Sección 7 - Estructuras de Aluminio

SECCIN 7

TABLA DE CONTENIDO

ESTRUCTURAS DE ALUMINIO

7.1 ALCANCE .............................................................................................................................................. 7-1 7.2 DEFINICIONES ..................................................................................................................................... 7-1 7.3 NOMENCLATURA ................................................................................................................................. 7-1 7.4 MATERIALES ........................................................................................................................................ 7-3 7.4.1 General ........................................................................................................................................... 7-3 7.4.2 Lminas, planchas y perfiles de aluminio ........................................................................................ 7-4 7.4.2.1 Extrusiones y miembros construidos por fijacin mecnica ..................................................... 7-4 7.4.2.2 Miembros construidos por soldadura ....................................................................................... 7-5 7.4.3 Material para pasadores, rodillos y ejes de balancines ................................................................... 7-6 7.4.4 Conectores Remaches y Pernos ................................................................................................ 7-6 7.4.5 Metal de soldadura .......................................................................................................................... 7-7 7.4.6 Fundiciones de aluminio ................................................................................................................. 7-7 7.4.7 Piezas forjadas de aluminio ............................................................................................................ 7-7 7.5 ESTADOS LMITE ................................................................................................................................. 7-8 7.5.1 Estado lmite del servicio ................................................................................................................ 7-8 7.5.1.1 Aparicin de pandeo ................................................................................................................ 7-8 7.5.1.2 Ancho efectivo para el clculo de la deflexin de secciones delgadas de medicin ................ 7-8 7.5.1.3 Arrugamiento del alma ............................................................................................................. 7-9 7.5.1.4 Deflexin por carga viva ........................................................................................................... 7-9 7.5.2 Estado lmite de fractura y fatiga ..................................................................................................... 7-9 7.5.3 Estado lmite de resistencia ............................................................................................................ 7-9 7.5.4 Factores de resistencia ................................................................................................................. 7-10 7.6 CONSIDERACIONES DE FATIGA Y FRACTURA .............................................................................. 7-11 7.6.1 Fatiga ............................................................................................................................................ 7-11 7.6.1.1 General .................................................................................................................................. 7-11 7.6.1.2 Fatiga inducida por carga ....................................................................................................... 7-11 7.6.1.2.1 Aplicacin ........................................................................................................................ 7-11 7.6.1.2.2 Criterios de diseo .......................................................................................................... 7-11 7.6.1.2.3 Categoras de detalles .................................................................................................... 7-11 7.6.1.2.4 Resistencia a la fatiga ..................................................................................................... 7-15 7.6.1.3 Distorsin inducida por fatiga ................................................................................................. 7-16 7.6.1.3.1 Conexiones de planchas transversales ........................................................................... 7-17 7.6.1.3.2 Conexin de planchas laterales ....................................................................................... 7-17 7.6.2 Fractura .......................................................................................................................................... 7-17 7.7 CONSIDERACIONES DE DISEO ..................................................................................................... 7-17 7.7.1 Contraflecha por carga muerta ..................................................................................................... 7-17 7.7.2 Requerimientos de soldadura ....................................................................................................... 7-17 7.7.3 Procedimientos de Soldadura ....................................................................................................... 7-17 7.7.4 Ensayos no destructivos ............................................................................................................... 7-18 7.7.5 Levantamiento y deslizamiento de losas de tablero ...................................................................... 7-18 7.7.6 Secciones compuestas ................................................................................................................. 7-18 7.8 DIMENSIONES GENERALES Y REQUERIMIENTOS DE DETALLE ................................................. 7-18 7.8.1 Longitud efectiva del tramo .......................................................................................................... 7-18 7.8.2 Relaciones de esbeltez para elementos a traccin y compresin ................................................. 7-18 7.8.3 Espesor mnimo del Aluminio ........................................................................................................ 7-20 7.8.4 Diafragmas y prticos transversales ............................................................................................ 7-20 7.8.5 Arriostramiento lateral .................................................................................................................. 7-20 7.8.5.1 General ................................................................................................................................... 7-20 7.8.5.2 Puentes con tablero inferior .................................................................................................... 7-20 7.8.6 Pernos y elementos conectados por pernos ................................................................................ 7-21

7.9 MIEMBROS A TRACCIN ................................................................................................................. 7-21 7.9.1 General ......................................................................................................................................... 7-21 7.9.2 Resistencia a la traccin ............................................................................................................... 7-21 7.9.3 rea efectiva de ngulos y secciones T ....................................................................................... 7-22 7.9.4 rea neta ..................................................................................................................................... 7-22 7.10 MIEMBROS A COMPRESIN ........................................................................................................... 7-22 7.10.1 General ....................................................................................................................................... 7-22 7.10.2 Resistencia a la compresin de las Columnas ............................................................................ 7-24 7.10.3 Resistencia a la compresin de os componentes de columnas-aletas y piernas sobresalientes 7-25 7.10.4 Resistencia a la compresin de componentes de Columnas, Secciones brutas -Planchas planas con ambos extremos soportados .................................................................................................................. 7-26 7.10.4.1 General ................................................................................................................................. 7-26 7.10.4.2 Efecto del pandeo local de los elementos en la resistencia de una columna ........................ 7-26 7.10.5 Resistencia a la compresin de los componentes de columnas, secciones brutas de planchas curvas apoyadas en ambos extremos, muros de tubos redondos u ovalados ............................................... 7-27 7.11 MIEMBROS A FLEXIN .................................................................................................................... 7-28 7.11.1 Resistencia a la traccin de miembros flexin ............................................................................ 7-28 7.11.1.1 Seccin neta ........................................................................................................................ 7-28 7.11.1.2 Traccin en las fibras extremas de vigas, perfiles estructurales doblados sobre el eje fuerte, tubos rectangulares ...................................................................................................................................... 7-28 7.11.1.3 Traccin en fibras extremas de vigas, tubos redondos u ovalados ...................................... 7-28 7.11.1.4 Traccin en las fibras extremas de vigas-Secciones flexionadas con respecto el eje dbil, Barras rectangulares, Planchas .................................................................................................................... 7-28 7.11.2 Resistencia a la compresin de miembros flexionados ............................................................... 7-31 7.11.2.1 Compresin en vigas, Fibras extremas, Seccin bruta, Vigas de un alma simple flexionadas con respecto el eje fuerte .............................................................................................................................. 7-29 7.11.2.2 Compresin en vigas, Fibras extremas, Seccin bruta, Tubos ovalados o redondos ........... 7-30 7.11.2.3 Compresin en Vigas, Fibras extremas, Seccin Bruta, Vigas Slidas Rectangulares ........ 7-31 7.11.2.4 Compresin en Vigas, Fibras Extremas, Seccin Bruta, Tubos Rectangulares y Secciones en Cajn ............................................................................................................................................................. 7-32 7.11.3 Resistencia a la compresin de Miembros a flexin restringidos por placa de esbeltez .............. 7-32 7.11.3.1 General ................................................................................................................................. 7-32 7.11.3.2 Compresin en componentes de vigas con componente bajo compresin uniforme, Seccin Bruta, Aletas Salientes ................................................................................................................................... 7-33 7.11.3.2.1 General .......................................................................................................................... 7-33 7.11.3.2.2 Efecto del pandeo local de elementos en la resistencia ................................................. 7-33 7.11.3.3 Compresin en Componentes de Vigas con Componente Bajo Compresin Uniforme, Seccin Bruta, Planchas Planas con Ambos Bordes Soportados ............................................................................... 7-34 7.11.3.4 Compresin en componentes de vigas-Secciones Curvas ................................................... 7-35 7.11.3.5 Compresin en componentes de vigas con componentes bajo flexin en un su propio plano, Seccin Bruta, Planchas Planas con el borde en compresin libre, Borde a traccin apoyado .................... 7-35 7.11.3.6 Almas de Vigas, Seccin Bruta, Planchas Planas con ambos bordes apoyados.................. 7-36 7.11.3.7 Almas de Vigas con Rigidizador Longitudinal, Ambos Bordes Apoyados ............................. 7-37 7.11.4 Resistencia a cortante ................................................................................................................. 7-37 7.11.4.1 Cortante-Almas planas sin rigidizar....................................................................................... 7-37 7.11.4.2 Cortante-Almas planas sin rigidizar....................................................................................... 7-38 7.11.5 Diseo de refuerzos ................................................................................................................... 7-39 7.11.5.1 Refuerzos longitudinales para almas .................................................................................. 7-39 7.11.5.2 Refuerzos Transversales Para Cortante en Almas ............................................................. 7-39 7.11.5.3 Refuerzos para alas sobresalientes .................................................................................... 7-40 7.11.5.4 Refuerzos de apoyo ............................................................................................................ 7-41 7.12 TORSIN ......................................................................................................................................... 7-41 7.12.1 General .................................................................................................................................... 7-41 7.12.2 Miembros a compresin sometidos a torsin ............................................................................. 7-42 7.12.2.1 Miembros con doble eje de simetra ................................................................................... 7-42 7.12.2.2 Miembros con un solo eje de simetra ................................................................................. 7-42 7.12.3 Torsin St. Venant ..................................................................................................................... 7-42 7.12.3.1 Seccin abierta ................................................................................................................... 7-42 7.12.3.2 Seccin en cajn ................................................................................................................. 7-43 7.12.4 Torsin por deformacin ............................................................................................................ 7-43 7.12.4.1 Secciones abiertas .............................................................................................................. 7-43

