con los cuales es posible ormar los entramados demuros, pisos y cubiertas, por simples encastres yuniones entre estos perles. La adopción de perlesracionalmente diseñados permite ormar una varie-dad de combinaciones por la ventaja de contar conpiezas modulares y estandarizadas, lo cual apunta auna reducción de los costos por producción masivade esos perles y por técnicas estándar de abrica-ción y de construcción. Para cumplir con ese objeti-vo el número de perles debe ser limitado, para quecon pocos elementos modulares sea posible lograrconstrucciones variadas.

Basado en estas ideas se han diseñado en lospaíses en los que este sistema se ha desarrolla-do, un grupo limitado de perles tipo, que han sidoadoptados en orma naturalmente consensuada porlos abricantes de los perles. De esta manera, auncuando no existen limitaciones para emplear per-les de libre diseño, los abricantes han adoptadomedidas y ormas que son semejantes porque elloavorece al éxito global del sistema.

De esta manera y con el propósito de no mostrarpreerencias por los perles de algún abricante de-

terminado, se han seleccionado perles de dimen-siones similares a los del mercado, ya sean de lasmedidas inglesas (pulgadas) o las de los países delsistema métrico, pero sin preerencia de ningún tipo.El objetivo es presentar perles similares a los quese hallan en uso en los distintos mercados interna-cionales, para que tanto los detalles de la selecciónde estos perles como sus características puedananalizarse. Así es como en el Anexo X1 se muestrala orma de lograr perles ecientes y en el Anexo X2se explican métodos para diseñar auxiliares de cál-culo universales que intentan reemplazar las usuales

tablas que entregan los abricantes e Institucionesespecializadas. Es intención de que todo este mate-rial pueda servir de reerencia técnica válida para lacomprensión del uncionamiento estructural de losperles del Steel Framing, destacar las limitacionesde los perles, así como estimular la mejora de losauxiliares de cálculo en benecio de una adecuadapromoción del sistema.

B.2PERFILES

Basado en los criterios arriba mencionados, sepresentan a continuación los perles que a mane-ra de ejemplo se proponen, sin que implique que

representen a los realmente disponibles en idénti-cas medidas, espesores y calidad de acero en loslugares de Latinoamérica donde se empleará esteManual. Sin embargo, en casos de medidas y cali-dades equivalentes, el Manual le permitirá al usuariouna mejor comprensión del uncionamiento de los

perles, de su eciencia y de cómo abordar el cál-culo estructural del sistema, que diere de los de lasestructuras de acero tradicionales.

Los siguientes son los perles adoptados en elManual que se muestra en la Figura b.2.1:

• Perflmontanteyvigas. Es el perl más im-portante que sirve de pilar portante de los mu-ros y tabiques del sistema. Son perles deltipo C con pestañas. Los perles vigas V tie-nen la misma orma que los montantes pero

poseen mayores alturas y espesores parapoder arontar mayores fexiones, ya que seemplean principalmente como viguetas deentrepisos. Sin embargo también puedenser empleados como montantes o columnaspara cargas importantes.

• Perflsolera. Este perl es del tipo U y com-plementario de los montantes para ormar losentramados estructurales de los paneles delSF. Estas soleras son levemente más anchasque los respectivos montantes y permiten en-castrar los extremos de los montantes dentro

de estos perles. Siendo más anchas que losmontantes es posible que los montantes se apoyen plenamente en la cara plana de las almas de esas soleras, porque se evita que losextremos de los montantes interferan con lacurvatura interior de las soleras.

• Perflminicanal. Se emplea como elemen-to bloqueador de los montantes y otros usoscomplementarios.

• Perflminigalera. Se emplea como correas

de techo en luces pequeñas y otros usos,como perles de arriostramiento.

• Perfl angulo conector. Elemento auxiliarcomo atiesadores de apoyos y conexiones.

• Cintao eje. Tira plana de acero que vieneen rollo y que se usa para ormar los arriostra-mientos de muros y de los techos, así comociertas conexiones entre componentes delsistema.

El dimensionamiento de cada uno de estos per-les ha sido el resultado de un proceso en el cuala cada perl se le ha dado la orma más adecuadaa la unción que debe desarrollar en el entramadode los muros, pisos y techos. En general existen si-




militudes entre los perles montantes y soleras dedistintos abricantes. En los elementos complemen-tarios de los perles minicanal y galera, suelen exis-tir dierencias pero no son signicativas. Aparte deestos perles principales, los abricantes empleanotros componentes complementarios para orecer

características especiales en competencia con otrosabricantes. Sólo trataremos los perles principalesdel listado anterior.

B.2.1. Selección de perles apropiados

En el Anexo X1 se explica el criterio de selecciónde optimización de los perles montantes y vigas ymuestra la orma de evitar al máximo los pandeoslocales, manipulando las relaciones ancho - espe-sor de manera de aumentar al máximo posible lassecciones eectivas de esos perles. De esta ma-

nera, se evitarán reducciones de resistencia en laspestañas y alas comprimidas para no aectar elmódulo resistente eectivo a la fexión y la seccióneectiva a la compresión. En las almas es imposibleevitar los pandeos locales en compresión; pero sí esposible lograr que no existan pandeos en las almasen el caso de fexión.

La adopción de una serie según la recomen-dación del Anexo X1 permitirá a los calculistas ob-viar el control de los pandeos locales de las alas ypestañas de los perles montante y vigas. Para lafexión, los calculistas pueden emplear directamen-

te los valores brutos de los módulos resistentes, sinestar obligados en cada caso a determinar los va-lores eectivos reducidos que generan los pandeoslocales.

La evaluación exacta de los pandeos locales escompleja, por lo cual la norma AISI 2001 incluía un método aproximado de su evaluación (20, 23,49). En el año 1932 Von Karman propuso emplearun método aproximado basado en el concepto dedespreciar la colaboración estructural de aquellaspartes de los perles que surieran pandeos loca-

les. George Winter, un Ingeniero austriaco radica-do en Estados Unidos, llevó esta idea a la prác-tica proponiendo en la década del 40 un métodosimplicado de evaluación de los pandeos localespor medio de los “anchos eectivos” (39), dondeel eecto en la resistencia es representada por unareducción de la sección del perl. En rigor, el mé-todo es una solución aproximada, pero de todasmaneras práctica para el cálculo de rutina de estosperles.

En base a la especicación AISI 2007 se expone

en el Anexo X1, mediante un ejemplo, que dadas lasdimensiones elegidas de los perles, no hay pan-deo local de los perles seleccionados (pestaña,ala y alma) de los montantes y vigas bajo cargasde fexión.

Se verica en el ANEXO 7 que para los casosde empleo de estos perles en muros y tabiques,recubiertos con placas, conorme a lo prescrito eneste Manual, los pandeos distorsionales que debenvericarse según la norma AISI 2007, en las alas delperl montante y vigas no aectan a la resistencia de

estos perles. En cambio si se usaran montantes ovigas con placas débiles, conexiones inapropiadaso sin revestir, se recomienda realizar las vericacio-nes del caso, conorme a lo prescrito en la norma.

Para las cargas de compresión este ejemplomuestra que no hay pandeo local de la pestaña ni delala, pero si en las almas. Sin embargo es convenien-te destacar que el pandeo local de las almas, segúnla norma, se calcula a partir de la tensión nominalFn y no de la fuencia Fy. Como Fn es decreciente amedida que el pandeo general es mayor, resulta que

los pandeos locales en el alma decrecen a medi-da que mayor sea la esbeltez general del montante.Este es un aspecto importante que se incluye en ladeterminación de las capacidades de compresiónde los montantes y vigas de este Manual.

B.2.1.1. Especicaciones de cálculo

Para la selección de perles de esta publicaciónse respetan las normas de diseño estructural queprescriben la norma AISI (American Iron and SteelInstitute) editada en el año 2007.

Se edita esta segunda edición del Manual, res-petando en general todas las nuevas prescripcionesde la norma aplicables a los perles del Steel Fra-ming, salvo en algunos aspectos muy especiales enque resulta conveniente acceder a otras reerencias,ya sea de normas europeas o preceptos reconoci-dos de la ingeniería estructural, cuando estas ree-rencias sirven para mejorar la aplicación práctica yseguridad de las construcciones del Steel Framing,tratadas en esta publicación.

En cuanto a las vericaciones y determinaciones

de las respectivas resistencias de los perles bási-cos del sistema, que son los montantes y las solerasde los entramados, en general la nueva edición dela norma AISI 2007 no aporta modicaciones impor-tantes, salvo en el tema de la vericación de pan-deo. En las cláusulas C.3.1.4, que tratan el pandeodistorsional en fexión y la C.4.2 de pandeo distor-sional en compresión, se introducen en esta ediciónvericaciones adicionales, que los ingenieros es-tructurales responsables del diseño de estructurasde Steel Framing deben respetar y eventualmenteaplicar, cuando uera procedente.

Se entrega además inormación que permiteel empleo directo de los perles de esta publica-ción, para lo cual el Anexo 2 contiene vericacionesde los pandeos locales y generales de los perles




Figura b.2.1. Perfles de este manual




montantes y vigas usuales. Esas vericacionescomprueban que en el empleo de los montantes,con sus revestimientos, empleados como columnasy/o como vigas no tienen reducciones en las capa-cidades que denen las tablas de resistencias ad-misibles del Capítulo C. Sin embargo, en cuanto al

pandeo distorsional,en el Anexo 7 se trata el temacon la conclusión que en los muros y tabiques deestas estructuras de Steel Framing de viviendas nose generan peligros de pandeo distorsional mien-tras se cumplan con los revestimientos de placasprescritas en este Manual.

B.2.2. Tablas de perles

Se agregan a este capítulo las tablas de las ca-racterísticas de los perles considerados en estaedición. Se publican los valores de las caracterís-

ticas geométricas brutas de los perles y en tablasaparte, los valores eectivos calculados según elprocedimiento de la norma AISI y para la tensiónmáxima de Fy (límite de fuencia), en el sector delperl que se considera. Con este criterio los valoreseectivos resultantes son los más críticos a los eec-tos de guía para el calculista, que puede mejorarsesi el perl al mismo tiempo se halla comprimido ycon pandeo general. En ese caso, la norma autorizacalcular los anchos eectivos con la tensión reduci-da por pandeo general. Eso tiene por eecto que siel pandeo general es muy importante, el peligro delpandeo local puede incluso desaparecer, y lograrse

una economía importante.

El acero empleado en estas tablas se especicaen la cláusula C.2.3.

B.2.2.1. Tabla de montantes y vigas

En la T abla b.2.1 se dan los valores brutos demontantes y vigas y en la T abla b.2.10 los valoreseectivos de estos perles a la compresión general.En este caso no se publican los valores eectivos ala fexión porque, tal como se explica en el Anexo

X.1, los perles ueron diseñados para no tener pan-deos locales en las alas ni en las pestañas. Por lotanto, para fexión rigen los valores brutos. Sin em-bargo, en fexión es importante la torsión por excen-tricidad respecto del centro de corte y como eectode segundo orden la inestabilidad lateral por vuelco,tal como se analiza en el Anexo X.4.

B.2.2.2. Tablas de soleras

Los valores brutos están en la T abla b.2.2. Paravericar estos perles a la fexión respecto del eje x

debe considerarse el pandeo local en las alas. LaT abla b.2.7 da los valores del módulo eectivo mí-nimo basado en la tensión Fy. En la T abla b.2.11 se encuentran las secciones eectivas mínimas paracompresión para pre-diseño del perl a compresión.

B.2.2.3. Tablas de perles minigalera

En la T abla b.2.4 están los valores brutos y en laT abla b.2.9 los módulos resistentes eectivos parafexión según el eje y. En la T abla b.2.13 se dan lassecciones eectivas para la compresión general.

En caso de emplearse este perl como puntalresistente a la fexión y/o compresión, se deberá ve-ricar a la posibilidad de pandeo distorsional en am-bas solicitaciones, conorme a la norma AISI 2007.

B.2.2.4. Tabla de Minicanal

En la T abla b.2.3 están los valores brutos y en laT abla b.2.8 los eectivos para fexión según el eje xy en la T abla b.2.12 la sección eectiva para la com-presión.

B.2.2.5 Tabla de ángulos conectores

En la T abla b.2.5 están los valores brutos y enla T abla b.2.14 las secciones eectivas para com-presión.

B.2.2.6. Tabla de cintas de acero (fejes)

En la T abla b.2.6 se dan las secciones de lascintas.

B.2.2.7. Otros perles

Es posible que existan casos en los cuales seanecesario diseñar y emplear perles dierentes delos aquí mostrados. En esos casos se deberá respe-tar lo especicado en la norma AISI 2007.

Un caso recuente puede ser la necesidad deemplear perles del tipo Z, que en general puedenempalmarse entre sí para ormar correas continuas,especialmente empleadas en techos. Este perlestá cubierto por las prescripciones de la norma AISI 2007. No obstante, es conveniente alertar sobre

aspectos de diseño que se mencionan en el ANEXO6, no cubiertos por dicha norma y que pueden aec-tar un diseño correcto de estos perles.

B.2.2.8. Responsables del cumplimiento deNormas

En el mercado del Steel Framing, en general sonlos abricantes de perles los que deben observarestrictamente las normas de diseño y cálculo apli-cables, como son,en este caso, las del AISI 2007 ynormas anes.

Las cualidades y resistencias de los perlesson generalmente suministradas en catálogos ytablas editadas por los abricantes y que contie-nen los adecuados datos técnicos, ya sea basa-




dos en la aplicación de las normas o en ensayospropios, que acilitan la labor de diseño de losingenieros proyectistas. En general, el criterio esque el calculista que diseña una estructura deSteel Framing emplee directamente las tablas decargas admisibles que publican los abricantes.

El problema es que como el responsable fnaldel diseño siempre es el calculista, debe em-plear esas tablas y auxiliares de cálculo con unadecuado conocimiento de las normas y de losproblemas que pueden surgir en el caso de unmal empleo de la inormación disponible en laspublicaciones de los abricantes.

En el Anexo X.3 de Cálculo Sismorresistente,se pueden encontrar valores de normas de EE.UU.que pueden ser empleados para prediseños. Es re-comendable que en diseños importantes, en cada

región se obtengan datos conables a partir de en-sayos locales para determinar las resistencias a ro-tura, rigideces y otras características necesarias de

los perfles y de las placas de revestimientos, paragarantizar un dimensionamiento correcto.

B.3CONEXIONES DE TORNILLOS

B.3.1. Tipos de tornillos

Ver Figura b.3.1.

B.3.2. Dimensiones de los tornillos

Las dimensiones de los tornillos se designan connúmeros de 6 a 14, que corresponden a los diáme-tros de la T abla b.3.1 y donde el N° 6 es el de diáme-tro menor. Los tornillos deben dimensionarse según

sea la capacidad requerida de la conexión, el largodel tornillo y el espesor del acero a conectar. Lostornillos más comunes son del N° 6 al 10. La T abla

Tornillo de cabeza de lenteja autoperoranteN° 8Para jación de metal con metal, de solera con los montantes, bajo elrevestimiento

Tornillo de cabeza hexagonal autoperoranteN° 10 y 12Para jación de metal con metal

Tornillo de cabeza trompeta para maderaN° 6Para usar en uniones de revestimientos y soleras de madera

Tornillo de cabeza trompeta autoperorante

N° 6Para jación de paneles de revestimiento de yeso, aislamiento y otrosa perles montantes y soleras

Tornillo de cabeza trompeta autoperoranteN° 8Para jación de paneles de revestimiento de tipo madera a perlesmontantes y soleras

Tornillo de cabeza plana autoperorante

N° 8Para jación de paneles de brocemento o metal a montantes y so-leras

Figura b.3.1. Tipos de tornillos




b.3.1 es una guía para preseleccionar los tornillosadecuados según sea el espesor de acero a conec-tar. Es conveniente contactarse oportunamente conlos proveedores de tornillos para conocer los queestén disponibles en el mercado.

B.3.3. Largo de los tornillos

Los tornillos conviene que sean de 10 mm a 12mm más largos que el espesor total a conectar yque al menos tres hilos sobresalgan de la cara delmaterial conectado, para asegurar una conexiónadecuada. En la T abla b.3.2 se muestran los largosrecomendados para distintos espesores a conectar.En esta tabla guran los espesores que se usan enestructuras de perles conormados en río, pero deninguna manera contiene todos los casos posibles.En casos dudosos conviene consultar a los abri-

cantes de tornillos.B.3.4. Capacidad admisible de los tornillos

Los valores de capacidad de los tornillos de laT abla b.3.3 están basados en los criterios estableci-dos por el Center o Cold Formed Steel Structures (CCFSS) de St Louis, USA, publicados en el BoletínN° 1, Volumen 2, de 1993 (49) y en el Boletín RG 933del AISI (11), conorme a inormación de los abri-cantes y aectados del correspondiente margen deseguridad.

Es oportuno mencionar que estas tablas debentomarse solo a título inormativo, ya que la norma AISI 2007 prescribe las varias vericaciones quedeben realizarse en las conexiones de los tornillosautoperorantes cuando las conexiones son de vitalimportancia en la estabilidad de la estructura, comoes el caso de vientos huracanados o terremotos. Porlo tanto, en esos casos, el calculista deberá estudiaren detalle las uniones principales y en especial lasde las diagonales de arriostramiento y la de los an-clajes a las undaciones y descartar el empleo de laT abla b.3.3.

Es recomendable que se respete un espacia-miento de 3 diámetros entre tornillos así como res-pecto del borde en dirección del corte. En la direc-ción perpendicular a la uerza se puede reducir a1,5 diámetros esa distancia. En el caso de tornillosde jación de placas de yeso-cartón, la distancia alos bordes no debe ser menor de 10 mm. Es po-sible obtener recomendaciones más detalladas dela Gypsum Association de EE.UU. y de la AmericanPlywood Association. Para conexión de otros mate-riales es recomendable consultar a los abricantes.

B.3.5. Técnicas de colocación de los tornillos

Los tornillos se instalan con herramientas ma-nuales, neumáticas o eléctricas. Para instalar los

tornillos deben colocarse en posición perpendiculara la supercie a conectar y se debe ejercer una ade-cuada presión para que la herramienta “enganche”el embrague correctamente. Es conveniente jar laspartes a unir con mordazas para evitar que se mue-van mientras se coloca el tornillo.

Además, de esta manera, se asegura que lasplanchas estén en contacto y se evitan las unionesno compactas. Al unirse planchas de distintos espe-sores el tornillo conviene que se coloque del lado dela más delgada para lograr el agarre del tornillo enla más gruesa, lo que asegura la correcta presión yunión entre las planchas.

B.4SOLDADURA

B.4.1. Generalidades

Es posible emplear uniones soldadas para laconstrucción de paneles de muro y cabriadas, yasea en la ábrica o en la obra misma. También es po-sible que en obra se emplee soldadura para conec-tar accesorios estructurales a la estructura principal.

Dado que la calidad de las soldaduras dependede la ejecución de las mismas, es importante quesean eectuadas por operarios que sean soldado-

res calicados, sobre todo porque las soldadurasde aceros delgados orece mayores dicultadesque las de perles gruesos. Por ser galvanizadoslos perles del Steel Framing, es necesario tomarprecauciones de ventilación adecuada, por los va-pores nocivos que se despiden al undirse el zincdel recubrimiento galvanizado de los perles. Lasuniones soldadas deben ser limpiadas adecuada-mente y ser tratadas por galvanizado en río paralograr mantener la adecuada protección de galva-nizado. Entre algunos proesionales existen resis-tencias al empleo de soldadura en el Steel Framing.Sin embargo, el método es aceptado y empleado

en industrias de los EE.UU. porque orece algunasventajas respecto de los tornillos, de las cuales unaes que se evitan las protuberancias de las cabezas.La otra es que permiten lograr conexiones de mayoruerza en menor espacio que los tornillos. Cuandose trata por ejemplo de uerzas importantes, comoes el caso de cintas diagonales en construccionesde Steel Framing en zonas sísmicas más pesadasque las usuales, puede requerirse conectar cintascon uerzas de varias toneladas. Por ejemplo, si unaconexión de este tipo es para 25 KN (2,5 toneladas)y el material más delgado es de 0,84 mm de espe-

sor, los tornillos N° 10 resisten 0,79 KN lo que repre-senta colocar N = 25 / (1,33 x 0,79) = 24 tornillos,lo que serán diíciles de instalar. Si se suelda, seránnecesarios 24 cm de soldadura que en general seráácil de distribuir en el contorno de la unión.




El Standard AISI S213 Lateral Design del año2007, complementario de la norma AISI 2007, con-trariamente a los procedimientos preeridos usualesde uniones con tornillos en las diagonales de cintasde acero, especica uniones soldadas en lugar detornillos, salvo casos en que se compruebe que las

uniones de tornillos cumplan ciertas exigencias. Esrecomendable que el ingeniero estructural, que di-señe estructuras en Steel Framing de mayor altura yzonas de alta sismicidad, aplique debidamente lasprescripciones de este Standard S213.

En las soldaduras deben respetarse rigurosa-mente las normas de la AWS y tener en cuenta queen la unión de planchas muy delgadas, la resisten-cia al corte de los cordones depende de la tensiónde corte en la plancha y no el corte de los cordonesmismos que se especican en un mínimo de 3 mm

de garganta y son mucho más resistentes.Solo deben emplearse en las soldaduras de

planchas delgadas equipos de soldadura especia-les para este tipo de material. También es necesarioemplear sólo soldadores de comprobada experien-cia en este tipo de soldadura.

B.4.2. Capacidad admisible de cordones desoldadura

En la T abla b.4.1 se dan las capacidades ad-misibles de cordones de soldadura (ver Reerencia

11) para unir perles del tipo Steel Framing. Merecedestacarse que los cordones mínimos son de 1/8 “(3mm), aunque los perles sean de solo 0,87 mm deespesor. Es evidente que no es posible en la prác-tica realizar cordones de soldadura de menos de 3mm y que en todos los casos la soldadura mismaes más resistente que el material conectado y que laresistencia de éste dene la capacidad de la unión.

Cabe mencionar que se emplean también solda-duras de tapón (plug welds) en planchas delgadas,en donde por usión del acero con el electrodo se

unen planchas y perles delgados entre sí.

B.5CLAVOS DE IMPACTO

B.5.1. Clavos neumáticos

Son clavos de acero de alta resistencia, que soninstalados con una pistola neumática con poder depenetración en acero y hormigón. Estos clavos pue-

den venir con protección anticorrosiva de electrocin-cado o recubrimientos de polímeros. Los diámetrosson de entre 2,5 mm y 6,0 mm y largos entre 12 mmy 100 mm. Los vástagos pueden ser lisos, estria-dos o de diámetro escalonado. En las T ablas b.5.1 y

b.5.2 se dan las capacidades admisibles de clavosde impacto en hormigón y acero. Esos valores sonpara clavos de instalación neumática o de disparo.

B.5.2. Clavos de disparo

Es posible realizar jaciones en el Steel Framingcon clavos de impacto por pistolas accionados porpólvora. Estos clavos pueden ser con cabeza o conrosca en los extremos, que quedan uera del mate-rial donde penetran. Son muy empleados en jacio-nes de acero a undaciones y losas de hormigón.La capacidad de tracción depende de la resistenciadel hormigón, del diámetro del clavo, penetración,espaciamiento y distancia al borde del clavo. En lasT ablas b.5.1 y b.5.2 se muestran valores admisiblessugeridos para jación en acero y hormigón. Exis-ten clavos de este tipo con vástagos con estrías en

espiral para incrementar el agarre de estos clavosen el hormigón. Las pistolas de instalación empleancartuchos de pólvora para impulsar el impacto.Para una correcta instalación debe calibrarse co-rrectamente la energía del impacto a los requeri-mientos de cada caso. Se recomienda consultara los abricantes para la adecuada colocación deestos clavos de impacto.

B.6OTRAS CONEXIONES

Existen diversas alternativas de conexiones en latécnica de los perles delgados, tales como:

• Remachescorrientes

• Remachestipopop

• Autorremaches(spot clinch) de las planchasde acero en contacto

• Soldadurasporpuntos

• Recalcadodelmetal

• Costurapor“clinching”

• Remachestubulares

• Tornilloscontuerca,etc.

Es conveniente que el diseñador tome contactocon los proveedores de estas alternativas para co-nocer las posibilidades, costos y procedimientos de

instalación, para el caso que estas ormas orecie-ran ventajas en las uniones que debe realizar. Perodeberá constatar que realmente esas alternativasigualen o superen la resistencia y calidad de los tor-nillos que recomienda el AISI.




B.7REVESTIMIENTOS

B.7.1. Revestimientos estructurales de basemadera

En el Manual de Arquitectura se describen al-gunos paneles de revestimiento del tipo estructuralbasado en componentes del tipo madera que seemplean en el Steel Framing. En todos los casosson paneles, ya sean basados en láminas delgadasde madera con sus bras orientadas en sentidosperpendiculares entre si, encoladas con adhesivosenólicos resistentes a la humedad, denominadoslaminados o terciados, o laminas tipo viruta de ta-maños medianos de multi-orientación de bras de-nominados OSB. Estos paneles son de variados

espesores, en general no menores de 9,5 mm y quepor la contribución de los componentes de bra dela madera coneren a dichas placas una conableresistencia estructural, que los habilita para servircomo componentes estructurales de paredes y pi-sos.

Las cualidades y resistencias son generalmen-te suministradas por los abricantes y en todo casoexisten datos técnicos en las normas de Institutosde estos abricantes en los países desarrollados,datos que pueden ser consultados. En el Anexo X3de Cálculo Sismorresistente se pueden encontrar

valores de normas de EE.UU. (3, 8, 12), que pue-den ser empleados para prediseños. Es recomen-dable que en diseños importantes, en cada regiónse obtengan datos conables a partir de ensayospara determinar las resistencias a rotura, rigidecesy otras características necesarias para un dimensio-namiento correcto.

En cuanto a las dimensiones de estas placas, engeneral se basan en las unidades de pie y pulgada,siendo en general de 1,22 m (1,20 m) de ancho (4pies) y 2,44 m (2,40 m) de largo (8 pies).

B.7.2. Placas de yeso-cartón

Los revestimientos interiores de los muros ex-teriores y los muros portantes y tabiques interioresgeneralmente son de placas de yeso recubiertos enambas caras con cartón delgado. Este recubrimien-to tiene la nalidad de darle una mayor consisten-cia al yeso en la supercie, ya que es sabido que elyeso es bastante vulnerable a rayaduras y golpes. Además es muy higroscópico por lo cual no tolerala humedad y pierde gran parte de su resistencia.

No obstante, es excelente como material de revesti-miento de habitaciones por su propiedad de regular

la humedad en el interior de recintos, contribuyendoal conort de las viviendas.

Su resistencia estructural es reducida si se com-para con los paneles de base madera. Sin embargosu rigidez es apreciable, pero debido a su baja re-

sistencia, algunos proesionales preeren no usarloscomo elementos estructurales para la estabilidadlateral de las construcciones. Cuando se empleacomo diaragma de muro para resistir sismos, con-viene que se instalen diagonales de cintas de aceroen la estructura del muro para asegurar la resisten-cia lateral de ese muro.

En el Anexo X3 se trata el tema para el caso deSismo (o de vientos uertes), donde se destaca sucolaboración en la rigidez lateral de las construc-ciones, permitiendo a cada diseñador evaluar si co-

rresponde considerar o no la contribución de estaplacas a la resistencia lateral.

Existen en general placas de 10, 12 y 15 mm deespesor. La medida de las placas de procedencianorteamericana es 1,22 x 2,44 m, que correspondea medidas en pulgadas. Por dicho motivo, en estecaso en vez de medidas modulares de 60 cm y 40cm entre montantes, es conveniente adoptar la me-dida exacta de 61 y 40,6 cm para evitar el recorte delas placas.

Aparte de sus propiedades ambientales, las pla-

cas de yeso son un buen aislante del uego. Estapropiedad surge de una condición muy especial quetienen el yeso y también las mezclas cementicias.Estos materiales compuestos poseen una aprecia-ble cantidad de agua en su estructura molecular ycuando son calentados a más de 100 °C, el aguacomienza a evaporarse, mientras que el materialse calcina. El calor que consume esa evaporacióngenera el enómeno que mientras las capas de eseproceso se hallan en evaporación, la temperatura semantiene alrededor de los 100° C, ormando de esamanera una especie de escudo protector que va

avanzando por capas de calcinación, constituyendoun proceso “sui generis” de protección.

B.7.3. Otros revestimientos

Existen, uera de los revestimientos del puntoanterior, diversos otros paneles y ormas de reves-timientos, tales como los de acero, las placas tipobro-cemento, los revestimientos vinílicos decorati-vos, los machimbres de madera, etc., que escapandel alcance de este Manual. En cada uno de estos

casos es conveniente asesorarse por los abrican-tes.




T

a b l a b . 2 . 1 .

C a r a c

t e r í s

t i c a s g e o m

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C a r a c

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3 ]

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]

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4 ]

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]

[ c m

]

[ c m

]

[ c m

6 ]

M 1

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9 0

3 5

1 2

0 , 9

1 , 6

0

1 , 2

6

1 , 1

2

2 0 , 2

2

4 , 4

9

2 , 8

3

1 , 1

9

1 , 7

1

4 , 3

3

3 , 5

5

1 , 3

3

4 , 7

0

0 , 6 5

0

5 0 , 4

7

4 , 9

6

M 2

C

9 0 x 3 5 x 1 2 x 1

9 0

3 5

1 2

1 , 0

1 , 7

7

1 , 3

9

1 , 1

2

2 2 , 3

0

4 , 9

6

3 , 1

1

1 , 3

0

1 , 7

1

5 , 9

1

3 , 5

5

1 , 3

2

4 , 6

9

0 , 6 5

1

5 5 , 3

5

4 , 9

6

M 3

C

1 0 0 x 3 5 x 1 2 x 1

1 0 0

3 5

1 2

1 , 0

1 , 8

7

1 , 4

7

1 , 0

6

2 8 , 5

4

5 , 7

1

3 , 2

1

1 , 3

2

1 , 6

5

6 , 2

5

3 , 9

0

1 , 3

1

4 , 9

0

0 , 7 0

5

6 8 , 7

8

5 , 4

0

M 4

C

1 0 0 x 3 5 x 1 2 x 1 , 2

1 0 0

3 5

1 2

1 , 2

2 , 2

3

1 , 7

5

1 , 0

6

3 3 , 7

8

6 , 7

6

3 , 7

7

1 , 5

4

1 , 6

5

1 0 , 7

2

3 , 8

9

1 , 3

0

4 , 8

8

0 , 7 0

6

8 0 , 4

6

5 , 4

2

V 1

C

1 5 0 x 4 0 x 1 5 x 1 , 2

1 5 0

4 0

1 5

1 , 2

3 , 0

3

2 , 3

7

1 , 0

8

9 8 , 0

9

1 3 , 0

8

6 , 4

7

2 , 2

1

1 , 7

7

1 4 , 5

2

5 , 6

9

1 , 4

6

6 , 5

0

0 , 8 1

7

3 0 3 , 3

8 , 1

4

V 2

C

1 5 0 x 4 0 x 1 5 x 1 , 6

1 5 0

4 0

1 5

1 , 6

3 , 9

9

3 , 1

3

1 , 0

8

1 2 8 , 0

9

1 7 , 0

8

8 , 2

8

2 , 8

3

1 , 7

5

3 4 , 0

6

5 , 6

6

1 , 4

4

6 , 4

6

0 , 8 1

9

3 8 8 , 2

8 , 2

3

V 3

C

2 0 0 x 5 0 x 1 5 x 1 , 6

2 0 0

5 0

1 5

1 , 6

5 , 1

1

4 , 0

1

1 , 2

1

2 8 8 , 6

1

2 8 , 8

6

1 5 , 4

0

4 , 0

7

1 , 5

8

4 3 , 6

2

7 , 5

1

1 , 7

4

8 , 3

3

0 , 8 5

7

1 2 2 8

1 1 , 4

4

V 4

C

2 5 0 x 5 0 x 2 0 x 2 , 5

2 5 0

5 0

2 0

2 , 5

9 , 3

4

7 , 3

3

1 , 1

6

7 7 7 , 5

4

6 2 , 2

0

2 7 , 0

5

7 , 0

5

2 , 0

2

1 9 4 , 5

6

9 , 1

2

1 , 7

0

9 , 7

6

0 , 9 0

4

3 4 8 8

1 5 , 5

5

V 5

C

3 0 0 x 6 0 x 2 5 x 3

3 0 0

6 0

2 5

3

1 3 , 5

1

1 0 , 6

0

1 , 4

2

1 6 2 1 , 7

6

1 0 8 , 1

2

5 7 , 2

8

1 2 , 5

0

1 , 9

8

4 0 5 , 2

3

1 0 , 9

6

2 , 0

6

1 1 , 7

4

0 , 9 0

2

1 0 6 9 6

1 8 , 5

0

M a r c a

P e r f

l e n m m

H

B

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A

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I x

S x

I y

S y

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1 0

0 0 J

r x

r y

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β

C w

j

[ m m

]

[ m m

]

[ m m

]

[ c m

2 ]

[ k g

/ m ]

[ c m

]

[ c m

4 ]

[ c m

3 ]

[ c m

4 ]

[ c m

3 ]

[ c m

]

[ c

m 4 ]

[ c m

]

[ c m

]

[ c m

]

[ c m

6 ]

[ c m

]

S 1

C

9 4 x 3 0 x 0 , 9

9 4

3 0

0 , 9

1 , 3

6

1 , 0

7

0 , 6

2

1 7 ,

3 5

3 , 6

9

1 , 0

9

0 , 4

6

0 , 9

8

3 , 6

7

3 , 5

7

0 , 9

0

4 , 0

0

0 , 8

4 8

1 7 , 0

5

5 , 2

8

S 2

C

9 4 x 3 0 x 1

9 4

3 0

1 , 0

1 , 5

1

1 , 1

8

0 , 6

3

1 9 ,

1 8

4 , 0

8

1 , 2

1

0 , 5

1

0 , 9

8

5 , 0

2

3 , 5

7

0 , 9

0

3 , 9

9

0 , 8

4 8

1 8 , 8

1

5 , 2

7

S 3

C

1 0 4 x 3 0 x 1

1 0 4

3 0

1 , 0

1 , 6

1

1 , 2

6

0 , 5

9

2 4 ,

4 1

4 , 6

9

1 , 2

4

0 , 5

1

0 , 9

5

5 , 3

6

3 , 9

0

0 , 8

8

4 , 2

6

0 , 8

7 8

2 3 , 8

7

6 , 0

0

S 4

C

1 0 4 x 3 0 x 1 , 2

1 0 4

3 0

1 , 2

1 , 9

2

1 , 5

1

0 , 6

0

2 9 ,

0 1

5 , 5

8

1 , 4

7

0 , 6

1

0 , 9

4

9 , 2

2

3 , 8

9

0 , 8

8

4 , 2

5

0 , 8

7 8

2 8 , 2

6

5 , 9

9

U 1

C

1 5 4 x 4 0 x 1 , 2

1 5 4

4 0

1 , 2

2 , 7

6

2 , 1

7

0 , 7

3

8 9 ,

7 8

1 1 , 6

6

3 , 6

4

1 , 1

1

1 , 2

1

1

3 , 2

5

5 , 7

0

1 , 1

5

6 , 1

2

0 , 9

0 5

1 5 5 , 5

0

9 , 2

6

U 2

C

1 5 4 x 4 0 x 1 , 6

1 5 4

4 0

1 , 6

3 , 6

6

2 , 8

7

0 , 7

5

1 1 8 ,

0 9

1 5 , 3

4

4 , 7

7

1 , 4

7

1 , 2

1

3

1 , 2

3

5 , 6

8

1 , 1

4

6 , 0

9

0 , 9

0 5

2 0 3 , 2

9

9 , 2

4

U 3

C

2 0 4 x 5 0 x 1 , 6

2 0 4

5 0

1 , 6

4 , 7

8

3 , 7

5

0 , 8

9

2 6 8 ,

3 9

2 6 , 3

1

9 , 5

6

2 , 3

3

1 , 4

8

4

0 , 7

9

7 , 4

9

1 , 4

1

7 , 9

6

0 , 9

1 7

7 2 2 , 1

5

1 2 , 6

1

U 4

C

2 5 6 x 5 0 x 2 , 5

2 5 6

5 0

2 , 5

8 , 6

9

6 , 8

3

0 , 8

1

7 1 7 ,

9 1

5 6 , 0

9

1 5 , 2

4

3 , 6

4

1 , 3

3

1 8

1 , 1

3

9 , 0

9

1 , 3

2

9 , 4

0

0 , 9

5 4 1

8 5 5 , 7

8

1 8 , 1

3

U 5

C

3 0 6 x 6 0 x 3

3 0 6

6 0

3

1 2 , 4

8

9 , 8

0

0 , 9

7

1 4 7 4 ,

1 7

9 6 , 3

5

3 1 , 5

8

6 , 2

8

1 , 6

0

3 7

4 , 5

2

1 0 , 8

7

1 , 5

9

1 1 , 2

5

0 , 9

5 4 5

4 9 0 , 9

1

2 1 , 6

1




T a b l a b . 2 . 3 .