7.12.4.2 Seccin de cajn ................................................................................................................. 7-44 7.13 EFECTOS DE FUERZAS COMBINADAS ........................................................................................ 7-44 7.13.1 Compresin y flexin combinadas ............................................................................................. 7-44 7.13.2 Cortante, compresin y flexin combinadas ............................................................................... 7-44 7.13.3 Torsin y cortante en tubos ......................................................................................................... 7-45 7.13.4 Almas con compresin y flexin combinadas ............................................................................. 7-45 7.14 CONEXIONES Y EMPALMES ............................................................................................................ 7-45 7.14.1 General ........................................................................................................................................ 7-45 7.14.2 Conexiones empernadas ............................................................................................................. 7-46 7.14.2.1 Pernos y Tuercas ................................................................................................................. 7-46 7.14.2.2 Agujeros ................................................................................................................................ 7-46 7.14.2.3 Tamao de los Sujetadores .................................................................................................. 7-46 7.14.2.4 Separacin de los sujetadores .............................................................................................. 7-46 7.14.2.4.1 Paso mnimo y distancia libre......................................................................................... 7-46 7.14.2.4.2 Paso mximo para sujetadores de sellado .................................................................... 7-47 7.14.2.4.3 Paso mximo para sujetadores de costura .................................................................... 7-47 7.14.2.4.4 Sujetadores de costura en el extremo de elementos a compresin ............................... 7-47 7.14.2.4.5 Distancias a los extremos y bordes ................................................................................ 7-47 7.14.2.5 Resistencia a Cortante de Sujetadores ................................................................................. 7-48 7.14.2.6 Conexiones de deslizamiento crtico ..................................................................................... 7-48 7.14.2.7 Resistencia al aplastamiento en los agujeros de los sujetadores ......................................... 7-48 7.14.2.7.1 General .......................................................................................................................... 7-48 7.14.2.7.2 Resistencia al aplastamiento en los agujeros de remaches y pernos ............................ 7-48 7.14.2.7.3 Aplastamiento en superficies planas y pasadores ......................................................... 7-49 7.14.2.8 Traccin ............................................................................................................................... 7-49 7.14.3 Bloque de Cortante o Rotura del extremo .................................................................................... 7-49 7.14.4 Empalmes .................................................................................................................................... 7-49 7.14.4.1 General ................................................................................................................................. 7-49 7.14.4.2 Miembros a traccin ............................................................................................................. 7-50 7.14.4.3 Miembros de compresin ..................................................................................................... 7-50 7.14.4.4 Miembros de flexin ............................................................................................................. 7-50 7.14.4.5 Soldaduras ........................................................................................................................... 7-50 7.15 DISPOSICIONES POR TIPO DE ESTRUCTURA ............................................................................. 7-50 7.15.1 Sistemas para pisos .................................................................................................................... 7-50 7.15.2 Arriostramiento Lateral ................................................................................................................ 7-50 7.15.3 Viguetas y Vigas Principales ....................................................................................................... 7-51 7.15.4 Armaduras .................................................................................................................................. 7-51 7.15.4.1 General ................................................................................................................................ 7-51 7.15.4.2 Prticos y Arriostramiento contra desplazamientos .............................................................. 7-51 7.15.5 Arcos ........................................................................................................................................... 7-52 7.16 REFERENCIAS ................................................................................................................................. 7-52

SECCIN 7 7-1

ESTRUCTURAS DE ALUMINIO 7.1 ALCANCE Esta seccin comprende el diseo de miembros, empalmes y conexiones de aluminio para puentes de carreteras, incluyendo estructuras de viguetas y vigas, marcos, armaduras, y arcos. Se incluyen los puentes con losas de concreto apoyadas sobre sistemas de pisos de aluminio y con superestructuras de tableros ortotrpicos.

7.2 DEFINICIONES Se aplicar lo dispuesto en el artculo 6.2. Plancha Producto laminado plano, cuyo espesor es igual o superior 6,35 mm. Lmina Producto laminado plano, cuyo espesor esta entre 0,15 mm y 6,35 mm.

7.3 NOMENCLATURA

A = rea (mm

2) (7.4.2.2)

bA = rea nominal del perno (mm2) (7.14.2.8)

cA = rea del elemento a compresin (mm2), consiste en la aleta a compresin ms un tercio del rea del alma

entre la aleta a compresin y el eje neutro (mm2) (7.11.2.1)

SL

ADTT = Trfico Promedio Diario de camiones en un carril (7.6.1.2.4)

A = rea bruta de la seccin transversal de refuerzo longitudinal (mm2) (7.11.5.1)

wA = rea de una seccin transversal situada dentro de los 25,4 mm vecinos a una soldadura (mm2) (7.4.2.2)

1a = menor dimensin de panel rectangular (mm) (7.11.4.2)

2a = mayor dimensin de panel rectangular (mm) (7.11.4.2)

ea = ancho equivalente de panel rectangular (mm) (7.11.4.2)

B , D , C = parmetros de la frmula de pandeo, con el siguiente subndice: (MPa, MPa, dim.) (7.10.1)

c compresin en columnas

p compresin en planchas planas

t compresin en tubos redondos

tb flexin en tubos redondos

b flexin en barras rectangulares

s cortante en planchas planas

b = ancho del elemento; ancho de la aleta de compresin; ancho del elemento de plancha rectangular (mm)

(7.5.1.2) (7.11.3.1) (7.12.3.1)

eb = ancho efectivo de un elemento delgado (mm) (7.5.1.2)

Lb = ancho libre de una pestaa (mm) (7.11.5.3)

C = constante torsional (mm6) (7.12.2.1) (7.12.4.1)

1C , 2C = constantes de resistencia a la fatiga (7.6.1.2.4)

c = distancia desde el eje neutro a la fibra extrema (mm) (7.4.2.2)

d = profundidad de la seccin o viga (mm) (C7.11.2.1)

E = mdulo elasticidad a compresin (MPa) (7.4.2)

aF = resistencia de diseo en trminos de esfuerzo, rF , solo para componentes sometidos a compresin (MPa)

(7.13.1) (7.13.4)

bF = resistencia de diseo a la flexin en trminos de esfuerzo, rF ; solo para componentes sometidos a flexin

(MPa) (7.13.1) (7.13.4)

bfF = resistencia de diseo en trminos de esfuerzo para la aleta apropiada, tomada como rF (MPa) (7.11.3.1)

bhF = resistencia de diseo en trminos de esfuerzo para almas de miembros a flexin (MPa) (7.11.3.1)

7-2 SECCIN 7

buF = esfuerzo ltimo de aplastamiento (MPa) (7.4.2.1)

byF = esfuerzo a la fluencia por aplastamiento (MPa) (7.4.2.1)

crF = esfuerzo de pandeo del elemento (MPa) (7.5.1.2)

cyF = resistencia a la fluencia por compresin (MPa) (7.4.2.1)

nF = esfuerzo lmite de la seccin transversal a 25,4 mm o ms de una soldadura en MPa, tomado de la tabla

7.4.2.1-1 (7.4.2.2)

pwF = esfuerzo lmite en la seccin transversal, parte cuya rea se encuentra dentro de los 25,4 mm vecinos a una

soldadura (MPa) (7.4.2.2)

rF = resistencia de diseo (7.5.3)

rbF = resistencia de diseo en trminos del esfuerzo de flexin por compresin en la aleta de una viga (MPa)

7.11.3.2.1)

sF = resistencia de diseo en trminos del esfuerzo solo para los miembros sometidos a torsin o cizalladura

(MPa) (7.13.2)

suF = resistencia ltima a cortante (MPa) (7.4.2.1)

syF = esfuerzo a la fluencia por cortante (MPa) (7.4.2.1)

tuF = resistencia ltima a traccin (MPa) (7.4.2.1)

tyF = esfuerzo a la fluencia por traccin (MPa) (7.4.2.1) (7.4.2.2)

wF = esfuerzo lmite de la seccin transversal, si toda la zona estuviera dentro de los 25,4 mm vecinos a una

soldadura (MPa) (7.4.2.2)

f = esfuerzo calculado (MPa) (7.11.5.1)

af = esfuerzo de diseo promedio a compresin en la seccin transversal de un miembro producido por carga

axial de compresin (MPa) (7.5.1.2) (7.13.1) (7.13.2)

bf = esfuerzo de diseo de compresin por flexin causado por cargas transversales o momentos en los extremos

(MPa) (7.13.1) (7.13.4)

sf = esfuerzo de diseo a cortante causado por torsin o corte transversal (MPa) (7.13.2)

2bf , 2sf = esfuerzos finales de diseo (MPa) (7.13.1)

G = mdulo de elasticidad a cortante o mdulo de rigidez (MPa); del remache o tornillo (mm) (7.12.2.1) (7.14.1)

g = espaciamiento entre los agujeros de remache o perno perpendicular a la direccin de la carga; distancia

entre sujetadores (mm) (7.9.4) (7.14.2.4.2) (7.14.2.4.3)

h = profundidad del alma a cortante (mm) (7.11.3.1) (7.11.5.4) (7.12.4.1)

bI = momento de inercia requerido del rigidizador de apoyo (mm4) (7.11.5.4)

I = momento de inercia del rigidizador longitudinal (mm4) (7.11.5.1)

pI = momento polar de inercia referido al centro de cortante (mm4) (7.12.2.1)

sI = momento de inercia del rigidizador transversal (mm4) (7.11.5.2)

yI = momento de inercia de una viga con respecto el eje paralelo al alma (mm 4) (C7.1l.2.1)

ycI = momento de inercia del elemento a compresin con respecto al eje vertical paralelo al alma (mm4) (7.11.2.1)

1I , 2I = momento de inercia de la aleta superior e inferior, respectivamente, con respecto al eje Y tomado como su

eje de el eje de simetra (mm4) (7.12.4.1)

J = constante de torsin (mm4) (C7.11.2.1)

K = factor de longitud efectiva (7.10.2)

KL r = relacin de esbeltez para columnas (7.8.2)

bk = coeficiente de pandeo lateral (C7.11.2.1)

ck = coeficiente para miembros a compresin (7.10.1)

tk = coeficiente para miembros a traccin (7.10.1)

1k = coeficiente para determinar el lmite de pandeo 2S en secciones para las cuales el esfuerzo del estado lmite

de compresin se basa en el en el esfuerzo de rotura (7.10.1)

2k = coeficiente para determinar la esfuerzo lmite del estado de compresin en secciones con una relacin de

esbeltez por encima de 2S para los cuales el estado lmite del esfuerzo a compresin se basa en el esfuerzo

de rotura (7.10.1) L = longitud de un miembro a compresin entre los puntos de apoyo lateral, o el doble de la longitud de una