C a r a c

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T a b l a b . 2 . 4 .

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T a b l a b . 2 . 5 .

C a r a c

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]

[ m

m ]

[ m m

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[ c m

2 ]

[ k g

/ m ]

[ c m

]

[ c m

4 ]

[ c m

3 ]

[ c m

4 ]

[ c m

3 ]

[ c m

]

[ c m

4 ]

[ c m

]

[ c m

]

[ c m

]

[ c m

6 ]

[ c m

]

M C

1

M C

3 6 x 2 5 x 0 . 9

3 6

2 5

0 , 9

0 , 7

5

0 , 5

9

0 , 7

7

1 , 6

5

0 , 9

2

0 , 4

9

0 , 2

9

1 , 0

1

2 , 0

2

1 , 4

9

0 , 8

1

2 , 4

3

0 , 4 8

8

1 , 0

8

2 , 4

6

M C

2

M C

3 6 x 2 5 x 1 . 2

3 6

2 5

1 , 2

0 , 9

8

0 , 7

7

0 , 7

9

2 , 1

4

1 , 1

9

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0 , 3

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1 , 0

1

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2

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5

M C

3

M C

3 6 x 2 5 x 1 . 6

3 6

2 5

1 , 6

1 , 2

9

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1

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1

2 , 7

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1 , 5

2

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3

0 , 4

9

1 , 0

1

1 1 , 0

2

1 , 4

5

0 , 8

0

2 , 4

1

0 , 4 7

6

1 , 7

6

2 , 4

3

M a r c

a

P e r f

l e n m m

H

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S y

m

1 0 0 0 J

r x

r y

r o

β

C w

j

[ m m

]

[ m m

]

[ m m

]

[ m m

]

[ c m

2 ]

[ k g

/ m ]

[ c m

]

[ c m

4 ]

[ c m

3 ]

[ c m

4 ]

[ c m

3 ]

[ c m

]

[ c m

4 ]

[ c m

]

[ c m

]

[ c m

]

[ c m

6 ]

[ c m

]

G 1

C

3 8 x 4 0 x 2 0 x 0 , 9

3 8

4 0

2 0

0 , 9

1 , 3

5 1

1 , 0

6

1 , 9

0 0

6 , 0

6

1 , 5

5

3 , 1

1

1 , 6

4

1 , 3

1

3 , 6

5

2 , 1

2

1 , 5

2

4 , 1

0

0 , 4

0 4

7 , 3

0

3 , 9

7

G 2

C

3 8 x 4 0 x 2 0 x 1 , 2

3 8

4 0

2 0

1 , 2

1 , 7

7 7

1 , 4

0

1 , 9

0 0

7 , 8

6

2 , 0

3

4 , 0

2

2 , 1

2

1 , 3

0

8 , 5

3

2 , 1

0

1 , 5

0

4 , 0

7

0 , 4

0 4

9 , 3

5

3 , 9

5

G 3

C

3 8 x 4 0 x 2 0 x 1 , 6

3 8

4 0

2 0

1 , 6

2 , 3

2 8

1 , 8

3

1 , 9

0 0

1 0 , 0

9

2 , 6

3

5 , 1

3

2 , 7

0

1 , 2

9

1 9 , 8

6

2 , 0

8

1 , 4

8

4 , 0

2

0 , 4

0 4

1 1 , 8

2

3 , 9

1

M a r

c a

B

t

B

q

x g

I x =

I y

I x y

I u

I v

x o

1 0 0 0 J

r x = r y

r u

r v

r o

β

1 0 0 0 C w

j

[ m m

]

[ m m

]

[ c m

]

[ k g

/ m

]

[ c m

]

[ c m

4 ]

[ c m

4 ]

[ c m

4 ]

[ c m

4 ]

[ c m

]

[ c m

4 ]

[ c m

]

[ c m

]

[ c m

]

[ c m

]

[ c m

6 ]

[ c m

]

A 1

3 6

0 . 8

5

3 . 6

0 . 4 7

0 . 9

3 9

0 . 7

9 3

- 0 . 4

8 2

1 . 2

7 6

0 . 3

1 1

- 1 . 2

1 5

1 . 4

5

1 . 1

5

1 . 4

6

0 . 7

2

2 . 0

3

0 . 6

4 2

1 . 5

4

2 . 5

0

A 2

3 6

1 . 2

3 . 6

0 . 6 6

0 . 9

5 5

1 . 1

0 1

- 0 . 6

7 3

1 . 7

7 4

0 . 4

2 8

- 1 . 1

9 1

4 . 0

3

1 . 1

4

1 . 4

5

0 . 7

1

2 . 0

1

0 . 6

4 9

4 . 2

6

2 . 4

9

A 3

3 6

1 . 6

3 . 6

0 . 8 7

0 . 9

7 4

1 . 4

4 0

- 0 . 8

8 6

2 . 3

2 6

0 . 5

5 3

- 1 . 1

6 4

9 . 4

7

1 . 1

4

1 . 4

5

0 . 7

1

1 . 9

9

0 . 6

5 7

9 . 9

2

2 . 4

7




Tabla b.2.6. Caracteristicas geométricasdelascintasdeacero(ejes)

Tabla b.2.9. Módulo resistente eectivo de los perflesminigaleraparaexiónentornoalejeY

Tabla b.2.7. Módulo resistente eectivo de los perfles UyperflessoleraparaexiónentornoalejeX

Tabla b.2.10. Áreas eectivas de montantes y vigaspara compresión

Tabla b.2.11. Areas eectivas de los perfles Uy perfles solera para compresión

Tabla b.2.12. Área eectiva de los perfles minicanalpara compresión

Tabla b.2.13. Área eectiva de los perfles minigalerapara compresión

Tabla b.2.14. Área eectivas de los ángulos conectoresa compresión

Tabla b.2.8. Módulo resistente eectivo de los perflesminicanalparaexiónentornoalejeX

B[mm] t[mm] A[cm2] P[kg/m]

50 0,85 0,425 0,33

75 0,85 0,638 0,50

75 1,2 0,900 0,7175 1,6 1,200 0,94

100 1,2 1,200 0,94

100 1,6 1,600 1,26

Marca Perfl en mm Sye(+) Sye(-)[cm3] [cm3]

G1 G 38x40x20x0,9 1,61 1,51

G2 C 38x40x20x1,2 2,12 2,06

G3 C 38x40x20x1,6 2,70 2,70

Marca Perfl en mm Sxe[cm3]

S1 C 94x30x0,9 2,80

S2 C 94x30x1 3,20

S3 C 104x30x1 3,73

S4 C 104x30x1,2 4,70

U1 C 154x40x1,2 9,10

U2 C 154x40x1,6 13,05

U3 C 204x50x1,6 19,51

U4 C 256x50x2,5 51,86

U5 C 306x60x3 89,07

Marca Perfl en mm Ae[cm2]

M1 C 90x35x12x0,9 1,23

M2 C 90x35x12x1 1,40

M3 C 100x35x12x1 1,41M4 C 100x35x12x1,2 1,78

V1 C 150x40x15x1,2 2,02

V2 C 150x40x15x1,6 2,95

V3 C 200x50x15x1,6 3,32

V4 C 250x50x20x2,5 6,44

V5 C 300x60x25x3 9,33


S1 C 94x30x0,9 0,83

S2 C 94x30x1 0,98

S3 C 104x30x1 0,99

S4 C 104x30x1,2 1,32

U1 C 154x40x1,2 1,49

U2 C 154x40x1,6 2,36

U3 C 204x50x1,6 2,59

U4 C 256x50x2,5 5,43

U5 C 306x60x3 7,82


MC 1 MC 36x25x0,9 0,67

MC 2 MC 36x25x1,2 0,92

MC 3 MC 36x25x1,6 1,27


G1 G 38x40x20x0,9 1,256

G2 G 38x40x20x1,2 1,742

G3 G 38x40x20x1,6 2,328

Marca Perfl en mm Sxe[cm3]

MC 1 MC 36x25x0,9 0,68

MC 2 MC 36x25x1,2 1,01

MC 3 MC 36x25x1,6 1,48

Marca B [mm] t[mm] Ae[cm2]A1 50 0,85 0,553

A2 50 1,2 0,846

A3 50 1,6 1,221




Tabla b.3.1. Guía de diámetro de tornillos basado en el espesor a conectar

Tabla b.3.2. Largos usuales de tornillos

Tabla b.3.3. Capacidad admisible en KN sugerida de tornillos en acero/acero

Tabla b.4.1. Carga admisible en KN por cm de cordón de soldadura

Número Diámetro nominal (mm) Espesor total (mm)

N° 6 3,5 2,8

N° 7, N° 8 3,8 3,6

N° 10 4,8 HASTA 4,4N° 12 5,48 5,3

¼ ” 6,35 5,3

Número Largo (pulgada) Materiales que pueden conectar

6, 7 3/8”-7/16” Acero/Acero

6, 8, 10, 12 ½” Acero/acero

8, 10 5/8”-1” Acero/acero

10, 12, 14 ¾”- 1½” Acero/acero

6, 8 1” Paneles de 12 o 15 mm/acero

8, 10, 12 1¼” Forros de metal y anclajes de mampostería/acero

6, 7 1½”-2” Planchas de acero múltiples

Espesor del acero Medida de cordón Carga admisible(mm) (KN/cm)

2,6 4 2,45

1,8 3,2 1,72

1,4 3,2 1,36

1,1 3,2 1,08

0,87 3,2 0,79

Valores basados en especicaciones AISI, 1989, con Fy=23KN/cm2 y Fu=31,5KN/cm2 de acero.

Espesordel componente Tornillo #14 #12-14 #10-16 #8-18 #6

más delgado (1/4 pulgada)

Corte Tracción Corte Tracción Corte Tracción Corte Tracción Corte Tracción

2,5 4,54 1,45 4,04 1,27 3,54 1,11 3,07 0,95 2,54 0,80

1,8 2,72 1,02 2,52 0,88 2,36 0,77 2,14 0,66 1,79 0,57

1,44 1,90 0,82 1,77 0,70 0,168 0,61 1,54 0,52 1,40 0,43

1,14 1,36 0,64 1,27 0,54 1,18 0,48 1,09 0,40 1,00 0,34

0,88 0,90 0,50 0,84 0,43 0,79 0,36 0,75 0,32 0,68 0,27

1. Valores basados en el Boletín técnico Vol 2, N° 1 del CCFSS.2. Basado en acero de Fy=27 KN/cm2 Fu=31,5 KN/cm2. Para otros aceros deben ajustarse valores.




Tabla b.5.1. Capacidad sugerida en KN de tracción y corte para a clavos de impacto. Acero/acero

Tabla b.5.2. Capacidad en KN de clavos de impacto de tracción y corte en hormigón

Diámetro: 0,145” Diámetro: 0,177” Diámetro: 0,2025”

Espesor Espesor del Espesor del Espesor deldel acero (mm) acero (mm) acero acero

6,4 10 6,4 10 6,4 10

2,6 0,95 0,95 1,52 10 2,2 2,38

1,8 0,95 0,95 1,52 1,79 2,20 2,38

1,4 0,95 0,95 1,52 1,79 2,11 2,11

1,1 0,95 0,95 1,46 1,46 1,69 1,69

0,87 0,89 0,89 1,10 1,10 1,26 1,26

Diámetro Penetración Tipo de carga Resistencia del hormigón

(mm) mínima (mm) (KN/cm2)1,40 1,60

3,7 28 Tracción 0,40 0,52Corte 0,73 1,02

4,5 37 Tracción 0,68 0,93Corte 1,14 1,29

5,2 37 Tracción 1,00 1,27Corte 1,77 2,02



40Capítulo C | Auxiliares de diseño

capítulo c

Auxiliares de diseño




C.1INTRODUCCIÓN

En este Manual se incluyen grácos que tienen pornalidad acilitar el dimensionamiento directo de los

componentes del sistema Steel Framing. Es cono-cido el hecho de que los perles delgados conor-mados en río requieren de procedimientos de ve-ricación de cálculo que dieren de los empleadosen las estructuras de perles laminados que gene-ralmente son del tipo compacto. Las almas y alasdelgadas obliga, en el caso de los perles del SteelFraming tener en cuenta el hecho que la condiciónde planchas delgadas avorece la inestabilidad deesas placas delgadas creando lugares de los per-les donde la plancha se pandea localmente. Esospandeos locales son allas del material por inestabi-

lidad, lo cual reduce su capacidad de resistencia. Sibien esto es un inconveniente, estos perles tienenla propiedad de su resistencia post-pandeo, dondeciertas partes del perl mantienen su plena capaci-dad de resistencia, con la posibilidad de emplearesta propiedad en estructuras aun en su condiciónde parcialmente allados. Esta ambigua cualidad deestos perles ha venido a constituir nalmente unaventaja, al lograrse con estos perles, debidamen-te diseñados, estructuras extremadamente livianas,óptimas y ecientes para ciertos empleos de la in-dustria contemporánea.

Este es el caso de los perles especiales queorman la base del diseño de los perles del SteelFraming, descritos en el Capítulo B, los que debenser vericados en su resistencia empleando la nor-ma especial desarrollada por el American Iron andSteel Institute AISI de EE.UU. de Norteamérica (3,4, 56 hasta 65), y cuya tecnología se ha extendido atodo el mundo, adoptando procedimientos de cál-culo internacionalmente aceptados.

Nota importante. En el Suplemento 2004 de lanorma AISI se presentó una nueva orma de cálcu-

lo, que se denomina Método Directo y que ha sidoadoptado en la edición del 2007 (56) como alterna-tiva de vericación de cálculo. Sin embargo se man-tienen en esta edición de la Norma los métodos delas anteriores ediciones, pudiendo el usuario optarpor el empleo del citado Método Directo.

C.2BASES DE CÁLCULO

C.2.1. Normas de cálculoLa norma básica empleada es la Especifcación

Norteamericana de Diseño de Miembros Estructu-rales de Acero conormado en Frío del AISI 2007

(3, 56) que está vigente actualmente. La calicaciónde “norteamericana” corresponde al hecho que hasido consensuada y adoptada por EE.UU., Méxicoy Canadá, con algunas dierencias menores entreestos países, dierencias que guran en la mismanorma.

C.2.2. Método de cálculo

Actualmente tanto el AISI (56) como el AISC(67) han adoptado dos ormas de cálculo, la deltensiones admisibles (ASD) y la de los Factoresde Carga y Resistencia (LRFD) que los ingenierospueden adoptar a su conveniencia. En este Manualse ha empleado el Método de Tensiones Admisi-bles porque para los auxiliares de cálculo es másconveniente. De manera alguna esto es una pree-rencia tendenciosa, sino simplemente por el hecho

de que como el método LRFD requiere de un pasointermedio de aplicación de coecientes de car-ga y resistencia que son variables, resultaría máscomplicado lograr una visión directa de las tablaso grácos auxiliares.

C.2.3. Acero

En este Manual se ha adoptado un acero similaral que emplean los abricantes estadounidenses, talcomo el acero ASTM A 570-79 Grado 33 que tieneuna fuencia Fy = 33ksi y Fu = 45 ksi lo que en KNson Fy = 23 KN/cm2 y Fu = 31,5 KN/cm2. Con estas

resistencias se han elaborado los grácos de estemanual.

C.2.4. Unidades de medida

Se adoptan el KN como medida de uerza y paratensiones el KN / cm2. Sin embargo en algunos grá-cos se incluyen valores en Kg (Kg uerza) con unaconversión aproximada de 1 KN = 0,1 kg

De esta manera los proesionales que aun pre-eren el empleo de las medidas antiguas pueden

ácilmente convertir los valores sin cometer erroresde coma, que es uno de los errores graves que sepuede cometer en el cálculo estructural. Por la mis-ma razón no se emplea el Pa ni el MPa, porque enel cálculo estructural es conveniente mantener lasunidades básicas de KN y cm2 a la vista, para evitarconversiones innecesarias cuando se eectúan loscálculos.

Para el caso de conversiones se pueden emplearlas siguientes equivalencias aproximadas

1 MPa = 0,1 KN / cm2

1 MPa = 10 Kg / cm2

1 MPa = 0, 01 Ton / cm2




C.3GRÁFICOS AUXILIARES DE CÁLCULO

C.3.1. Criterio de este Manual

Las Instituciones técnicas y los abricantes engeneral suministran al público tablas de cargas ad-misibles, en las cuales quedan limitados a los valo-res elegidos de las variables de entrada en dichastablas. En el caso de las tablas de los montantes lapresión del viento se da solo para algunos valoresquedando las tablas limitadas a dichos valores condicultades para emplear presiones de viento uerade esos límites. En este Manual se ha optado porpublicar grácos en vez de tablas, por considerarque orecen, en el caso de los montantes sometidosa compresión y fexión, las siguientes ventajas:

1. Es posible disponer de una amplia gama devalores de presión de viento en los grácos.

2. Al ser líneas continuas su interpolación visuales inmediata y sucientemente exacta.

3. La simple observación de los grácos permiteseleccionar el perl adecuado.

Los grácos de este Manual se dividen en losque entregan en orma separada las resistenciasde los perles (montantes y vigas) a compresión y

fexión en la sección C.4, mientras que en la SecciónC.5 se encuentran los grácos de las combinacio-nes de carga de compresión y fexión.

C.4GRÁFICIOS DE RESISTENCIA

C.4.1. Resistencias a fexión

En este caso los grácos suministran las cargas

(KN por metro lineal) que soportan los perles mon-tantes M y las vigas V en luces de 2 hasta 4 metros.La determinación de las sobrecargas lineales admi-sibles totales para cada perl se determina con lassiguientes condiciones:

1. Las vigas son simplemente apoyadas

2. En los apoyos hay restricción al vuelco lateraldel perl

3. Las sobrecargas son uniormes y aplicadas al

centro del ala superior4. Las sobrecargas incluyen el peso propio del

perl y eventualmente el peso del piso

5. El vuelco lateral por torsión de excentricidad(ver anexo X.4) se supone impedido por el re-vestimiento.

6. Se supone que el pandeo lateral por fexiónestá impedido por el diaragma de los revesti-

mientos, jados en orma eectiva al ala com-primida, o a las dos alas

7. Para la sobrecarga eectiva hay que restar elpeso propio del perl (y eventualmente el re-vestimiento) de los valores de la tabla (en elcaso de usar los perles en orma horizontal).

Se han considerado las cargas que satisacenla resistencia a la fexión, al corte y la deormación(L/300).

C.4.2. Cálculo de los grácosEn el Anexo X.2 se describe la orma en que se

determinaron los valores de las siguientes tablasde cargas admisibles. El proesional al que le in-terese puede emplear las expresiones allí mostra-das para vericar las resistencias de otros perleso controlar los de los grácos. De esta manera esteManual, aparte de entregar los grácos permite lavericación de cálculo a la conveniencia del usua-rio.

C.4.3. Gráco de montantes a fexión

Ver gráFico c.4.3.

C.4.4. Gráco de vigas a fexión

Ver gráFico c.4.4.

C.4.5. Grácos de resistencia a la compresión

Para este cálculo se ha optado en este Manualpor el método “Todo Acero” (all steel) que gura enla norma del AISI (3) y que se distingue del método

de considerar la contribución de los revestimientosestructurales como estabilizadores al pandeo delos montantes según su eje más débil. La opciónde este Manual está del lado seguro, porque si enalgún momento de su vida útil es retirado el revesti-miento, se podría producir el colapso del muro al nodisponer los montantes del eecto estabilizador delos revestimientos.

En la versión de la norma AISI del año 2007 (56)se ha adoptado este mismo criterio por los mismosmotivos aquí expuestos. Sin embargo mantiene la

posibilidad de estabilización lateral por los reves-timientos, cuando se cumplan ciertas condicionesque se prescriben en dicha norma. En este Manualse asume que todos los montantes (y vigas usadascomo montantes) llevan riostras horizontales de cin-




gráFico c.4.3. Cargas admisibles kN/m (kg/m) de montantes

gráFico c.4.4. Cargas admisibles kN/m (kg/m) de vigas

tas (fejes) de acero con adecuados bloqueadores,conorme se explica en el Capítulo E de muros. Seconsidera instalar estas riostras al medio y/o al ter-cio de la altura del montante, casos que se mues-tran por separado en los grácos.

Los grácos muestran las compresiones admi-sibles para luces entre los 2 hasta 4 metros. En el Anexo X2 se detallan las expresiones de la normaque se han empleado para la conección de estosgrácos (gráFicos c.4.5.1 al c.4.5.4).




gráFico c.4.5.1. Compresión admisible en montantes kN (kg)(arriostramientos en H/2)

gráFico c.4.5.2. Compresión admisible en montantes kN (kg)(arriostramientos en H/3)




gráFico c.4.5.3. Compresión admisible en vigas kN (kg)(arriostramientos en H/2)

gráFico c.4.5.4. Compresión admisible en vigas kN (kg)(arriostramientos en H/3)




C.5GRÁFICOS DE COMBINACIONESDE CARGAS

Basado en las capacidades admisibles de los per-

les montantes y vigas es posible, empleando lasexpresiones de combinaciones de tensiones dela norma AISI, calcular las curvas que representancualquier combinación de carga de compresióny fexión que se aplique al perl, con la condiciónde que la combinación cumpla con el margen deseguridad establecido por dicha norma. La normaconsidera, aparte del caso normal, un aumento del33% de las tensiones admisibles para los combina-ciones con cargas eventuales, que en este caso sonel viento y el sismo.

Nota: En la versión 2001 de la norma AISI el co-efciente de 33% de aumento no debe aplicarse al peso propio. Sin embargo en estas estructuras la incidencia de los pesos propios es reducida por locual por simplicidad y por tratarse de gráfcos de pre-diseño se hace caso omiso a esta condición.

Considerando que se trata de 4 montantes y 5vigas cada perl origina cuatro grácos, dos paracasos normales y dos para eventuales, siendo unopara riostras a ½ luz y el otro para el 1/3. De allí quese editan un total de 36 grácos de combinacionesde carga.

En el Anexo X2 se muestra el procedimientoadoptado y las expresiones empleadas, que seajustan a lo especicado en la norma AISI, permi-tiéndole al usuario de este Manual vericar al detalle

los valores de los grácos así como emplear el pro-cedimiento para vericaciones de cálculo de otrosperles, uera de los de este Manual. De esta ma-nera el Manual le permite al interesado usar los grá-cos para un dimensionamiento rápido, así comoproundizar el tema, sin necesidad de recurrir a otras

publicaciones.

El empleo de estos grácos permite, conocidouna de las cargas actuantes determinar en el grácoel mayor valor admisible de la otra carga. De allí queel empleo de los grácos es por tanteos sucesivos,hasta encontrar el perl adecuado a las condicionesde cargas requeridas.

En estos grácos las ordenadas muestran lascargas por metro admisibles (generada por la pre-sión del viento) y las abscisas las uerzas de com-

presión admisibles. Si por ejemplo es conocida lapresión del viento en el gráco de cargas eventua-les), para la curva correspondiente a la luz del mon-tante elegido se recorre esa curva, y donde se inter-secta con la vertical correspondiente a dicha presiónqueda denida la carga de compresión admisible enlas abscisas Si ese valor no satisace a la compre-sión requerida se debe ir al gráco de un perl másresistente, procediendo de esta manera hasta lograrla selección del perl adecuado. Si en cambio se co-noce la carga de compresión se entra por ese valory se busca el perl que satisace la uerza por metroque genera la presión del viento.

De esta manera es posible seleccionar el perladecuado sin necesidad de eectuar cálculos y paracualquier par de valores requeridos, dentro de losvalores extremos de estos grácos.




gráFico c.5.1. Interacción P-q montante M1 Caso Normal(arriostramientos en H/2)

gráFico c.5.2. Interacción P-q montante M1 Caso Eventual(arriostramientos en H/2)




gráFico c.5.17. Interacción P-q montante V1 Caso Normal(arriostramientos en H/2)

gráFico c.5.18. Interacción P-q montante V1 Caso Eventual(arriostramientos en H/2)




C.6REDUCCIONES DE RESISTENCIADE FLEXIÓN POR EXCENTRICIDAD

En la versión de 2001 de la norma AISI (3) se había

introducido una modicación de la Cláusula C.3.1,(reerencia 24), agregando la condición de que lascargas se deben aplicar al centro de corte del perl.En el caso de perles canal, para cargas aplicadasen el perl en un plano paralelo al eje X del perl,esta condición genera eectos de torsión debido aque ese centro de corte se halla desplazado a unadistancia “m” del centro del alma del perl. Esa tor-sión es igual a la uerza multiplicado por la distanciam. En ediciones anteriores a la edición del año 2001de la norma AICI este detalle no se tenía en cuentaporque la misma norma prescribía arriostramientos

transversales en ambas alas al cuarto de la luz dela viga, con lo cual se contrarrestaba el eecto tor-sional.

En la edición de la norma AISI del año 1996, ba-sado en investigaciones realizados por Ellirit y otros(Reerencia 54) se suprimió la exigencia de instalarriostras al cuarto de la luz, limitándola a una solaal centro de la viga. Esa liberalización de jacioneslaterales y el hecho recuente del empleo de vigascanal sin riostras laterales, justica la necesidad deincluir en la norma la vericación de la torsión porexcentricidad respecto del centro de corte.

Mientras se conaba en los arriostramientos la-terales, en las normas anteriores al 2001 la fexiónde las vigas se trataba solo por el peligro de vol-camiento de los perles, causados por el pandeolateral del ala en compresión. El capítulo C.3 de lanorma AISI (3), contenía vericaciones detalladas delas allas por esta causa y la determinación de lasluces críticas máximas para las cuales el enómenodel volcamiento no se produce. El pandeo lateral devigas fexionadas es un enómeno de segundo or-den, mientras que la torsión originada por la excen-

tricidad de las cargas respecto del centro de cortees uno de primer orden. Cuando en la edición de lanorma AISI del año 2001 (3) se introdujo el requeri-miento de considerar la torsión causada por la ex-centricidad se agregó a la Norma una exigencia deimportantes consecuencias. En la cláusula C.3.6 dela versión AISI 2007 (56) se prescribe como calcularvigas canal fexionadas sin restricciones laterales,con torsión por excentricidad de las cargas respec-to del centro de corte. La expresión Eq. C.3.6.1 dedicha cláusula ue la que el autor de este Manualpropuso en el Structural Journal de la ASCE de Julio

del año 1992 (re 24).En dicha cláusula C.3.6 se exige la vericación

de la resistencia a fexión según lo especicado en lacláusula C.3.1.1a) y donde esa resistencia debe re-

ducirse en el actor R que se calcula en la tensión porfexión dividido por la suma de la tension por fexiónmás la tensión por torsión en el punto crítico del perl,según la órmula de la Eq 3.6.1 de la citada cláusula.

Fórmula Eq 3.6.1

Mientras que la determinación de la tensión fexión es un cálculo rutinario a realizarse conormea la clausula C.3.1.1.a, el calculo de la tensión portorsión no se halla reglamentado en la norma, reco-mendándose en los Comentarios de la Norma recu-rrir a la AISC Design Guide “Torsional Analysis oStructural Steel Members” (53). Sin embargo el em-pleo de esta publicación no está destinada a perlesdelgados ormados en río, ya que esa publicaciónse reere perles laminados en caliente. En esteManual se recomienda emplear el mismo criterio delCapítulo D de la misma norma AISI, en el que loseectos de la torsión se calculan solo por las tensio-nes de alabeo, ya que la torsión de Saint Venant esdespreciable en perles delgados. El tema está ex-plicado en detalle en el anexo 4 de esta publicación,para cuando sea necesario realizar esta vericación,como es el caso del ejemplo que se muestra al nalde este Capítulo.

En el caso de los perles del Steel Framing de

las estructuras de este Manual en general la torsiónpor excentricidad no tiene mayor infuencia ya quela misma norma establece que si el ala comprimidase halla eectivamente soportada en sentido trans-versal por un revestimiento estructural y la conexiónimpide el giro del perl a causa de la torsión, en-tonces es aceptable contar con la resistencia plenade fexión del perl. Esto es lo que sucede con losmuros exteriores, donde se exige que en el exteriorvayan revestimientos estructurales conables Lomismo sucede con los cabios y largueros de sopor-te de la cubierta, cuando llevan colocados los reves-

timientos de placas prescritas en este Manual.

Por lo tanto en todos estos casos, en los cualesel ala comprimida por fexión se halla impedida dedesplazarse lateralmente por eecto de un revesti-miento conable son aplicables las combinacionesde cargas de las tablas de este Capítulo.

Pero si se trata el caso de la fexión de perlescanal solo con sus alas traccionadas jadas lateral-mente por un revestimiento conable, la Norma AISI2007 (56) trata este caso en la cláusula D.6, en lacual especica valores empíricos del actor de re-ducción R que en la tabla D.6.1.1.1 de la norma va-rían entre 0.7 y 0.4 que dene la menor resistenciadel perl por el eecto de la torsión generada por laexcentricidad citada.

fexión

fexión + torsión

R =




En el caso del Steel Framing de las estructuras deeste Manual hay casos en los cuales las tensionespor excentricidad respecto del centro de corte, pue-de tener importancia y es el caso de correas, cabiose incluso montantes que por la acción de la succióndel viento son fexionadas con su ala arriostrada en

tracción y el ala libre comprimida. En ese caso y enpleno acuerdo con la norma AISI 2007 (56) se adoptael criterio de la cláusula C3.6 de la norma, tal comose explica en el Anexo 4 y los ejemplos del Anexo 8.

En el Anexo 4 se trata no solo el caso del perlsin riostras sino también los casos de riostra al cen-tro y al tercio de la luz, casos todos que son aec-tados por la torsión causada por la excentricidad ydeniendo los respectivos coecientes de reducciónde resistencia R.

C.7EJEMPLO DE UN PERFIL DE TECHO SINRESTRICCIÓN LATERAL

En los Anexos 4 y 8 este tema es tratado en detalle.Es conveniente presentar en este texto del Manual decasos que pueden darse en las estructuras de SteelFraming. Como ejemplo se muestra a continuaciónun caso de una correa en un techo en pendiente concarga de nieve.Se supone un perl de viga del tipocanal que ha sido colocado con su abertura hacia

abajo, tal como se muestra en la Figura c.7.a).

El perl está sometido a una carga distribuidavertical q (KN/m) –peso muerto más nieve– que sedescompone en las uerzas componentes qx y qy.

Se considera el caso en que la cubierta no cons-tituye un diaragma (por ejemplo: de planchas de

brocemento o donde las jaciones no cumplen conlas condiciones de diaragma). En ese caso el alasuperior de la correa deberá resistir plenamente lacompresión causada por la fexión en el plano delalma por la carga qy, más la causada por la fexiónlateral de la carga qx, más la de alabeo lateral por lacarga lateral qH generada por la torsión de excentri-cidad de qx respecto del centro de Corte SC, proble-ma que se analiza en los Anexos 4 y 8.

Se supone que la carga del peso propio más lanieve genera la uerza vertical distribuida q, aplicada

en el vértice de unión del alma con el ala superiordel perl. Conviene distribuir esa carga en las com-ponentes qx y q Y, que conorme a lo especicado enla norma AISI, deben trasladarse al centro de corteSC, generando los siguientes eectos:

1. La componente qy genera una fexión en elplano que debe vericarse según la clausulaC.3.1.1.a).

2. Por su traslado esa componente genera latorsión Mg = qy m.

Figura c.7.a)




3. La componente qx trasladada al centro de cor-te SC genera una torsión Mx = -qxH/2 y unauerza repartida en cada ala de qx /2.

4. El momento My a su vez genera uerzas + qx /2en el ala superior y – qx /2 en el ala inerior, las

que sumadas a las del punto anterior resultanen una uerza + qx en el ala superior y 0 en elala inerior.

Siendo ambos momentos de torsión del mismosentido el momento de torsión total Mt total es

Empleando el criterio simplicativo de cálculo delas tensiones de alabeo de torsión, resultan los si-

guientes esuerzos de corte actuando sobre las alasdel perl canal

Sobre el ala superiorq Y m/H + qx H/2H = qy m/H + qx /2

Sobre el ala inerior– q Y m/H – qX /2

Al agregar el corte qX respecto del eje Y resultanlos cortes totales siguientes.

Ala superior

qHs = q Y m/H + qX /2 + qX /2 = + q Ym /H + qX

Ala ineriorqHi = – q Y m/H – qX /2 + qX /2 = – q Y m/H

Las tensiones de fexión se calculan con estosesuerzos de corte, tomando en cuenta las condicio-nes de apoyo que tiene la correa.

En el caso de la gura la respuesta del perl ca-nal es muy desavorable, siendo el punto de mayorcompresión el vértice de encuentro del ala superior

con el alma.

En casos como este el ingeniero estructural pue-de optar por una de las siguientes opciones:

1. Resistir este eecto como viga simplementeapoyada.

2. colocar riostras laterales al centro, al tercioo al cuarto de la luz, que inmovilicen ambasalas, y conectar dichas riostras a puntos r-

mes de la estructura.

3. Convertir la cubierta en un diaragma, respe-tando lo que prescribe el Manual de Diarag-mas del Steel Deck Institute (50).

En los casos 1 y 2 deberá calcular las tensionespor la fexión lateral en el ala superior por el esuerzode corte mostrado en la Figura c.7.a) combinadocon las tensiones de fexión de la viga por la cargaqy.

Es evidente que el ala superior estará sometidoa una carga muy desavorable ya que su móduloresistente lateral es reducido.

CONCLUSIÓN

El caso aquí mostrado demuestra la importancia dela ubicación, inclinación, punto de aplicación y di-rección de las cargas aplicadas a un perl canal enla evaluación de la resistencia del mismo. A partir delo dispuesto en la norma AISI de la edición del año

2001 (3), ué necesario tomar en cuenta el eectode la torsión de los perles tipo C y U generado porla ubicación excéntrica del centro de corte (ShearCenter)

En la versión 2007 (56) se aporta una soluciónal cálculo de esa torsión, en la cláusula C.3.6 de lamisma. En el ANEXO 4 de este Manual se entreganrecomendaciones para poder vericar estos casos,empleando ciertas simplicaciones, para evaluarel eecto de la citada torsión. De esta manera losproesionales responsables del diseño pueden rea-

lizar las vericaciones de perles canal en cualquiercaso de carga, posición del perfl y condicionesde riostras laterales como el de las correas de lostechos en pendiente, o vigas del tipo canal de cual-quier tipo, tal como se muestra en los casos del Anexo 8.

MT = -qy m/H – qxH2



68Capítulo D | Estructuración de pisos

capítulo D

Estructuración de pisos




D.1CONSTRUCCIÓN DE PISOS

Se recomienda realizar la estructuración de los pi-sos y/o entrepisos de acuerdo con lo especicado

en esta Sección.

D.2 APOYO DE PISOS EN FUNDACIONESO MUROS PORTANTES

Las estructuras de pisos deben ser ancladas a un-daciones, soleras de madera o muros estructura-

les portantes de acuerdo con lo que indica la T abla D.2.1 y D.2.2 y las Figuras D.2.1 hasTa D.2.5. Lasvigas continuas de piso soportadas en muros por-tantes interiores deben ser construidas de acuerdocon la Figura D.2.7. Los empalmes de vigas de pisodeben ser construidas de acuerdo con lo que indica

la Figura D.2.8. La jación de vigas de piso a otrosmiembros debe realizarse de acuerdo con la T abla D.2.2.

En zonas de alta sismicidad o de uertes vien-tos, el anclaje de pisos a undaciones y a los murosportantes debe estar de acuerdo con las provisio-nes de las secciones E.12 y E.13, según sea apli-cable, y a las vericaciones de cálculo.

Tabla D.2.1. Conexión requerida de piso a muro

Condición de conexión Velocidad básica del viento (Km/h) Exposición y categoría sismica.

137 km/h Exposición C menos Menos de 180 Km/hde 180 Km/h Exposición A/B Exposición C.

Categorías sísmicas A, B y C.

Exposición y Categorías segúnnorma ASCE 7 2005

Vigueta en piso a solera de 2 tornillos N° 8 3 tornillos N° 8muro exterior, Figura D.2.1

Cenea de borde o montante 1 tornillo N° 8 a 60 cm 1 tornillo N° 8 a 60 cmextremo a solera superior,Figura D.2.1Cenea de borde o montante Placa de acero a 1,20 m con Placa de acero a 1,20 m conextremo a solera de madera, 4 tornillos N° 8 y 4 clavos 4 tornillos N° 8 y 4 clavosFigura D.2.2

Cenea de borde o montante Perno de anclaje de ½” y ángulo Perno de anclaje de ½” y ánguloextremo a undación, Figura D.2.3 conector a 1,80 m con 8 tornillos conector a 1,20 m con 8 tornillos

N° 8. N° 8.

Vigueta en voladizo a undación, Perno de anclaje de ½” y ángulo Perno de anclaje de ½” y ánguloFigura D.2.4 conector a 1,80 m con 8 tornillos conector a 1,20 m con 8 tornillos

N° 8. N° 8.

Vigueta en voladizo a solera Placa de acero a 1,20 m con Placa de acero a 0,60 m conde madera, Figura D.2.5 4 tornillos N° 8 y 4 clavos 4 tornillos N° 8 y 4 clavos

Vigueta en voladizo a solera 2 tornillos N° 8 3 tornillos N° 8de madera, Figura D.2.6

Tabla D.2.2. Esquema de fjación de piso

Descripción de elemento constructivo Número y tamaño de fjadores Espaciamiento de fjadores

Vigueta con solera de un 2 tornillos N° 8 Cada viguetamuro inerior portante(ver Figura D.2.7 y D.2.8)

Extremo de viguetas de piso 2 tornillos N° 8 Uno por ala o dos para cadacon solera atiesador de apoyo.Revestimiento de viguetas de piso Tornillos N° 8 150 mm entre centros en bordes

y 300 mm en soportesintermedios.




Figura D.2.1. Conexión estructuralde piso con muro

Figura D.2.2. Conexión depiso con solera de madera




Figura D.2.3. Conexión de piso con undación

Figura D.2.4. Conexión depiso en voladizo a undación




Figura D.2.5. Piso en voladizoapoyado en solera de madera

Figura D.2.6. Piso en voladizo apoyado

en muro portante exterior




Figura D.2.7. Vigueta de piso continua apoyadaen muro portante




D.3TAMAÑOS MÍNIMOS DE VIGUETASDE PISO

El tamaño y espesor de las viguetas de piso se debe

determinar según el dimensionamiento realizadopor proesionales idóneos, y donde se cumpla conlas normas aplicables y las reglas del arte de diseñoestructural. Para esta labor se recomienda respetarlas recomendaciones de este Manual y emplear los Auxiliares de cálculo del Capítulo C, cuando seanaplicables al caso.

Cuando se usan vigas continuas, el apoyo inte-rior de dichas vigas debe estar ubicado aproxima-damente en el centro del largo total de la viga depiso, a no más de 30 cm de ese centro. Las vigasde piso deben apoyarse en por lo menos 38 mm en

los soportes extremos y en 90 mm para apoyos enmuros interiores. Las soleras de apoyo deben tenerun espesor mínimo de 0,84 mm, salvo si son usadoscomo una vigueta cabezal o travesaño estructuralen el piso, de acuerdo a lo que indica la sección D7,en cuyo caso deben tener el espesor que resulte delcálculo.

D.3.1. Voladizos de entrepisos

Los voladizos de entrepiso de un segundo nivelde un edicio de dos niveles o el primer piso de

una casa de un solo nivel, no debe exceder de 600mm. Voladizos mayores de 600 mm y que soportanpisos superiores y el techo (ejemplo: primer pisode un edicio de dos pisos), pueden ser permitidossi todas las viguetas en voladizo son de perles

dobles (cajón o espalda a espalda). Estas vigue-tas dobles en voladizo deben extenderse como mí-nimo en 1,80 m hacia el interior del piso y debenser jados con un mínimo de 2 tornillos número 8espaciados por 600 mm entre centros, a través delas almas de viguetas (espalda a espalda) y en las

alas, en el caso de que sean perles cajón.

D.4 ATIESADORES DE APOYO

Los atiesadores de apoyo deben ser abricados porperles tipo C (montante) con un espesor mínimode 0,84 mm o del tipo U (solera) de espesor mínimo1,2 mm, instalados en todos los apoyos de viguetasde piso. El largo mínimo de estos perles atiesado-res debe ser igual a la altura del perl que atiesan,

menos 10 mm. Cada atiesador debe jarse a todoel alto del alma del perl con tornillos N° 8 y puedeninstalarse en cualquier lado del perl.

D.5 ARRIOSTRAMIENTO Y BLOQUEODE VIGAS

D.5.1. Arriostramientos de alas superiores delas viguetas

Las alas superiores de viguetas de piso debenser arriostradas lateralmente por el revestimiento delos pisos que son diaragmas, jados a las viguetasde acuerdo a lo que especica la sección D9.

Figura D.2.8. Vigueta empalmada apoyadaen muro portante interior




D.5.2. Arriostramiento de alas ineriores deviguetas

Las viguetas de piso que tienen luces que ex-ceden los 3,60 m deben tener sus alas inerioresarriostradas lateralmente de acuerdo a una de las

siguientes soluciones:

1. Planchas de yeso-cartón instaladas con torni-llos número 6 a 300 mm entre centros comomínima distancia, en todos los bordes y en elinterior. Los bordes perpendiculares al envi-gado del piso no necesitan ser bloqueadosen sus uniones, entendiéndose por bloquea-do la instalación de ranjas de revestimientojadas en el reverso de las placas en las unio-nes.

2. Se deben instalar cintas (fejes) de acero con-tinuas de acuerdo a lo que indica la Figura D.5.1. Estas cintas de acero deben ser de porlo menos de 38 mm de ancho y 0,84 mm deespesor. Deben ser jadas al ala inerior decada vigueta con un tornillo numero 8 y al blo-queador con dos tornillos número 8. Además,deben jarse en cada extremo de las cintascon otros 2 tornillos número 8. El bloqueador

que se muestra en la Figura D.5.1 o Figura D.5.2, debe ser instalado entre viguetas enuna distancia máxima de 3,60 m, medido alo largo de la línea de las cintas (perpendi-cular a las viguetas). Un bloqueador tambiéndebe ser ubicado en los extremos de todas

las cintas. Como una alternativa del bloqueodel extremo, es posible anclar estas cintas aalguna parte estable del edicio y jándoloscon dos tornillos número 8.

D.5.3. Bloqueo en apoyos internos de viguetas

No se requiere bloquear viguetas de piso de per-les espalda a espalda sobre los apoyos. Debeninstalarse bloqueos entre las vigas continuas de unsolo perl en los apoyos intermedios de acuerdo conla Figura D.2.7. El bloqueo debe consistir en perles

tipo C de montantes, o de soleras con un mínimoespesor de 0,84 mm. Los bloqueadores deben serjados a cada viga adyacente a través de ángulosconectores de por lo menos 0,84 mm de espesoro las almas plegadas del mismo bloqueador condos tornillos N° 8 en cada lado. La mínima altura delbloqueador debe ser igual a la altura de la viguetamenos 50 mm. El largo mínimo del ángulo conectordebe ser igual a la altura de la viga menos 50 mm.

Figura D.5.1. Bloqueo sólido de viguetas




Figura D.5.2. Bloqueo de vigueta

con cintas de acero

Figura D.6.1. Unión de solera ocanal de borde




D.5.4. Bloqueo de voladizos

Se deben instalar bloqueos entre cada una delas viguetas en voladizo en sus apoyos, de acuer-do con las Figuras D.2.4, D.2.5 o D.2.6. El bloqueodebe consistir en perles tipo C o de solera con un

mínimo espesor de 0,84 mm. El bloqueador debeser jado en cada viga adyacente, ya sea por lasalmas plegadas del elemento bloqueador, por án-gulos conectores jados al bloqueador o las alasdel elemento bloqueador con dos tornillos número 8en cada extremo. La altura del elemento bloqueadordebe ser igual a la altura de la viga. El largo mínimodel ángulo conector debe ser igual a la altura de lavigueta menos 50 mm. El bloqueador debe ser ja-do al revestimiento de piso y al apoyo con tres torni-llos número 8 en el ala superior e inerior.

D.6EMPALMES DE VIGUETAS

Si viguetas de piso y otros miembros estructuralesdeben ser empalmados, debe emplearse un diseñodebidamente aprobado y diseñado por un proesio-nal con experiencia en este tipo de estructuras. Laresistencia del empalme debe ser igual o mayor quela del perl de la vigueta.

Los empalmes mínimos de solera y de canal de

borde deben ajustarse a lo indicado en la Figura D.6.1.

D.7 ABERTURAS EN PISOS

Las aberturas en pisos deben ser estructuradas contravesaños (viguetas cabezal) y viguetas de bordereorzadas. Los travesaños no deben exceder deuna luz de 1,60 m o 2,40 m, según que el módulo

del piso sea 40 cm o 60 cm y de acuerdo a lo in-dicado a la Figura D.7.1 y D.7.2, respectivamente.Los travesaños y las viguetas de borde reorzadasdeben ser abricadas a partir de perles canal o detipo U (soleras) teniendo un tamaño mínimo y espe-sor al menos equivalente al de las viguetas del pisoadyacentes. Deben ser instaladas de acuerdo a loindicado en las Figuras D.7.1, D.7.2, D.7.3 y D.7.4.Cada travesaño debe conectarse a la viga de bordecon dos ángulos conectores de 50 mm x 50 mm.

Cada ángulo conector debe ser jado al travesañoy a la vigueta de borde reorzada por cuatro torni-llos número 8 espaciados regularmente en cada aladel ángulo conector. Los ángulos conectores debentener un espesor no menor que el de la vigueta delpiso. Los perles de tipo solera de reuerzo de la

viga de borde deben extenderse a lo largo de todala vigueta de borde reorzada.

D.8VIGAS RETICULADAS DE PISO

Pueden existir casos en que sea conveniente em-plear vigas reticuladas de piso allí donde los perlesdisponibles no tienen suciente resistencia comovigas principales del piso. Son abricadas con per-

les ormados en río y diseñadas de acuerdo conlas técnicas de las cabriadas, que se describenen el capítulo F. Deben instalarse y arriostrarse deacuerdo con los estándares de perles conorma-dos en río y el diseño de reticulados. Los compo-nentes de los reticulados deben ser de un diseñotécnicamente aprobado y calculados para la resis-tencia requerida.

D.9DIAFRAGMAS

Los paneles de revestimientos estructurales (ter-ciados laminados o de OSB) orman planos quepueden asimilarse a diaragmas estructurales resis-tentes a las uerzas de viento y sismo si tienen almenos 15 mm de espesor y cumplen con las nor-mas propias de este tipo de paneles. Se jan a lasviguetas de piso de acuerdo a lo especicado en laT abla D.2.2. En los empalmes entre paneles, sendosbordes deben ir jados al perl de vigueta que sirvede apoyo a ambos paneles.

D.9.1. Diaragma de piso en zonas de altasismicidad o de uertes vientos

En zonas de alta sismicidad o de uertes vientos,los diaragmas de piso deben ser construidos deacuerdo con la sección D9, donde el espaciamientoentre tornillos de jación debe ser no mayor de 15cm a lo largo de los bordes de los paneles y en lasjaciones interiores. Los diaragmas pueden ser concualquier conguración de placas en planta.




Figura D.7.1. Vano de piso de 1,80 m

Figura D.7.2. Vano de piso de 2,40 m




Figura D.7.3. Conexión decabezal con vigueta deborde-abertura de 1,80 m

Figura D.7.4. Conexión decabezal con vigueta deborde-abertura de 2,40 m



80Capítulo E | Estructuración de muros

capítulo E

Estructuración de muros




E.1CONSTRUCCIÓN DE MUROS

Los muros portantes (estructurales) deben ser cons-truidos de acuerdo a lo que se especica en este

Capítulo. Los muros no estructurales (tabiques noportantes) pueden ser construidos de acuerdo conla norma ASTM C 645 y pueden tener un espesorde perles mínimo de 0,45 mm. Estos tabiques noportantes no son tratados en este Manual.

E.2CONEXIÓN DE MURO A LASFUNDACIONES

Los anclajes de los muros a las undaciones debendiseñarse para que sean capaces de soportar lascargas transversales provocadas por el viento o elsismo, así como las solicitaciones de tracción poracciones de viento en el sentido de los muros. Enlas Figuras E.2.1 hasta E.2.3 y en la T abla E.2.1 sedan recomendaciones de anclaje de los muros.

E.2.1. Conexiones de tracción en áreas deuertes vientos

En áreas de uertes vientos, los montantes de los

muros exteriores en el piso inerior deben ser conec-

tados a una solera de madera o directamente a laundación por medio de uniones capaces de resistirlas cargas de tracción que se obtengan del cálculoestructural. Alternativamente puede emplearse cin-tas de acero de 32 mm de ancho y espesor mínimode 0,84 mm, colocadas por debajo de la solera de

madera y conectada a ambas alas del montante ex-terior, tal como se muestra en la Figura E.2.4. Estacinta de tracción debe ser jada a cada una de lasalas con tornillos como mínimo del número 8, talcomo se especica en la T abla E.2.2 o lo que resultedel cálculo.

E.3TAMAÑO MINIMO DE MONTANTES

Los muros estructurales deben ser construidos deacuerdo a las Figuras E.2.1, E.2.2 y E.2.3. Las di-mensiones de los montantes de muros exteriores ysu espesor deben ser determinados por el cálculoestructural que debe realizar el proesional que di-seña la estructura. Para acilitar esta labor, el pro-yectista podrá realizar los cálculos ajustándose alas correspondientes normas de AISI. Puede tam-bién emplear para ello los auxiliares de cálculo delCapítulo C de este Manual, donde por empleo delos grácos allí publicados podrá dimensionar losmontantes para las cargas gravitacionales y las delviento que corresponden a la ubicación de la es-

tructura.

Figura E.2.1. Conexión demuro a undación




Figura E.2.2. Alternativa deconexión de muro a undación

Figura E.2.3. Conexión de muro a solera de madera

Figura E.2.4. Conector para succión de viento




Tabla E.2.1. Requerimientos de conexión de muros a fundación o pisos

Tabla E.2.2. Capacidad requerida de unión de cabios o cabriadas con muros (por succión)

Velocidad de viento (Km/h)EXPOSICION A/B 210

EXPOSICION C 177 190 210

Espaciamiento Luz de techo Capacidad requerida (KN)de montantes (m)

7,2 0,84 1,25 1,70

40 cm 10 1,20 1,73 2,32

12 1,57 2,23 2,93

7,2 1,26 1,88 2,55

60 cm 10 1,80 2,60 3,48

12 2,36 3,34 4,40

Ver notas GeneralesLas capacidades son resistencias al límite.

Condición Categorías de exposición al viento (Km/h) –Nota 1 y sismos –Nota 2de Conexión

137 Km/h A/B 144 A/B 160 A/B 177 A/B 160 C 177 CSDC3A,B,C 137 C 144C

Solera inerior 1 tornillo 1 tornillo 1 tornillo 1 tornillo 2 tornillos 2 tornillosa vigueta N° 8 a 30 cm N° 8 a 30 cm N° 8 a 30 cm N° 8 a 30 cm N° 8 a 30 cm N° 8 a 30 cm

Solera inerior Perno de Perno de Perno de Perno de Perno de Perno dea undación anclaje anclaje anclaje anclaje anclaje anclajeFigura E.2.1 diámetro ½” diámetro ½” diámetro ½” diámetro ½” diámetro ½” diámetro ½”o E.2.2 a 1,80 m entre a 1,80 m entre a 1,20 m entre a 1,20 m entre a 1,20 m entre a 1,20 m entre

centros centros centros centros centros centros

Solera inerior Placa de Placa de Placa de Placa de Placa de Placa dea solera de acero acero acero acero acero aceromadera. espaciada espaciada espaciada espaciada espaciada espaciadaFigura E.2.3 a 1,20 m entre a 1,20 m entre a 0,90 m entre a 0,90 m entre a 0,60 m entre a 0,60 m entre

centros con centros con centros con centros con centros con centros contornillos N° 8 tornillos N° 8 tornillos N° 8 tornillos N° 8 tornillos N° 8 tornillos N° 8y cuatro clavos y cuatro clavos y cuatro clavos y cuatro clavos y cuatro clavos y cuatro clavos

Capacidad No se No se No se No se No se 0,1 KN por mde succión requiere requiere requiere requiere requierede viento conexión conexión conexión conexión conexióndistancia entremontantes40 cm

Capacidad No se No se No se No se No se 0,15 KN por mde succión requiere requiere requiere requiere requierede viento conexión conexión conexión conexión conexióndistancia entremontantes60 cm

Notas Generales:

1) Exposición al viento es según norma ASCE 7, según las características de densidad de edicación del lugar.

2) SDC es Categoría de Diseño Sísmico según norma ASCE 7. En caso de que existan normas locales se recomienda establecer equi-valencias.

3) Lo indicado en estas tablas son valores mínimos recomendados e publicaciones del AISI (5). Sin embargo deberán emplearse losvalores que resultaran del cálculo estructural, si resultaran mayores que los valores de estas tablas.




Se deberán tener en cuenta los pesos propios,las sobrecargas de pisos, del techo, las eventualescargas de nieve, las del viento máximo y las de sis-mo si se halla en zonas de riesgo de terremotos.Para ello deberán respetarse las combinaciones decargas que correspondan a las normas locales y

en su deecto, a las que se especican en la norma ASCE 7.

Los requerimientos de jación deben estar deacuerdo con lo especicado en el Capítulo B y conel mínimo de tornillos indicado en la T abla E.3.1.

Las soleras ineriores y superiores deben teneral menos el mismo espesor que los montantes dela pared.

La dimensión y espesor de los montantes de

muros estructurales portantes, ya sean exteriores ointeriores, deben ser vericados para los casos decarga crítica de pesos propios, sobrecargas de ser-vicio, nieve, viento y eventualmente sismo. El Ma-nual recomienda el diseño “Todo Acero” (all steel)denido en la norma AISI, en donde no se considerala contribución de los revestimientos a la capacidadde compresión de los montantes. En el Manual seasume que los montantes llevan bloqueos de tor-sión ya sea en su altura media o al tercio, condiciónpara la cual se han coneccionado los grácos delCapítulo C.

En la edición 2007 de la norma AISI, en la cláu-sula 4.1 se especica que si se usa el método “todoacero” no se tiene en cuenta la contribución de lospaneles de revestimiento a la estabilización lateralde los montantes. La preerencia por esta soluciónse debe al peligro que representa el hecho de que enalgún momento de la vida útil del muro sean retira-dos los revestimientos, poniendo en peligro al muro.Sin embargo en el Standard AISI S211 Wall StudDesign (59), se autoriza el arriostramiento lateral delos montantes con las placas de los revestimientos,

siempre que se cumplan con las prescripciones deeste Standard.

Los montantes de los muros exteriores debenser vericados para el caso de compresión (o suc-ción) combinado con la fexión originada por el vien-

to. Para esa vericación pueden emplearse los grá-cos de Combinaciones de Carga del Capítulo C. Engeneral, los abricantes publican sus propias tablasde combinaciones de carga, que pueden emplear-se con la precaución de vericar si cumplen con lasprescripciones de las normas y del acero que seemplea y que sean de última edición.

En los tabiques interiores es conveniente vericarlos montantes para al menos una dierencia de pre-siones de 0,15 KN/m2 que pueden producirse entrelas habitaciones.

E.4 ARRIOSTRAMIENTO DE MONTANTES

Las alas de montantes estructurales deben serarriostradas lateralmente preerentemente de acuer-do al siguiente método:

Deben colocarse cintas (fejes) de acero jadasal montante de acuerdo a la Figura E.4.2 en ambascaras, en la altura media de 2,40 m y en un tercio

de la altura en muros de más de 2,40 m, hasta unmáximo de 4 m. Las cintas de acero horizontalesdeben ser no menos de 38 mm de ancho y de un es-pesor de no menos de 0,84 mm. Estas cintas debenser jadas a ambas alas del montante con tornillosnúmero 8. Se deben instalar en este sistema de rios-tras, elementos bloqueadores entre dos montantescontiguos en los extremos de estas líneas de cintasy bloqueadores intermedios a no más de 3,60 m a lolargo de dichas cintas. Las cintas deben ser jadasal sistema de bloqueo con dos tornillos número 8.

Tabla E.3.1. Esquema de fjación de muros

Conexión Numero y tipo Espaciamientode tornillos de tornillos

Montante con solera 2 tornillos N° 8 en cada extremo demontante, uno en cada ala

Paneles OSB o Tornillos N° 8 a 150 mm en bordesmultilaminados con a 300 mm intermediossoleras y montantes

Paneles de yeso-cartón Tornillos N° 6 a 300 mm entre centrosde 12 mm mínimo




Figura E.4.1. Arriostramiento demontante con recubrimientos

Figura E.4.2. Arriostramiento demontantes solo con cintas metálicas




Figura E.4.3. Riostrade montante con cintay recubrimiento

Figura E.5.1. Unión desolera superior

E.5EMPALMES

Los montantes estructurales y dinteles no deben serempalmados si no cuentan con un diseño aproba-do realizado por proesionales con experiencia. Losempalmes de las soleras debe ser hechos de acuer-do con lo que indica la Figura E.5.1.

E.6ESTRUCTURACIÓN DE ENCUENTROS

En muros estructurales los montantes de encuen-tro de esquina y de la solera superior deben serinstalados de acuerdo con la Figura E.6.1. Otrosmétodos de encuentro aprobados pueden ser au-torizados.




E.7DINTELES

Se instalarán dinteles sobre los vanos de muros es-tructurales de acuerdo con la sección E.7.1 hastaE.7.4. Los dinteles no son requeridos para vanos enmuros no estructurales (tabiques), salvo que seanmayores de 1,20 m.

E.7.1. Dinteles de vigas cajón

Los dinteles de tipo cajón deben ser construi-dos de acuerdo con la Figura E.7.1 y los perlesque resulten del cálculo estructural con las cargasmás desavorables que puedan estar aplicadas en

los montantes o viguetas que se apoyan en dichodintel. Esas cargas son la suma de las cargas del te-cho, del piso y muro por encima del nivel del dintel.Los dinteles deben ser construidos por cajones or-mados por perles montante y de solera de la mis-ma dimensión. Los dinteles deben ser conectadosa las jambas en ambos extremos con los tornillosde unión que resulten del cálculo, de acuerdo conlas cargas que soporta dicho dintel. Estos tornillosdeben conectar el dintel con la jamba o montante deborde empleando un trozo de perl C o U tal comose muestra en la Figura E.7.1. Este trozo de perl C

o U debe tener un largo igual a la altura del dintelmenos unos 12 mm y un espesor no menor que elde los montantes del muro.

E.7.2. Dinteles espalda con espalda

Los dinteles de perles espalda con espalda seconstruyen de acuerdo con lo mostrado en la Figu-ra E.7.2 y sus dimensiones deben estar determina-das por cálculo de igual manera que el caso ante-rior. Estos dinteles se orman con dos perles tipoC iguales, ubicados espalda a espalda uniéndosepor las caras exteriores de sus almas. Los dintelesse conectan con los montantes de borde y jambasde dintel con los tornillos que resultan del cálculo,empleando un ángulo conector de 50 mm x 50 mmmínimo, de acuerdo con la Figura E.7.2. El ánguloconector debe extenderse en toda la altura del dintelmenos 12 mm y debe tener un espesor mínimo nomenor que el de los montantes de pared.

E.7.3. Dinteles de ángulo doble

Los dinteles angulares dobles deben ser cons-truidos de acuerdo con la Figura E.7.3 y sus perlesdeterminados mediante cálculo. El dintel angularconsiste en dos ángulos de acero conormados enrío con un ala corta apoyada sobre el coronamien-to de la solera del muro y un ala mas larga exten-diéndose hacia abajo al costado del muro sobre elvano de la abertura, tal como se muestra en la Fi-gura E.7.3. Cada ángulo se ja a la solera superior

de la abertura con tornillos número 8 espaciados a300mm entre centros. El ángulo L es colocado enambos lados de la abertura del muro de tal manera

Figura E.6.1. Detalle dearmada de esquinas




Figura E.7.1. Detalle dedintel tipo cajón

Figura E.7.2. Detalle dedintel doble canal espaldaa espalda




Figura E.7.3. Doble dintel L

Tabla E.7.9. Tornillos requeridos en conexión de dintel en montantes de borde

Luz del dintel Velocidad básica de viento (Km/h) y Categorías sísmicas

135 A/B 145 A/B 160 A/B 177 A/B 160 C 177 CCategoríasísmica 135 C 145 C

A, B, C

<120 4 tornillos N° 8 4 tornillos N° 8 4 tornillos N° 8 4 tornillos N° 8 6 tornillos N° 8 6 tornillos N° 8

1,2 a 2,4 4 tornillos N° 8 4 tornillos N° 8 4 tornillos N° 8 4 tornillos N° 8 6 tornillos N° 8 8 tornillos N° 8

2,4 a 3,0 4 tornillos N° 8 4 tornillos N° 8 6 tornillos N° 8 6 tornillos N° 8 8 tornillos N° 8 10 tornillos N° 8

3 a 4 4 tornillos N° 8 4 tornillos N° 8 6 tornillos N° 8 8 tornillos N° 8 10 tornillos N° 8 12 tornillos N° 8

Ver Notas Generales

Tabla E.2.2. Montantes de borde requeridos en extremos de vano

Vano de (m) 60 cm espacio de jambas 40 cm espacio de montante

Jambas Montantes Jambas Montantesde borde de borde

>1.0 1 1 1 1

>1.5 1 2 1 2

>2.40 1 2 2 2

Para vanos de 3 m se recomienda emplear montantes de mayor espesor y vericados para lacompresión y fexión correspondiente a la luz del dintel.

Ver Notas Generales.




Figura E.8.1. Distribución defjadores de recubrimiento

de ormar un cabezal de doble ángulo. El ala largadel ángulo cabezal debe estar conectado con cada

uno de los montantes de dintel y con los montantesprincipales en cada lado del dintel con un tornillo N°8 en la parte superior y otro en la inerior.

E.7.4. Montantes de dinteles y montantesprincipales

La cantidad de montantes de dintel y montantesprincipales requeridos deben resistir las reaccionesque transmite el dintel en sus extremos, que depen-den de la luz y de las cargas que resiste dicho dintel.El espesor de estos montantes debe ser igual al delos montantes adyacentes. Estos montantes de los

bordes de los dinteles deben llevar revestimientosestructurales tal como se muestra en las Figuras E.7.1 y E.7.2.

E.8 ARRIOSTRAMIENTO DE MURO

Los muros exteriores deben ser arriostrados paraproveer una resistencia lateral en el plano del murocontra la acción del viento y del sismo. Se emplean

cintas diagonales de acero o revestimientos estruc-turales.

E.8.1. Arriostramiento de cintas en X

Las riostras en diagonal en X deben ir en ambascaras de los montantes y sus conexiones deben sediseñadas e instaladas de acuerdo con un diseñoaprobado. En zonas de uertes vientos o sismos, to-dos los muros portantes deben llevar al menos unarriostramiento de este tipo. En zonas no sísmicaso de vientos moderados, podrá eliminarse esta exi-gencia de arriostramientos de cintas siempre quelos revestimientos garanticen la estabilidad lateral

de la estructura.

E.8.2. Revestimientos estructurales

Los revestimientos estructurales deben ser ins-talados en las caras exteriores de los muros exte-riores de acuerdo con la Figura E.8.1 y la secciónE.8.3. Los paneles de revestimiento estructuralconsisten en una placa OSB de al menos 11 mmde espesor o multilaminados enólicos de por lomenos 12 mm.




Los revestimientos, en toda la altura del muro,deben ser vericados por cálculo pero no deben serde una longitud menor que el 20% de la del muroen zonas de vientos moderados y no sísmicas. Enzonas sísmicas y de uertes vientos,la longitud delos muros será no menos del 50% del largo total del

muro y/o la que resulte de las correspondientes ve-ricaciones de cálculo. Los revestimientos estructurales deben exten-

derse en la altura completa del muro desde la basehasta el coronamiento del muro sin ser interrumpidopor aberturas. Además, los revestimientos estructu-rales deben cumplir con lo siguiente:

1. Ser instalados con la dimensión mayor enorma paralela a la estructura de los mon-tantes (dirección vertical) y deben cubrir la

altura vertical total del muro desde la basede la solera inerior hasta el tope de la so-lera superior de cada piso. Está permitidoinstalar la dimensión mayor de las placas derevestimiento en el sentido perpendicular alos montantes siempre que la junta horizontalsea reorzada como se describe en el punto2 siguiente.