SECCIN 7 7-3

columna en voladizo, excepto donde el anlisis muestre que una longitud ms corta se puede utilizar, longitud de las planchas (mm); longitud no soportada de la plancha (mm) (7.8.2) (7.8.5.2)

bL = longitud de una viga entre puntos en los que la aleta a compresin est restringida a movimiento lateral, o

longitud de la viga en voladizo desde el extremo libre al punto en el que la aleta a compresin est restringida a movimiento lateral (mm) (C7.11.2.1)

tL = longitud del tubo entre rigidizadores circunferenciales (mm) (7.13.3)

1M , 2M = momentos de flexin en dos extremos de una viga (kN-mm) (C7.11.2.1)

N = longitud de aplastamiento en una reaccin o carga concentrada (mm); (365) (75) n SL

ADTT (7.5.1.3)

(7.6.1.2.4)

n = ciclos por paso de camiones; 1.0 para paredes curvas o miembros tubulares redondos, o 2.0 para almas de

formas rectilneas y planchas de vigas construidas (7.6.1.2.4) (7.13.2) P = fuerza de reaccin factorada (kN) (7.11.5.4)

cP = reaccin o carga concentrada por alma (kN) (7.5.1.3)

p = distancia entre sujetadores (mm) (7.14.2.4)

R = radio de transicin, el radio de un accesorio de soldadura (mm); radio exterior de una columna tubular redonda o radio exterior mximo de la columna tubular ovalada (mm) (7.6.1.2.3) (7.13.3)

bR = radio de curvatura hasta la mitad del espesor de planchas curvadas y elementos de viga tubulares (mm)

(7.11.2.2) r = Radio de curvatura en la unin de zonas de aletas y almas a la superficie interior de la curva (mm) (7.5.1.3)

Lr = Radio de giro de la pestaa o saliente con respecto a la cara de la aleta desde la cual se proyecta la pestaa

o el saliente. (mm) (7.11.5.3)

yr = radio de giro de una viga con respecto al eje paralelo al alma, para vigas asimtricas con respecto al eje

horizontal, yr debe calcularse como si ambas aletas fueran iguales que la aleta a compresin (mm)

(7.11.2.1)

cS = mdulo de la seccin de una viga, lado a compresin (mm3) (C7.11.2.1)

2S = lmite de esbeltez (7.10.2) (7.10.3)

SR = relacin de esfuerzos. Relacin entre el esfuerzo mnimo y el esfuerzo mximo (7.6.1.2.3)

s = Separacin entre rigidizadores transversales, distancia libre entre rigidizadores consistentes en un par de

miembros, uno a cada lado del alma; distancia centro a centro entre rigidizadores consistentes en un solo miembro a un lado del alma (mm) (7.11.5.1)

t = espesor de la aleta, plancha, alma o tubo (mm). Para aletas acarteladas, t es el espesor promedio (mm)

(7.5.1.3) V = fuerza de corte en el alma en la localizacin de un rigidizador (kN) (7.11. 5 .2)

= factor igual a 1,0 para un rigidizador constituido por miembros iguales a ambos lados del alma e igual a 3,5

para un rigidizador que consiste de solo un miembro en un lado (7.11.5.1) = constante elstica, fuerza transversal en kN aplicada a una distancia de 25,4 mm del miembro en la aleta a

compresin para causar una deflexin de la aleta de 25,4 mm (7.11.2.1)

f = intervalo de esfuerzo debido al paso del camin de fatiga (MPa) (7.6.1.2.2)

N

f = resistencia nominal a la fatiga (MPa) (7.6.1.2.2)

th

f = amplitud constante del umbral de fatiga (MPa) (7.6.1.2.4)

= ngulo 90o entre el plano del alma y el plano de la superficie de soporte (7.5.1.3)

= factor de resistencia (7.5.3) (7.5.4)

= parmetro de esbeltez (7.10.2)

7.4 MATERIALES

7.4.1 General Estos requisitos se deben aplicar a las aleaciones de aluminio y temples que se nombran en este mismo documento. Otras aleaciones de aluminio y temples pueden ser utilizadas; sin embargo, sus propiedades ingenieriles incluyendo resistencia, esfuerzo a la fluencia y manejabilidad, se deben determinar mediante ensayos

C7.4.1 La mayora de las aleaciones de inters en la

construccin tendrn las propiedades y manejabilidad

disponibles en las Especificaciones para estructuras de

aluminio de la Asociacin de aluminio.

7-4 SECCIN 7

de acuerdo con las normas ASTM B557 y ASTME9. 7.4.2 Lminas, planchas y perfiles de aluminio El mdulo de elasticidad a compresin, E, se asumir igual a 69,7 GPa para aleaciones 6061-T6, 6061-T651 y 6063- T6. Para todas las otras aleaciones especificadas en la Tabla 7.4.2.1-1, E se toma igual que 71,7 GPa. El coeficiente de expansin trmica lineal se toma igual que 23,410

-6 mm/mm/C.

C7.4.2 Esta norma permite el uso de cualquier tipo de

aleacin y temple resistente a la corrosin con propiedades

mecnicas mnimas establecidas y tomar como fuente de

informacin los Requisitos Para Estructuras de Aluminio.

En el forjado T6 se utiliza comnmente la aleacin 6063, es

altamente resistente a la corrosin y se suelda fcilmente y

est referenciada en los Requisitos para Estructuras de

Aluminio

7.4.2.1 Extrusiones y miembros construidos por fijacin mecnica Excepto a lo permitido en este documento, las propiedades de las lminas, placas y secciones de aluminio se tomarn como se especifica en la Tabla 7.4.2.1-l.

Para materiales no soldados, tuF y tyF debern ser los

valores mnimos especificados; de lo contrario, las propiedades de resistencia de los materiales no soldables sern los correspondientes a los valores mnimos esperados. Las excepciones son las siguientes:

Los valores para otras aleaciones y temples, y aleaciones 5456-H116 y 5083- H321 en espesores distintos de los listados en la Tabla 7.4.2.1-1, pueden ser tomados de la ltima edicin de los Requisitos Para Estructuras de Aluminio.

Los valores indicados para la aleacin 6061-T6 tambin se aplican a lminas. Lminas y planchas en el intervalo de espesor 0,5 mm a 12,7 mm deben tener un alargamiento mnimo del diez por ciento; para otro intervalo de espesores se tomarn los mismos valores de resistencia, pero con una elongacin mnima inferior.

Para los valores indicados para las secciones de las aleaciones 6061-T651 y 6061-T6 se aplicar la norma ASTM B308, Secciones Estructurales Estndar y ASTM B429, Tubera Estructural Extruida y Tubos.

C7.4.2.1 tuF y tyF se miden para cada lote de material

hecho en las plantas de diferentes productores de aluminio.

Esta gran base de datos se utiliza para determinar

estadsticamente las "propiedades mnimas". Para las dems

propiedades, los "valores mnimos esperados" se estiman a

partir de un anlisis de una base de datos mucho ms

pequea, utilizando la variabilidad obtenida en los ensayos

de traccin.

Los valores en la tabla 7.4.2.1-1 se pueden sustituir con el

criterio adecuado de acuerdo con los artculos 7.9 a 7.13

para desarrollar la resistencia de los componentes. Para

construccin soldada, se aplican las disposiciones

adicionales del artculo 7.4.2.2.

El alargamiento mnimo para la Aleacin 6061-T6 depende

del espesor de la lmina, con un valor decreciente, tanto

para la lmina ms delgada, como para la ms gruesa. Los

valores para otros espesores de lmina pueden ser

encontrados en las Normas de Aluminio y Datos de la

Asociacin de Aluminio.

Tabla 7.4.2.1-1 Propiedades mnimas para materiales no soldables en lminas, planchas y secciones de aluminio

Designacin ASTM B209 B209 B209 y B221 B209 B221

Numero de aleacin 5086-H116 5456-H116 6061-T651 y 6061-T6 5083-H321 6063-T6

Producto Plancha Lmina y plancha

Secciones Lmina y plancha

Lmina y plancha

Secciones

Espesor (mm) 6,4 a 50 4,8 a 31,8 -Todos- 0,25 a 102 4,8 a 38,1 -Todos-

Resistencia a la traccin (MPa) tu

F 275 317 262 290 303 207

Esfuerzo de fluencia a traccin (MPa)

tyF 193 228 241 241 214 172

Esfuerzo de fluencia por compresin (MPa)

cyF 179 186 241 241 179 172

Resistencia cortante (MPa) cu

F 166 186 166 186 179 131

Esfuerzo de fluencia por cortante (MPa)

syF 110 131 138 138 124 97

SECCIN 7 7-5

Resistencia al aplastamiento (MPa) cu

F 538 600 552 607 580 434

Resistencia a la fluencia por aplastamiento (MPa)

byF 331 386 386 400 366 276

7.4.2.2 Miembros construidos por soldadura Si menos del 15 por ciento del rea de una seccin transversal determinada se encuentra dentro de los 25,4 mm vecinos a una soldadura, independientemente del grosor del material, el efecto de la soldadura puede ser despreciado y los lmites del esfuerzo para ser usados en los artculos 7.9 a 7.13 se debern considerar los especificados en la Tabla 7.4.2.1-1. Si el rea de una seccin transversal que est situada a

menos de 25,4 mm de una soldadura, wA , no es menor

que el 15% del rea neta, A , el esfuerzo lmite que se usa en los artculos 7.9 a 7.13 deber ser tomado como:

wpw n n wA

F F F FA

(7.4.2.2-1)

Donde:

pwF = esfuerzo lmite efectivo nominal en una seccin

transversal, parte de cuya rea se encuentra dentro de los 25,4 mm adyacentes a soldadura (MPa)

nF = esfuerzo lmite en una seccin transversal a

25,4 mm o ms de la soldadura especificado en la tabla 7.4.2.1-1 (MPa)

wF = esfuerzo lmite de una seccin transversal si el

rea entera est dentro de los 25,4 mm adyacentes a soldadura, especificado en la Tabla 7.4.2.2-1 (MPa)

wA = rea de la seccin transversal dentro de los 25,4

mm adyacentes a soldadura (mm2)

A = rea neta de la seccin transversal de un miembro o de la aleta a traccin de una viga, o rea bruta de la seccin transversal de un miembro a compresin o de la aleta a compresin de una viga; al calcular el rea neta, A , la aleta se deber considerar como aquella

porcin del miembro que est ms all que 2 3c

del eje neutro (mm2)

c = distancia desde el eje neutro a la fibra extrema

(mm) Se permiten las siguientes excepciones:

Todas las excepciones de la Tabla 7.4.2.11 dadas en el artculo 7.4.2.1 aplican a la tabla 7.4.2.2-1.