2. Los revestimientos deben ser reorzadoso bloqueados en la dimensión longitudinalcuando se instalan en dirección perpendicu-lar a los montantes (horizontal). El reuerzo o

bloqueo debe ser de acero de un espesor mí-nimo de 0,84 mm. Cada revestimiento estruc-tural horizontal debe ser jado con tornillosnúmero 8, a una distancia de 150 mm entrecentros al reuerzo bloqueador de la junta.

3. Deben ser instalados en los extremos de mu-ros exteriores, con un mínimo de un panel depor lo menos 1,22 m de ancho.

E.8.3. Fijación de los revestimientosestructurales

Todos los bordes y áreas interiores de los pane-les estructurales deben ser jados a los miembrosestructurales y las soleras de acuerdo con la Figura E.8.1 y la T abla E.3.1.

E.8.4. Requerimientos de anclajes verticalesCuando el viento es de una velocidad mayor

de 160 km/h y con condición de exposición C, de-ben instalarse en las soleras anclajes verticales deacuerdo con la T abla E.2.1. Los anclajes deben servericados en especial en el caso de uertes suc-ciones combinadas con tracciones por eecto de laacción de los paneles de arriostramiento.

En las esquinas del edicio se permite un soloanclaje vertical, instalado de acuerdo a lo que mues-tra la Figura E.8.2.

Figura E.8.2. Detalle deanclaje de montante deesquina




E.9REVESTIMIENTO DE MUROS EXTERIORES

El método de jación de los revestimientos de losmuros exteriores debe estar de acuerdo a las ins-

trucciones del montaje de los abricantes de dichosrevestimientos.

E.10RESISTENCIA Y RIGIDEZ DE LOSREVESTIMIENTOS ESTRUCTURALES

Para la vericación de la resistencia y deormacio-nes de los paneles de revestimientos estructuralesdeben emplearse valores conables de las corres-pondientes características de los materiales que se

emplean. Si no se conocen esos valores, se reco-mienda emplear los valores que se dan en el anexoX3, previo control que el material sea equivalente alde los valores de este Manual, que están basadosen investigaciones realizadas en EE.UU.

E.11MUROS ARRIOSTRADOS EN ZONASDE VIENTOS Y DE RIESGO SÍSMICO

E.11.1. Generalidades

En zonas de vientos o de alto riesgo sísmico,los muros arriostrados deben ser construidos deacuerdo con esta sección. En zonas de alto riesgosísmico los edicios deben ser construidos tambiénde acuerdo con la sección E.12. En zonas de vien-tos extremos los edicios deben también respetar loprescrito en la sección E.13.

Cuando un edicio o parte del mismo no cumplecon las previsiones de esta sección, esas partes de-ben ser diseñadas y construidas con los respectivoscódigos de edicación o con diseños de ingeniería

de reconocida aceptación.

E.11.2. Líneas de muros arriostrados

Las líneas de muros arriostrados pueden ser yasea arriostrados del tipo I (sólidos) o tipo II (pero-rados) tal como se muestra en la Figura E.11.1. Seextienden desde la undación hasta el diaragma deltecho o el diaragma del piso superior. El largo re-querido del arriostramiento se determina de acuer-do con el cálculo, ya sea por cargas sísmicas o deviento. Cada línea de muro arriostrado debe tener

no menos de 2 paneles arriostrados en toda la altu-ra, cada uno teniendo una altura que cumpla con larelación máxima de altura-ancho de 2:1.

Los paneles arriostrados no deben estar a másde 2,40 m de distancia de los extremos del muro aque pertenecen hasta el comienzo del panel.

Los recubrimientos de muros arriostrados detipo I y tipo II pueden ser paneles de recubrimien-

to de tipo madera o de tipo acero de un solo lado.Los paneles de recubrimiento o planchas de aceroempleados como parte del muro arriostrado debentener un ancho mínimo de 3 m.

Cuando se emplean paneles de recubrimientoestructural del tipo madera, estos deben tener unespesor de por lo menos 11 mm si son del tipo OSBy de 12 mm si son multilaminados enólicos. Si sonde madera laminada estructural deben ser jadosa los miembros estructurales con tornillos número8 como mínimo y espaciados a un máximo de 300

mm en el interior de los paneles y de 150 mm en losbordes, salvo que un espaciado menor sea usadode acuerdo a lo indicado en la sección E.11.3, paraajustarse al largo requerido del muro arriostrado.

Cuando se usan planchas de acero, deben tenerpor lo menos 0,69 mm de espesor y jadas a losmiembros estructurales con tornillos espaciados enun máximo de 300 mm en el interior y de 100 mm enlos bordes, salvo que se requiera un espaciamientomenor de acuerdo con la sección E.11.3, para ajus-tarse al largo requerido del muro arriostrado.

En líneas de muros arriostrados, todos los bor-des de los recubrimientos de madera o de acerodeben estar jados a los miembros estructuralesportantes, a los elementos bloqueadores de mínimo0,84 mm o a cintas de por lo menos 50 mm de an-cho por 0,84 mm de espesor. Los jadores que secolocan a lo largo de los bordes en paneles debenser colocados a no menos de 10 mm desde los bor-des de dichos paneles.

E.11.3. Paneles de paredes arriostradas conrevestimientos sólidos

Los muros arriostrados del tipo I no deben teneraberturas y deben ser continuos entre los anclajesextremos. Estos anclajes a la undación deben sercomo se requiere en la sección E.11.5. La relaciónalto-ancho de un panel arriostrante debe ser de unmáximo de 2:1.

La longitud requerida para los paneles arriostra-dos es la que se verica por cálculo. El largo totalde muros arriostrados de tipo I dentro de una líneade muros arriostrados, debe ser igual a la suma de

los largos de todos los paneles que se ajustan a larelación máxima de alto respecto del ancho aquí es-tablecido. Los paneles arriostrados de tipo I deben




tener anclajes a la undación tal como se requierenen la sección E.11.5 en cada extremo de cada tramode paneles arriostrados.

E.11.4. Líneas de muros arriostrados del tipo II(perorados)

Los muros arriostrados del tipo II pueden tener

aberturas. Los recubrimientos especicados en lasección E.11.2 y jados de acuerdo a lo establecidoen la misma sección, se deben colocar por encimay por debajo de aberturas de ventanas y encima de

aberturas de puertas. Donde este recubrimiento noes colocado encima y debajo de las aberturas deventana y encima de las aberturas de puertas, laaltura de la abertura se dene como la altura totaldel muro. El largo total de paneles arriostrados esla suma de los paneles de altura total de esa líneade muro. Para que un segmento sea consideradocomo de largo adecuado, debe tener una relación

máxima de altura-ancho de 2:1. Los muros arrios-trados de tipo II deben tener anclajes a la undacióncomo se requiere en la sección E.11.5, en cada ex-tremo de los tramos de dicho muro arriostrado.

Figura E.11.1. Líneas demuros arriostrados Tipo I y II




E.11.5. Anclaje de muros arriostradosy requerimientos de montantes

Se deben instalar anclajes a la undación en losextremos de los muros arriostrados de tipo I y encada extremo de los tramos de muros arriostrados

de tipo II, tal como se muestra en la Figura E.11.1.Los anclajes deben estar jados por lo menos a dosmontantes espalda con espalda. El espesor míni-mo de los montantes debe ser de 0,84 mm. Estosmontantes deben tener los correspondientes y re-queridos jadores de los revestimientos (ver Figura E.11.3). Estos anclajes a la undación deben conec-tarse con la misma o a los miembros estructuralesque se hallan por debajo del muro y que tengan lamisma o mayor capacidad que el montante superior.

Donde los anclajes de los muros son jados a

miembros estructurales que están por debajo delmismo, la uerza requerida de estos anclajes debeser transerida a la undación. Si los anclajes de unpiso superior están alineados con los del piso ine-rior, la uerza de anclaje y la capacidad del montanterespectivo deben ser determinados por la suma delas uerzas de los montantes del piso superior y delinerior (ver Figura E.11.4).

En las esquinas de los edicios se autoriza colo-car un solo anclaje a la undación, de acuerdo conla Figura E.11.2.

E.11.6. Conexiones de muros arriostrados aundaciones, pisos y diaragmas

La solera superiores de muros arriostrados de-ben conectarse directamente con el recubrimientodel techo y en el caso de tener cabios conectar los

bloquedores entre cabios con dicho recubrimiento,tal como se muestra en la Figura E.11.5. En el casoque exista una cinta de acero, ésta debe conectarsea los bloquedores y al recubrimiento con tornillos,tal como se muestra en la Figura E.11.6. Los blo-quedores deben ser instalados en cada extremo deun muro tipo I y en el caso de muros tipo II, en cadaextremo y en tramos intermedios a no más de 1,20metros entre sí.

Los empalmes de las soleras superiores en mu-ros arriostrados deben cumplir con la Figura E.11.7.

Los empalmes de la solera superior y la cinta deltecho (ver Figura E.11.7) no deben ser ubicados enel mismo tramo entre montantes.

La solera superior e inerior de muros arriostra-dos deben ser conectados a los diaragmas de pisode acuerdo con la Figura E.11.8.

Los empalmes del perl de borde no deben estarubicados en el mismo tramo entre montantes quelos empalmes de la solera de muro inmediatamenteencima o debajo de la unión del perl de borde. El

Figura E.11.2. Anclaje demontaje de esquina




desplazamiento entre empalmes debe ser al menosde dos tramos entre montantes.

La solera inerior de muros arriostrados apoya-dos en undaciones, debe tener pernos de anclajeinstalados de acuerdo a la Figura E.11.9 o E.11.10.

La solera inerior o viguetas de borde que sopor-tan muros arriostrados, deben ser conectadas a

la undación de acuerdo con la Figura E.11.11 oE.11.12. Los pernos de anclaje deben extendersepor lo menos 380 mm en la mampostería o 180 mmen el hormigón. Los pernos de anclaje deben serubicados a no más de 300 mm de los esquinas delos muros y la terminación de las soleras inerio-

res o empalmes en el perl mostrado en la Figura E.11.11 y E.11.12.

Figura E.11.3. Montante doblereorzada en el primer piso




Figura E.11.4. Amarra entre pisos

Figura E.11.5. Unión derecubrimiento de techo a muroarriostrado




Figura E.11.6. Cinta y orro enalero de techo

Figura E.11.7. Unión de solera superior




Figura E.11.8. Conexión dediaragma de piso con murosarriostrados

Figura E.11.9. Conexión de muroarriostrado con undación




Figura E.11.11. Conexión de muroarriostrado a undación

Figura E.11.10. Conexión demuro arriostrado a undacióncon solera de madera




E.12DISEÑO DE MUROS ARRIOSTRADOS ENZONA DE ALTA SISMICIDAD

En zonas de alta sismicidad el diseño de murosarriostrados debe cumplir con esta sección, comple-mentariamente con lo requerido en la sección E.11.Se recomienda que en cada una de las lineas demuros arriostrados se instale al menos un arriostra-miento de cintas de acero en cruz en ambas caras.

E.12.1. Largo de paredes arriostradas de tipo I

El largo requerido de muros arriostrados de tipo

I se determina por cálculo. En el Anexo X3 se deta-lla una orma de vericación sísmica basada en lasrigideces y distribución de las mismas en planta. Sinembargo el ingeniero responsable del diseño es-tructural podrá emplear un método dierente si pornormas, disposiciones locales o su criterio personaloptara por no emplear dicho Anexo X3.

En la vericación sísmica deberá tenerse espe-cial cuidado al evaluar debidamente las masas quedenen las uerzas inerciales del sismo, en especialsi los pesos propios de la construcción sobrepa-

san los valores especicados en este Manual, queson basados en la práctica norteamericana. Estoes especialmente importante, si en vez de elemen-tos livianos se incluyen losas de hormigón, techos

con tejas cerámicas, chimeneas de ladrillos, revesti-mientos de ladrillos, etc.

E.12.2. Anclajes de muros arriostrados yrequerimientos de montantes

La capacidad mínima recomendable de los an-clajes para resistir uerzas de tracción en las catego-rías de diseño sísmico D1 y D2 deben ser como seespecica en la T abla E.12.2. Pero es convenientevericar siempre si estos valores satisacen los es-uerzos que resulten del cálculo sismorresistente.Cuando los abricantes de anclajes indican capaci-dades de cargas admisibles, las uerzas especica-das en la T abla E.12.2 deben ser divididas por 1,4

con el propósito de determinar una capacidad acep-table al límite de dichos anclajes. Las capacidadesde anclajes que se han publicado e incrementadaspara vientos o uerzas de sismo, deben ser reduci-das a sus valores básicos. Las capacidades requeri-das para anclajes en el primer nivel de un edicio dedos plantas, que resisten uerzas de tracción de losdos niveles, deben ser determinadas por la suma delas capacidades requeridas de los dos niveles.

La separación máxima entre anclajes requeridapara transerir las cargas de corte deben ser como

lo indica la T abla E.12.3.

La capacidad de montantes de borde del pri-mer nivel en una construcción de dos pisos, donde

Figura E.11.12. Conexión de piso a undaciónde muro arriostrado con solera de madera




el primer nivel está alineado con el montante deborde del piso superior, debe ser determinada porla suma de las requeridas capacidades de ambospisos. En donde un par de montantes espalda-espalda no tenga la adecuada capacidad para re-

sistir la suma del primer y segundo piso, se debenemplear dos pares de montantes espalda-espaldaen el primer piso, tal como se muestra en la Figura E.11.3.

E.12.3. Solera superior de muro

El espesor de la solera superior de muros quesoportan pisos o diaragmas de techo y los tornillosque se deben colocar en los empalmes de estas so-leras deben ser vericados por cálculo.

E.13DISEÑO DE MUROS ARRIOSTRADOS ENZONAS DE VIENTOS EXTREMOS


En áreas de vientos extremos, el diseño de mu-ros arriostrados debe cumplir con esta sección,además de los requerimientos de la sección E.11.

Los muros exteriores arriostrados deben ser re-

vestidos con recubrimientos estructurales en el ladoexterior del muro, tal como se verique por cálculo

y en el lado interior, con un revestimiento de yeso-cartón de no menos de 12 mm.

En esta sección se dene como muro rontal alos muros exteriores del edicio perpendiculares a

la cumbrera y como muros laterales, a los murosexteriores del edicio paralelos a la cumbrera. Paradenir la uerza de la acción y los requerimientos dearriostramiento, el ático debe ser considerado comoun piso adicional, cuando la pendiente del techo esmayor que 50%.

E.13.2. Longitud de muros arriostrados

El largo requerido de los muros laterales y ronta-les debe ser determinado por cálculo.

Los anclajes de tracción de muros arriostrados

deben cumplir con la sección E.11.5. La razón deorma entre la altura y el ancho de los muros arrios-trados del tipo I debe ser limitada a 3,5:1. La razónde aspecto(relación de altura a ancho) del recubri-miento en toda la altura en los muros arriostradosdel tipo II debe ser limitada a 2:1.

Los paneles de base madera o las planchas deacero estructurales deben cumplir con la secciónE.11.2, excepto en regiones donde la velocidad bá-sica del viento excede de 180 km/hr, en donde lospaneles de tipo madera deben ir jados a la estruc-

tura a no más de 600 mm en el centro de las placasy deben ser de por lo menos 15 mm de espesor.

Tabla E.12.2. Anclajes requeridos y capacidad de tracción de montantes (en KN)

Tabla E.12.3. Anclaje de corte requerido para muros arriostrados

Altura de muro Espaciamiento de tornillos en borde de placas

(m) 150 mm 100 mm 75 mm 50 mm

2,40 14,3 18,7 26,2 39,7

2,70 16,0 21,0 29,4 37,53,00 17,8 23,3 32,6 41,6

Las capacidades son resistencias al límite.

Distancia entre pernos de anclaje (m)

Diámetro de Espaciamiento de tornillos en borde de placaspernos de

anclaje (pulg.) 150 mm 100 mm 75 mm 50 mm

1/2” 1,50 1,05 0,75 0,60

5/8” 1,80 1,35 1,00 0,75

Ver Notas Generales.




E.13.3. Conexiones de muros en áreasde vientos extremos

E.13.3.1. Generalidades

En zonas de vientos extremos los muros deben

ser conectados como se indica en esta sección,para asegurar un esquema de cargas continuaspara transerir los cortes y la uerza de tracción des-de los pisos, montantes y estructura de techo haciala undación.

E13.3.2. Conexiones de tracción entre muros

Los montantes exteriores del piso superior en unedicio de dos niveles, deben ser conectados enlínea con los montantes del muro portante ineriory en línea entre los montantes con conexiones ca-

paces de resistir las cargas de tracciones que re-sulten del cálculo y no menores de lo que prescribela T abla E.13.5. Alternativamente, se puede emplearuna cinta de acero de 32 mm de ancho y 0,84 mmde espesor, jada con tornillos número 8 y conecta-da a cada montante, como se requiere en la T abla E.13.6.

E.13.3.3. Conexiones de tracción en dinteles

E.13.3.3.1. Edicios de un solo nivel o el últimopiso

Deben instalarse conexiones de tracción en loscabios y cabriadas del techo que se apoyan en din-teles, empleando conectores capaces de resistir lascargas de tracción de la T abla E.13.7.

Se deben instalar conexiones de tracción causa-da por la succión de viento en el techo para jar eldintel a los montantes de dintel (ver Figura E.7.2)con conectores capaces de resistir la uerza de trac-ción, no menores a las especicadas en la T abla E.13.7, multiplicando por la la mitad del número decabios o cabriadas que han sido reemplazadas en

el tramo del dintel. Se deben proveer cintas de aceroadicionales de no menos de 32 x 0,84 mm para jarlos cabios a los montantes principales que están enlínea con los montantes del piso inerior de acuerdocon la T abla E.13.7.

Las conexiones de tracción deben ser previstaspara jar los montantes a la undación, con conec-tores capaces de resistir la uerza de tracción ad-misible de la T abla E.13.7, donde la uerza es lapropia del montante y en caso de existir dinteles seagrega la mitad de la suma de las uerzas soporta-

das por dicho dintel. Como una alternativa se puedeemplear una cinta de acero de mínimo 32 mm por0,84 mm de espesor instalada con tornillos número8 mínimo a cada montante, tal como se requiere enla T abla E.13.6.

E.13.3.3.2. Piso inerior de un edicio de dosplantas

Se deben proveer conexiones de tracción parajar montantes de muros exteriores en el piso supe-rior de un edicio de dos plantas al dintel que se en-

cuentra en el piso inerior, con conexiones capacesde resistir las cargas de tracción especicadas en laT abla E.13.5.

Se deben instalar conexiones de tracción para -jar el dintel a los montantes de dintel con conectorescapaces de resistir las uerzas de tracción especi-cadas en la T abla E.13.5, multiplicada esta uerzapor la mitad de los miembros eestructurales que hansido desplazados por el dintel. Una cinta de aceroadicional debe ser provista para jar los montantesdel muro exterior a los montantes principales del

piso superior, de manera de proveer un apoyo enlínea de acuerdo con la T abla E.13.5.

Se deben proveer conexiones de tracción parajar los montantes de dintel a la undación, con co-nectores capaces de resistir la uerza de tracción dela T abla E.13.5, multiplicada por la mitad del númerode miembros estructurales que han sido desplaza-dos en el tramo.

Como alternativa a los conectores requeridos an-teriormente, puede ser empleada una cinta de acerode mínimo 32 mm por 0,84 mm, que se conecta a

cada montante con tornillos número 8, tal como serequiere en la T abla 13.6.

E.13.3.4. Conexión de la solera inerior a laundación

La solera inerior de muros exteriores puede serconectada a una solera de madera tal como semuestra en la Figura E.2.4. La solera exterior debeconectarse con placas de acero distanciadas a nomás de 60 cm entre centros y jada con 4 torni-llos número 8 y clavos. La solera inerior de muros

arriostrados interiores, debe conectarse a los pisoso undaciones tal como se requiere en la secciónC2.

La solera inerior debe ser conectada a la unda-ción del muro con pernos de ½ pulgada, ancladospor lo menos 380 mm en undaciones de mampos-tería o 180 mm en hormigón. Los pernos de anclajedeben quedar espaciados como máximo 90 cm en-tre centros, con las siguientes excepciones:

1. Los pernos de anclaje que estén dentro de

los 2,40 m del extremo de muros arriostrados,en una región de un viento básico de 200 km/ hr o mayor, deben estar espaciados a unmáximo de 60 cm entre centros.




Tabla E.13.5. Capacidad de succión requerida en uniones entre muros

Tabla E.13.6. Conexión de succión requerida en unión entre muros

Tabla E.13.7. Capacidad de succión requerida en uniones entre cabios y muro

Velocidad de viento (Km/h)

EXPOSICION A/B 210



7,2 0,93 1,61 1,79

40 cm 10 1,29 1,83 2,41

12 1,67 2,32 3,02

7,2 1,40 2,42 2,68

60 cm 10 1,93 2,74 3,62

12 2,50 3,48 4,54

Ver notas Generales.Las capacidades son resistencias al límite.

Velocidad básica del viento (Km/h)

Tipo A/B 200

Tipo C 180 190 200

Espaciamiento Luz de techo Número de tornillos N° 8 requeridosde montantes (m) en extremos de cinta de 38 x 0,84 mm

8 2 2 2

40 cm 10 2 2 3

12 2 3 48 2 3 4

60 cm 10 3 4 5

12 4 5 7

Ver notas Generales.

Velocidad básica del viento (Km/h)

Exposición Tipo A/B** 200

Exposición Tipo C** 180 190 210

Espaciamiento Luz de techo Capacidad requeridade montantes (m) de conexión (KN)

8 1,40 1,80 2,30

40 cm 10 1,70 2,30 3,10

12 2,10 2,80 3,50

8 2,10 2,70 3,40

60 cm 10 2,60 3,45 4,66

12 3,20 4,20 5,30

Ver notas Generales.Las capacidades son resistencias al límite.




2. Los pernos de anclaje ubicados en murosexteriores arriostrados, en donde los tornillosde jación están colocados a menos de 150mm entre centros, deben ser espaciados enun máximo de 45 cm entre centros.

3. Se debe colocar un perno de anclaje a nomás 30 cm de las esquinas del edico o de laterminación de las soleras exteriores.

E.14DISEÑO SISMORRESISTENTE DE MUROS


En las secciones anteriores se han especicado

los aspectos constructivos de los muros en cuanto asu disposición dentro del conjunto de elementos delsistema, para cumplir con las condiciones de resis-tencia adecuada a los sismos y a los vientos uertes.En cuanto a la vericación del cálculo que debe rea-lizarse en el diseño denitivo, hay que destacar queeste tipo de construcciones no están cubiertas porlas disposiciones generales de las normas sísmicasde los edicios de acero, como las Seismic Previ-sions 2005 del AISC (2), que corresponden solo adeterminados tipos de estructuras de acero de edi-cios, en general en altura y cuyos criterios no esposible aplicar en las estructuras del Steel Framing.

En las construcciones del Steel Framing prevaleceel criterio de resistir las cargas gravitatorias por múl-tiples montantes similares separados en general en40 cm o 60 cm, los que a su vez van revestidos porambas caras por placas del tipo madera o de yeso-cartón. No se emplean en este caso las estructurasprincipales de vigas, columnas y/o pórticos princi-pales que caracterizan a los edicios de acero tra-dicionales, por lo cual tampoco es posible contarcon estos esqueletos de alta resistencia para resistirlas acciones laterales por eecto de los sismos y losvientos. Los elementos que orman la barrera resis-

tente lateral de la construcción son las placas de re-vestimiento que poseen una apreciable resistencia yrigidez en su plano y generan un sistema estructurallaminar de placas que tienen capacidad de resistiruerzas laterales de sismo y viento.

Sin embargo, existen casos en los cuales lasresistencias y/o rigideces de estas placas requie-ren de reuerzos, en los cuales se emplean arrios-tramientos de cintas de acero en orma de cruz deSan Andrés detrás de los paneles y jadas a losmontantes y soleras. Estos arriostramientos orecen

una segunda barrera de resistencia. convirtiendo laconstrucción en una de resistencias redundantes, locual es una condición conveniente para la ecienciade la resistencia a los sismos.

Por lo tanto es posible establecer tres alternati-vas de resistencia a las uerzas laterales:

• Arriostramientodelasplacasderevestimiento

• Arriostramientopor cintas de aceroencruz

de San Andrés

• Sistemamixtoredundante(placasycintas)

En este manual se recomienda el empleo del sis-tema mixto que al ser redundante, es el más ade-cuado sobre todo en zonas de alta sismicidad.

E.14.2. Arriostramientos de placas derevestimiento

Desde el inicio de la tecnología del Steel Framing,

se ha considerado la colaboración de los revesti-mientos en la estabilidad de estas construcciones.El AISI ha reunido inormación sobre numerososensayos realizados con estos materiales y existenpublicaciones de estas experiencias, de las cualeses posible extraer inormación sobre la resistencia ala rotura de estas placas y su rigidez en su plano. Entodos estos estudios ha quedado probado que laresistencia de estos paneles depende principalmen-te de la disposición de los tornillos de jación de lasplacas a los montantes y a las soleras, tanto en elborde como en el interior de las placas. En generaly tal como se observa en los ejemplos de jaciones

detalladas en este Manual, predomina la jación detornillos a 15 cm en los bordes y de 30 cm en elinterior. La alla de las placas se dene por roturaslocales en ellas, en los puntos en que se hallan lostornillos de jación. De allí que si se desea aumentarla rigidez y resistencia de las placas, es convenienteemplear mayor cantidad de tornillos. El criterio dediseño de estas placas, al no ser realmente perec-tamente elásticas y carecer de una ductilidad comola del acero, su valor admisible de resistencia se de-ne con un coeciente de seguridad de 2,5 respectodel valor de rotura. Por lo anterior, en estas cons-

trucciones debe descartarse el cálculo sísmico conductilidades, en el cual se reducen arbitrariamentelas uerzas sísmicas por la propiedad de ductilidaddel acero con coecientes de reducción R de entre3 y 8, que en este caso no son aplicables.

E.14.3. Cálculo sismorresistente

A la echa de la primera edición de este Manual(2005) no existía una norma internacional que cubretotalmente el problema del diseño sismorresistentede este tipo de estructuras. En la ASCE 7 (46), que

actualmente es la norma directriz en los EE.UU., eltema solo abarca el caso de edicios de dos plantasy con reerencias al Standard AISI Lateral Design2004 (8), que trata el tema. Esta publicación entrega




datos de resistencias de los revestimientos de yeso,terciado laminado y OSB, así como algunas reco-mendaciones de diseño. Las rigideces se puedenconsultar en la Especicación AISI 2001 (3,38), porlo cual es posible vericar las respuestas de estetipo de estructuras empleando criterios aceptados

de diseño estructural.

En el Anexo X3 se entrega, a manera de sugeren-cia, una metodología de cálculo basado en criteriosaceptados de ingeniería estructural, que pueden serempleados para vericación sismorresistente. Sedestaca que en estos casos es posible lograr, paraeste tipo de construcciones muy livianas, acepta-bles resistencias a los sismos sin recurrir al empleode los coecientes de reducción R de las uerzassísmicas. Por lo tanto, en estas condiciones, la resis-tencia a los terremotos de estas construcciones de

Steel Framing orecen respuestas sismorresistentesóptimas con amplios márgenes de seguridad contraallas y colapso.

En el Standard AISI S213 (61), que es comple-mentario de la norma AISI 2007 se incluyen nor-mativas de calculo sísmico de estructuras de SteelFraming de Estados Unidos de Norteamérica y deCanadá, ambos países como gestores de la Nor-ma Norteamericana (USA, México y Canadá). Am-

bas especicaciones dieren entre sí y en generalen su edición en 2007 anuncian que se están rea-lizando estudios para pereccionar estas normati-vas. En todo caso es destacable que en la versióncanadiense del cálculo sísmico existe la tendenciade asumir en este tipo de estructuras respuestasdel tipo elástico, con un coeciente de reducciónde la uerza sísmica de R = 1, es decir sin asumirrespuestas dúctiles que requieran de deormacio-nes plásticas de los componentes estructurales re-sistentes al sismo.

Por lo tanto el criterio de la versión canadienseviene a ser similar al criterio recomendado en esteManual en el Anexo X3.



106Capítulo F | Estructuración de los techos

capítulo F

Estructuración de los techos




F.1CONSTRUCCIÓN DE TECHOS

La estructuración de los techos de este tipo de vi-viendas a dos aguas, con pendientes de entre 25 y

100%, se realiza por medio de cabios que se insta-lan alineados con los montantes de los muros quesoportan al techo. Al nivel del cielo-raso se instalanviguetas horizontales que se unen en sus extremosa los cabios. Como alternativa se pueden emplearcabriadas de techo sujetas a los requerimientos dela sección F.5.

F.2VIGUETAS DE CIELO

F.2.1. Tamaños de las viguetas de cielo

Las viguetas de cielo deben tener el tamaño yespesor que resulte de su cálculo estructural. Al de-terminarse el tamaño de las viguetas de cielo debetenerse en cuenta el apoyo lateral del ala superiorde las mismas. Pueden ser sin arriostramiento o conriostras en la luz media o arriostrados en un tercio dela luz de acuerdo con la sección F.2.4. En la verica-ción del cálculo deben tenerse en cuenta estas rios-tras a los eectos de la torsión y volcamiento lateralcon las cargas que aectan a estas viguetas (Caso

de sobrecargas del ático).

Cuando las viguetas son continuas sobre apo-yos interiores, éstos deben estar ubicados a menosde 60 cm de la luz media de la vigueta de cielo ydeben ser vericadas como vigas continuas.

Las viguetas de cielo deben tener apoyos de unlargo de no menos de 38 mm y deben estar conec-tados a los cabios de acuerdo con la Figura F.2.2 yF.2.3 y la T abla F.2.9.

Cuando el ático es un espacio utilizable, las vi-guetas de cielo deben diseñarse de acuerdo con loindicado en el Capítulo D.

F.2.2. Atiesadores de apoyo

Si el cálculo lo requiere, deben instalarse atiesa-dores de apoyo en cada soporte de estas viguetasen orma similar a lo especicado en el capítulo D.

F.2.3. Arriostramiento del ala inerior deviguetas de cielo

Las alas ineriores de las viguetas de cielo de-ben ser arriostradas lateralmente por la instalaciónde revestimientos de yeso-cartón o cintas de acero

continuas, en posición perpendicular a las viguetasde cielo y tal como se indica a continuación:

1. Las placas de yeso-cartón deben ser jadascon tornillos número 6 de acuerdo con la T a-bla F.2.10.

2. Las cintas de acero deben ser de por los me-nos 38mm por 0,84 mm e instaladas a una dis-tancia no mayor de 1,2 m entre sí. Las cintasdeben ser jadas al ala inerior de cada vigue-ta con un tornillo número 8 y deben ser jadasa un bloqueador con dos tornillos número 8.Los bloqueadores son trozos de perles C oU instalados en los ejes de las cintas, entreviguetas, con una separación máxima de 3,60m entre ellos, medida a lo largo de la citadacinta continua instalada perpendicularmente

a las viguetas. En los extremos de las cintastambién deben instalarse bloqueadores.

F.2.4. Arriostramiento del ala superior de lasviguetas de cielo

Las alas superiores de las viguetas de cielo de-ben ser jadas o arriostradas lateralmente tal comose indica en el punto F.2.1 y con los siguientes per-les mínimos:

1. Perles C, no menos de 0,84 mm de espesor.

2. Perles solera, no menos de 0,84 mm de es-pesor.

3. Cinta de acero, no menos de 38 mm x 0,84mm.

Los arriostramientos laterales deben ser insta-lados perpendicularmente a la ubicación de las vi-guetas de cielo y jadas en el ala superior en cadavigueta con un tornillo número 8. En el caso dearriostramientos de cintas deben instalarse perlesbloqueadores en los extremos de cada cinta y entre

los extremos bloquedores espaciados en no más de3,60 m. Las cintas deben jarse a los bloqueadorescon dos tornillos número 8.

F.2.5. Empalme de viguetas de cielo

El empalme de las viguetas de cielo es permi-tido siempre que esas uniones estén soportadasen puntos de apoyo interiores y sea construido deacuerdo con la Figura F.2.4. La cantidad de tornillosen cada lado del empalme debe ser la misma que larequerida en la unión de la conexión que se mues-

tra en laT abla F.2.9.

Estos empalmes no conviertena la vigueta en continua y deben estar apoyadosen otros elementos estructurales de soporte, talescomo muros o montantes.




F.3CABIOS DE TECHO

F.3.1. Dimensiones de los cabios

Los cabios de techo de perles tipo C con pesta-ña (tipo vigas), deben tener dimensiones y espesordeterminados de acuerdo con el diseño estructu-ral de los mismos, en unción de la luz horizontalproyectada del cabio. Para la determinación de lasdimensiones de los cabios, se permite reducir lasluces de los mismos cuando se instala un puntal deapoyo en el cabio de acuerdo con el punto F.3.2. Laluz reducida del cabio que se debe tomar en cuentaes la mayor de las distancias desde la conexión delpuntal hasta la cumbrera o hasta el muro interior deapoyo, medido horizontalmente.

Los cabios deben ser vericados para soportarlas cargas de los pesos propios del techo y la nieve.Para el caso del viento, se considerarán las dos po-sibilidades de presión y de succión sobre el techo.En este último caso, deberán vericarse los perlesde acuerdo a lo que establece la cláusula C.3.1.3 dela norma AISI 2001.

F.3.1.1. Voladizo de alero

Los cabios pueden tener un voladizo de 60cmen proyección horizontal en los aleros de los muros

exteriores.