Los valores indicados de tyF , cyF y syF para las

planchas en aleaciones 6061-T651 y 6061-T6, se debern tomar para aplicar a materiales de cualquier grosor que se sueldan con alambre de relleno 5183, 5356, o 5556; estos tambin aplican a materiales donde el grosor no excede 9,5 mm cuando son

7-6 SECCIN 7

soldados con aleaciones de relleno 4043,5154, o 5554. Los valores de resistencia para el material ms grueso que 9,5 mm, que es soldado con las ltimas aleaciones de relleno, debern ser tomadas como 103 MPa para esfuerzo de fluencia a traccin y compresin y 62 MPa para resistencia a la fluencia

por cortante. Para material soldado los tyF y cyF

debern corresponder al 0,2 por ciento del valor desplazado en una longitud de 254 mm medida a travs de una soldadura a tope.

Tabla 7.4.2.2-1 Propiedades mnimas del material cerca de las soldaduras para lminas, placas y formas de aluminio

Designacin ASTM B209 B209 B209 y B221

B209 B221

Nmero de aleacin 5086-H116 5456-H116 6061-T651 y 6061-T6

5083-H321 6063-T6

Producto Plancha Lmina y plancha

Secciones y plancha

Lmina y plancha

Secciones

Espesor (mm) 6,4 a 50,8 4,8 a 31,8 -Todos- 4,8 to 38,1 -Todos-

Resistencia a la traccin (MPa) tu

F 241 290 166 276 117

Resistencia a la fluencia por traccin (MPa)

tyF 131 179 138 166 76

Resistencia a la fluencia por compresin (MPa)

cyF 131 166 138 166 76

Resistencia cortante (MPa) suF 145 172 103 166 76

Resistencia a la fluencia por cortante (MPa)

syF 76 103 83 97 45

Resistencia al aplastamiento (MPa) bu

F 483 579 345 552 234

Resistencia a la fluencia por aplastamiento (MPa)

byF 193 262 207 248 152

7.4.3 Material para pasadores, rodillos y ejes de balancines El material para pasadores, rodillos y ejes de balancines deber ser aleacin de aluminio 6061-T6 o acero revestido conforme al artculo 6.4.2.

7.4.4 Conectores Remaches y Pernos Los conectores deben ajustarse a uno de los siguientes items:

Remaches de aluminio impulsados por energa que estn hechos de ASTM B316, material de aleacin 6061-T6 y que se ajustan a los requisitos de la norma MIL-R-1150F; o

Pernos de acero de alta resistencia revestido AASHTO M 164 (ASTM A325) o ASTM F593, pernos de acero inoxidable de grupos de aleaciones 1, 2 o 3; o

Pernos de bloqueo de aluminio, de acero inoxidable, o de acero revestido conforme a los requerimientos de MIL-P-23469; o

Conectores ciegos de acero revestido. La resistencia de los remaches de aleacin 6061-T6 ser como se especfica en la Tabla 7.4.4-1.

C7.4.4 Hay disponibles varios conectores ciegos de

acero patentados, con resistencias que exceden las de los

remaches de aluminio. Estos conectores ciegos son

especialmente tiles porque pueden ser instalados sin tener

acceso a ambos lados de la obra. Ellos han sido

ampliamente utilizados en las estructuras sometidas a fatiga

y vibraciones, como aviones y vehculos de transportes.

SECCIN 7 7-7

Tabla 7.4.4-1-Resistencia de remaches de aluminio

Aleacin y

Temple

Resistencia a

la traccin

(MPa)

Resistencia a la

fluencia por

traccin

(MPa)

Resistencia a

cortante

(MPa)

6061-T6 290 241 172

7.4.5 Metal de soldadura El metal de soldadura debe cumplir los requisitos de la edicin actual de ANSI/AWS D1.2. Para lminas y planchas soldadas de material de aleacin 5456-H116 y aleacin 5083-H321, las propiedades mnimas del material deben ser tomadas de la Tabla 7.4.2.2-1.

tuF se tomar del valor del ensayo de la cualificacin de

la soldadura de ASME; otras propiedades deben ajustarse.

7.4.6 Fundiciones de aluminio Moldes permanentes de piezas de fundicin de aluminio se ajustarn a los requisitos de ASTM B108, aleacin A444.0-T4. La resistencia a la traccin para la aleacin A444.0-T4 ser 138 MPa.

7.4.7 Piezas forjadas de aluminio Las piezas forjadas de aluminio y valores de forja se ajustarn a los

requisitos de ASTM B247, aleacin 6061-T6. La resistencia a la fluencia por traccin y las elongaciones para esta aleacin debern ser tomadas como se especifica en la Tabla 7.4.7-1. Los valores de la resistencia a la fluencia por compresin, al cortante, a la fluencia por cortante, y a la fluencia por aplastamiento debern ser tomados como se especifica en la Tabla 7.4.2.1-1. Las disposiciones del artculo 7.4.5 se aplicarn para valores de soldadura.

Tabla 7.4.7-1 Propiedades mnimas del material de la aleacin de aluminio 6061-T6, piezas forjadas, probeta con el eje paralelo al flujo de grano.

Espesor especificado Resistencia a la

traccin (MPa)

Resistencia a la fluencia por traccin

(MPa)

Elongacin en 50 mm o 4 x dimetro, %

Piezas forjadas Muestra de prueba

independiente

para 101,6 mm, inclusive 262 241 7.0 10.0

7-8 SECCIN 7

7.5 ESTADOS LMITE 7.5.1 Estado lmite del servicio

7.5.1.1 Aparicin de pandeo En aplicaciones en las que cualquier aparicin de pandeo no puede ser tolerada, los esfuerzos para secciones delgadas no debern exceder los valores especificados en la Tabla 7.5.1.1-1.

Tabla 7.5.1.1-1 Esfuerzos de pandeo del elemento

Artculo

Esfuerzo de pandeo

crF

7.10.4 Resistencia a la compresin de componentes de columnas, seccin bruta en planchas planas con ambos bordes soportados. 7.11.3.3 Compresin en componentes de vigas con componentes bajo compresin uniforme, seccin bruta, planchas planas con ambos bordes soportados

2

21.6

E

b

t

7.11.3.6 Almas de vigas, seccin bruta de planchas planas con ambos bordes soportados

2

20.67

E

h

t

7.11.3.7 Almas de vigas con rigidizador longitudinal, ambos bordes soportados

2

20.29

E

h

t

7.11.3.2 Compresin en componentes de vigas con componente bajo compresin uniforme, seccin brutaaletas sobresalientes.

2

25.1

E

b

t

7.11.3.5 Compresin en componentes de vigas con componente bajo flexin sobre su propio plano, seccin bruta, planchas planas con borde libre a compresin, borde de traccin soportado.

2

23.5

E

b

t

7.5.1.2 Ancho efectivo para el clculo de la deflexin de secciones delgadas de medicin El

ancho efectivo, eb , de un elemento delgado sometido a

esfuerzos de compresin directo, se puede tomar como:

Si a crf F , entonces eb b (7.5.1.2-1)

Si a crf F , entonces 2,63cr

ea

Fb b

f

(7.5.1.2-2)

Donde:

eb = ancho efectivo del elemento de plancha plana

que se utiliza en los clculos de la deflexin (mm)

b = ancho libre del elemento (mm)

crF = esfuerzo de pandeo para el elemento,

especificado en el artculo 7.5.1.1 (MPa)

C7.5.1.2 Donde la deflexin en el estado lmite de

servicio es crtica, el concepto de ancho efectivo puede ser

usado para determinar una seccin efectiva para ser usada

en los clculos de la deflexin.

SECCIN 7 7-9

af = esfuerzo de compresin (MPa)

La ecuacin 7.5.1.2-2 puede ser utilizada para calcular el ancho efectivo en el lado de compresin del alma a flexin, en cuyo caso el esfuerzo de compresin por la

flexin debida a las cargas aplicadas, bf , reemplaza a

af .

7.5.1.3 Arrugamiento del alma La resistencia a la compresin del alma en puntos de reacciones internas y cargas concentradas para almas planas debe tomarse como:

2 137 0.92 0.04

2 10.2 1 cos

cy cy

c

t N sen F EFP

r

(7.5.1.3-1)

La resistencia a la compresin del alma en puntos de reacciones de extremo, se debe tomar como:

20.6 33 0.92 0.04

2 10.16 1 cos

cy cy

c

t N sen F EFP

r

(7.5.1.3-2)

Donde: E = mdulo de elasticidad a compresin (MPa)

cyF = esfuerzo de fluencia a compresin especificado

para una lmina (MPa) N = longitud de apoyo en una reaccin o carga

concentrada (mm)

cP = reaccin o carga concentrada (N)

r = radio de curvatura en la unin de la aleta y el alma medida hasta la superficie interior de la curva (mm); se considerar que es igual a cero para las uniones de filete de aleta-alma.

t = espesor del alma (mm)

= factor de resistencia como se especifica en la

Tabla 7.5.4-1 = ngulo entre el plano del alma y el plano de la

superficie de apoyo (grados)

7.5.1.4 Deflexin por carga viva Se deben considerar las disposiciones del artculo 2.5.2.6.

7.5.2 Estado lmite de fractura y fatiga Los componentes y detalles deben ser investigados para la fatiga, como se especifica en el artculo 7.6. Se aplicar la combinacin de carga de fatiga especificada en la Tabla 3.4.1-1 y la fatiga por carga viva especificada en el artculo 3.6.1.4.

7.5.3 Estado lmite de resistencia Los miembros y conexiones deben ser diseados para resistir todas las combinaciones de carga aplicables especificadas en la Tabla 3.4.1-1.