F.3.2. Puntal de apoyo de cabios

Para acortar las luces de los cabios es posiblecolocar un puntal de apoyo, tal como se muestra enla Figura F.2.1 y que debe cumplir con las siguientescondiciones:

1. Debe ser un perl de tipo C de un largo máxi-mo de 2,40 m

2. Debe instalarse con una pendiente mínima de45 grados respecto de la horizontal

3. Debe ser conectado al cabio y a la vigueta decielo por no menos de cuatro tornillos número10 en cada extremo o lo que indique el cálcu-lo estructural

4. La conexión entre el puntal y la vigueta de cie-lo debe estar a menos de 150 mm de un muroportante interior

5. Cada uno de los puntales de cabios que ten-ga más de 1,20 m de largo debe ser arriostra-do lateralmente con un perl adecuado, de talmanera que la luz del soporte lateral del pun-tal sea menor de 1,20 m. El puntal de apoyo

debe ser continuo y conectado al respectivocabio usando dos tornillos número 8.

F.3.3. Empalme de cabios

Los cabios no deben ser empalmados sin contar

con un diseño aprobado. Las uniones de cabios concanales tipo solera deben ser en orma similar a loque muestra la gura la Figura D.6.1. Salvo que eneste caso la pieza de empalme es un perl tipo Ucolocado en el exterior del empalme, del espesorque resulte del cálculo y con los tornillos necesariosque garanticen la misma resistencia que la del cabioempalmado.

F.3.4. Conexiones de cabios con viguetas decielo y cumbrera

Los cabios deben estar conectados a las viguetasde cielo que están en el mismo plano, a n de cons-tituir una unión rme entre las paredes exteriores y eltecho de acuerdo con las Figuras F.2.2 o F.2.3 y laT abla F.2.10. Los cabios deben estar conectados a lavigueta de la cumbrera con un perl ángulo conectormínimo de 50 x 50 mm jado con tornillos número10 al miembro de la cumbrera y de acuerdo con laFigura F.3.1 y T abla F.3.3. El ángulo conector debetener un espesor igual o mayor que el del cabio yuna altura algo menor que la del mismo. La viguetade cumbrera debe ser del tipo cajón abricada deun perl tipo C y una sección U tipo solera, los que

deben tener un tamaño y un espesor de acero igualo mayor que la de los cabios que se apoyan en ella,tal como se muestra en la Figura F.3.1.

F.3.5. Arriostramiento del ala inerior de loscabios

Las alas ineriores de los cabios deben serarriostradas lateralmente a una distancia no mayorde 2,40 m medidos a lo largo de los cabios, con losperles que se indican a continuación:

1. Un perl C de 0,84 mm mínimo de espesor.

2. Una sección de solera de al menos 0,84 mm.

3. Una cinta de acero de 38 x 0,84 mm.

Los elementos de arriostramiento pueden estarjados al ala inerior de cada cabio con un tornillo nú-mero 8 y deben estar jados también a los bloquea-dores con dos tornillos número 8. Los bloqueadoresdeben ser instalados entre los cabios y en línea conel arriostramiento continuo en no más de 3,60 m en

línea con las riostras y en sentido perpendicular alos cabios. Los extremos de estos arriostramientoscontinuos deben ser jados a un bloqueador extre-mo o anclado a una parte estable del edicio, condos tornillos número 8.




F.3.6. Empuje estructural lateral en los apoyosde los cabios

En el diseño estructural de los cabios, en el casoque el diseño no tuviera viguetas de cielo, deberáincluirse la evaluación del empuje lateral sobre los

muros exteriores. Deberán incluirse en el diseño ele-mentos estructurales que resistan esos empujes ylos trasmitan a muros de apoyo transversales.

F.4ESTRUCTURACIÓN DE ABERTURAS ENCIELOS Y TECHOS

Las aberturas de cielos y techos deben ser es-tructuradas con cabezales y viguetas reorzadas de

borde. Las viguetas cabezales no deben tener unaluz mayor de 1,20 m. Los cabezales y las viguetasde borde deben ser abricados con perles cajónormados por montantes y soleras como se muestraen la Figura F.4.2, teniendo una dimensión mínima yespesor al menos equivalente al de las viguetas decielo o cabios y deben ser instalados de acuerdocon la Figuras F.4.1 y F.4.2. Cada perl cabezal debeser conectado a las viguetas por un mínimo de cua-tro perles ángulos conectores de 50 mm x 50 mm.Cada ángulo conector debe ser jado al perl cabe-zal y al perl de borde con cuatro tornillos numero8, espaciados igualmente y a través de cada ala de

dicho ángulo conector. Los ángulos conectores de-ben tener un espesor no menor al de la vigueta decielo o cabio. Cada sección de solera de un cabezalcompuesto o vigueta de borde tipo cajón debe ex-tenderse en todo el largo del perl.

F.5CABRIADAS DE TECHO

F.5.1. Generalidades

En la práctica norteamericana generalmente lascerchas van a la misma distancia modular de 40 cmo 60cm empleado en el sistema. De esa manera esposible instalar directamente sobre los cordonessuperiores los revestimientos estructurales de la cu-bierta.

En la práctica latinoamericana es recuente colo-car las cabriadas a distancias entre sí múltiples delmódulo adoptado entre montantes, por ejemplo 3x 0,40 = 1,20 m. En estos casos, si se emplean re-

vestimientos del techo de OSB o laminado terciado,se colocan correas (largueros) a no más de 600 mmentre si y sobre ellas el revestimiento. También exis-ten casos en que en vez de placas del tipo maderael techo sea de planchas de acero galvanizadas del

tipo acanalado o trapezoidales. En este caso las co-rreas pueden ir a distancias mayores, generalmenteno mayores de 1,50 m. Las luces entre cerchas tam-bién pueden ser mucho mayores. Las correas vansobre los nudos de la cabriada.

Las correas para placas de madera son en ge-neral los perles tipo galera, mientras que para lasplanchas de acero suelen usarse los perles tipo Co Z.

Se observa que en el tema de los techos existendiversas variantes y en el Manual de Arquitecturapueden encontrarse detalles al respecto. El trato deestas dierentes soluciones escapa al objetivo deeste Manual.

F.5.2. Cabriadas de perles propios del Steel

Framing Aunque es posible adoptar muy variadas solu-

ciones estructurales para las cabriadas, es oportunomencionar la solución de cabriadas con los mismosperles del sistema. En esta modalidad, los cordo-nes son de perles canal (del tipo montantes o vi-gas), mientras que las barras de celosía pueden sercanales, perles U o minicanales, según resulte delcálculo.

Para el diseño de estas cabriadas es recomen-dable emplear el Standard AISI S 214 editado en

el año 2007 (62), que trata los distintos detalles dedimensionamiento que deben atenderse y que ex-ceden el alcance de este Manual. Sin embargo esimportante destacar que este Standard contemplael caso de las cerchas abricadas con perles canal,en cordones y diagonales que se unen espalda conespalda, por lo cual constituye un diseño con excen-tricidades en las uniones, lo que obliga a un cálculoestructural no convencional. Por estas razones esconveniente el empleo de este Standard, para cum-plir cabalmente con las normativas aplicables.

La Figura F.5.1 muestra dos cabriadas de estetipo, con cordones de perles montante, diagonalesde canales o minicanales, correas de perl galera yconexiones de tornillos. La cabriada b), en cambio,lleva cubierta de planchas de acero acanaladas otrapezoidales instaladas sobre correas del tipo ca-nal con pestaña.

F.6DIAFRAGMA DE TECHO

Los techos se estabilizan en su plano por me-dio de los diaragmas que orman los revestimientosde paneles estructurales del tipo madera que cum-plen con las especicaciones correspondientes de




los mismos y de no menos de 9,5 mm de espesorque deben jarse a los cabios, a las cabriadas o alas correas de acuerdo a las T abla F.2.10. Las cons-trucciones de edicios con relaciones de orma enplanta mayores de 3:1 y con cabios que tienen unapendiente de 75% o mayor, tienen que tener los ca-

bios y las viguetas de cielo bloqueadas de acuerdocon la Figura F.7.1.

F.6.1. Diaragmas de techo de zonas de altasismicidad

En zonas de alta sismicidad los diaragmas detecho deben ser construidos con las indicacionesde esta sección.

Los diaragmas de techo deben ser construidosal menos con paneles tipo madera de por lo menos

9,5 m de espesor, con tornillos a no más de 150 mmentre si, colocados en los bordes de los paneles yde 300 mm en el interior de los mismos. Los dia-ragmas pueden ser construidos en cualquier con-guración de paneles con excepción de edicios enla región en zona de diseño sísmico D2, donde seemplea un sistema de techo pesado (conorme a lodenido en este Manual – punto A - 5).

La zona sísmica de categoría D2, donde se em-plea un sistema de techo pesado sobre un ediciocon una luz mayor de 12 m, el diaragma de techodebe construirse con paneles de multilaminado e-

nólico de por lo menos 12 mm de espesor sin blo-queo y en cualquier conguración en planta contornillos a no más de 150 mm entre si en el bordede los paneles y con un máximo de 300 mm de dis-tancia en el interior del panel. Alternativamente sepueden usar revestimientos de OSB de 9,5 mm contornillos a 150 mm espaciados en los bordes y 300mm en el interior.

F.6.2. Diaragmas de techos en zonas deuertes vientos

En zonas de uertes vientos los diaragmas detecho deben ser construidos con paneles OSB de

no menos de 9,5 mm y jados con tornillos a 150mm entre si en los bordes y en el interior. Los dia-ragmas son permitidos sin bloqueo y pueden ser encualquier conguración de paneles.

F.7CONEXIONES ESTRUCTURALES ENZONAS DE FUERTES VIENTOS

F.7.1. Generalidades

En zonas de uertes vientos las conexiones de laestructura del techo deben ser diseñadas según loque especica esta sección, para asegurar la capa-cidad de transmitir a las undaciones las uerzas queoriginan las cargas de nieve, viento y sismo, en los

muros, pisos y techo.F.7.2. Conexiones de succión de los cabios ycabriadas con los muros

Los cabios de techo y cabriadas deben ser ja-das a los muros de apoyo con conexiones capacesde resistir las cargas de succión que se indican enla T abla F.7.1, salvo que por el cálculo resulten ma-yores uerzas. Como alternativa se permite emplearuna cinta de succión de acero de 32 mm de anchox 0,84 mm de espesor, que conecta el cabio o lacabriada con la estructuración de montantes que

se hallan en línea debajo de la estructura del techo.Cada extremo de la cinta debe conectarse con lacantidad mínima de tornillos número 8 que resultedel cálculo.

F.7.3. Conexión de cinta de acero en cumbreras

En las cumbreras de los techos deben instalarseconexiones que transmitan las cargas de tracciónen esos puntos. Esas conexiones deben ser capa-ces de resistir las uerzas que resulten del cálculo.Como alternativa se pueden instalar cintas de acero

conectadas en su extremos con tornillos número 8en la cantidad que resulte por cálculo.




Tabla F.7.1. Capacidad requerida en KN de unión de succión del cabio con el muro

Tabla F.3.3. Tornillos N° 10 requeridos en el ala del ángulo conector del cabio con la cumbrera

Tabla F.2.9. Tornillos N° 10 requeridos para conexión de vigueta de cielo con cabios

Ancho de Número de tornillos

construcción Carga de nieve (KN/m2)

(m) 0 a 1 KN/m2 1 a 1,5 KN/m2 1,5 a 2,4 KN/m2 2,4 a 3,4 KN/m2

8 2 2 3 4

10 2 3 4 5

12 3 4 5 7

Nota general: Lo indicado en las tablas son valores mínimos recomendados, basados en publica-ciones de AISI (5). Sin embargo, deberán emplearse los valores que resulten del cálculo estructu-ral, si uesen mayores que los valores de estas tablas.

Velocidad de viento (Km/h)

EXPOSICION A/B 210



7,2 1,11 1,52 1,98

40 cm 10 1,46 1,94 2,52

12 1,83 2,50 3,52

7,2 1,88 3,05 3,94

60 cm 10 3,84 3,88 5,15

12 3,65 5,00 6,50

Pendiente Número de tornillos

del Ancho de la construcción

techo 8m 10m 12m

Carga de nieve (KN/m2)

1.0 1.5 2.4 3.4 1.0 1.5 2.4 3.4 1.0 1.5 2.4 3.4

25% 5 6 9 11 6 8 11 15 8 9 14 19

33% 4 5 7 9 5 6 9 12 6 7 11 1450% 3 3 5 6 4 4 6 8 4 5 8 1075% 2 3 4 5 3 3 5 6 3 4 6 8

100% 2 2 3 4 2 3 4 5 3 4 5 7

Ver nota general.




Tabla F.2.10. Programa de fjación de componentes de techo

Descripción del elemento Número y tamaño de tornillos Número y espaciamiento de tornillos

Vigueta de cielo con solera de muro 2 tornillos N° 10 Cada vigueta

Revestimiento con cabio Tornillos N° 8 15 cm en bordes y 30 cm

o cabriada en apoyos interiores15 cm en aleros rontales

Placa yeso-cartón a vigueta de cielo Tornillos N° 6 30 cm entre centros

Cabriada con muro portante 2 tornillos N° 10 Cada cabriada

Cabriada rontal a muro rontal Tornillos N° 10 30 cm entre centros

Cabio con vigueta de cielo Tornillos N° 10 Ver Tablas F.2.9 y F.3.3y cumbrera

Ver nota general.

Figura F.2.1. Estructuración de techo




Figura F.2.2. Conexión de hombro

Figura F.2.3. Atiesador de apoyoen la conexión del hombro




Figura F.2.4. Unión de vigueta de cielo

Figura F.3.1. Conexión de cumbrera




Figura F.4.1. Abertura de techo y cielo

Figura F.4.2. Detalle de la unión decabezal con vigueta de borde




Figura F.5.1. Ejemplo decabriadas de techo




Figura F.7.1. Detalle de bloqueo de techo



118Capítulo G | Ejemplos de uso de los auxiliares de diseño

capítulo G

Ejemplos de uso de los auxiliaresde diseño




G.1INTRODUCCIÓN

En este Capítulo se muestra la orma en que se em-plean los Auxiliares de Diseño del Capítulo C, apli-

cables al cálculo estructural de los componentes delsistema Steel Framing.

G.2GRÁFICOS DE FLEXIÓN DE MONTANTES

Y VIGAS

Los gráFicos c.4.3 de montantes a fexión y el c.4.4 de vigas a fexión, permiten el dimensionamiento di-recto de estos componentes en unción de la luz (de

2 a 4 m) y de la carga aplicada en el ala en sentidonormal al eje longitudinal del elemento y al eje XXdel perl.

Las condiciones de estos grácos son las espe-cicadas en el punto C.4.1 del Manual y los que seaclaran en el ANEXO X4. En el caso que no se cum-pla alguna de estas condiciones, no son aplicablesestos grácos y debe eectuarse una vericacióndetallada en un todo de acuerdo con la norma AISI.

Ejemplo de vigueta

Una vigueta de entrepiso de módulo 60 cm entreviguetas, con una luz de 3,10 m debe resistir el pesopropio del piso de 0,60 KN/m2 y sobrecarga de 5,00KN /m2. La carga por metro es

q = (0,6 + 5,00) x 0,60 = 3,36 KN/m

En el gráFico c.4.4, para la luz de 3,10 m, la vigaV3 (C 200.50.15.1,6) satisace esta condición, conuna capacidad admisible de 3,40 K /m.

Nota aclaratoria. Esta capacidad se obtiene si

se cumple con las condiciones citadas y que el re-vestimiento del piso garantice que resiste la torsióngenerada por la excentricidad de la carga respectodel centro de corte del perl C. Además, para vigasque tienen una luz de 3,60 m o más, deben insta-larse riostras al centro, tal como se especica en elartículo D.5.2 del Manual.

En las vigas en las cuales el ala comprimida noesté arriostrada lateralmente en todo su largo, laresistencia se reduce hasta en un 60% de acuerdocon lo que establece la norma AISI 2001 y tal como

se muestra en el anexo X4.

G.3GRÁFICOS DE COMPRESIÓN ADMISIBLE

Los gráFicos c.4.5 del Manual corresponden a lascompresiones admisibles de montantes y vigas, con

riostras al medio o al tercio de la luz, para luces de 0m a 4 m. Tal como se explica en el texto del Manual,estas riostras bloqueadoras aseguran que las alasde los perles montantes o vigas no se muevan la-teralmente cuando son solicitadas por compresión.Debido a esto, las luces de pandeo respecto del ejemenor de los montantes y vigas quedan denidaspor las distancias entre las riostras.

Se reitera que en este Manual no se considerael caso de arriostramiento lateral de montantes porel revestimiento, alternativa que pueden emplear los

usuarios si desean lograr economías en el diseño,ya que está autorizada por la norma AISI. Hemospreerido la mayor seguridad al no considerar estaalternativa.

Ejemplo de un montante

Un montante de 2,40 m de altura y con riostra alcentro debe soportar una carga de compresión de12,2 KN. En el gráFico c.4.5.1 correspondiente amontantes con riostras al H/2 para la luz de 2,40 m,se observa que ambos montantes M2 y M3 resisten12,9 KN y satisacen esa capacidad, por lo cual se

puede emplear cualquiera de los dos.

G.4GRÁFICOS DE RESISTENCIA COMBINADADE FLEXIÓN Y COMPRESIÓN

El caso de los montantes del sistema es el más im-portante, ya que los montantes son los que resistenlos cargas gravitacionales del techo, el peso de lasparedes, de los pisos, las sobrecargas de uso del

edicio y la fexión producida por la presión del vien-to. En el Manual se ha optado por entregar grácoscon los cuales es posible atender cualquier combi-nación de presión de viento y carga de compresióndentro de los límites de las capacidades de los res-pectivos perles.

Ejemplo

Sea un montante de 2,70 m de luz que debe re-sistir una carga de 8,8 KN cuando actúa un vientoque genera una carga de viento de 0,35 KN/m.




La solución está en ubicar en los grácos de lasección C.5 del Capítulo C, el montante que satis-ace este par de valores, en los grácos de cargaseventuales (33% mayor tensiones admisibles por serun caso eventual).

Entrando por la correspondiente curva de luz de2,70 m, se encuentra por tanteos que el montante

M.3 (100 x 35 x 12 x 1), con riostras a H/2, satisa-ce estos valores en el gráFico m.3.2. En el gráFico m.3.4 del mismo perl, con riostras a 1/3 de la luz,se observa una capacidad aumentada, siendo losvalores admisibles ya sea una compresión de 10,5KN para carga de viento de 0,35 KN/m o una com-

presión de 8,8 KN para una carga de viento de 0,43KN /m.




Anexos



122 Anexo 1

ANEXO X.1SELECCIÓN DE PERFILES DEL SISTEMA

X.1.1. Introducción

El objetivo de este Anexo es describir como esposible proporcionar las pestañas y las alas de losperles del Steel Framing para evitar los pandeoslocales en esos elementos.

Los perles de acero delgados, como los que seemplean en los entramados del Steel Framing tienenposibilidades de surir pandeos locales si las dimen-siones de los anchos de las alas y pestañas sobre-pasan ciertos valores. Los pandeos locales, conor-me a la actual norma AISI representan pérdidas deeciencia de los perles, ya que si se sobrepasan

ciertos valores críticos de ancho/espesor, partes delala se consideran no colaborantes, por lo cual elarea del perl se reduce a un valor que se denominaarea eectiva o módulo resistente eectivo, menoresque los de la sección bruta.

De acuerdo a esto, es conveniente que los per-les que se adopten tenga sus valores eectivos lomás próximos a los valores brutos. Siendo el perlmontante el perl que soporta mayores compresio-nes, a la vez que fexiones por viento, en este anexose describe el método empleado para seleccionarestos montantes con la condición que en las alas y

en las pestañas no existan peligros de pandeo local.Para fexión se vericará si existe pandeo en el alma,mientras que en las almas es imposible lograr evitarel pandeo local para el caso de la compresión. Al-gunos abricantes diseñan las almas con uno o dospliegues longitudinales en las almas con lo cual selogran mayores áreas eectivas para esos montan-tes para el caso de la compresión.

Nota: Los números de las órmulas de este Anexocorresponden a la edición 2001 de la norma AISI (3).

X.1.2. Vericación pandeo local de elementoscomponentes en fexión.

A manera de ejemplo se verica en el perl M1de este manual que no existan peligros de pandeolocal en el ala y pestaña, para el caso compresión yel de fexión

X.1.2.1. Vericación pandeo local de la pestaña

Dimensiones se las pestañas:

Largo de la pestaña:D = 1,2 cm

Ancho plano de la pestaña:w = D – t – r = 1.2 – 0,09 – 0,09 = 1,02 cm

Según el punto B.3.1(a) k = 0,43. Con este va-lor de k se calcula la tensión crítica de pandeo deacuerdo a la Ec. B.2.1.5. Considerando μ = 0,3,E = 20700 kN/cm2 y,

la tensión crítica de pandeo es:

Luego, evaluando la Ec. B.2.1.4 para = Fy =23 kN/cm2 (2.3 t/cm2)

no hay pandeo local

Según Eq. B.2.1.1 no hay reducción por pandeolocal.

X.1.2.2. Vericación pandeo local del ala

Dimensiones del ala: Ancho: B = 3,5 cm (=bo )Espesor: t = 0,09 cm Ancho plano: w = B–2t–2r = B–4t = 3,14 cm

La inercia real de la pestaña con respecto aun eje paralelo al ala que pasa por su centro de

gravedad(de la pestaña) es:

Para calcular la inercia adecuada de la pestañase debe evaluar el siguiente parámetro:

(Ec. B4-1)

Evaluado para E = 20.700 kN/cm2 (E=2070 t/ cm2) y considerando conservadoramente

= Fy = 23 kN/cm2 (2,3 t/cm2).

Como w/t = 3,14 cm/0,09 cm = 34,89 > 0,3285 = 12,6

Según B.4.2 se debe calcular la inercia adecua-da de la pestaña de borde para que el ala se com-porte como elemento atiesado de acuerdo a la Ec.B.4.2.10:



123 Anexo 1

RI = Is/Ia=1.554>1

Según la ecuación B.4.2.9 se debe utilizar RI = 1

De acuerdo a la Tabla B.4.2, como 0,25 < D/w =0,38 ≤ 0,8 => k se debe calcular como:

Con este valor de k se calcula la tensión críticade pandeo de acuerdo a la Ec. B2.1-5

b = w

Como w/t > 0,328S

b1 = b/2 RI = b/2 (Ec B.4.2.5)

b2 = b – b1 = b/2 (Ec B.4.2.6)

Luego b1 + b2 = b/2 + b/2 = b => No hay re-ducción por pandeo local en el ala.

X.1.2.3 Vericación pandeo local del alma enfexión

Dimensiones del alma

Altura: H = 9,0 cm (= ho)Espesor: t = 0,09 cm Ancho plano: w = H–2t–2r = B–4t = 8,64 cm

El alma en fexión se considera como un elemen-to atiesado sometido a un gradiente de tensiones:

Dado que no hay pandeo local del ala ni de la pes-taña de borde se puede considerar 1 = 2 (asumiendocomo hipótesis que no hay pandeo local del alma).

Luego,

(Ec. B.2.3.1)

k = 4+2(1+ ψ)3 + 2(1+ ψ) = 24 (Ec. B.2.3.2)

Con este valor de k se calcula la tensión críticade pandeo de acuerdo a la Ec. B.2.1.5

Luego, evaluando la Ec. B.2.1.4 para = Fy = 23kN/cm2 (2,3 t/cm2)

Incorporando este valor en la Ec. B2.1-3 se ob-tiene:

ρ = (1-0,22/ λ)/ λ = 0,989

Por lo tanto, el ancho eectivo be es:

be = ρw = 8,55 cm

Como ho /bo = 2,57 < 4

b1 = be /(3+ ψ) = 2,14 cm (Ec. B.2.3.3)

y como ψ > 0,236

b2 = be / 2 = 4,27 cm (Ec. B.2.3.4)

Luego, como b1 + b2= 6,41 cm > w/2 = 4,32 cm

CONCLUSIÓN toda el alma es eectiva en elcasoexión.

X.1.3. Anchos eectivos en compresión

Las vericaciones anteriores son válidas tambiénpara el caso de compresión en el ala y la pestaña.En cambio para el alma, si no se colocan atiesado-res longitudinales existirá pandeo local al centro delalma. En los grácos de capacidad a compresión seha tenido en cuenta esto. Sin embargo y de acuerdocon la norma AISI, en este caso los anchos eectivosno se calculan con el valor más desavorable, quees la tensión Fy sino con = Fn es decir, la tensión

Normal Fn aminorada por el eecto del pandeo ge-neral de la columna. Por ello cuanto más importantees el pandeo general tanto más eectiva resulta elalma del perl.



124 Anexo 2

ANEXO X.2CÁLCULOS DE LOS GRÁFICOS DEDIMENSIONAMIENTO


Los grácos de dimensionamiento del Capítulo C deeste Manual tienen por objetivo acilitar el cálculo es-tructural de los componentes del sistema Steel Fra-ming. Cubren los perles que guran en este Manualy permiten la determinación de las capacidades ad-misibles de fexión y las de compresión, y ademáslas de combinaciones de fexión y compresión paralas luces de 2 hasta 4 metros, para el caso normalasí como el eventual con 33% de aumento de ten-siones admisibles.

A continuación se muestra la metodología em-pleada para obtener las resistencias mostradas enlos grácos de dimensionamiento. El proesionalque emplee estos auxiliares de cálculo podrá em-plear estas mismas expresiones para vericacionesque no estén cubiertas por las tablas, incluso el casode aceros de distintas características del empleadoen este Manual.

Nota: Las expresiones empleadas son de la norma AISI 2001 (3) y van con el número de reerenciade dicha norma.

En este Manual se emplea el método ASD (detensiones admisibles) por las razones dadas en elpunto C.2.2 del Capítulo C.

En los grácos de cargas combinadas se haadoptado el criterio de aplicar para el caso de vien-to un aumento general de tensiones admisibles del33%, de acuerdo con las anteriores ediciones de lanorma AISI (3) y la norma de la AISC (1). En la nuevaversión (2001) de la norma AISI se especica queeste aumento no debe aplicarse a las cargas muer-tas (pesos propios). Sin embargo para simplicar

estos grácos de prediseño y dado que los pesospropios de estas estructuras son bajos, se ha opta-do por el empleo general de dicho aumento del 33%de las tensiones admisibles.

X.2.2. Resistencia a fexión

La carga distribuída considerada viene dada por:qadm = min {qadm1, qadm2, qadm3} en KN/m

donde:qadm1=8

8 * 0,6 *Fy *Sx/L2

(Resistencia a fexión)qadm2 = (384/5) *·EI/(300L3) (Límite de deorma-ciones)

qadm3 = 2 *Vadm /L (Resistencia a corte)

En estos grácos solo se considera barras sim-plemente apoyadas. Por ello el caso de corte no esrelevante. En caso de vigas continuas estos grácosno son aplicables. Tampoco se incluye el caso deabollamiento de alma.

X.2.3. Resistencia a compresión

A continuación se expone la obtención de las ex-presiones para las curvas de cargas admisibles acompresión:

La carga admisible de compresión se expresacomo:

En KN

donde

Ae(F n ) es el área eectiva en unción de la tensiónF n.

y Ωc = 1,8

La tensión F n

viene dada por el punto C.4 de lanorma AISI. De esta manera,

donde

(Ec. C.4.4)

La tensión Fe se calcula como el mínimo entre latensión de pandeo elástico de pandeo por fexión yla tensión de pandeo elástico fexotorsional.

Tensión de pandeo elástico por fexión:(Ec. C.4.1.1)



125 Anexo 2

Donde

En este caso

Tensión de pandeo elástico por fexotorsión:

(Ec. C.4.2.1)

Donde(Ec. C.3.1.2.1.7)

(Ec. C.3.1.2.1.9)

(Se usará L t = L y, K t = 0,5)

Luego la tensión Fe se obtiene como:

Fe = min {FeF, Fe

FT}

El área eectiva se calcula como:

Ae(F

n ) = A

total– A

NO EFECTIVA(F

n )

Del dibujo

ANO EFECTIVA

(F n ) = (w-b/2 x 2) · t = (w – b) · t

Donde,

w si λ ≤ 0,673 (Ec. B.2.1.1)b =

ρw si λ > 0,673 (Ec. B.2.1.2)

con ρ = (1-0,22λ)/ λ (Ec. B.2.1.3)

(Ec. B2.1-4)

(Ec. B2.1-5)

X.2.4. Resistencia combinada(fexocompresión)

La especicación AISI 2001 presenta la siguienteecuación de interacción para perles fexocomprimi-dos:

(Ec.C 5.2.1.1)

donde:

Dado que los montantes tienen carga entrelos extremos no restringidos al giro se considera

Cmx=1. Considerando que:

, My = 0

Se tiene:

Remplazando M/Madm por q / qadm

Despejando q resulta para casos normales

Con estas expresiones es posible calcular la car-ga lateral de viento q conociendo la carga de com-presión P o viceversa conociendo la carga de vientoq estimar la carga de compresión admisible paraesa condición combinada

Los valores de qadm y Padm se obtienen de losrespectivos grácos de los montantes.



126 Anexo 3

ANEXO X.3CÁLCULO SISMORRESISTENTEDE ESTRUCTURAS DE VIVIENDAS DESTEEL FRAMING

X.3.1. Generalidades

El cálculo de estructuras resistentes a los terre-motos ya tiene una larga trayectoria, pero reciéncuando a nes del siglo 19 se comenzaron a cons-truir edicios de mayor altura, se convirtió en unaespecialidad de la ingeniería estructural que ha idoprogresando en cada uno de los grandes sismosque han sucedido desde entonces. Actualmen-te (2011), existe una metodología bastante desa-rrollada que se basa principalmente en evaluar larespuesta vibratoria de la estructura en unción del

comportamiento esperado del terreno sobre el cualse apoya y del riesgo sísmico de la región geográ-ca en que se halla y a partir de esos datos, estimarlas uerzas inerciales que se generarán en la estruc-tura si se produce un terremoto.

Es una ciencia que aún tiene muchos ingredien-tes empíricos, pero con perspectivas de avancesimportantes en las ormas posibles de mitigar loseectos de estas uerzas inerciales, ya sea por elpereccionamiento de las estructuras mismas o porla instalación de disipadores y aisladores sísmicos.

En todo caso, hoy en día, la base de reerenciason los espectros elásticos de respuesta que de-nen las uerzas dinámicas que se generan en lasmasas que soporta la estructura cuando el suelo semueve. Esos espectros denen las aceleracionesque se pueden generar en dichas masas, según seala relación entre el período de vibración de la estruc-tura y la del suelo. La modalidad llamada del cálcu-lo sísmico estático es la aplicable al Steel Framing,donde en unción de las aceleraciones esperadaspara el período de la estructura, es posible estimarla uerza que se generará en la estructura, la que

debe ser resistida por la misma.

Pero antes de abordar la aplicación de esta téc-nica al Steel Framing, es necesario mencionar unamodalidad que se emplea internacionalmente enlas normas de cálculo sísmico y que por razones deeconomía estructural se permite emplear reduccio-nes en las uerzas sísmicas, admitiendo que en cier-tas partes de la estructura se sobrepasan los límitesde fuencia del acero, generando una apreciable di-sipación de la energía dinámica, en tal proporciónque se contrarresta el impacto sísmico, evitando su

colapso. Según sea el tipo de estructura, las nor-mas autorizan reducciones entre 3 y hasta 8 vecesla uerza sísmica, siempre que se cumplan determi-nadas condiciones.

Para emplear este método de reducción de uer-zas por plasticación de partes críticas de la estruc-tura, la parte que aporta esa disipación debe serde acero o de otro material o dispositivo que tengacapacidad de aportar la suciente ductilidad a laestructura. No puede ser de un material rágil, que

no tenga elasticidad. No pueden emplearse partesque, aunque sean de acero, se pandean ya sea enorma general o localmente, ya que el pandeo de laspiezas de acero representa una rotura rágil que ex-cluye la posibilidad de ductilidad. Teniendo en cuen-ta que las estructuras del SF se orman de perlesdelgados con posibilidades de pandeos locales ygenerales, surge la duda si es posible aceptar enesos perles que se pase a respuestas estructuralesinelásticas. De allí que al ser el pandeo una rotu-ra del tipo rágil, la modalidad dúctil de respuestaestructural no debiera autorizarse en estructuras de

Steel Framing y no emplearse un actor R mayor que1. En tal sentido, conviene mencionar que en algu-nos paises europeos (Rumania y España por ejem-plo) (29), es obligatorio emplear un R=1.

Por lo tanto, cuando una estructura no disponede mecanismos propios para generar esos puntosde plasticación que disipen la energía en ormaconable no debe emplearse el método de las duc-tilidades y la estructura debe resistir plenamente lasuerzas sísmicas espectrales (R=1), con un adecua-do margen de seguridad respecto de la rotura o delpandeo.

Este criterio de excluir la posibilidad del empleode la ductilidad del acero del cálculo sísmico de lasestructuras del Steel Framing en estructuras de has-ta tres niveles, ha sido racionalmente justicado enun artículo del autor de este Manual publicado enel Boletín Técnico N° 30 de ILAFA de noviembre de2010, titulado Resistencia Sísmica de Estructurasde Steel Framing (Reerencia N° 52).

El concepto básico que undamenta un cálculosísmico sin recurrir al articio de las roturas locales

(controladas) de la estructura de acero, se justicabásicamente por la exclusiva propiedad de estasconstrucciones de ser de masas reducidas y degran rigidez si se instalan adecuados arriostramien-tos de diagonales en los paneles de los muros, loque permite que las oscilaciones en un sismo seade muy alta recuencia de períodos muy bajos (me-nores de 0,2 segundos). En esas condiciones, enel caso de movimientos del suelo a causa de unsismo, la estructura es orzada a vibrar en esa altarecuencia y con desplazamientos laterales de po-cos mm, tanto menores cuanto menor es el período

propio de la estructura.La consecuencia estructural es que no represen-

ta complicaciones ni una elevación de costos lograr



127 Anexo 3

esa sismorresistencia total, incluidos adecuadosmárgenes de seguridad, sin el riesgoso empleo delas ductilidades y mayores períodos de oscilacióncon mayores desplazamientos laterales y roturas aser reparadas después del terremoto.