El coeficiente de resistencia, rF ; de miembros, dado en

7-10 SECCIN 7

trminos de esfuerzo, ser tomado como:

r nF F (7.5.3-1)

donde: = factor de resistencia a la fluencia o al esfuerzo

ltimo, especificado en la Tabla 7.5.4-1

nF = esfuerzo nominal, esfuerzo ltimo, o esfuerzo de

pandeo especificados en los artculos 7.9, 7.10, 7.11, 7.12, 7.13 y 7.14 correspondientes (MPa)

7.5.4 Factores de resistencia Los factores de resistencia deben ser tomados como se especifica en la Tab1a 7.5.4-1.

Tabla 7.5.4-1 Factores de resistencia

Efecto de la Fuerza y u c s b

Arrugamiento del alma - - 0.80 - -

Resistencia a la traccin 0,90 0,75 - - -

Capacidad de la columna:

Para 1.5 , 0.94 0.19 0.90c

0,90 -

para 1.5 , 0.52 0.09 0.90c

Compresin en componentes de columnas Aletas y piernas sobresalientes - - 0,80 0,90 -

Compresin en componentes de columnas, seccin bruta de planchas planas con ambos bordes soportados.

- - 0,80 0,90 -

Compresin en componentes de columnas, seccin bruta de planchas curvas soportadas en ambos bordes, muros de tubos redondos u ovalados

- - 0,75 0,90 -

Traccin en fibras extremas de vigas

Perfiles estructurales flexionados sobre el eje fuerte

0,90 0,80 - - -

Tubos rectangulares 0,90 0,85 - - -

Traccin en las fibras extremas de vigas Tubos redondos u ovalados-pernos 0,85 0,75 - - -

Traccin en las fibras extremas de las vigas Perfiles flexionados sobre el eje dbil, barras rectangulares, planchas

0,85 0,75 - - -

Compresin en vigas, Fibra extrema, Seccin bruta de un Alma simple Vigas flexionadas sobre eje fuerte

- - - 0,90 0,80

Compresin en vigas, Fibra extrema, Seccin bruta de tubos redondos u ovalados - - - 0,85 0,75

Compresin en vigas, Fibra extrema, Seccin bruta de vigas slidas rectangulares - - - 0,85 0,85

Compresin en vigas, Fibra extrema, Seccin bruta de tubos rectangulares y secciones en cajn

- - - 0,90 0,80

Compresin en componentes de vigas (componente bajo de compresin uniforme), Seccin bruta de Alas sobresalientes

- - 0,80 0,90 -

Compresin en componentes de vigas (componente bajo de compresin uniforme), Seccin bruta de Placas planas con ambos bordes soportados

- - 0,80 0,90 -

Compresin en componentes de vigas de Secciones curvas - - 0,75 0,85 -

Compresin en componentes de vigas (componente bajo flexin en su propio plano), Seccin bruta de Placas planas con los bordes a compresin libres, bordes a traccin soportados

- - 0,80 0,85 -

Compresin en componentes de vigas (componente a flexin en su propio plano), Seccin bruta de Placas planas con ambos bordes apoyados

- - 0,80 0,85 -

Compresin en componentes de vigas (Componente bajo flexin en el plano propio), Seccin bruta de Placas planas con rigidizador horizontal, ambos bordes apoyados

- - 0,80 0,85 -

SECCIN 7 7-11

soportados

Cortante de Almas planas no rigidizadas - - 0,80 0,90 -

Cortante de Almas planas rigidizadas - - 0,80 0,90 -

Cortante de Rigidizadores transversales 0.90

Rigidizadores de apoyo 0.90

7.6 CONSIDERACIONES DE FATIGA Y FRACTURA

7.6.1 Fatiga

7.6.1.1 General La fatiga se debe clasificar como fatiga inducida por carga, o como fatiga inducida por distorsin.

C7.6.1.1 En las Especificaciones Estndar AASHTO

1996, las disposiciones explcitamente relativas a la fatiga

se referan nicamente a la fatiga inducida por carga.

7.6.1.2 Fatiga inducida por carga

7.6.1.2.1 Aplicacin La solicitacin a considerar para el diseo por fatiga los detalles de un puente de aluminio ser el intervalo de esfuerzo por carga viva. Las tensiones residuales no se incluirn en el intervalo de esfuerzo. Se aplicarn estas disposiciones solo a detalles sujetos a una esfuerzo de traccin neto aplicado. En regiones donde las cargas permanentes producen compresin, la fatiga ser considerada solo si el esfuerzo de compresin es menor que dos veces el esfuerzo de traccin mximo por carga viva resultante de la combinacin de carga de fatiga como se especifica en la tabla 3.4.1-1.

C7.6.1.2.1 El comentario del artculo 6.6.1.2.1 tambin

se aplica a puentes de aluminio.

7.6.1.2.2 Criterios de diseo Para las consideraciones de fatiga inducida por cargas, cada detalle debe satisfacer:

N

f F (7.6.1.2.2-1)

donde:

= factor de carga especificado en la Tabla 3.4.1-1

para la combinacin de carga de fatiga.

f = el efecto de la fuerza. Intervalo del esfuerzo

debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el artculo 3.6.1.4 (kN)

N

F = resistencia nominal a la fatiga como se

especifica en el artculo 7.6.1.2.4 (kN)

C7.6.1.2.2 Reescribiendo la ecuacin 7.6.1.2.2-1 en

trminos de fatiga por cargas y parmetros de resistencia de

fluencia:

N

f F (C7.6.1.2.2-1)

Pero, para el estado lmite de la fatiga,

1.0 ,

1.0

7.6.1.2.3 Categoras de detalles Los componentes y detalles con resistencia a la fatiga menor o igual a Detalles de Categora C deben ser diseados para satisfacer los requerimientos de sus respectivas categoras de detalles, como se resume en la Tabla 7.6.1.2.3-1 y se muestra en la figura 7.6.1.2.3-1. Para tableros de aluminio anistropos, pueden tambin considerar los detalles de la Tabla 6.6.1.2.3-1.

7-12 SECCIN 7

Tabla 7.6.1.2.3-1 Categoras de los detalles para la fatiga

Construccin Detalle Categora del Detalle

Nmero del ejemplo

ilustrativo

Miembros lisos Metal base con superficie laminada o limpia A 1, 2

Miembros armados

Metal base y metal de soldadura en componentes sin accesorios, conectados mediante:

Soldadura de ranura continua de penetracin total, o

Soldadura de ranura continua de penetracin parcial paralela a la direccin del esfuerzo aplicado, o

Soldadura de filete continua paralela a la direccin del esfuerzo aplicado

B 3, 4, 5

Metal base en los extremos de las planchas cubrejuntas de longitud parcial con o sin soldadura en los extremos

E 5

Conexiones sujetadas mecnicamente

Metal base en la seccin neta de uniones:

No incluye flexin fuera del plano en el materiales conectado,

Donde:

Relacin de esfuerzo

SECCIN 7 7-13

Solvencia establecida por NDT

Todos los esmerilados en la direccin de las tensiones aplicadas

Entre planchas o secciones transversales similares

B 9

Con transiciones en ancho o espesor y donde las soldaduras se han pulido para proporcionar pendientes no mayores que 1,0 a 2,5

B 11,12

Con o sin transiciones con pendientes no mayores que 1,0 a 2,5, cuando no se remueve el refuerzo de la soldadura

C 9,10,11,12

Accesorios

Metal de base en detalles unidos por soldadura de ranura de penetracin total cargadas transversal o longitudinalmente con un radio de transicin suave con los extremos de la soldadura pulida, sin importar las dimensiones del detalle

13

Radio de transicin 356 mm B

356 mm. > radio de transicin 152 mm

C

152 mm > radio de transicin 50 mm.

D

Metal de base en detalles unidos por soldaduras de ranura de penetracin parcial, pulidas, cargadas transversalmente o longitudinalmente con un radio de transicin suave con los extremos de la soldadura pulida, sin importar las dimensiones del detalle:

16

Radio de transicin 24.0 610 mm B

610 mm > radio de transicin 152 mm

C

152 mm > radio de transicin 50,8 mm.

D

a = dimensin del detalle en la direccin del esfuerzo aplicado

Metal de base en detalles unidos por soldadura de ranura de penetracin total o parcial, pulida, o soldaduras de filete Cargadas longitudinalmente con un radio de transicin, si existe, menor que 50,8 mm:

b = dimensin del detalle Perpendicular a la direccin del esfuerzo aplicado

a < 50,8 mm C 19

50,8 mm a 12b o 100 mm D 14

A > 12b o 100 mm E 14, 19,20

7-14 SECCIN 7

Figura 7.6.1.2.3-1 Ejemplos ilustrativos

SECCIN 7 7-15

Figura 7.6.1.2.3-1 Ejemplos ilustrativos (continuacin) 7.6.1.2.4 Resistencia a la fatiga La resistencia nominal a la fatiga ser tomada como:

2

1 1

2

C

N TH

CF F

N

(7.6.1.2.4-1)

En la cual:

365 75N n ADTT SL (7.6.1.2.4-2)

Donde:

1C , 2C = Constantes especificadas en la tabla

C7.6.1.2.4 El requisito en puentes con un alto volumen

de trfico, de que el rango del esfuerzo mximo

experimentado por un detalle sea menor que el umbral de

amplitud constante de la fatiga, proporciona una vida de

fatiga tericamente infinita. El mximo intervalo de

esfuerzo se supone que es el doble del intervalo de esfuerzo

por carga viva debido al paso de la carga de fatiga,

amplificado de acuerdo con los coeficientes para la

combinacin de carga de fatiga de la Tabla 3.4.1-1.

En las Especificaciones Estndar del AASHTO 1996, el

umbral de fatiga de amplitud constante se denomin como

rango de esfuerzo admisible de fatiga para ms de 2

millones de ciclos, en una estructura con trayectorias de

cargas redundantes.

7-16 SECCIN 7

7.6.1.2.4-1

n = Nmero de ciclos de un rango de esfuerzo por

el paso de camiones, tomado de la tabla 7.6.1.2.4-2

SL

ADTT = ADTT de un solo carril como se

especifica en el artculo 3.6.1.4

TH

F = Umbral de fatiga de amplitud constante

especificado en la Tabla 7.6.1.2.4-3 (MPa)

En la elaboracin general de las Especificaciones se ha

considerado una vida til de 75 aos. Si se busca una vida

til de diseo distinta a 75 aos, se puede insertar en la

ecuacin un nmero N distinto de 75.

Tabla 7.6.1.2.4-1 Constantes de categoras de detalles

Categora del Detalle

81 10C x 2C

A 100.000,0 0,155

B 520,0 0,211

C 36,0 0,237

D 8,4 0,249

E 1,2 0,284

F 0,46 0,292

Tabla 7.6.1.2.4-2 Ciclos de carga, n , por paso de camin

Miembros longitudinales Longitud del tramo

>12 m 12 m

Vigas de tramo simple l.0 2.0

Vigas continuas

1) Cerca del apoyo interior 1.5 2.0

2) En otra parte l.0 2.0

Voladizos 5.0

Vigas principales

Cerchas 1.0

Miembros transversales

Espaciamiento

>6 m 6 m

l.0 2.0

Tabla 7.6.1.2.4-3 Umbrales de fatiga de amplitud constante

Categora de Detalle Umbral (MPa)

A 66

B 41

C 28

D 21

E 14

F 11

7.6.1.3 Distorsin inducida por fatiga Se deben proveer suficientes trayectorias de carga para transmitir todas las fuerzas intencionales y no intencionales a todos los componentes que conforman la seccin longitudinal

C7.6.1.3 Los esfuerzos de distorsin inducidos son

difciles de cuantificar en clculos rutinarios. La mejor

aproximacin, por lo tanto, es la de excluir el desarrollo de

tales tensiones por medio de un apropiado detallado.

SECCIN 7 7-17

de un miembro, por medio de la unin de los miembros transversales, ya sean primarios o secundarios. Las trayectorias de carga se proveen al unir los diversos componentes, ya sea a travs de soldadura o atornillado.

7.6.1.3.1 Conexiones de planchas transversales Se aplican las disposiciones del artculo 6.6.1.3.1.

7.6.1.3.2 Conexin de planchas laterales Se aplican las disposiciones artculo 6.6.1.3.2.

7.6.2 Fractura Los requisitos obligatorios sobre tenacidad especificados en este documento, slo se aplicarn a los miembros de fractura crtica. En los pliegos de contratacin se deben identificar los miembros de fractura crtica. Los miembros con fractura crtica pueden ser evaluados por anlisis de la curva R, cumpliendo con la ASTM E561, o por evidencia de la ductilidad del material, inferida de la reduccin del rea durante los ensayos de traccin.

C7.6.2 Los principales componentes trasmisores de

carga fabricados con las aleaciones de aluminio descritas en

estas especificaciones tienen una experiencia de campo

exitosa en estructuras de puentes. Estas aleaciones son

inherentemente tan resistentes, que los procedimientos

actuales de ensayo especificados para metales, no pueden

caracterizar adecuadamente la resistencia a la fractura del

material. La tenacidad es generalmente satisfactoria,

siempre que las directrices de diseo de fatiga se sigan.

No hay criterios simples para la deteccin de la resistencia a

la fractura de las aleaciones de inters.

No existe una correlacin razonable para la resistencia al

impacto de fractura, Charpy Vnotch, para aleaciones de

aluminio. La mayora de las aleaciones de aluminio no

muestran reduccin de resistencia con temperaturas bajas y

cargas de impacto; de hecho, generalmente, muestran un

incremento de la resistencia.

La resistencia del material puede ser descrita por medio del

anlisis de la curva R. En muchos casos, la curva R para

aleaciones estructurales no muestra ninguna meseta, sino

que aumenta la resistencia con la extensin de las fisuras.

(Kosteas y Graf, 1984).

7.7 CONSIDERACIONES DE DISEO

7.7.1 Contraflecha por carga muerta Se aplican las disposiciones del artculo 6.7.2.

7.7.2 Requerimientos de soldadura Los requerimientos para soldadura de los miembros con fractura crtica deben ser como se especifica en la ANSI/A WS D1.2-97, secciones 2, 3, y 5. El soporte permanente para las soldaduras de ranura debe ser de aluminio de la misma aleacin que el metal base. El soporte temporal para las soldaduras de ranura puede ser de acero inoxidable austentico, cinta de vidrio, cermica o aluminio anodizado de la misma aleacin. El cobre no debe utilizarse como respaldo temporal. Los pliegos de contratacin deben especificar que la soldadura de filete intermitente no est permitida.

C7.7.2 El cobre utilizado como soporte temporal

introduce peligros de contaminacin y problemas de

corrosin en la soldadura.

7.7.3 Procedimientos de Soldadura Los procedimientos de soldadura deben ser como los especificados en el Cdigo de Soldadura Estructural - Aluminio, ANSI/AWS D1.2, Seccin 4.

7-18 SECCIN 7

7.7.4 Ensayos no destructivos Los ensayos no destructivos para miembros con fractura crtica deben hacerse como se especifica en el Cdigo de soldadura estructural-Aluminio, ANSI/AWS D1.2, Seccin 5.7.

7.7.5 Levantamiento y deslizamiento de losas de tablero Si se usa el diseo no compuesto, la losa se debe conectar a los miembros de soporte para resistir el levantamiento y deslizamiento. Los dispositivos de conexin deben disearse sobre la base de la accin compuesta total, incluso si la accin compuesta se desprecia en el diseo de los componentes de apoyo del tablero.

7.7.6 Secciones compuestas Los siguientes criterios se aplican al diseo de vigas de aluminio compuestas con un tablero de concreto:

El diseo elstico se puede usar basado en el mtodo de seccin transformada.

Los conectores de corte deben ser de la misma aleacin y temple de la viga. Se debe demostrar, mediante ensayos fsicos en condiciones representativas, que la resistencia y las caractersticas de fatiga de las conexiones a cortante son adecuadas.

Se deben considerar, de acuerdo con los intervalos y gradientes de temperatura especificados en los artculos 3.12.2 y 3.12.3, respectivamente, los esfuerzos trmicos entre las vigas de aluminio y el concreto.

Se deben consideran reducciones en los esfuerzos admisibles debidos a la soldadura de acuerdo con las disposiciones del artculo 7.4.2.2.

Todo aluminio en contacto con (o embebido en) concreto debe estar revestido con un revestimiento de conversin de cromato.

Las barras de acero de refuerzo para el tablero de concreto deben tener un recubrimiento epxico. Para proteccin adicional, los conectores de corte pueden ser pintados.

Los pliegos de contratacin deben especificar que las mezclas de concreto con cloruros se deben evitar.

C7.7.6 La accin compuesta se ha usado en varios

puentes de aluminio. Los principios bsicos del diseo

utilizados son los mismos que los usados para puentes de

acero.

Los conectores de corte son generalmente ngulos extruidos

o perfiles en Z con secciones ms gruesas en los puntos de

fuerza de corte mxima.

Donde sea posible, las soldaduras deben ubicarse en puntos

de menor momento y ser empalmados para la mayor

resistencia.

El propsito de estos recubrimientos es evitar la accin

galvnica entre materiales diferentes.

Los cloruros en el concreto promovern la corrosin

galvnica entre las barras de acero de refuerzo y los

conectores de corte de aluminio.

7.8 DIMENSIONES GENERALES Y REQUERIMIENTOS DE DETALLE

7.8.1 Longitud efectiva del tramo Se aplican las deposiciones del artculo 6.7.1.

7.8.2 Relaciones de esbeltez para elementos a traccin y compresin Los componentes de compresin deben cumplir los requisitos de esbeltez especificados en este documento.

Para los componentes principales, o para los que ms del 50 por ciento de los esfuerzos resultan del esfuerzo de carga muerta y viva:

SECCIN 7 7-19

100KL

r

Para los componentes de arriostramiento:

120KL

r

Solo para los fines de este artculo, el radio de giro se puede calcular en una seccin ficticia que desprecie parte del rea de un componente, siempre y cuando:

La capacidad del componente basada en el rea y el radio de giro reales exceda las cargas mayoradas, y

La capacidad del componente ficticio basada en un rea reducida y su correspondiente radio de giro tambin supere las cargas mayoradas.

Cuando un componente contiene planchas perforadas de cubierta, el radio de giro y el rea efectiva para el esfuerzo resistido se pueden determinar en una seccin transversal tomada en el

punto de mximo ancho de perforacin. Donde las perforaciones estn escalonadas en las planchas de opuesta de cubierta, el rea de las seccin transversal del miembro se considera igual a la de una seccin que tiene perforaciones en el mismo plano transversal.

La longitud no arriostrada, L , debe ser tomada como:

Para los cordones superiores de cerchas de medio paso, la distancia entre los puntos de paneles apoyados lateralmente,

Para otros componentes principales, la distancia entre puntos de interseccin de paneles o centros de conexiones de extremo, y

Para los componentes secundarios, la distancia entre los centros de las conexiones finales de dichos componentes o los centros de puntos arriostrados.

Los componentes a traccin, excepto barras, barras de ojo, cables y planchas, debern cumplir las relaciones de esbeltez especificados en este documento.

Para los componentes principales sometidos a reversin de esfuerzos:

120L

r

Para otros componentes principales:

150L

r

Para los componentes de arriostramiento:

200L

r

7-20 SECCIN 7

Se debe considerar la posibilidad de vibraciones inducidas por el viento en los componentes diseados para lmites de esbeltez superiores a 120. 7.8.3 Espesor mnimo del Aluminio El espesor de una plancha o de los componentes de aluminio no debe ser inferior a 4,8 mm, a menos que un espesor menor pueda ser justificado por medio de una evaluacin del proceso en la fabricacin, el transporte y los procedimientos de montaje de un puente en especfico.

C7.8.3 El lmite en el espesor del aluminio depende

principalmente de la resistencia a los daos durante la

manipulacin y la fabricacin, y no de la necesidad de

tolerancia a la corrosin. Para grandes componentes

principales 4,8 mm es un espesor mnimo razonable.

Los puentes de aluminio construidos en la dcada de 1960 y

en uso actualmente emplean espesores tan pequeos como

3,2 mm. Vigas I estndar y canales de aluminio extruido

tienen almas tan delgadas como 3,3 mm.