En la parte canadiense del Standard AISI S213- Lateral Design (2007) (61) se contempla la posibi-lidad del cálculo sin uso de la ductilidad (R=1) porlo cual el procedimiento recomendado aquí, estaríaavalado por la citada norma norteamericana.

X.3.2. Características sismorresistentes delSteel Framing

El sistema estructural del Steel Framing no po-see partes estructurales principales, como es elcaso de los edicios que poseen un entramado de

vigas y columnas principales o pórticos, que son losque resisten las uerzas gravitacionales y en el casodel sismo y viento aseguran la estabilidad lateral.El Steel Framing es un conjunto ormado por pla-cas resistentes verticales (muros y tabiques), otrashorizontales (pisos) y los techos soportados por unentramado de montantes y soleras. Las masas de laconstrucción se distribuyen en estos planos con laparticularidad de que en general son masas reduci-das, mucho menores que las de las construccionestradicionales de mampostería. Estas característicasle coneren a este sistema constructivo tres ventajasque son las siguientes: las uerzas sísmicas inercia-

les son relativamente reducidas, las resistencias delos planos estructurales arriostrados contribuyen e-cientemente a la estabilidad del conjunto y a su vezle coneren la ventaja adicional de una relativa altarigidez, que en este caso es beneciosa, como seha explicado en el punto anterior.

El método de diseño sismorresistente preeridoes el de contar con la rigidez y resistencia propiasde los paneles de muros, pisos y techos, con elagregado de diagonales en orma de cruces de San Andrés de cintas (fejes) de acero en los muros de-

trás de los revestimientos.

X.3.2.1. Rigideces de los componentesarriostrantes

Los paneles del tipo OSB, o de madera multila-minada (terciados) y los de yeso-cartón son los quese emplean en los revestimientos del Steel Framing.

También se emplean revestimientos de planchas deacero delgadas galvanizadas o de zincalum. Estosrevestimientos colaboran en la estabilidad y resisten-cias del conjunto. Para conocer la participación deestos paneles es conveniente evaluar su rigidez enel plano del panel y compararla con la que orecenlas cruces de cintas tipo riostras que se emplean enel sistema. La comparación de rigideces permite alingeniero estructural determinar las uerzas de corteque asume cada uno de los paneles y de este modovericar si la estructura resiste las uerzas lateralesdel sismo (y los vientos).

Es posible evaluar las rigideces de los panelesen base a la T abla D.4 de la especicación AISI2001(Re 3,34), que entrega los siguientes datos(T abla X.3.2.1):

Para poder comparar las rigideces con la de losarriostramientos de cintas de acero, haremos unaevaluación de un muro interior del primer nivel deuna vivienda de dos plantas de 6,40 m de largo ycon dos aberturas de 0,80 cada una y cuatro pa-neles de 1,20 con una altura de 2,40 m, dos de loscuales llevan riostras en diagonal como se muestra

en la Figura X.3.2.1. En este ejemplo será posiblevericar, en unción de las rigideces respectivas, losporcentajes de la carga horizontal de 1 KN (100 Kgaprox) que serán resistidos por los paneles y por lasdiagonales de acero. Se tendrán en cuenta solo lasdeormaciones principales de cada sistema: en lospaneles, la deormación por corte en su plano y enlas riostras, el alargamiento de las diagonales trac-cionadas.

El valor de Qo contiene un coeciente de seguri-dad de 1,5 (34). En la Figura X.3.2.2, se muestra la

curva de deormaciones de un panel de este tipo en

Tabla X.3.2.1

Revestimiento Qo

Placas de yeso cartón 107,0 KN /pie = 3,51 KN/cm

Placas OSB 53,4 KN /pie = 1,75 KN/cm

Placas de multilaminado 32,0 KN /pie = 1,05 KN/cm

Placas de multilaminado especial 64,1 KN /pie = 2,10 KN/cm



128 Anexo 3

unción de una uerza lateral, de acuerdo con ensa-yos realizados en EE.UU. donde el panel alla conla carga lateral Pu. Se adoptó la carga 0,8 Pu comodenitoria del módulo de deormación lateral y a esevalor se le aplica el citado coeciente de seguridadde 1,5, con el cual se ha obtenido el valor Qo de latabla de la norma AISI.

Se observa que la deormación del panel, si bieninicialmente es aproximadamente elástica, a medi-da que se aumenta la uerza lateral la rigidez lateral

disminuye. La deormación resulta principalmente

de la sumatoria de pequeñas deormaciones en loslugares donde se hallan instalados los tornillos dejación. En la medida que aumentan las uerzas enesas conexiones, los oricios se deterioran y con-tribuyen al relajamiento de la rigidez lateral globaldel panel. Es razonable, entonces, para estimar larigidez del panel al inicio del proceso, asumir una ri-gidez bastante mayor que la que entrega el valor dela norma. Si se admite una rigidez del doble de la delensayo, los valores anteriores hay que multiplicarlospor 2 x 1,5 = 3 veces.

Figura X.3.2.1. Ejemplode muro interior

Figura X.3.2.2. Ensayo de panel

NOTA: Para evaluar la colaboración de los paneles de revestimiento en la resistencia lateral al sismo y viento, es conveniente considerar

una rigidez mayor de los mismos porque de esta manera se obtienen mayores uerzas de corte en esos paneles y es posible evaluar elcaso más desavorable para ellos. Es por eso que se estima que corresponde emplear una rigidez de los paneles correspondiente al iniciodel diagrama de uerza deormación, donde la rigidez es máxima.



129 Anexo 3

T abla X.3.2.2 de rigideces de corte Qo’ corregi-das

Con esta expresión es posible determinar la rigi-dez relativa unitaria de cualquier panel, que en estecaso la calcularemos para un corte de 1 KN.

•Panelesdeyeso

Cada panel de la Figura X.3.2.1 es sometido a lacuarta parte de la uerza de 1 KN, es decir 0,25 KN.La deormación resultante es:

Δ= (0,25 x2,40)/(10,30 x 1,20) = 0,0498 cm/1 KN RIGIDEZ UNITARIAK 1 = 1 / 0,0498 = 20,08 KN / cm

•PanelesdeOSB

Δ= (0,25 x 2,40) / (5,25 x 1,20) = 0,0952 cm / KN

RIGIDEZ UNITARIAK2 = 1 / 0,0952 = 10,50 KN / cm

•Arriostramientosdecintasdeacero

En la Figura X.3.2.1, existen dos paneles conriostras cruzadas en ambas caras del panel. Soncuatro riostras en tracción y cuatro en compresión. Actuando la uerza unitaria de 1 KN en el tope de lospaneles cada diagonal resiste 0,25 KN.

Se adopta una cinta de acero de 60 x 0,9 mm =

0,54 cm2

de área, la que al estirarse genera un des-plazamiento lateral de:

Tabla X.3.2.2. ValorEs DE qo’

Placas de yeso cartón 3, 51 x 3 = 10, 03 para placas doblesOSB 1, 75 = 5, 25Terciado común 1, 05 = 3, 15Terciado especial 2, 10 = 6, 30

La rigidez de corte Qo’ = (P / b) x ( Δ / a) = P x aΔ x b

Δ = 0,0293 cmRigidez unitariaK3 = 1 / 0,0293 = 34,13 kn / cm

Con estas rigideces es posible distribuir la uer-za lateral en proporción a las rigideces respectivas,para el caso de un muro con placas de yeso y otrocon placas de OSB:

Placas de yeso-cartón Placas de OSB

K1 = 20,08 kn /cm K2 = 10,50 KN /cmK3 = 34,13 K3 = 34,13ΣK = 54,63 ΣK = 44,63

Distribución de los cortes en %

37,5% 23,5% Placas62,5% 76,5% Diagonales

Con estos porcentajes es posible asignar a cadasistema la uerza que debe resistir.

X.3.2.3. Determinación del periodo deoscilación propio

La evaluación de la uerza sísmica se eectúa enbase al espectro de aceleraciones establecidas enlas normas locales. Para este caso se supone que laconstrucción se halla en Argentina en zona sísmica4, en un suelo clase II y conorme al ReglamentoINPRES - CIRSOC 103 (41) de ese país, es posi-

ble extraer de dicha norma el espectro de acelera-ción, que en este caso es el mostrado en la Figura X.3.2.3:

Figura X.3.2.3. Espectro sísmico (ejemplo)



130 Anexo 3

En el caso del ejemplo del muro de la Figura X.3.2.1, es posible determinar el período si se co-nocen las masas que soporta el muro y su rigidez. Analizaremos los dos casos de revestimientos, de-terminando el periodo por la ormula de Geiger:

d es la deormación lateral en cm del muro car-gado horizontalmente por una uerza horizontal,igual al peso de las masas aplicadas.

Se asume que el muro soporta un peso de 2 ton(20 KN)

Muro con paneles de yeso

d = 20 KN / 54,63 = 0,366 cmT = 0,366 / 5 = 0,12 seg

Muro con paneles de OSB

d = 20 KN / 44,63 = 0,448 cm

T = 0,448 / 5 = 0,13 seg

X.3.3. Cálculo de la uerza sísmica

Por simplicidad y del lado seguro, adoptamos el

periodo de 0,13 seg para ambos casos. Con estevalor vamos a la gura X3.2-3, donde para el perío-do T= 0,13 seg es posible determinar la aceleración A correspondiente:

A = 0,35+(1,05–0,35) T/T1 = 0,35+0,30 = 0,65 g

Con esta aceleración se calcula la uerza sismicaPs = 0,65 x 20 KN = 13 KN

Muro con paneles de yeso - cartón

Fuerza en todos los panelesHp = 0,375 x 13 KN = 4,875 KN

Fuerza horizontal en las cintas de aceroHa = 0,625 x 13 = 8,125 KN

Total = 4,875 + 8,125 = 13,00 KN

Muro con paneles de OSB

Fuerza en todos los panelesHp = 0,235 x 13 = 3,055 KN

Fuerza horizontal en las cintas de acero

Ha = 0,765 x 13 = 9,945 KN

Total = 3,055 + 9,945 = 13,00 KN

X.3.4. Resistencias de las placas derevestimiento

Las resistencias de los paneles que se empleanen la construcción del Steel Framing deben deter-minarse por ensayos que se especican por el AISI.Si no se dispone de ensayos, es posible recurrir alos resultados de ensayos eectuados en EE.UU.

en paneles a escala natural y publicados en el AISIStandard de Lateral Design (8), en T ablas c.3.1.2 y c.3.1.3.

De esas tablas reproducimos los valores que es-timamos representativos y a los eectos de la aplica-ción a este ejemplo (T abla X.3.4):

X.3.5. Vericación de resistencia

X.3.5.1. Muro de paneles de yeso cartón enambas caras

Largo total de los panelesL = 2 x 4,80m = 9,60m

Fuerza sísmica en PanelesHp = 4,875KN

Fuerza de corte por metro V = 4,875/9,60 = 0,508 KN/m < 1,76 KN/mcumple

Muro de paneles de OSB

Fuerza sísmica

Hp = 3,055KN

Fuerza de corte por metro V = 3,055/9,60 = 0,318 KN/m < 4,16KN/m cumple

NOTA. Se observan uerzas de corte bajas res-pecto de las admisibles, lo que en este caso veri-

T = d5

Tipo de panel Espesor Tornillos Resistencia Nominal Admisible

Yeso - Cartón ½” 4 – 12” 295 lb/t 4,39 KN/m 1,76 KN/m

Terciado 15/32” 6 – 12” 780 lb/t 11,6 KN/m 4,64 KN/m

OSB 7/16” 6 – 12” 700 lb/t 10,4 KN/m 4,16 KN/m

Tabla X.3.4. Resistencias nominales de paneles (de un solo lado)



131 Anexo 3

ca el comportamiento satisactorio de los paneles,cuando se emplea el sistema mixto de arriostra-mientos de paneles y cruces de cintas de acero.

X.3.5.2. Vericación de la resistencia de lascintas de acero

Se disponen de un total de 8 diagonales, donde4 responden en tracción y las otras 4 en compre-sión, que se pandean levemente y no colaboran enla resistencia.

Cada diagonal recibe una tracciónD = Ha/4 (2,68m / 1,20m) = 0,588Ha

Tensión admisibleFad = 1,33 x 0,6 x 23 KN /cm2 = 18,35 KN /cm2

Las cintas son de 60 x 0,9 mm A = 0,54 cm2

Área neta 2 agujeros de 0,6 cm An = 0,52 - 2 x 0,6 x 0,09 = 0,49 cm2 = 4,78 / 0,49 = 9,76 KN/cm2 OK 18,35

Caso de paneles de yesof = 0,588 x 8,125 / 0,49 = 9,62 < 18,35 KN/cm2 OK

Caso de paneles de OSBf = 0,588 x 9,945 / 0,49 = 11,93 < 18,35 KN/ cm2 OK

Todos los componentes tienen tensionesmeno-res que las admisibles.

X.3.6. Deormaciones laterales

La respuesta de la estructura es del tipo elástico,sobre todo por la contribución de las cintas diago-nales. Para una uerza sísmica lateral de 13KN, lasdeormaciones laterales son:

Caso paneles de yesox = 13,0 KN = 0,238 cm

54,63 KN / cm

Caso de paneles de OSBx = 13,0 KN = 0,291cm

44,63 KN/ cm

En esta vericación llama la atención que se tratade una deormación muy reducida de solo 2,91 mmen el caso del revestimiento del OSB. De todas ma-neras, la contribución de este resultado es la rigidezque aportan los arriostramientos de cintas de acero.Si se tiene en cuenta que los movimientos sísmicos

representan desplazamientos horizontales de varioscentímetros, llama la atención que estas estructurasse desplacen solo algunos milímetros. Sin embargo,es posible explicar la causa de estas respuestas de

reducidos desplazamientos de las masas si se recu-rre al procedimiento propuesto en 1956 por el cono-cido experto Pro. Housner (15, 17, 26, 27, 30, 31),de tomar en cuenta la energía cinética que genera elsismo en las masas de la estructura.

X.3.7. Energía cinética en estructuras

Si se aplica el criterio energético propuesto porHousner (30, 31), a estructuras de gran rigidez, re-presentada por períodos muy reducidos, del ordende entre 0,05 y 0,15 segundos, se observa que amedida que decrece el período, la porción de ener-gía que el terremoto le entrega a la estructura se re-duce a solo una pequeña racción de la energía quela estructura debe disipar en el tramo denominado“fexible” del espectro de respuesta. Para compro-barlo, es útil evaluar cual es la energía cinética por

una masa unitaria de 1000 kg (1 ton) en los extremosdel plateau del espectro que en la Figura X.3.2.3.3son 0,3 y 0,6 segundos y la aceleración es 1,05 gmientras que para ell muro el período es T = 0,16seg.

(para el caso OSB) y la aceleración 0,65 gMasa 1000 kg aprox 10 KNVelocidades

V0,6

= A x T/2π = 1,05 x 9,81 x 0,6 / 2π = 984 m/seg

V0,3 = 1,05 x 9,81 x 0,3/2π = 0,492 m/seg

V0,13 = 1,05 x 9,81 x 0,13 / 2π = 0,132 n/seg

Para estos tres casos estimamos la energía ciné-tica correspondiente a la masa de:

M = 1 ton = 10 KN / 9,81 M/s2 = 1,02 KN Seg/m2

E0,6

=½ x 1,02 x 0,9842 = 0,494 KN m = 49,4 KN cm

E0,3

=½ x 1,02 x 0,4922 = 0,123 KN m = 12,3 KN cm

E0,13

=½ x 1,02 x 0,1322 = 0,0089 KN m = 0,89 KN cm

Nota: estas son las energías cinéticas especi-cas para cada ton de masa (10 KN)

Se observa que existe una dramática reducciónde la energía cinética del movimiento de las masasde una estructura muy rígida. Si se compara conuna de período 0,6 seg con la de Steel Framing de0,13 seg, la relación es:

49,4 / 0,89 = 55 veces menor

Es posible calcular la deormación elástica de la

estructura a partir del trabajo lateral de deormaciónde la uerza sísmica generada por la energía cinéticadel impacto sísmico. Se puede escribir la siguienteigualdad:



132 Anexo 3

Trabajo T de la uerza sísmica HE0,13 energía de las masas para T= 0,13 seg

Donde H = 0,65 x 20 KN = 13 KN (A=0,65 g) T = ½ x H x Δ = ½ x K x Δ2

donde K = H/ Δ es la rigidez lateral

E0,13 = 0,89 KN cm para 10 KNPara 20 KN es E = 1,78 KN mE = T = 1,78 =½KΔ2 donde para revestimiento de OSB

K = 44,63 KN/cm

Despejando el desplazamiento Δ resulta

Δ = 0,282 cm

valor que coincide prácticamente con el calcula-do anteriormente en el punto X3- 6 lo que conrmaque el enoque energético es correcto.

X.3.8. Conclusiones y Recomendación

Se puede apreciar que a pesar que las uerzassísmicas son bastante elevadas en este caso (65%de las masas), las tensiones en las placas de reves-timiento y en las cintas de acero son moderadas. Entodo caso, están muy lejos de la rotura de las placasy de la fuencia de las cintas. Podría intentarse colo-car menos cintas de acero que es la única economía

posible, ya que los revestimientos de toda manera secolocan. Por lo tanto, buscar una modesta economíaen reducir la cantidad de cintas no parece importante.

Basado en este ejemplo, es posible vericar demanera semejante cualquier planta de este tipo deestructuras de no más de dos niveles, con la pru-dencia de no adoptar vanos muy grandes y de dis-tribuir en orma uniorme los paneles arriostrantesen la planta y en ambos sentidos principales, para

evitar eectos torsionales.

En este análisis se debe destacar el importan-te hecho, ya expuesto en publicaciones del autor(26, 27), y rearmando lo dicho por Housner hace50 años (30, 31), de la importancia de las energíascinéticas que actúan en la estructura durante un sis-mo. En este caso, se observa la gran ventaja de lo-grar estructuras de gran rigidez y períodos bajos, loque genera velocidades de las vibraciones muy ba-jas, por lo cual se reducen en orma cuadrática lasenergías. Con esto se reduce en orma importante

el eecto destructivo de los sismos. En este sentidoes recomendable la colocación de riostras de cintasde acero en todos los muros, ya que estas riostrasaseguran altas rigideces laterales del conjunto de laestructura.

Estas conclusiones no son absolutas ni limitanotros enoques de cálculo. Lo que si viene a conr-mar este análisis es que de manera alguna es co-rrecto adoptar reducciones en la uerza sísmica porel actor R de ductilidad, porque la rigidez de estasestructuras permite la reducción de los eectos delsismo y las deormaciones laterales en respuestas

elásticas sin recurrir a la plasticación de alguno delos componentes estructurales que resisten las uer-zas inerciales del sismo.



133 Anexo 4

ANEXO 4. REDUCCIONES DERESISTENCIA DE PERFILES CANALPOR TORSIÓN


Las especicaciones AISI anteriores a la edición2001 en la sección C.3 de dicha norma prescribíanel dimensionamiento de vigas del tipo canal (U o C)teniendo en cuenta solo la reducción de resistenciadebido a la inestabilidad lateral del perl en unciónde las propiedades torsionales de estos. En la edi-ción 2001, y por gestión del autor de este Manual, el AISI introdujo la modicación de la cláusula C.3.1,en donde se aclaró que la especicación correspon-de solo a cargas que pasan por el centro de corte,el cual se ubica a una distancia m uera del planodel alma. En la Figura X.4.1 se muestra la otograía

del ensayo comprobatorio que realizó el autor conel auspicio de la empresa CINTAC de Chile, dondese vericó que la resistencia de este tipo de vigas esdel orden de hasta 60% menor que la nominal bási-ca para una viga tipo canal, sin tomar en cuenta lareducción eventual por el pandeo lateral en fexión.

Figura X.4.1. Fotograía del ensayo comprobatorio deleecto de la excentricidad e la uerza

CanalColapsado

Bastidordel ensayo

Apoyo tipoHorquilla

Giro del perfilal fallar

La carga aplicada ha sido concentrada en elcentro y en el ala superior del perl. La alla del perlue por compresión local en el centro del perl.en elborde del alma con el ala. La carga se ue aumen-tando hasta que se produjo la alla, la que ocurriócuando el perl estaba sometido a un momento de

fexión igual aproximadamente a un 40% de su ca-pacidad teórica nominal.

Se produjo al centro del perl una alla por ple-gado local del borde del perl, lo que muestra unaespecie de pandeo local que no corresponde a unaalla por fuencia de compresión, como asumen lasnormas. El tema ya ha sido comentado (re. 23) ymerecería ser estudiado pero escapa del objetivo deeste Manual.

En la cláusula C.6 del texto de este Manual se ha

analizado el caso de las novedades aportadas porla edición de la la norma AISI del año 2001 y la del2007, en relación con la exigencia de considerar enla fexión de los perles Canal la excentricidad delas cargas aplicadas al perl respecto del centro decorte del perl.

Mientras que en la AISI 2001 solo se planteó elrequerimiento de considerar la citada excentricidaden la cláusula C.3, en la edición de la norma AISI delaño 2007 el tema de la torsión por la excentricidaden los perles C se amplía porque se establece en lacláusula C.3.6 la orma de calcular la reducción de la

resistencia de canales en fexión por la torsión de ex-centricidad. En esta cláusula se dene el actor R dereducción de resistencia en base a la tensión genera-da por la excentricidad respecto del centro de corte.El texto de la Norma AISI para calcular la tensión portorsión desvía el problema a la recomendación delempleo de la Design Guide del AISC titulado Torsio-nal Analysis o Structuiral Steel Members (reeren-cia 53). De esta manera la norma elude entrar en lacomplejidad de las vericaciones de torsión que noson sencillas. Sin embargo en este caso al tratarsede perles esencialmente delgados, es posible sim-

plicar el tratamiento de la torsión, recurriendo soloal alabeo de los perles tipo C (montantes y vigas)debido a que en la resistencia de torsión predominala de alabeo rente a la torsión de Saint Venant, portratarse de perles de reducido espesor.

En este ANEXO se presenta un método aproxi-

mado para resolver el caso de la torsión (Reerencia24), basado en considerar que el perl canal resistela torsión por las fexiones laterales que se producenen las alas del perl por el alabeo. Para poder cal-cular las tensiones que se producen en las alas por

esta acción de alabeo es necesario conocer el valordel Módulo resistente a fexión de cada ala.Para elloasumimos que cada ala, con un tercio del alma, de-ne el módulo resistente lateral a la fexión de cadaala. Esto es un procedimiento aproximado pero su-



134 Anexo 4

ciente como para permitir una razonable aproxima-ción al problema.

Estos valores reducidos de resistencia debenemplearse en los casos en que las vigas no dispo-nen de jación lateral por riostras o revestimientos

estructurales (terciado, OSB, o planchas de ace-ro) jados en orma adecuada al ala comprimida.En caso de succiones con el ala libre comprimidadeben aplicarse estas reducciones de resistenciaa fexión, lo cual está de acuerdo con la cláusulaC.3.1.3 de la Especicaciones AISI 2001, aunque losvalores R de esta cláusula de la norma son empíri-cos del tipo promedio.

En la cláusula D.6.1.1. de la norma AISI 2007 semantiene el criterio empírico de ediciones anterioresasignando actores R de reducción de resistencia

de fexión a perles con succión y sus alas compri-midas sin soportes laterales.

Estas reducciones deben aplicarse sólo cuandocorrespondan a criterio del ingeniero estructural res-ponsable del diseño. En este Manual se asume quelos montantes y viguetas de piso y las costanerasestán recubiertos del lado de la acción del viento,cargas de piso y nieve y que las jaciones especi-cadas tienen capacidad de resistir dichas uerzaslaterales generadas por la excentricidad del centrode corte, valores que en los casos de la T abla X.4.2oscilan entre el 10 y 38% de la carga principal (q).

Esto signica que si asumimos que la carga ho-rizontal (q H) es en promedio un 20% de la cargaprincipal se tendrán las uerzas que se muestran enla T abla X.4.1.:

X.4.2. Método de diseño de perles canal atorsión

Tal como se ha explicado en el punto anterior, enlos perles de este Manual de montantes y vigas deespesores delgados es aceptable considerar que la

torsión es resistida principalmente por el alabeo yaque las tensiones de Saint Venant son desprecia-bles, Por lo tanto se asume que en primera aproxi-mación se puede suponer que la torsión en estosperles de reducido espesor se resisten por alabeocon fexiones transversales de las alas del perl, Lahipótesis simplicativa que se emplea es la que semuestra en la Figura X.4.2.

En la Figura X.4.2. a) se muestra en orma au-mentada la deormación del alma por el alabeo,donde se puede apreciar que la parte central el alma

no participa en las deormaciones laterales de lasalas, Por lo tanto puede asumirse que no colaborade las resistencias de las alas y que el tercio centraldel alma no participa en la resistencia de las alas,Basado en esta hipótesis los módulos resistentesde las alas con la pestaña y un tercio del alma or-man un perl tipo U de alas desiguales, como semuestra en la Figura X.4.3.

En la Figura X.4.2 el perl equivalente del ala estásolicitado por las uerzas de corte qH = Mt / H gene-radas por el momento torsor Mt = q m. Estas uer-zas, con el perl apoyado en sus extremos, genera

sendos momentos de fexión horizontales M A y MB en las alas en Figura X.4.2 y las correspondientestensiones A y B en la Figura X.4.3.

qx[kN/m] qy[kN/m] Fuerza de corte[kN]en cada tornillo separados a 30 cm

0,50 0,10 0,03

1,00 0,20 0,061,50 0,30 0,09

2,00 0,40 0,12

Nota: Estas son uerzas discretas en los tornillos que pueden ser resistidas. Sin embargodebería disponerse de ensayos que garanticen la rigidez torsional de estas conexiones aplacas estructurales de terciado u OSB (excluido el yeso) en muros o cubiertas exteriorespara garantizar que estas placas absorben el eecto torsional que se analiza en este Anexo.

Tabla X.4.1.



135 Anexo 4

Figura X.4.2. Perfl C con torsión

Figura X.4.3. Perfl equivalente de lasalas para alabeo



136 Anexo 4

Tabla X.4.2.

Módulos de puntosMódulos de puntos A y B en el perl A y B del perl C del ala EQUIVALENTE

Perfl Perfl normal Cada ala del perfl normal Valores perfl equivalente Módulos resistentes

Xg [cm] Ι

y [cm4] SyA/2 [cm3

] SyB/2 [cm3

] Xg’ [cm] Iy’ [cm4

] SyA’ [cm3

] SyB’ [cm3

]M1 1,12 2,83 1,26 0,59 1,29 1,36 1,05 0,64

M2 1,12 3,11 1,39 0,65 1,28 1,51 1,18 0,71

M3 1,06 3,21 1,51 0,66 1,23 1,56 1,27 0,72

M4 1,06 3,77 1,78 0,77 1,22 1,86 1,53 0,86

V1 1,08 6,47 3,00 1,11 1,27 3,12 2,46 1,19

V2 1,08 8,28 3,85 1,42 1,25 4,11 3,30 1,59

V3 1,21 15,40 6,35 2,03 1,43 7,53 5,26 2,21

V4 1,16 27,05 11,61 3,53 1,34 13,63 10,18 4,00

V5 1,42 57,28 20,20 6,25 1,63 28,80 17,68 7,08

Basado en las secciones eectivas de las alascon un tercio del ala, en la T abla X.4.2 se muestranlos valores del módulo resistente Sy / 2 correspon-diente a la mitad del perl normal, al eje y para lassecciones eectivas de las alas con un tercio delalma, los valores S YA’ y S YB’ correspondientes a losbordes A y B del ala.

Se observa que el módulo resistente del vértice Ase reduce respecto de módulo de perl entero, mien-

tras que el módulo del vértice B aumenta levemente.

Con los valores de los módulos resistentes S YA’ yS YB’ es posible calcular las tensiones de fexión parala uerza lateral qH en ambas alas del perl, causa-das por el alabeo del perl, Esas tensiones de fexiónson considerables debido a la reducida resistencialateral de las alas, por lo cual las tensiones resul-tantes también son determinantes en la resistenciarequerida del perl, Estas tensiones deben sumarsea las causadas por las fexiones en sentido x e y delas uerzas aplicadas al perl trasladadas al centrode corte SC, cumpliendo de esa manera con lo es-tablecido en la cláusula C.3.6 de la norma AISI 2007.

4.3. Cálculo de resistencias de los perles M y V del manual

Para que el lector del Manual tenga una idea de lainfuencia de la excentricidad de las cargas respectodel centro de corte, se presenta en este ANEXO elejemplo del cálculo de estos perles para el caso deposición del alma vertical y con los casos de cargasgravitacionales aplicadas al centro del alma y al cen-tro del ala para cargas de succión, Esto se debe a

que para el caso de cargas gravitacionales el perlgira levemente y la carga del revestimiento se con-centra en al alma, En cambio en el caso de succiónse supone el tornillo de jación al centro del ala, porlo cual la excentricidad resulta mayor y crítica,

Se han tratado los casos de luz libre, riostrasal centro y al tercio de la luz, Empleando los va-lores de los módulos resistentes del ala compri-mida de los perles en la T abla X.4.2 se ha calcu-lado la tensión máxima en el ala más solicitada acompresión,separando los dos casos: el de tensiónmáxima x solo por eecto de fexión de la carga enel plano vertical del centro de corte, y el caso de latensión total tot que es la suma de la tension x más latensión por alabeo en el ala comprimida, La tensión

tot será mayor que x y la relación entre las tensionesx / tot dene el coeciente R de reducción de resis-tencia por la torsion por excentricidad, establecidoen la cláusula C.3.6, de la norma AISI 2007.

Se presentan los siguientes casos:1) Flexión sin riostras2) Elexión con riostra al centro3) Flexión con riostras al tercio de la luz

En las páginas siguientes se muestran las ex-presiones usadas para todos estos casos y losgrácos en perspectiva de las vigas mostrando enorma exagerada las respectivas deormaciones ylocalizando lo puntos de máxima compresión endonde se supone se producirá la primera alla derotura (pandeo local del ala por plegado de la aris-ta).

El alabeo puede ser asimilado a sendas fexioneslaterales sobre las alas en sentidos opuestos, de talmanera que los esuerzos de corte transversales endichas alas equilibren a la torsión. En el caso de laFigura X.4.2, siendo que las uerzas actúan en elplano del alma la excentricidad respecto del centro

de corte SC es m, que es la distancia del alma a di-cho centro de corte, En primera aproximación y parasimplicar el cálculo, es aceptable suponer que elmomento actuante Mt = q x m (por cada metro) esresistido por el par de uerzas



137 Anexo 4

qH = q x m / H

donde H es la altura del perl

En el caso de succión, con la uerza actuando alcentro del ala la excentricidad aumenta al valor (m +

b/2 – t/2), donde b es el ancho del ala.

Figura X.4.4. Perfl Canal con cargas continuas en el plano del alma

Donde

Figura X.4.5. Perfl Canal con succión en la mitad del alma superior

Donde

X.4.4. Cálculo de resistencias de perles paracargas gravitacionales y succión

Se analizan a continuación los dos casos de car-gas repartidas la coincidente con el alma y la delcentro del ala, en los tres casos de viga sin riostras,

riostras al centro y riostras al tercio de la luz.



138 Anexo 4

X.4.4.1. Cálculo de infuencias de la torsión

A continuación se analizan los eectos de la ex-centricidad de las cargas para tres condiciones dearriostramiento:

Caso 1: Flexión sin riostras:Punto de máxima compresión es el vértice A

1.2. Succión en el ala:

Punto de máxima compresión es vértice A’

Reemplazando m por m+B/2 se tiene

En ambos casos

Punto de máxima compresión

Punto de

máxima compresión

Caso 2: Flexión con riostras al centro de la luz

2.1. Carga en el alma:

En este caso: Mx = qL2 / 8

2.2 Succión en el ala:

Máxima compresión en vertice B’ del ala inerior.

Este caso es similar al anterior, salvo que en vezde la excentricidad m aumenta a m + B/2 + t/2 conla carga q aplicada al centro del ala

Punto demáxima compresión




139 Anexo 4

Caso 3: Flexión con riostras en los tercios dela luz

3.1. Carga en el alma:

En este caso los momentos se pueden estimar

Para Aproximadamente

Para

aproximadamente

3.2. Succión en el ala:

En este caso el punto de mayor compresión es elvertice B’ del ala inerior.

El momento es similar al caso anterior, pero laexcentricidad aumenta a m + B/2 – t/2

Punto de máxima compresión


X.4.5. Resultados de los cálculos con torsión

Los datos de los perles M (montantes) y V (vi-gas) de este Manual se registran en la T abla X.4.3 con los resultados del cálculo de los valores y lainversa R, que representa la disminución de la capa-

cidad de resistencia a la fexión del perl, causadopor la torsión generada por la excentricidad de lascargas qx con respecto al centro de corte del perl.Esos valores se dan para uerzas distribuidas en ladirección del eje y. Las gravitacionales están aplica-das al centro del plano del alma, y las de succión delviento al centro del ala. Asimismo se da el valor de lauerza de corte en las alas causada por el alabeo,enla relación qH / qx valor con el cual es posible estimarla uerza que debe resistir el diaragma de los reves-timientos en los tornillos de conexión.

La reducción de la resistencia debido a la tor-sión generada por la excentricidad se mide por elactor R que se muestra en la tabla y que expresala resistencia reducida en porcentaje, Este actor essimilar al empleado en la norma AISI 2007 En esteprocedimiento el valor de R se calcula, y permiteevaluar casos que la norma no cubre. Permite a losingenieros estructurales tomar en cuenta este eectomuy crítico, y combinarlo con la fexión en el planodel alma y también la fexión lateral que se genera enlas alas de las correas cuando se trata de cubiertasque deben resistir la componente lateral del peso ysobrecarga del techo.

La tabla anterior muestra como en algunos delos casos las resistencias a fexión se reducen hastasolo un 40% de su resistencia, como ocurre en elcaso recuente de correas conectadas en su ala su-perior a diaragmas de planchas de cubierta some-tidas a la succión del viento y donde se comprimenlas alas ineriores, no arriostradas, que son someti-das a la torsión y además al pandeo lateral.

X.4.6. Evaluación de los resultados de las

tablas

Los valores que se muestran en la T abla X.4.3 merecen ser comentados. Es oportuno destacarque los datos de las mismas son aproximados,yaque la torsión se ha supuesto resistida solo por elalabeo del perl, Se ha supuesto que en las fexio-nes laterales de las alas solo colaboran 1/3 de lasalmas, por lo cual se emplearon los módulos resis-tentes de la T abla X.4.2.

En la nueva edición de la norma AISI 2007 se

adopta el criterio similar al propuesto en la reeren-cia 24, al especicar el cálculo de los perles canalcon las excentricidades respecto del centro de cor-te lo que genera valores altamente variables ya queno solo dependen de la excentricidad del Centro de

tot

x



140 Anexo 4

Tabla X.4.3. Tablasderesistenciasaexiónytorsión

1

F l e x i ó n s i n r i o s t r a s l a t e r a

l e s

2

F l e x i ó n c

o n r

i o s t r a s

a l c

e n t r o d

e l a l u

z

3

F l e x i ó n c

o n r

i o s t r a

s

e n l o

s

t e r c i o s

d e l a l u

z

Tipo de Perfl m t H B xg ly Sx Sy SyA’ SyB’ Carga en el alma Succión en el ala

riostra [cm] [cm] [cm] [cm] [cm] [cm4] [cm3] [cm3] [cm3] [cm3] (tot/x) R qh/qx (tot/x) R qh/qx

M1 1,71 0,09 9 3,5 1,12 2,83 4,49 2,53 1,05 0,64 1,81 0,55 0,19 2,62 0,38 0,38

M2 1,70 0,1 9 3,5 1,12 3,11 4,96 2,78 1,18 0,71 1,80 0,56 0,19 2,60 0,39 0,38

M3 1,65 0,1 10 3,5 1,06 3,21 5,71 3,03 1,27 0,72 1,74 0,57 0,17 2,51 0,40 0,34

M4 1,65 0,12 10 3,5 1,06 3,77 6,76 3,55 1,53 0,86 1,73 0,58 0,16 2,47 0,40 0,33

V1 1,77 0,12 15 4,0 1,08 6,47 13,08 6,01 2,46 1,19 1,63 0,61 0,12 2,31 0,43 0,25

V2 1,75 0,16 15 4,0 1,08 8,28 17,08 7,69 3,30 1,59 1,61 0,62 0,12 2,27 0,44 0,24

V3 2,02 0,16 20 5,0 1,21 15,40 28,87 12,70 5,26 2,21 1,55 0,64 0,10 2,22 0,45 0,22

V4 1,98 0,25 25 5,0 1,16 27,05 62,22 23,22 10,18 4,00 1,48 0,67 0,08 2,06 0,48 0,17

V5 2,41 0,3 30 6,0 1,42 57,28 108,15 40,40 17,68 7,08 1,49 0,67 0,08 2,07 0,48 0,18

M1 1,71 0,09 9 3,5 1,12 2,83 4,49 1,19 1,05 0,64 1,33 0,75 0,19 1,66 0,60 0,38

M2 1,70 0,1 9 3,5 1,12 3,11 4,96 1,30 1,18 0,71 1,33 0,75 0,19 1,66 0,60 0,38

M3 1,65 0,1 10 3,5 1,06 3,21 5,71 1,32 1,27 0,72 1,33 0,75 0,17 1,67 0,60 0,34

M4 1,65 0,12 10 3,5 1,06 3,77 6,76 1,54 1,53 0,86 1,32 0,76 0,16 1,65 0,60 0,33V1 1,77 0,12 15 4,0 1,08 6,47 13,08 2,21 2,46 1,19 1,32 0,76 0,12 1,68 0,60 0,25

V2 1,75 0,16 15 4,0 1,08 8,28 17,08 2,83 3,30 1,59 1,31 0,76 0,12 1,66 0,60 0,24

V3 2,02 0,16 20 5,0 1,21 15,40 28,87 4,07 5,26 2,21 1,33 0,75 0,10 1,73 0,58 0,22

V4 1,98 0,25 25 5,0 1,16 27,05 62,22 7,05 10,18 4,00 1,31 0,76 0,08 1,68 0,60 0,17

V5 2,41 0,3 30 6,0 1,42 57,28 108,15 12,50 17,68 7,08 1,31 0,77 0,08 1,67 0,60 0,18

M1 1,71 0,09 9 3,5 1,12 2,83 4,49 1,19 1,05 0,64 1,13 0,88 0,19 1,27 0,79 0,38

M2 1,70 0,1 9 3,5 1,12 3,11 4,96 1,30 1,18 0,71 1,13 0,88 0,19 1,26 0,79 0,38

M3 1,65 0,1 10 3,5 1,06 3,21 5,71 1,32 1,27 0,72 1,13 0,88 0,17 1,27 0,79 0,34

M4 1,65 0,12 10 3,5 1,06 3,77 6,76 1,54 1,53 0,86 1,13 0,89 0,16 1,26 0,79 0,33

V1 1,77 0,12 15 4,0 1,08 6,47 13,08 2,21 2,46 1,19 1,13 0,89 0,12 1,27 0,79 0,25

V2 1,75 0,16 15 4,0 1,08 8,28 17,08 2,83 3,30 1,59 1,13 0,89 0,12 1,26 0,79 0,24V3 2,02 0,16 20 5,0 1,21 15,40 28,87 4,07 5,26 2,21 1,13 0,88 0,10 1,29 0,78 0,22

V4 1,98 0,25 25 5,0 1,16 27,05 62,22 7,05 10,18 4,00 1,12 0,89 0,08 1,27 0,79 0,17

V5 2,41 0,3 30 6,0 1,42 57,28 108,15 12,50 17,68 7,08 1,12 0,89 0,08 1,27 0,79 0,18

Corte en el sentido del eje Y sino también de la incli-nación y posición del perl respecto de las cargas.En la cláusula D.3.2.1 de la Norma, que trata el dise-ño de riostras laterales de perles C y Z, se entreganexpresiones de uerzas para diseñar esas riostras y

donde en los comentarios se agregan explicacionesde los orígenes de estas uerzas generadas por lasexcentricidades que incluso varían con la posición einclinación del perl.

Los resultados de la T abla X.4.3 conviene gra-carlos para poder evaluar la importancia del eectotorsional de la excentricidad, y sobre todo en rela-ción con la reducción por pandeo lateral que hastala edición de 2001 era la principal reducción a con-siderar en el diseño de perles canal sometidos afexión. En la Figura X.4.6 se representan los mo-

mentos admisibles Mad de un perl canal como losmontantes M1 a M4 en unción de la luz libre entreapoyos simples,

De acuerdo con el capítulo C.3 de la norma AISI2007 la resistencia a fexión hasta la luz Lkd es igualal módulo resistente multiplicado por la tensión ad-misible. En el gráco ese tramo de resistencia se re-presenta por el segmento AB (Momento MI). Según

lo especicado en la Norma AISI 1007 a partir delpunto B la capacidad de momento MII desciendea medida que crece la luz L, por eecto del pandeolateral del perl. Pero eso es solamente válido parael caso que la carga pase por el centro de corte.Evidentemente ese caso para los perles canal esimposible en la práctica ya que ese centro de cortese halla uera del perl y no puede aplicarse la cargaa un punto sin construir un brazo rme que lo co-necte con el perl. Por lo tanto las curvas I y II dela Norma AISI 2007 son más teóricas que reales.La normas AISI anteriores al 2001 han eludido este

problema apoyándose en la condición de que losperles debían arriostrarse lateralmente al cuarto dela luz para evitar el pandeo por volcamiento. Sin em-



141 Anexo 4

bargo esa condición contiene una evidente alacia,porque en el tramo AB, donde la norma supone re-sistencia máxima existe de todas maneras el eectode la torsión por la excentricidad del centro de corte.En ese tramo la real resistencia a fexión es R vecesmenor que la prescrita en la norma AISI 2007 por

pandeo lateral. Por lo tanto correspondería adoptaren la norma el segmento CD (tramo III) donde la re-sistencia MIII = MI ,/ R y el valor de R se obtiene dela T abla X.4.3 o se calcula para cada caso, cuandoel tipo de cargas es dierente del adoptado en es-tas tablas. De todas maneras queda en evidenciael error del empleo de los valores de la curva M I yMII que no representan la respuesta real del perl enfexión en ningún caso.

Aun cuando no existen estudios en la bibliogra-ía disponible para el autor, sobre como responden

los perles canal después del punto D en relacióncon el pandeo lateral en fexión es razonable su-poner que en primera aproximación a partir de esepunto D el perl estará sometido al pandeo late-ral creciente con la luz del perl, deniéndose larama MIV descendiente de momento admisible, Sinembargo se debe suponer que en el tramo CD,enel cual actúa el momento torsor sobre el perl ca-nal, el perl sura un giro a causa de esa torsión yque por ese motivo crecerá en una medida pro-porcional a la luz de la viga el brazo de palancagenerador de la torsión, a la manera de un eectoP-Δ Por lo tanto es razonable estimar que en lugar

del segmento CD se desarrolle una curva CE, conuna discreta reducción de la resistencia al valorMV, menor que MIII y donde en el punto E empalma

con la curva MVI donde se agrega el pandeo lateralde la viga.

Se deja expresa constancia de que el gráFico X.4.6 solo es una propuesta conceptual para la ela-boración utura de representaciones más exactas de

las resistencias de los perles canal, en los cuales eleecto torsional causado por la excentricidad de lascargas respecto del centro de corte es de primordialimportancia, ya que es un eecto de primer ordenrente al pandeo lateral que es de segundo orden. Sibien la instalación de riostras laterales mejora sus-tancialmente la resistencia admisible, también exis-ten mermas en la resistencia que pueden evaluarseen la T abla X.4.3 para los casos de riostras al centroy tercio de la luz

Ya se dijo que el objetivo de mostrar esta ima-

gen es solo a los nes conceptuales para el caso deun perl canal con el alma vertical, ya que como sepuede ver en el ANEXO 8 con el ejemplo de cálculoque se presenta, la reducción a causa de la torsiónes esencialmente variable con la posición de la car-ga en el ala, la posición del perl, dirección de lascargas, la pendiente de la supercie de apoyo, lapresencia de riostras intermedias, etc.

En los perles M y V del Manual la luz Lkd se ha-lla entre 0,9 y 1,10 m, siendo conveniente que si sequiere evitar el pandeo lateral debieran instalarseriostras laterales en luces no mucho mayores de 1

metro. Pero esas riostras no eliminan el eecto de laexcentricidad, tal como se comprueba en los resul-tados de la T abla X.4.3.



142 Anexo 4

Figura X.4.6. ResistenciasaexióndeperflescanalGráfco conceptual (no en escala)



143 Anexo 5

ANEXO 5.DISEÑO DE PIEZAS DE DOS PERFILESCANAL

En la cláusulas D.3.1 y D.3.2 de la norma AISI 2007

se trata el tema de cómo deben arrriostrarse lateral-mente los perles C y/o Z dobles empleados comovigas y columnas. En la cláusula D.3.1 se advierteque, conorme a los redactores de esa norma, noexisten a esa echa técnicas simples generalmen-te acepadas para el diseño de las riostras de losperles que orman piezas compuestas y simétricasde columnas y vigas. Incluso recomiendan a los in-genieros estructurales recurrir a adecuadas reeren-cias conables para el diseño de esas riostras.

Atendiendo a esta recomendación de la Norma,

en este Anexo se presentan soluciones extraídas dela norma europea EUROCODE 3 (Re 54) y de la DIN

18800 (Re. 55). Comentamos aquí el caso de co-lumnas ormadas de perles tipo canal (montantes yvigas) o perles U (soleras) ormando pares de per-les ya sea en contacto o separados en una distanciano mayor de la altura de los perles.

En la Figura X.5.1 se muestra un par de perlescanal (montantes, vigas u otras canales) ormandouna columna, separados en una distancia de hy en-tre ejes de los perles.

Para calcular este tipo de columna es recomen-dable recurrir a la cláusula D.1.2 de la norma AISI2007 donde se dene la esbeltez ideal compuesta

ro es el radio de giro del doble perl yr1 es el radio de giro de cada perl

Figura X.5.1. Ejemplo de una columna compuesta



144 Anexo 5

donde se debe cumplir la condición que la es-beltez

La orma de calcular estos perles compuestos en

la edición AISI 2007 es similar a lo que prescriben lasnormas europeas, la DIN 18800 y la Euronorm EC 3.

En este caso en los Comentarios de la citadacláusula D.1.2 se aclara como deben calcularse lascolumnas basado en las actuales normas Cana-dienses, que a su vez se basan en las citadas nor-mas europeas.

En este Manual se recomienda aclarar la ormade diseño de este tipo de columnas con la Figura X.5.1 con las notaciones de la norma DIN 18800.

Las cartelas intermedias deben se ancho b >hy /2 y las extremas de un ancho igual a 2b.

En los Comentarios de la norma AISI se especi-ca que la uerza de corte V que puede generarse porel pandeo de la columna no debe ser considera me-nor del 2,5% de la capacidad nominal de compre-sión total de la columna compuesta. Con este valordeben vericarse los perles de las columnas y lascartelas (presillas) de unión, sobre todo las conexio-

nes de las cartelas a los perles. En este tema esposible que el empleo de los tornillos autoperoran-tes que se muestran en el Manual para las estruc-turas de Steel Framing no sean sucientes. En esecaso es permitido emplear soldadura siguiendo lasprescripciones de la norma en el capítulo conexio-

nes soldadas.

Las cartelas o presillas, conorme a las normaseuropeas deben ser de un ancho no menor que lamitad de distancia hy entre los perles, y las cartelasde los extremos por lo menos igual a esa distancia.

Lo recomendado en este Anexo también debeser aplicado en elementos dobles sometidos a com-presión ormados por perles canal espalda a es-palda.

Las presillas pueden ser de plancha de aceroo perles tipo U. y satisacer el esuerzo de corte yfexión que se establece en esta vericación.

Generalmente este tipo de columnas resultanadecuadas para casos en que las uerzas en las co-lumnas son mayores que las usuales. Por ello resul-ta recomendable cumplir estrictamente con normaso reerencias técnicas conables, y eventualmenteemplear perles de mayores espesores que los delSteel Framing de esta publicación.



145 Anexo 6

ANEXO 6.CALCULO ESTRUCTURAL DE PERFILES Z

Aun cuando en este Manual no guran perlesdel tipo Z es posible que existan abricantes que

orezcan perles de este tipo para el sistema SteelFraming, sobre todo para su empleo en cubiertas,donde este tipo de perl es empleado por su con-dición especial de poder instalarse como correascontinuas y su capacidad de ser solapadas en susuniones sobre los apoyos.

Por este motivo parece conveniente incluir este Anexo, en el cual se hace reerencia a la orma enque el diseño de estos perles es tratado en la nor-ma AISI 2007, orientada a un empleo de rutina, sinentrar en los detalles complejos de las diversas al-

ternativas que pueden orecer estos perles, cuyarespuesta estructural es dierente a la de los perlescanal.

La norma está orientada a acilitar el uso de es-tos perles a través una simplicación normativa,donde se concede preerencia a prescribir la ormade las adecuadas riostras y a un enoque empíricoal diseño de rutina.

En los COMENTARIOS de la norma AISI 2007 seaclara en parte el uncionamiento de estos perlesZ en fexión por su orma con simetría polar. En este

caso no existe la excentricidad del centro de corterespecto del alma, pero de todas maneras es apli-cable lo prescrito en la cláusula C3.1 respecto decualquier excentricidad que hubiera entre la linea delas uerzas aplicadas al perl, respecto del centrode Corte SC.

En las Figura X.6.1 se muestran los ejes x e y,paralelos y perpendiculares al alma, siendo los ejesprincipales los 1-1 y 2-2, los que deben emplearsepara poder evaluar adecuadamente el comporta-miento de estos perles Z, en las diversas condi-ciones de apoyo, cargas y riostras que pueden pre-sentarse.

Es sabido que los perles de simetría polar comoestos Z, conorme a la teoría de estructuras, se de-ben diseñar con reerencia a los ejes principales 1 y

2, que son oblicuos respecto del plano del alma. Esasí que para las cargas en el plano del alma, parauna ubicación vertical del alma, se generan dos de-ormaciones, una en el sentido del eje 2 y otra en eldel eje 1. De esta manera el perl sometido a unacarga P en el plano del alma, como mostrado enla Figura X.5.1 b) tiene un desplazamiento lateralΔXy otro en sentido verticalΔ Y. En la cláusula D.3.2.1punto b) de los Comentarios de la norma AISI 2007se analiza como este desplazamiento, si no se impi-de genera un momento de torsión en el perl ya quelas cargas se desplazan lateralmente con el perl ygeneran una torsión respecto de los puntos de apo-

Figura X.6.1. Perfl tipo Z



146 Anexo 6

Figura X.6.2. Instalación de perfles z en techos

yo. Si existen vínculos que impiden ese desplaza-miento horizontal (Δx) se generan otros eectos, losque dependen de cada caso.

Las posibilidades de respuestas en este casopueden ser complejas pues esa tendencia de des-plazamientos laterales puede originar eectos tor-

sionales que no son causados por excentricidadesrespecto del centro de corte como en el perl C, sinopor existir ejes principales oblicuos y vínculos queimpiden algunas de las deormaciones del perl.Este hecho complica el cálculo exacto de tensiones.Pero dado que este perl no orma parte de los delManual solo se hace la advertencia a los calculistasde que su evaluación estructural exacta puede sercompleja y se recomienda consultar bibliograía es-pecializada si se desea proundizar en el tema

Sin embargo conviene advertir sobre la conve-

niencia de cómo instalar estos perles si son em-pleados como correas en techos con pendiente. Esrecuente ver que se instalan con las alas superioresde las Z mirando hacia pendiente abajo en los te-

chos como se muestra en la Figura X.6.2 a). Esto esuna posición inconveniente ya que el eje principaladopta una posición inadecuada en relación con lacarga gravitacional que en los techos es predomi-nante, sobre todo en el caso de nieve. Al estar enesa posición el perl es fectado principalmente res-pecto al eje 2 que es el eje debil y con un momento

de inercia mucho menor que con respecto al eje 1Por lo tanto la deormaciónΔ 2 predomina, lo que espoco conveniente. Además siendo menor el Móduloresistente en ese sentido serán mucho mayores lastensiones por fexión. Por lo tanto queda compro-bado que la posición correcta de los perles en untecho es la mostrada en la Figura X.6.2 b).

En esta gura se ha supuesto la carga gravitacio-nal aplicada en el centro de corte (centro de simetríapolar) para simplicar la demostración del caso. Enel caso corriente de cargas aplicadas en el ala su-perior, las desventajas de la posición mostrado en lagura a) aumentan aún más ya que se agregan loseectos de torsión por la excentricidad aumentadarespecto del centro de Corte.



147 Anexo 7

ANEXO 7.PANDEOS DISTORSIONALES

En la edición 2007 de la norma AISI se introduce elpandeo distorsional para las columnas y vigas en

fexión y para las columnas comprimidas.

Se trata de un concepto nuevo, explicado enla norma. Los grácos de las Figuras X.7.1 y X.7.2de este Anexo muestran en secciones de un perltipo C las deormaciones que caracterizan los trestipos de pandeos que pueden aectar a este tipo deperles. En las versiones anteriores de la Norma seconsideraban solo los pandeos locales en las alasde los perles y el pandeo general del tipo fexionalo fexo- torsional del perl en toda su longitud. Elpandeo que ahora se agrega aecta a perles abier-

NOTA En las guras se muestra en punteado las deormaciones que se producen en los perles causado por el respecti-vo pandeo. Hasta esta nueva edición de la norma el enómeno del pandeo distorsional se había tenido en cuenta solo enorma indirecta.

tos como los del tipo Canal que poseen alas conuna pestaña rigidizadora en el borde. Este pandeoocurre cuando, por la debilidad del alma y de la pes-taña, las alas tienden a rotar provocando una distor-sión lateral y torsional de las alas, cuando la tensiónde compresión en el ala supera a una determinada

tensión crítica de pandeo distorsional.

Esta alla de pandeo por distorsión es aplicableal caso de los perles Montantes y Vigas del listadode perles del Manual. En este Anexo se evalúa sieste tipo de pandeo distorsional aecta a estos per-les de la T abla b.2.1 de este Manual que son losmontantes M1 a M4 y las vigas V1 a V5.

Las longitudes de ondas de las deormacionesde inestabilidad son cortas en el pandeo local (delorden del ancho del ala), del orden de las distancias

Figura X.7.1.Pandeosdistorsionalesenexión

Figura X.7.2.Pandeosdistorsionalesen compresión



148 Anexo 7

entre riostras en el pandeo lateral general y de largointermedio en los pandeos distorsionales

X.7.1. Cláusula C.3.1.4 de Norma AISI 2007pandeo distorsional en fexión

Es conveniente mostrar en la Figura X.7.1 grá-camente en orma exagerada las deormaciones dela sección de los perles montantes y vigas de or-ma de canal con pestañas en sus alas, para las tresormas de pandeos que se presentan en un perltipo C sometido a fexión.

X.7.2. Cláusula C.4.2 de la norma AISI 2007pandeo distorsional en elementos encompresión

Cuando un elemento, como los montantes delManual son comprimidos, además del pandeo localy el pandeo general fexo-torsional, en esta nuevaversión de la norma se agrega el caso del pandeodistorsional. En la Figura X.7.2 se muestran en or-ma exagerada, en líneas de puntos, las deormacio-nes en las alas y almas de los perles montantespara que el lector pueda apreciar la dierencia entrelas tres ormas de inestabilidad de las alas y almadel perl.

X.7.3. Vericación del pandeo distorsional dela norma AISI 2007

En las Figuras X.7.1b) y X.7.2b) de ambos casosse observa que esta alla de estabilidad consiste enun giro de las alas que al mismo tiempo genera unafexión en las respectivas almas. Por lo tanto revelauna debilidad del perl en evitar que suran una dis-torsión rotacional, cuando las tensiones de compre-sión llegan a un cierto límite crítico.

En la norma, el problema se ha tratado en tresmétodos de solución, de creciente complejidad. Elmétodo más simple y apto para ser realizado en

orma manual y relativamente simple, no contem-pla ciertos actores avorables que contribuyen a laestabilidad. Por lo mismo sus resultados están engeneral del lado seguro El método recomendado esel de Elementos Finitos con un programa de compu-tación especial.

Como este Manual está destinado al público ge-neral, pero en orma preerencial a proesionales querealicen los cálculos estructurales de Steel Framing,es posible que en la mayoría de los casos de pro-yectos de viviendas aisladas de uno a dos pisos los

procedimientos más complejos de cálculo generencomplicaciones por el tiempo proesional requeridoy se sobrepase los presupuestos del proyecto Poresta razón, para esos casos es conveniente brindar

en este Manual a esos proesionales la posibilidadde eludir el empleo de vericaciones demasiadocomplejas.

Sin perjuicio que sea conveniente realizar las ve-ricaciones establecidas en la Norma, sobre todo

para los abricantes de perles y para proyectos degran envergadura e importancia, en este ANEXOse va a realizar una evaluación para el caso de losmontantes y vigas del Manual, en su empleo enmuros, tabiques, techos y pisos, para determinar sieste tipo de alla de estabilidad distorsional es apli-cable a estos casos.

X.7.4. Pandeo distorsional en perles de estemanual

En la norma AISI 2007 se introduce, después de

más de 50 años, el requerimiento de la vericación delas posibilidad de pandeos distorsionales en perlescon alas con pestañas en sus extremos, sometidosya sea a fexión o compresión. Es un evidente avan-ce técnico en problemas que habían sido ignoradosen las ediciones anteriores de la Norma Sin embargoese hecho, por otro lado, prueba que por este motivono han existido problemas muy graves, ya que si así hubiera sido, este problema hubiera sido abordadodesde hace mucho tiempo.

Tal como se muestra en las guras, este tipo deinestabilidad se origina por un giro de alas compri-

midas con sus pestañas de borde y generando unaevidente fexión en las respectivas almas. De estamanera se observa que la debilidad de fexión delalma es la que posibilita la distorsión del ala. Cuan-to mayor es esa debilidad tanto mayor es el peligrodistorsional.

Para comprender de qué orma puede generarseen los montantes de las estructuras de viviendas deeste Manual pandeos distorsionales en las alas esconveniente analizar el comportamiento de los re-cubrimientos que se emplean en el sistema de STE-

EL FRAMING y qué eecto pueden tener en impediresta inestabilidad.

En la Figura X.7.3 se muestra un montante demuro exterior con los revestimientos usuales. En elcaso de tabiques interiores va yeso cartón en am-bas caras.

En los casos de muros de este Manual no con-sideramos aplicable lo dispuesto en la norma AISI2007, que se reere a casos del perl sin revesti-mientos. Las vericaciones del pandeo distorsiona-

les prescriptas en la norma AISI 2007 consisten enprobar que el perl por si solo posee resistenciasinternas propias que impiden la iniciación de la ines-tabilidad distorsional de las alas.



149 Anexo 7

Figura X.7.3.

Montante conrevestimientos

Figura X.7.4. Montante de muro



150 Anexo 7

Figura X.7.5.Montanteconresestimientosexibles

En la Figura X.7.4 a) se muestra de rente unmontante de muro comprimido por una uerza P, talque se producen pandeos distorsionales de las alassegún longitudes de onda Ld y desviaciones latera-les Δd.

La Figura b) es el corte del montante en una sec-ción de máxima deormación por pandeo, donde semuestra el desplazamiento Δd medido desde el pla-no del eje del alma, que permanece sin desplazarse.

La Figura X.7.5 muestra un montante con pan-deo distorsional y con revestimientos muy fexibles(planchas metálicas) con apoyos extremos despla-zables. En este caso con revestimientos fexiblesno existen impedimentos para que se produzcael pandeo distorsional del montante. Sin embargolos revestimientos de placas de madera o de yesocartón poseen una relativa apreciable rigidez y re-sIstencia que impide los desplazamientos Δd de lasondas del pandeo distorsional, por acción de lostornillos de jación espaciados por lo general en 15cm entre sí.

Por lo tanto en el caso de las construcciones deeste Manual, de muros revestidos con placas, elpandeo distorsional no se produce.

En cuanto a la uerza que pueden generarse enlos tornillos vamos a destacar el hecho que en elcaso de eectos de segundo orden, como es el casode los pandeos, las uerzas y rigideces requeridaspara impedir la iniciación del pandeo, en generalson de reducida magnitud si se comparan con lasuerzas de compresión del elemento que se inves-tiga. Sabido es que en los pandeos generales lasuerzas sucientes para impedir la iniciación delpandeo son del orden de solo 2% de la compresiónde la parte comprimida. Si consideramos el caso de

un perl M, con un ala comprimida de unos 0,5 cm2

de área y una compresión de 12 KN / cm2, la uerzade compresión es del orden de unos 6 KN. El 2% deese valor es 120 N, es decir que solo 12 kg de uerzaque es capaz de impedir el pandeo.

En la Figura X.7.3 bastaría que los tornillos, colo-cados a 15 cm de distancia, desarrollaran la uerzaRd con solo una parte de su capacidad para impedirel inicio de un pandeo distorsional del ala. De modosimilar si evaluamos la rigidez de giro de la placa deyeso cartón o las de madera, comparado con la delalma del perl de solo 0,9 mm se aprecia que esalámina delgada de acero es incapaz de hacer girara ese nudo de la placa de revestimiento en su ten-dencia de inestabilidad.



151 Anexo 7

Conclusión

La instalación de placas estructurales de reves-timiento, como las empleadas en el Steel Framingtratado en este Manual, atornilladas a las alas delos montantes, impiden la iniciación del pandeo dis-

torsional de las alas. Por lo tanto es razonable queno se requiera realizar las vericaciones de pandeodistorsional a los perles canal que se emplean enlas estructuras de este Manual, que llevan revesti-mientos en sus alas comprimidas.

Recomendaciones

Sin embargo en los casos que montantes y vi-gas no tuvieran revestimientos de yeso cartón o

de placas de madera, como los especicados eneste Manual, el proesional responsable del dise-ño deberá vericar si existe el peligro de pandeosdistorsionales. Lo mismo es aplicable, si durantealgún momento de la vida útil de la estructura seretiran los revestimientos, aunque sea solo en orma

transitoria. Si no se verica el peligro del pandeodistorsional, se deberá proceder a un adecuadoapuntalamiento mientras dure la ausencia de reves-timientos.

En cuanto a los abricantes de estos perles, esrecomendable que estén en condiciones de entre-gar a sus clientes inormaciones respecto de las re-sistencias a pandeo distorsional de los perles tipocanal, que orecen al mercado.



152 Anexo 8

ANEXO X8.VERIFICACIÓN DE PERFILES CANAL


Este Manual es una adaptación del olleto de la AISI Cold Formed Steel Framing Prescriptive Me-thod For One and Two Family Dwellings (re 5), elcual se caracteriza por ser esencialmente práctico ydirigido a constructores y técnicos, que respetandolas reglas de ese Manual pueden construir este tipode viviendas, sin exigencias especiales respecto dela vericación de resistencia de las partes.

En esta segunda edición y considerando la rea-

lidad de la construcción en America Latina, se haoptado en primer lugar en agregar las novedades

introducidas por la nueva edición de la norma AISI2007 y en segundo lugar varias aclaraciones y reco-mendaciones de vericaciones estructurales, paraser empleadas por los proesionales latinoamerica-nos cuando uere necesario.

En estos países no existe una larga experien-cia en construcciones livianas de acero ya que hapredominado la de hormigón, ladrillos, madera y envastas zonas el adobe. Por ello es conveniente di-undir algunas particularidades del diseño en acerode perles de espesores reducidos y que para mu-chos proesionales aportan nuevos conocimientos.

Por estos motivos esta edición incluye nuevos Anexos en que se trata problemas que convieneque los proesionales conozcan, especialmente sison los responsables de la seguridad estructural deeste tipo de construcciones.

X.8.2. Recomendaciones para el diseñoestructural de canales

Es conveniente que el lector de este Manual co-nozca las variantes que se pueden producir en la ve-ricación estructural de los perles C de este Manual(montantes y vigas) ya que es posible que en el em-pleo de estos perles se presenten dierentes casosde ubicación de los perles, de las cargas aplicadasy de los apoyos.

La Figura X.8.1 es el caso más recuente de una

uerza P aplicada en un punto del ala superior. Sinembargo pueden existir casos en que la uerza seaplique en otros puntos del perl, casos que debentratarse racionalmente y de acuerdo a los procedi-mientos de cálculo adecuados.

La Figura X.8.1 es similar a la Figura C-D.3.2.1-6de los Comentarios de la norma AISI 2007, en dondese explica el criterio para determinar las uerzas enlas riostras laterales de las vigas. En este ANEXOse emplea la misma gura pero con la nalidad deanalizar la orma de vericación de la resistencia delperl. De esta manera este Anexo viene a comple-

Figura X.8.1. Perfl canalcon carga en el ala superior



153 Anexo 8

mentar lo prescrito en la Norma AISI, entregando in-ormación útil para los Ingenieros estructurales queusen este Manual.

Se analizan a continuación las uerzas que pue-den actuar sobre estos perles canal ya sea como

correas de techo, de paredes o como vigas depiso. También debe considerarse la infuencia dela ubicación del perl respecto de su apoyo, la in-clinación del perl (techo) y la importancia de losvínculos (apoyos y riostras). En la Figura X.8.2 semuestran las distintas ubicaciones que pueden te-ner estos perles CANAL respecto de sus apoyos,que pueden ser horizontales, verticales o inclinados.Se asume que en el ala libre se aplica una uerza Pde componentes PX PY, que pueden ser uerzas dis-

tribuidas o puntuales. La Figura X.8.2 a) es similar ala C-D.3.2.1-6 de los Comentarios de la norma AISI2007 y hemos optado por agregar otras ubicacionesposibles en las guras b, c y d.

Se observa que en todos los casos el procedi-

miento es el mismo, donde las componentes en X e Y de la uerza P se trasladan al centro de corte SC yel perl se verica a la fexión en X e Y agregándoseel eecto de la suma vectorial de las torsiones, Estatorsión resultante en el centro de corte se transormaal nivel de las alas en el par PH x H igual al momentode torsión actuante.

Aplicando este procedimiento es posible resol-ver los casos de vigas de estos perles en orma

Figura X.8.2. Casos de cargas y posiciones de perfles canal



154 Anexo 8

racional y donde aparte de la torsión por la excen-tricidad respecto del centro de corte prima la tor-sión generada por la excentricidad de la compo-nente Px.

Basado en el análisis de uerzas realizado en la

Cláusula C7 del Capítulo D de este Manual y en lagura a) de la misma, es posible escribir para estoscuatro casos de posición del perl, con la carga apli-cada en un punto del ala superior, las expresionesde las tres uerzas a que se reducen las accionessobre estos perles. Al eectuar el traslado de lascomponentes PX y P Y al centro de corte SC, soloquedan las siguientes tres uerzas

En el centro de corte P Y

En el ala superior PHS = PX + P Y eX / H

En el ala inerior PHi = - P Y eX / H

órmulas en las cuales hay que respetar los sig-nos de las uerzas. Empleando estas órmulas delas uerzas actuantes se procede a calcular la fexiónsegún el eje Y y las fexiones transversales en lasalas del canal.