7.8.4 Diafragmas y prticos transversales Se aplicarn los siguientes artculos de la seccin 6:

Artculo 6.7.4.2 Vigas rectas en I

Artculo 6.7.4.3 Vigas rectas en cajn

Artculo 6.7.4.4 Cerchas y arcos Luces de vigas extruidas y de vigas armadas deben estar provistos con prticos transversales o diafragmas en cada soporte y con prticos transversales o diafragmas intermedios en todos los tramos, con los espaciamientos requeridos para controlar la estabilidad y los esfuerzos por viento sobre las aletas de los miembros principales. Los diafragmas para vigas extruidas deben tener, al menos, un tercio de la altura de la viga. Los diafragmas para vigas armadas deben ser tan altos como sea posible. Se deben proporcionar prticos cruzados y diafragmas en los extremos para transmitir las fuerzas laterales a los apoyos. Donde los soportes tienen una inclinacin de ms de 20, los prticos transversales intermedios deben ser colocados normales a los componentes principales. Las planchas verticales de conexin, como refuerzos transversales que conectan los diafragmas o prticos transversales a la vigueta o viga, deben estar rgidamente conectados, tanto a la aleta superior como a la inferior.

C7.8.4 Aunque estas especificaciones permiten

diafragmas tan poco profundos como un tercio de la

profundidad de las vigas extruidas, cuando sea prctico se

prefieren diafragmas de la mitad de la profundidad.

Para puentes de vigas armadas se prefieren prticos

transversales intermedios tipo X o tipo V.

7.8.5 Arriostramiento lateral

7.8.5.1 General Aplican las siguientes disposiciones de la seccin 6:

Artculo 6.7.5.1 General

Artculo 6.7.5.2 Seccin recta en I

Artculo 6.7.5.3 Secciones rectas en cajn

Artculo 6.7.5.4 Cerchas

7.8.5.2 Puentes con tablero inferior Cuando las vigas constituyan los elementos principales de puentes de tablero inferior, dichos elementos se deben rigidizar contra la deformacin lateral mediante planchas de refuerzo o riostras de rodilla de alma slida, conectadas a los rigidizadores en los elementos principales y a las

C7.8.S.2

Este lmite le permite a la placa ser esforzada hasta

Fcy.. De lo contrario se necesita arriostramiento.

SECCIN 7 7-21

vigas de tablero. Si la longitud no soportada del borde de la plancha de refuerzo, o del alma slida, excede el criterio dado por la ecuacin. 7.8.5.2-1, la plancha o el alma deben tener una placa rigidizadora o, bien, ngulos conectados a lo largo de su borde no soportado.

0.29 p cyp

B FL

t D

(7.8.5.2-1)

donde:

L = longitud no soportada de la plancha (mm)

t = Espesor de la placa (mm)

pB = Coeficiente especificado en la tabla 7.10.1-2

pD = Coeficiente especificado en la tabla 7.10.1-2

cyF = Esfuerzo de fluencia por compresin

especificado en la tabla 7.4.2.1-1 7.8.6 Pernos y elementos conectados por pernos Los pernos se deben dimensionar para soportar los cortantes y los momentos flectores mximos producidos por los componentes conectados. Aplican los siguientes artculos de la seccin 6:

Artculo 6.7.6.1 Ubicacin

Artculo 6.8.7.2 Pernos de planchas

Artculo 6.7.6.4 Pernos y Tuercas

Artculo 6.8.6 Bielas

Artculo 6.8.7 Planchas conectadas por pernos

7.9 MIEMBROS A TRACCIN

7.9.1 General En general, la seccin debe ser compacta y dimensionada para minimizar la excentricidad entre el baricentro de la seccin y la carga amplificada, o su lnea de accin. Se debe considerar tambin la conveniencia de la conexin con otros miembros o placas de refuerzo.

7.9.2 Resistencia a la traccin La resistencia,

modificada por factores, en trminos de esfuerzo, yF ;

debe ser tomada de acuerdo con los valores dados de las ecuaciones 7.9.2-1 y 7.9.2-2:

r y tyF F (7.9.2-1)

tur u

t

FF

k (7.9.2-2)

Donde:

tyF = Resistencia a la fluencia por traccin

especificada en la tabla 7.4.2.1-1 (MPa)

tuF = Resistencia ltima a la traccin especificada en

7-22 SECCIN 7

la tabla 7.4.2.1-1 (MPa)

y , u = Factores de resistencia especificados en

la tabla 7.5.4-1

tk = Valor especificados en la tabla 7.10.1-1

La resistencia a la traccin dada por la ecuacin 7.9.2-1 debe ser comparada con el esfuerzo de traccin calculado, dividiendo la carga factorada por el rea del componente, sin la deduccin por huecos de los sujetadores. La resistencia dada por la ecuacin. 7.9.2-2 debe ser comparada con el esfuerzo de traccin basado en la seccin neta. 7.9.3 rea efectiva de ngulos y secciones T El rea efectiva de un miembro de un solo ngulo a traccin, un miembro en T a traccin, o de cada ngulo de un elemento a traccin de doble ngulo conectado espalda con espalda en el mismo lado de una plancha de refuerzo, debe ser asumida como el rea neta de la aleta superior o inferior conectada, ms la mitad de la zona de la aleta sobresaliente. Si un miembro de doble ngulo o seccin T en traccin est conectado con los ngulos o aletas espalda con espalda en lados opuestos de una plancha de refuerzo, el rea neta total de las formas debe considerarse eficaz. Los ngulos de arrastre se pueden considerar efectivos en la transmisin de esfuerzos, siempre que estn conectados con elementos de fijacin, por lo menos, con un tercio ms de los sujetadores requeridos por el esfuerzo para ser llevado por el ngulo de arrastre. Cuando los ngulos se conectan para separar las planchas de refuerzo y los ngulos estn conectados por platinas permanentes situadas tan cerca como sea posible del refuerzo, o por otros medios adecuados, se puede considerar efectiva el rea neta total de los ngulos. Si los ngulos no estn conectados de esa forma, slo el 80 por ciento de las reas netas se considerarn efectivas.

7.9.4 rea neta Se aplicarn las disposiciones del artculo 6.8.3 a menos que se modifiquen en esta seccin. A menos que agujeros ms grandes sean permitidos de acuerdo con el artculo 7.14.2.2, el dimetro efectivo del agujero se debe tomar como 1,59 mm mayor que el dimetro nominal del agujero.

7.10 MIEMBROS A COMPRESIN

7.10.1 General Los parmetros de resistencia a la compresin deben ser los especificados en las Tablas 7.10.1-1, 7.10.1-2 y 7.10.1-3. La seccin transversal de un miembro a compresin

C7.10.1 Las constantes para la frmula de pandeo para

otras aleaciones y temples se dan en la ltima edicin de

Especificaciones Para Estructuras de Aluminio.

SECCIN 7 7-23

puede estar compuesta por varios elementos delgados. La resistencia, afectada por factores para la seccin como un todo, se puede considerar como el promedio ponderado de las resistencias afectadas por factores de los elementos individuales, donde se pondera la resistencia para cada elemento, de acuerdo con la relacin del rea del elemento a la superficie total de la seccin. La resistencia afectada por factores de la seccin como un todo, utilizada como una columna, no puede ser superior a la especificada por la ecuacin. 7.10.2-1 o la ecuacin 7.10.2-2. Tabla 7.10.1-1 Valores para los coeficientes 1k , 2k , ck y tk

Designacin ASTMB209 ASTM B209, B221, B308, B429

Aleacin y Temple Aleaciones 5086-H116, 5456-H116

y 5083-H321 Aleaciones 6061- T6 y T651

Regiones alejadas a ms de 25,4 mm de una soldadura:

tk 1,00 1,00

ck 1,10 1,12

Regiones dentro 25,4 mm de una soldadura:

tk 1,00 1,00

ck 1,00 1,00

Endurecimiento de planchas planas en compresin:

1k 0,50 0,35

2k 2,04 2,27

Endurecimiento de planchas planas en flexin:

1k 0,50 0,50

2k 2,04 2,04

Tabla 7.10.1-2 Frmula para los parmetros de pandeo

Tipo de esfuerzo y miembro

ASTM B209, Aleacin 5086-H1l6, 5456-Hl16 y 5083-H321

ASTM B209, B221, B308, B429, aleacin 6061- T6 y 6061- T651

Intercepto (MPa) Pendiente (MPa) intercepto (Mpa) pendiente (Mpa)

Compresin en columnas y alas de

vigas

1

26

20

c cc

B BD

E

1

2

10

c cc

B BD

E

compresin en placas planas

1

26

20

p p

p

B BD

E

1

2

10

p p

p

B BD

E

compresin en placas dobladas sobre su propio

plano

1

26

20

b bb

B BD

E

1

26

20

b bb

B BD

E

esfuerzo cortante en placas planas

1

26

20

s ss

B BD

E

1

2

10

s ss

B BD

E

7-24 SECCIN 7

Tabla 7.10.1-3 Valores seleccionados para los parmetros de pandeo Secciones no soldadas

Aleacin y temple

ASTMB209 ASTMB209 ASTM B209, B221,

B308, B429 ASTMB209

Aleacin 5086-H116 Aleacin 5456-H116

Aleacin 6061-T6, T651

Aleacin 5083-H321

cB (Mpa) 208 217 272 208

cD (Mpa) 1.37 1.46 1.70 1.37

cC 101 99 66 101

pB , (Mpa) 249 260 310 249

pD (Mpa) 1.80 1.92 2.08 1.80

pC 92 91 61 92

bB (Mpa) 332 345 461 332

bD (Mpa) 2.76 2.94 4.59 2.76

bC 80 78 67 80

sB (Mpa) 155 188 178 177

sD , (Mpa) 0.883 1.17 0.903 1.08

sC 117 107 81 110

tB (Mpa) 239 248 298 239

tD , (Mpa) 9.63 10.1 10.7 9.63

tC , 235 226 141 235

tbB (Mpa) 358 372 447 358

tbD (Mpa) 22.7 23.9 30.7 22.7

tbC 84 82 55 84

7.10.2 Resistencia a la compresin de las Columnas A menos que se reduzca an ms por consideraciones de esbeltez de las planchas o componentes, la resistencia a la compresin afectada por factores, e trminos de esfuerzo, se toma como:

Si 2S entonces:

cy

r c c cc sc

FF B D

k (7.10.2-1)

Si 2S entonces:

2

cy

r

FF

(7.10.2-2)

En las cuales:

SECCIN 7 7-25

cyFKL l

r E

(7.10.2-3)

cc ccy

ED D

F (7.10.2-4)

2

cycFC

SE

(7.10.2-5)

Donde:

s , c = Factores de resistencia especificados en

la tabla 7.5.4-1

cB , cD , cC = Parmetros especificados en las

tablas 7.10.1-2 o 7.10.1-3

ck = Constantes especificadas en la tabla 7.10.1-1

r = Radio de giro (mm)

k = Factor de longitud efectiva de la columna

especificado en el artculo 4.6.2.5

cyF = Parmetro especificado en la tabla 7.4.2.1-1

(MPa) E = Mdulo de elasticidad por compresin

especificado en el artculo 7.4.2 (MPa) L = Longitud entre puntos de soporte lateral de un

miembro a compresin (mm) 7.10.3 Resistencia a la compresin de os componentes de columnas-aletas y piernas sobresalientes La resistencia a la compresin, afectada por factores, en trminos de esfuerzo debe tomarse como

Si 2

bS

t entonces:

5.1cy

r c p p sc

FbF B D

t k

(7.10.3-1)

Si 2

bS

t entonces:

2

2

5.1

cr

EF

b

t

(7.10.3-2)

En las cuales

25.1

pCS (7.10.3-3)

donde: B = ancho (mm)

t = espesor (mm)

ek = coeficiente especificado en la tabla 7.10.1-1

C7.10.3 Se asume que la resistencia de las columnas est

limitada por la resistencia al pandeo local de las piernas y

las aletas. No se toma en cuenta la resistencia postpandeo

en dichos miembros. Note que las frmulas tienen la misma

forma que las Ecuaciones. 7.10.2-1 y 7.10.2-2. En las

ecuaciones 7.10.3-1 y 7.10.3-2, la esbeltez para pandeo en

planchas se supone que es 5.1b t , donde el coeficiente 5.l

es el valor que aplica a una plancha libre en un borde y con

soporte simple en el otro.

Los miembros de seccin abierta que son asimtricos con

respecto a uno o ambos ejes principales pueden estar sujetos

a una falla combinada por torsin y flexin. Para ngulos

simples o secciones de ngulos dobles y T , se proporciona

un factor de seguridad adecuado contra este tipo de falla.

Otras secciones asimtricas abiertas tales como canales,

aletas de ngulos, o las formas sombrero, no se deben

utilizar como columnas, a menos que se realice un anlisis

de la resistencia al pandeo por torsin y flexin combinada.

7-26 SECCIN 7

pC , pD , pB = parmetros especificados en la

tabla 7.10.1-2 o 7.10.1-3

c , s = Factores de resistencia especificados en

la tabla 7.5.4-1

cyF = Parmetro especificado en la tabla 7.4.2.1-1

(MPa) 7.10.4 Resistencia a la compresin de componentes de Columnas, Secciones brutas -Planchas planas con ambos extremos soportados

7.10.4.1-General

La resistencia a la compresin afectada por factores en trminos de esfuerzo debe tomarse como:

Si 2

bS

t entonces

1.6cy

r c p p sc

FbF B D

t k

(7.10.4.1-1)

Si 2

bS

t pero en menor a 60 por ciento de la

esbeltez mxima de la columna, kL r , entonces:

2

1.6

c Pr

k B EF

b

t

(7.10.4.1-2)

En la cual:

1

21.6

p

p

k BS

D (7.10.4.1-3)

Donde

pB , pD = Parmetros especificados en las tablas

7.10.1-2 y 7.10.1-3

c , s = Factores de resistencia especificados en

la Tabla 7.5.4-1

1k , 2k y ck = Constantes especificadas en la

tabla 7.10.1-1

cyF = Parmetro de la tabla 7.4.2.1-1 (MPa)

rF = Resistencia afectada por factores. (MPa)

kL r = Mxima relacin de esbeltez de columnas

b t = Relacin ancho-espesor para la aleta de la

columna E = Mdulo de elasticidad a compresin

Especificados en el artculo 7.4.2 (MPa)

C7.10.4.1 La relacin de esbeltez equivalente es 1.6b/t,

valor que se aplica a una plancha simplemente soportada en

los dos bordes longitudinales. En este rango de valores de

b t , la resistencia a pandeo local es esencialmente, la

misma que la resistencia ltima o de arrugamiento.

La ecuacin 7.10.4.1-2 se basa en la resistencia de

arrugamiento de una plancha simplemente soportada en

ambos bordes longitudinales. Esta resistencia se podra

considerar mayor que la resistencia de pandeo local para

secciones delgadas.

Estas disposiciones aprovechan la resistencia posterior al

pandeo de elementos de plancha soportados en sus dos

bordes ya que, por lo general, tales elementos se pueden

pandear sin causar falla del miembro. Sin embargo, hay

casos en los que la menor rigidez que acompaa el pandeo

local de estos elementos, puede necesitar una reduccin en

la resistencia afectada por factores determinada en el

artculo 7.10.1. El artculo 7.10.3 no toma en cuenta la

fuerza posterior al pandeo, por lo tanto, ninguna disposicin

es necesaria para cualquier efecto adicional de pandeo local

de los tipos de elementos cubiertos.

7.10.4.2 Efecto del pandeo local de los elementos en la resistencia de una columna Si el b t mximo

de la aleta de un tubo rectangular o de un perfil de forma cerrada es mayor que el valor de 2S y tambin mayor al

C7.10.4.2 La ecuacin 7.10.4.2-1 aplica slo para

aquellos casos en los que el pandeo local de un elemento

precipita el pandeo global de toda la columna. Esta

ecuacin reduce la resistencia afectada por factores para

considerar esa situacin.

SECCIN 7 7-27

60 por ciento de la relacin de esbeltez mxima de la columna, la resistencia afectada por factores, se debe considerar como:

2

2 3 4 31.6

cr

EF

kL b

r t

(7.10.4.2-1)

Donde:

c = Factor de resistencia especificado en la tabla

7.5.4-1

kL r = Relacin mxima de esbeltez de la columna

b t = Relacin de ancho a espesor para la aleta de la

columna E = Mdulo de elasticidad a compresin

especificado en el artculo 7.4.2 (MPa)

7.10.5 - Resistencia a la compresin de los componentes de columnas, secciones brutas de planchas curvas apoyadas en ambos extremos, muros de tubos redondos u ovalados La resistencia a la compresin afectada por factores, en trminos de esfuerzo debe ser tomada como:

Si 2

RS

t , entonces:

cy

r c t t sc

FRF B D

t k

(7.10.5-1)

Si 2

RS

t , entonces:

2

2

16 11225

cr

EF

R R

t t

(7.10.5-2)

Donde:

2S = tC

tB , tD = Parmetros especificados en las tablas

7.10.1-2 y 7.10.1-3 (MPa)

c , s = Factor de resistencia especificado en la

tabla 7.5.4-1

ck = Valor especificado en la tabla 7.10.l-1

E = Mdulo de elasticidad por compresin especificado en el artculo 7.4.2 (MPa)

R = Radio mximo de espesor medio (mm)

t = Espesor (mm)

C7.10.5 Las frmulas se basan en la fuerza de pandeo

local de tubos en compresin directa.

7-28 SECCIN 7

7.11 MIEMBROS A FLEXIN 7.11.1 Resistencia a la traccin de miembros flexin

7.11.1.1 Seccin neta No se deber reducir el rea de la seccin transversal por agujeros de pernos en un miembro a flexin, a menos que la reduccin en el rea de la seccin transversal, tal como se determina en el artculo 7.9.4 y 7.9.3, sea superior al 15 por ciento de la seccin transversal bruta, en cuyo caso el exceso mayor al 15 por ciento ser deducido.

7.11.1.2 Traccin en las fibras extremas de vigas, perfiles estructurales doblados sobre el eje fuerte, tubos rectangulares La resistencia afectada por factores, en trminos de esfuerzos, se tomar como el menor de los valores especificados por las ecuaciones. 7.11.1.2-1 o 7.11.1.2-2.

r y tyF F (7.11.1.2-1)

tur u

t

FF

k (7.11.1.2-2)

donde:

tyF = Resistencia a la fluencia por traccin

especificada en la tabla 7.4.2.1-1 (MPa)

tuF = Resistencia a la traccin especificada en la tabla

7.4.2.1-1 (MPa)

y , u = Factores de resistencia especificados En

la Tabla 7.5.4-1

7.11.1.3 Traccin en fibras extremas de vigas, tubos redondos u ovalados La resistencia, afectada por factores en trminos de esfuerzo, debe ser tomada como el menor de los valores especificados en cualquiera de las ecuaciones 7.11.1.3-1 o 7.11.1.3-2.

1.17r y tyF F (7.11.1.3-1)

1.24 tur ut

FF

k (7.11.1.3-2)

C7.11.1.3 La resistencia, en trminos de esfuerzo de

traccin, para tubos redondos y ovalados sometidos a

flexin es algo mayor que para los perfiles estructurales. El

anlisis y las pruebas han demostrado que la fluencia o la

falla de vigas tubulares no ocurre hasta el momento en que

se excede considerablemente el valor predicho por la

frmula de la flexin, basada en una distribucin triangular

de esfuerzos. Las constantes de 1,17 y 1,24 fueron

desarrolladas sobre esta base y son anlogas a los factores

de forma. El factor tk se proporciona para la resistencia a la

traccin para algunas aleaciones que no desarrollan

suficientes propiedades de altos esfuerzos de traccin en

presencia de esfuerzo.

7.11.1.4 Traccin en las fibras extremas de vigas-Secciones flexionadas con respecto el eje dbil, Barras rectangulares, Planchas La resistencia afectada por factores en trminos de esfuerzo debe ser tomada como el menor de los valores que se especifican en las ecuaciones 7.11.1.4-1 o 7.11.1.4-2.

1.30r y tyF F (7.11.1.4-1)

1.42 tur ut

FF

k (7.11.1.4-2)

C7.11.1.4 Como en el caso de los tubos redondos, la

teora y las pruebas han demostrado que los miembros de

aleacin de aluminio de estas formas pueden someterse a

momentos de flexin que son considerablemente

Sección 7 - Estructuras de Aluminio

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