Sin embargo debe aclararse que para perlescanal actuando como correas es importante incluirla denición de las características de los apoyos.

En primer lugar, en estas vericaciones, salvo quese trate de correas continuas, los apoyos para lasfexiones en el plano del eje Y, son consideradascomo apoyos rotulados. En cambio para la torsión,que se reduce en estos perles a fexiones trans-versales de las alas del perl, se asimilan a apoyos

también rotulados a nivel del ala inerior y superior.Pero el diseño en detalle de los apoyos no se inclu-ye en este análisis, por lo cual basta denir en losapoyos, las reacciones en el sentido de los ejes X e Y más el momento generado en los extremos de lasalas por las reacciones transversales en estas alasmultiplicados por las distancia entre dichas alas.

X.8.3. Ejemplo de cálculo de un perl montante

Como caso básico vamos a vericar el perlmontante M2 de la T abla b.2.1 del Manual en posi-

ción vertical Figura X.8.3 a) - para evaluar la resis-tencia requerida por la fexión más la torsión gene-rada por la excentricidad de la carga respecto decentro de corte SC.

A los nes de mostrar la importancia de la ubi-cación del perl y que las reducciones por torsiónpueden sobrepasar los coecientes R de la norma AISI se presenta el mismo perl en la Figura X.8.3b), en una ubicación muy desavorable en la cual lareducción de resistencia es mayor que la previstaen la norma.

Figura X.8.3.Perflmontanteconexiónytorsión



155 Anexo 8

En la Figura X.8.3 a) se muestra un perl canalen posición vertical con una carga distribuida q uni-orme actuando en el plano del alma. Como ejemplovericaremos el montante M2 del Manual empleadocomo vigueta para un piso, sin jaciones laterales,en una luz de 0,80 m y con una carga q = 8,5 KN/m

MX = 8,5 x 1,802 / 8 = 0,68 KN m = 68 KN cm

Como era costumbre y estaba establecido en lasnormas AISI antes de la edición del año 2001, estecaso se vericaba solamente con las tensiones ad-misibles por pandeo lateral, sin tomar en cuenta eleecto de la torsión por excentricidad respecto delcentro de corte.La torsión se consideraba resistidapor riostras laterales. Para este perl con luz de 0,8m no hay reducción por pandeo lateral por ser me-nor que la luz crítica Lkd, por lo cual pareciera que no

se requieren riostras laterales para evitar el pandeolateral. Pero veamos cual es la situación si tenemosen cuenta lo especicado en la sección C.3.1 de la AISI 2007.

La tensión admisible para el acero empleado eneste Manual, es

Fa = 0,6 x 23 KN/cm2 =13,8 KN / cm2

Tensión máxima por fexión

x = 68 / 4,96 = 13,7 KN / cm2

Según este cálculo el perl resistiría esa carga,aun sin riostras.

Sin embargo, de acuerdo con la norma AISI 2007debe vericarse también al eecto de la torsión. Paraello empleamos el método simplicado explicadoanteriormente, con la resistencia de alabeo de lasalas conorme a los valores de la T abla X.4.1.

qH = qm/H = 8,5 KN/m x 1,71 cm/ 9 cm = 1,615 KN/m

MH = 1,615 x 0,82 / 8 = 0,129 KN m = 12,9 KN cm

H = 12,9 / 1,18 = 10,93 KN / cm2

x = 13,7 KN/cm2

tot = x+H = 13,7+10,93 =

24,63 KN/ cm2>adm = 13,8 KN/cm2

R = x / tot = 13,7 / 24,63 = 0,56

El valor de R resulta igual al de la T abla X.4.2.

Con esta vericación se comprueba que eviden-temente la torsión es una acción que reduce la ca-pacidad de resistencia del perl en una proporcióndenida por el coeciente R donde R es el valor de-nido en la cláusula C.3.6 de la norma AISI 2007. Deacuerdo con esta vericación es necesario un perl

más resistente para cumplir con los márgenes deseguridad de la norma.

Es interesante analizar también el caso de la Figura X.8.3 b) que es uno de los tantos que pue-den ocurrir en el empleo de los perles montantes(M) y vigas (V) como correas de techo o de muro.Supongamos una pendiente de techo de α = 30°y el mismo perl del ejemplo anterior con una car-ga de 2.3 KN / m con una, luz de 80 cm y apoyosen los extremos, sin arriostramiento lateral en el alasuperior.

Este caso es el mismo que el de la alternativad) de la Figura X.8.2 salvo que eX = m, y se puedeaplicar las expresiones del punto anterior.

q Y = 2,3 cos 30° = 1,99 KN/m

qX = 2,3 sen 30° = 1,15 KN/m

Datos del perl M2m = 1,71 ver T ablas b.2.1 y X.4.1Sx = 4,96 cm3 S YA’ = 1,18 cm3

S YB’ = 1,96 cm3

qHS

= qX

+ q Y

m/H = 1,15 + 1,99 x 1,71/9 = 1,15 + 0,378 = 1,528 KN/m

qx = 1,15 KH/m

qHs

= qym/H = 1,99 x 1,71 /90,378 KN/m = 0,378 KN/m

MX = 1,99 x 0,82 /8 = 0,1592 KNm = 15,92 KNcm

MHS = 11,525 x 0,82 /8 = 0,092 KNm = 9,20 KNcm

MHi = 0,378 x 0,82 /8 = 0,030 KNm = 3,0 kNcm

Tensiones

En el ala superior punto crítico A

A = MX /Sx + MHx / S YA’ + MHS /S YA’

A = 15,92 / 4,96 + 9,2 / 1,18 + 3,0 / 1,18 == 3,21 + 7,80 + 2,54 = 13,55 KN /cm2

=13,55 < ad = 13,8 OK El perl verica



156 Anexo 8

Evaluación de los resultados

En el caso del perl de Figura X.8.3 a) con elperl en posición vertical la infuencia de la torsiónpor la excentricidad reduce la resistencia a un 56%.Eso equivale a que la carga admisible se reduce en

similar porcentaje, es decir pasa de 8,6 KN / m a0,56 X 8,6 = 4,76 KN/ m.

En cambio en el caso de la Figura X.8.3 b) pre-valece la torsión producida por la inclinación y posi-ción desavorable de la correa lo que genera la com-ponente qx de la carga gravitacional q que produceuna torsión predominante. De todas maneras a latorsión de esta componente se agrega la torsión porla excentricidad, por lo cual para este caso la car-ga admisible baja a solo 2,3 KN/m. En este caso lacarga admisible se reduce a 2,3/8,60 = 0,27. Solo

al 27% de la carga del perl en 80 cm de luz y sinconsiderar las torsiones.

Comentarios

En el primer ejemplo de uerzas paralelas al pla-no del alma, es aplicable el coeciente de reducciónque se emplea en la norma AISI 2007, y en este casoel valor de R es el mismo que Figura en X.4.2 del

anexo 4.

En el segundo ejemplo, que corresponde a laalternativa d) de la Figura X.8.2 de este anexo, seobserva que el empleo del actor R no resulta apli-cable ya que cuando las uerzas son oblicuas conrespecto al alma, la uerza componente qX (o PX)puede tener un eecto torsional mayor que el de laexcentricidad respecto del centro de corte, y en estecaso, si las uerzas están aplicadas al ala superior,generar un requerimiento mucho mayor de la resis-tencia lateral del perl canal.



157 Anexo 9

ANEXO 9.COMENTARIOS A LOS CAMBIOS DE LANORMA AISI 2007

NOTA. De interés para los técnicos especializados

en el cálculo estructural

Introducción

Los proesionales de la industria del acero re-conocen al AISI (American Iron and Steel Institute)como la Institución líder a nivel internacional del di-seño y construcción de estructuras de acero orma-das en río. De allí que cuando una norma de diseñoque edita AISI cambia y aporta novedades es útil co-nocerlas a tiempo. En todos los niveles de la tecno-logía internacional se observan continuas mejoras,

sucediéndose cambios que el ingeniero estructuraldebe conocer si pretende mantenerse actualizado ycompetitivo en su especialidad.

Este Comentario está dirigido a los proesionalesque están relacionados con los proyectos y cons-trucciones de estructuras de perles conormadosen río, desde los calculistas y proyectistas hastalos técnicos de los talleres, para los cuales, muchasveces es imposible conocer las novedades que seproducen en la tecnología internacional. En estoscomentarios se pretende comunicar aquellos cam-bios más importantes que en algunos casos alte-

ran procedimientos anteriores y en otros presentannuevas ormas de tratar aspectos de diseño. Por lotanto este Comentario será de utilidad práctica parael avance de las estructuras de acero del STEELFRAMING.

La nueva edición 2007 de las Especicaciones AISI contienen numerosos cambios respecto de laedición anterior de 2001. Dentro de estos cambiosexisten muchos que son simplemente de orma o deorganización de textos, al lado de otras que repre-sentan novedades de orma y contenido que modi-

can procedimientos de diseño y cálculo empleadoshasta ahora. En el ANEXO 9 de este texto se publi-ca un Listado de los cambios,cláusula por cláusulaque incluye. la lista de los cambios detectados en elnuevo texto, lo que permitirá a los proesionales in-teresados en ello ubicarlos y evaluar la importanciaque tienen respecto al empleo de la anterior ediciónde la Norma.

Dentro de ese listado existen algunas novedadesimportantes que involucran modicaciones en la or-ma del cálculo y de diseño de estas estructuras.

Esos temas destacados merecen un comentarioesclarecedor que recuentemente no se encuentraen el texto de la norma. En este Comentario se pre-tende contribuir con explicaciones, principalmenteconceptuales destinados a aquellos proesionales

que aparte del empleo de las nuevas órmulas y pro-cedimientos de la norma, tengan interés en la com-prensión del motivo y destino de las modicacionesintroducidas

Solo se comentan a continuación aquellos cam-

bios que representan modicaciones importantes ala anterior versión de la norma del año 2001

1. Pandeo distorsional (C.3.1.4)

El pandeo distorsional es un enómeno de ines-tabilidad, que a pesar de ser ya ampliamente cono-cido entre los expertos del tema, recién ahora se in-corpora a la norma AISI. En las ediciones anterioresde la norma se trata solo el pandeo fexo-torsional yel pandeo local. Ahora se incorpora el pandeo dis-torsional que es el que se produce en alas de per-

les abiertos, como los C y Z en los cuales las alas,con pestañas,cuando están comprimidas pasan auna respuesta inestable y tienden a rotar en conjun-to produciendo una deormación rotacional generaldel ala.

En las anteriores ediciones de la norma en elCapítulo B4 esto se ha tratado en orma indirectapara alas con pestañas, pero en esta nueva ediciónel tema se trata como un caso separado. Siendo untema bastante complejo, se orecen tres métodosdistintos de la orma de vericar en orma prácticala tensión Fd de pandeo distorsional de alas de per-

les abiertos. La norma orece un método simpli-cado de vericación en la cláusula C.3.1.4.a), otrométodo más exacto en C.3.1.4.b) y la determinaciónpor el método de cálculo directo del Apéndice 1, se-gún la cláusula C.3.1.4.c).

Considerando los casos de perles fexionadoses importante destacar que los tres enómenos depandeo que ahora se consideran en la norma: pan-deo general, pandeo distorsional y pandeo localdenen ondas de deormación de distintos largossiendo las de pandeo general las más largas, las de

pandeo local las más cortas y las distorsionales delargo intermedio. Esto se puede apreciar en la Figu-ra C-C3.1.4.-1 del Comentario de la norma para unperl tipo Z, que se reproduce la Figura X.9.1.

En los diseños de rutina en general es prudenteevitar los problemas de los pandeos locales y losdistorsionales, ya sea seleccionando perles de es-pesores tales que permitan eliminar el pandeo localy distorsional o recurriendo a articios de riostras ojación a elementos o recubrimientos estabilizantes,tal como se sugiere en la misma norma.

Para evaluar si es posible ignorar el peligro dis-torsional es conveniente emplear el método simpli-cado de C.3.1.4 a) que permite determinar manual-mente y en orma rápida si tal peligro existe. Al ser



158 Anexo 9

Figura X.9.1.

perles de espesores muy delgados eectivamenteeste peligro de pandeo distorsional existe y en casode emplearse montantes y vigas sin recubrimientosdebe vericarse este tipo de pandeo.Sin embargoen el Anexo 7 se ha comprobado que en el caso demuros y tabiques de este sistema, que siempre lle-van revestimientos en sus caras, esos revestimien-tos son capaces de evitar el inicio de estos proble-mas de inestabilidad. Sin embargo si en algún casoel ingeniero responsable del diseño emplea perlesmontantes o del tipo viga sin revestimientos en lasalas comprimidas deberá eectuar las vericacionesdel pandeo distorsional. O en el caso de ser una si-tuación transitoria eectuar los apuntalamientos paraevitar los pandeos distorsionales.

2. Flexión y torsión en perles abiertos(C.3.1 y C.3.6)

En la edición de las Especicaciones AISI delaño 2001 en la cláusula C.3.1 se incluyó la condi-ción de que las prescripciones del pandeo lateral devigas en fexión eran aplicables a perles donde lascargas pasan por el centro de corte. El tema de latorsión de perles Canal por eecto de la excentrici-dad respecto del centro de corte del perl se trata endetalle en el ANEXO 4 de este Manual.

En esta edición 2007 de la norma AISI se modi-có la redacción de la cláusula C.3.1, en la cual seprescribe que si las cargas no pasan por el centrode corte se debe respetar lo dispuesto en la cláu-

sula C.3.6, en la cual se dene un actor R que re-presenta la reducción de resistencia que generaesta torsión. El cálculo de las tensiones en perlesabiertos como las C y Z, para el caso de torsión porexcentricidad es complejo, pero hay que destacarque en los perles delgados que se emplean en lasestructuras de perles conormados en río, y en es-pecial en las del sistema Steel Framing, la torsiónde Saint Venant puede ser ignorada, siendo la dealabeo la preponderante. En esta edición de Normael problema de la vericación a torsión es desvia-do a una publicación del AISC Steel Design Guide(AISC1997a) “Torsional Analysis o Structural Ste-el Members” (Reerencia 53). Sin embargo en esteComentario se estima que para perles delgados essuciente considerar las resistencias laterales de las

alas de perles C y Z como los elementos resisten-tes a la torsión por alabeo y a partir de allí determinarlas tensiones por fexión lateral en esas alas por latorsión, las que pueden aumentar las tensiones enpuntos críticos del perl en el orden de hasta 60%,lo que equivale a reducir la resistencia a la fexión asolo el 40% de la que tiene si la uerza actuante pasapor el centro de corte. En el citado Anexo 4 de esteManual se trata este problema que conrma en cier-ta manera el orden de los valores del actor R de latabla D.6.1.1.1 para perles C sometidos a succiónde viento,que genera una torsión por excentricidad

aun cuando el ala traccionada se encuentra jadoehacientemente a un revestimiento del tipo diarag-ma. Los valores de la tabla D.6.2.1.1, son congruen-tes con lo indicado en la cláusula C.3.6.



159 Anexo 9

Lo que merece destacarse es que el tema dela estabilidad lateral de vigas tipo C y Z, clausulaC.3.12.1 es un enómeno de segundo orden, mien-tras que la torsión por excentricidad lo es de primerorden. Esto viene a conrmarse por las nuevas ymás detalladas exigencias establecidas en el capí-

tulo D3 respecto de las riostras requeridas para re-sistir las uerzas generadas por torsión.Las uerzasque se requieren para evitar el pandeo lateral de unaviga son mucho menores.

Es muy importante analizar el contenido del Co-mentario a la cláusula D.3.2.1 que trata en detallelas reacciones que se deben aplicar a los perlesC y Z en las riostras que se instalan en los perlescorrea. Aun cuando en el texto de la cláusula C.3.1solo se menciona el caso de uerzas que no pasanpor el centro de corte en los comentarios del punto

D.3.2.1 se aclaran las dierencias entre los perles Cy los Z. Mientras que en el caso de los C el centrode corte está desplazado del centro de gravedaddel perl,siendo común el caso de cargas actuandocon excentricidad, en el caso de los perles Z quetienen simetría puntual, el centro de corte coincidecon el de gravedad,por lo cual su uncionamientoes dierente.En los perles Z las uerzas que actúanen el ala pueden tener una excentricidad respectode ese centro pero cuando coinciden con el planodel alma no existe tal excentricidad de torsión. Sinembargo existe otra respuesta anormal, generadapor el hecho que los ejes principales de la Z son

oblicuos y la fexión para cargas actuando en el pla-no del alma generan dos deormaciones; una nor-mal al eje oblicuo principal y la otra normal al ejesecundario oblicuo. En el Anexo 6 de este Manualse comenta brevemente las particularidades de losperles Z y que es conveniente recurrir a bibliograíaespecializada en el tema en caso de tener que dise-ñarse estos perles en condiciones no previstas enla norma AISI 2007.

3. Riostras en perles correas C y Z (D.3.2.1)

Esta cláusula ha sido ampliada con guras querepresentan las acciones que actúan sobre los per-les C y Z que se emplean como correas en techosy donde ninguna de sus alas se halla conectada aun recubrimiento estabilizador. Además el tema esampliamente tratado en los Comentarios de la Nor-ma, que en las ediciones anteriores se limitaba a darlas uerzas de riostras por la torsión del perl, sinanalizar la combinación de todas las acciones a quequedan sometidas las correas de techo y de muro,que deben considerar las componentes de uerzascomo los pesos, las de nieve y viento combinadas

con la torsión por excentricidad. En esta ediciónde la norma AISI 2007 se analiza estos casos peromanteniendo el criterio de solo considerar las re-acciones de las acciones sobre la correa, pero sindetallar como se verican las tensiones de fexión y

torsión en estos perles abiertos. Para el caso detorsión la norma recomienda recurrir a la ya mencio-nada publicación del AISC (Reerencia 53). Pero detodas maneras esta vericación exacta es complejay parece recomendable que en el uturo se propu-siera algún método más simple para estas verica-

ciones de torsión, como la sugerida en el Anexo 4 deesta edición del Manual.

La norma detalla la orma de determinar los es-uerzos que actúan sobre las riostras y destaca lanecesidad de que en alguna parte esas uerzas acu-muladas sean ancladas en partes resistentes de laestructura. En techos con nieve y con pendientesuertes estos esuerzos pueden ser importantes yde todas maneras son necesarias para garantizar laestabilidad del techo.

Si bien se trata el caso de las uerzas actuantes,en la norma se omite tratar la importancia de la po-sición de los perles C y Z en los techos, en relacióncon la torsión que se genera. Esto se trata en esteManual de STEEL FRAMING en el capítulo C y enmas detalle en el Anexo 8 para el caso de perlesC, explicando que en techos con pendiente siemprelas alas deben posicionarse mirando hacia la cum-brera, ya que si se colocan en la posición opuesta eleecto de la torsión aumenta a medida que aumentala pendiente del techo. En el caso de los perles Zsucede lo mismo porque si el ala superior se halladirigido hacia pendiente abajo, a medida que au-

menta la pendiente del techo el perl queda más ex-puesto a fexión en el eje más debil en el cual poseeuna resistencia menor, con lo cual el eecto de latorsión podrá sobrepasar a los coecientes R de latabla D.6.1.1.1. Ver este tema en al Anexo 6 de esteManual. Por lo tanto conviene que el usuario tengaen cuenta que los valores de esa tabla pueden au-mentar si los perles C y Z son instalados en ormaincorrecta con sus alas superiores en dirección pen-diente abajo.

4. Arrostriamiento de miembros comprimidos

(D.3.3)

Esta es una nueva cláusula D.3.3 que especi-ca que una riostra lateral de un perl comprimidodebe resistir al menos 1% de la uerza de compre-sión en el perl y prescribe la rigidez requerida paraasegurar la jación lateral del perl. Esta cláusulaagrega dos datos muy importantes, sobre todo enlo conceptual,al especicar la uerza necesaria paraimpedir el pandeo lateral genera de un perl com-primido y la exigencia de rigidez de la riostra. Quela uerza sea solo el 1% de la compresión destaca

el reducido esuerzo que se requiere para impedir elpandeo lateral del perl. Esta magnitud de uerza, sise compara con las uerzas requeridas para conte-ner la fexión lateral generada por la torsión causadapor la excentricidad que son mucho mayores, viene



160 Anexo 9

a comprobar la cualidad de una acción de primerorden de esta acción torsional.

5. Construcción del tipo Steel Framing (D.4 yD4.1)

Para el caso del STEEL FRAMING de perleslivianos la cláusula detalla una lista de Especica-ciones de AISI, que han sido asignadas con nuevosnúmeros y que deben ser empleados en este tipode construcción, especialmente aplicable a la cons-trucción de viviendas, y que son:

North American Standard or Cold-Formed SteelFraming

• AISI200GeneralProvisions

• AISI210FloorandRoofSystemDesign

• AISI211WallStudDesign

• AISI212HeaderDesign

• AISI213LateralDesign

• AISI214TrussDesign

En la cláusula D.4.1 se elimina la posibilidad deconsiderar los revestimientos de muros (placas enbase de madera, yeso cartón, etc) como elemen-

tos estabilizadores al pandeo lateral general de losmontantes (autorizado en las ediciones anterioresde la norma) permitiendo solo el denominado sis-tema “all steel”. Es decir solo la estabilización late-ral por medio de perles o cintas (fejes) de acero.De esta manera se elimina la cláusula D.4.1 de laedición AISI 2001 en la que se especicaba en queorma se debía tener en cuenta la resistencia y rigi-deces de los distintos revestimientos para garantizarla estabilidad de los montantes. Es destacable el he-cho de que en la primera edición de este Manual sehaya anticipado este criterio debido a que la perma-

nencia de estos revestimientos no está garantizada,en cuyo caso los montantes no quedan aseguradoscontra allas de compresión.

Sin embargo en la Especicación Complemen-taria AISI 211 - Wall Stud Design (59) se permite laestabilización de montantes por los revestimientos,siempre que se cumplan ciertas condiciones.

6. Diaragmas de acero de pisos y techos (D.5)

Este es un capítulo nuevo de la norma en quese menciona el hecho de que tradicionalmente los

pisos y techos son arrostrados en su plano por dia-gonales de acero. En la norma se autoriza el empleode revestimientos de acero como estabilizadores la-terales de los planos de los pisos y techos. En estesentido la misma norma menciona al Steel Deck

Institute (SDI) de EE.UU., institución que trata estetema en detalle. Es recomendable que el proesio-nal que desea proundizar sus conocimiento en estaárea consulte las normas y publicaciones del SDI.

En todo caso, cuando se emplea estos revesti-

mientos de acero es posible eliminar los arrostra-mientos de diagonales en el plano del techo o piso,con lo cual se logra una reducción de costo y unasensible simplicación constructiva.

Sin embargo la adopción de estos recubrimien-tos como diaragmas resistentes y capaces de re-sistir las acciones de sismos, viento y explosionesno debe ser una aplicación empírica sino que veri-cada en su seguridad según lo especicado en estanorma. El dimensionamiento de estos diaragmaspuede hacerse por cálculo o por ensayos, respe-

tando los coecientes de seguridad y/o actores decarga establecidos en la Tabla D.5 de la norma.

Se debe vericar la seguridad de los jadoresque pueden ser tornillos, otros o soldadura,siendoen general el detalle crítico de los diaragmas, anali-zado en la Norma AISI y en sus Comentarios.

Otro actor a controlar es la posibilidad de pan-deo general del revestimiento uera de su plano. Aunque la norma no lo aclara en general estos re-vestimientos son placas del tipo ondulado, trapezoi-dal u otras ormas con nervaduras ormadas en una

dirección, destinadas a darle rigidez transversal alas mismas.

La norma no trata el tema de la rigidez en el pla-no de los diaragmas, que puede ser importante encaso que deben compararse rigideces laterales en-tre distintos planos de diaragmas. En la norma sedan reerencias de otras normas que permiten resol-ver estos problemas, que pueden ser importantes enel calculo de sismo o viento, para establecer la cola-boración de cada diaragma en la resistencia lateral.

La norma no menciona los revestimientos deplacas tipo madera y yeso cartón como aptas paraactuar como diaragmas de pisos y techos. Esto eslógico como para establecer un margen de seguri-dad general de diseño. Sin embargo en el caso delsistema Steel Framing es posible contar con la ac-ción de diaragma de los revestimientos de placasdel tipo estructural en base a madera. Para ello elproyectista deberá consultar lo indicado en el capí-tulo D.4 de la Norma AISI

Sin perjuicio de que en general solo se autori-

zan los diaragmas de acero en pisos y techos, elproyectista conviene que de alguna manera tome encuenta la existencia de los revestimientos de placasde madera y/o yeso cartón, cuando las rigideces deestos revestimientos son importantes y pueden in-



161 Anexo 9

fuenciar la distribución de uerzas laterales (sismoo viento), y modicar los períodos u otro eecto quepuede resultar imprevistos, si se ignora la presenciade estos revestimientos no metálicos.

7. Sistemas de muros y techos metálicos (D.6)

Se agrega esta nueva sección D.6 en la cual setrata en general el caso de techos y muros ormadospor perles de correas o viguetas con revestimien-tos de paneles y/o planchas nervuradas (standingseam). Cláusulas que en las ediciones anterioresestaban en la sección C han sido trasladadas a estanueva sección D.6, tal como la que trata el caso deperles comprimidos que tienen un ala conectada aun revestimiento.

En esta sección se trata el caso de miembros en

fexión que tienen un ala de los perles conectadosehacientemente a un revestimiento metálico, cuyascualidades mínimas se establecen en la norma, así como las dimensiones y espesores mínimos de losperles, tratándose especialmente el caso de estosperles sometidos a fexiones que producen com-presión en el ala libre no conectada al revestimien-to. Para estos casos se establecen coecientes Rde reducción de resistencia que oscilan entre un70 y 40% según el perl y sus dimensiones. Estasprescripciones en la edición del 2001 estaban en lacláusula C.3.1.3. En los Comentarios de la normase aclara que estos importantes coecientes de re-

ducción, que llegan a reducir a solo 40% la resis-tencia de perles C, son el resultado de numerososensayos realizados sobre estos perles C y Z. Sinembargo es oportuno aclarar que el origen de estasreducciones es el eecto de la torsión por excentrici-dad respecto del centro de corte en los perles C, talcomo se aclara en este Manual del Steel Framing, yen el caso de los perles Z el eecto de que la fexiónde estos perles se produce según sus ejes princi-pales, que son oblicuos y que producen un eectode fexión lateral y eventuales torsiones, según seasu ubicación y disposición de riostras.

En esta misma sección se han agregado el casode miembros con planchas nervuradas (standingseam), el caso de miembros comprimidos con soloun ala conectado a un revestimiento y los requeri-mientos de arriostramiento y anclaje de sistemasde correas de techo sometidos a cargas gravitacio-nales y que tienen sus alas superiores conectadasehacientemente a los revestimientos. Esta cláusulareemplaza a la anterior cláusula D.3.2.1 con cam-bios en la redacción y a las expresiones, incluyendolas nuevas tablas D.6.3.1.1 y D.6.3.1.2 de Coecien-

tes de restricción C.1 a C.6 a aplicar en las expresio-nes de esta cláusula.

La nueva cláusula D.6.3.2 da una solución alterna-tiva para arriostrar lateralmente las correas de techo.

8. Apéndice 1: método de resistencia directa

Este Apéndice introduce un Capítulo nuevo a laNorma, relacionado con la manera de tratar el pro-blema de los enómenos de pandeo que aectan alos perles que se emplean en la técnica del con-

ormado en río. El tratamiento del pandeo generalde los perles y el pandeo local desde la primeraedición de la norma AISi en 1946 se ha hecho porseparado. El pandeo local ue enocado por un cri-terio creado por Von Karman de los “anchos eec-tivos” y en EE.UU. adaptado al uso práctico porGeorge Winter, en una modalidad empleada has-ta ahora y ampliamente divulgada y empleada ennormas de muchos países. Sin embargo al ser unmétodo aproximado existen diversos casos en losque no aportan soluciones muy exactas (ver Re-erencias 20 y 23). Por ejemplo el ancho eectivo

se evalúa en orma independiente en cada ala decada perl sin considerar la infuencia mutua entrelos pandeos de alas contiguas. En las normas bri-tánicas (51) eso se ha tenido en cuenta desde hacevarios años, pero aún manteniendo el criterio delos anchos eectivos.

En esta nueva edición de las Especicaciones AISI se introduce por ahora en la orma de un Apén-dice el Metodo de Resistencia Directa, de empleolimitado a un grupo de perles especialmente de-nidos en sus ormas y dimensiones límite, donde sereemplaza el método de los anchos eectivos y se

enoca el problema de los pandeos en orma inte-gral y con una base teórica más rigurosa. Sin em-bargo la Norma no elimina los métodos hasta ahorausados sino que permite el empleo de ambos méto-dos a criterio del usuario.

El método de la Resistencia Directa consiste enrecurrir a la evaluación simultánea de los tres pan-deos posibles en estos perles que son: el pandeogeneral de la pieza, el pandeo distorsional y el pan-deo local en las alas de los perles. Para ello recu-rre a dos métodos alternativos: la estimación por

expresiones dadas en el texto de la norma y en losComentarios que permiten el cálculo manual de es-tos casos. Además en los Comentarios de la normaexiste la posibilidad del cálculo por elementos ni-tos, en donde los elementos son tiras (strips) longi-tudinales de los perles, a lo largo de estos perlesy donde sometidos los perles a acciones externases posible evaluar la respuesta de pandeo medianteun programa de computación.

Como las novedades contenidas en este Métodode Cálculo Directo introduce muchas modicacio-

nes es imposible en este Comentario dar mayoresprecisiones. Cada Proesional interesado en el em-pleo de este nuevo método deberá recurrir a la mis-ma norma si desea emplearla.



162 Anexo 9

El desarrollo del programa de Elementos Finitosque se orece como complemento a la norma hasido hecho por el Proesor B. Schaer y puede serbajado sin costo de Internet para su empleo por losusuarios de esta Norma. Ese programa se denomi-na CUPSM y está disponible en

< www. Ce.jhu.edu/ bschaer/cupsm>

Para el Ingeniero Estructural que realiza cálculosrutinarios esto implica un completo reenoque deltrabajo. De allí que la norma permite emplear el mé-todo tradicional de la norma y un método manualaproximado para el pandeo distorsional en las cláu-sulas C.3.1.4 (fección) y C.4.2 (compresión).

En este apéndice el Método Directo es posibleresolverlo vía manual pero se recomienda emplear

el método de elementos nitos antes citado, y expli-cado en los comentarios a este Apéndice.

En el texto de la Norma se comenta que no existeactualmente una sensible dierencia en la exactitudentre ambas. Sin embargo este criterio es posible-mente solo transitorio para no aectar procedimien-tos rutinarios que se emplean hace décadas. Peroes necesario destacar que en rigor habrá casos enlos cuales el nuevo Método Directo orecerá sen-sibles mejoras en la exactitud cuando se trate depandeos de alas contiguas de perles que hoy seestiman por anchos eectivos no teniendo en cuenta

las infuencias mutuas

9. Apéndice 2: análisis de segundo orden

Este es un segundo apéndice que se agrega aesta Norma que especica la orma en que debenrealizarse los cálculos de segundo orden En espe-cial interesa conocer los eectos de estas excentri-cidades sobre la estabilidad lateral, de estructurascomo los racks, estructuras en las cuales las res-puestas estructurales pueden ser infuenciadas porlas deormaciones elásticas propias de los compo-

nentes de las estructuras (δ), tales como las deor-maciones laterales de una columna o viga, y porotro lado los desplazamientos laterales propios delos nudos de la estructura (Δ).

En el caso de uniones no compactas, como en elcaso de racks, la norma exige tener en cuenta estehecho que aecta a la estabilidad de estas estructu-ras, asi como una reducción de un 20% en las rigi-deces de sus miembros.

10. Apéndice A: disposiciones para EE.UU.y México

Desde la edición 2001 de la especicación AISIesta norma ha sido redactada para Norteamérica,es decir EE.UU., México y Canadá. Sin embargo

existen algunas dierencias en ciertos criterios y ór-mulas entre EE.UU. y México respecto de Canadá.Debido a ello la Norma incluye el Apéndice A paralos dos primeros y otro Apéndice B) para Canadá. A los países latinoamericanos entendemos que co-rresponde y/ o conviene adaptar el Apéndice A, sinperjuicio que si el proyecto se reere al area de Ca-nadá sea conveniente respetar el apéndice B).

De todas maneras estos Apéndices son mencio-nados en el texto de la Norma y el usuario los debe-rá emplear donde corresponda

11. Apendice B: disposiciones para Canadá

Es aplicable para proyectos destinados al Cana-dá y deben tenerse en cuenta estas prescripcionespara diseños que se realicen en ese país.

Es oportuno aclarar el signicado de denomina-do Método de Diseño de Estados Límites (Limit Sta-tes Design) en lugar del Método de Diseño de losFactores de Carga y Resistencia (LRFD) que se usaen EE.UU. y México.

El método de los Estados Límites,que se hallaespecicado en el NBC (Nacional Building Code) deCanadá, exige que en la vericación de la seguridadde estructuras, se contemplen tres estados límites,cuando así corresponda.

Casos Límites

• EstadoLímiteUltimo(ULS)contemplaelcasode la seguridad de la estructura al colapso,ractura, volcamiento, deslizamiento y deor-mación excesiva.

• EstadoLímitedeFatiga(FLS)eselcasodealla de la estructura causado por repeticiónde cargas que pueden causar la atiga delmaterial.

• EstadoLímitedeServicio(SLS)eslaevalua-ción de deormaciones y/o vibraciones de lasestructuras que pudieran aectar el uso nor-mal y continuo de la estructura.



163Reerencia bibliográfcas

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63 AISI S901-02 Rotational Lateral Stiness TestMethod or Beam-to Panel Assemblies.

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Manual IngSteel Framing 2da Ed (1)

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