NORMAS TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS PARA
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCURAS METÁLICAS
En estas Normas se incluyen
disposiciones para diseño y construcción de estructuras de acero de todo tipo,
ya sean, edificios urbanos o fabriles. El dimensionamiento de las estructuras y
de los elementos que las componen se efectuará de acuerdo con los criterios
relativos a los estados límite de falla y de servicio.
Los aceros que pueden
utilizarse en estructuras diseñadas de acuerdo con estas Normas, así como los
remaches, tornillos, conectores de cortante, metales de aportación y fundentes
para soldadura, son los que se indican a continuación:
Acero estructural
B-254 (ASTM A36) Acero
estructural.
B-99 (ASTM A529) Acero
estructural con límite de fluencia mínimo de 290 MPa (2 950 kg/cm²).
B-282 (ASTM A242) Acero
estructural de baja aleación y alta resistencia.
B-284 (ASTM A572) Acero
estructural de alta resistencia y baja aleación al manganeso–vanadio.
(ASTM A588) Acero
estructural de alta resistencia y baja aleación de hasta 100 mm de grueso, con
límite de fluencia mínimo de 345 MPa (3 515 kg/cm²).
(ASTM A913) Perfiles de
acero de alta resistencia y baja aleación, de calidad estructural, producidos
por un proceso de tratamiento térmico especial.
(ASTM A992) Acero
estructural para perfiles H laminados para uso en edificios.
B-177 (ASTM A53, grado B)
Tubos de acero, con o sin costura.
B-199 (ASTM A500) Tubos de
acero al carbono para usos estructurales, formados en frío, con o sin costura,
de sección circular o de otras formas.
B-200 (ASTM A501) Tubos de
acero al carbono para usos estructurales, formados en caliente, con o sin
costura.
Remaches
ASTM A502 Remaches de acero
estructural; esta especificación incluye tres grados:
Grado 1 Remaches de acero al
carbón para uso general;
Grado 2 Remaches de acero al
carbono–manganeso, para uso con aceros; y
Grado 3 Semejante al Grado
2, pero con resistencia a la corrosión mejorada.
La certificación del
fabricante constituye evidencia suficiente de conformidad con la norma.
Toda construcción debe
contar con una estructura que tenga características adecuadas para asegurar su
estabilidad bajo cargas verticales y que le proporcione resistencia y rigidez
suficientes para resistir los efectos combinados de las cargas verticales y de
las horizontales que actúen en cualquier dirección. Cuando sean significativos,
deberán tomarse en cuenta también los efectos producidos por otras acciones
Marcos contraventeados
El sistema vertical de
contraventeo de un construcción de varios pisos, debe ser adecuado para:
a) Evitar el pandeo de la
estructura bajo cargas verticales de diseño; y
b) Conservar la estabilidad
lateral de la estructura, incluyendo los efectos ocasionados por los
desplazamientos laterales (efecto P-∆), bajo cargas verticales y horizontales
de diseño.
Clasificación de las
secciones
Las secciones estructurales
se clasifican en cuatro tipos en función de las relaciones ancho/grueso máximas
de sus elementos planos que trabajan en compresión axial, en compresión debida
a flexión, en flexión o en flexocompresión, y de acuerdo con las condiciones
que se especifican más adelante.
Las secciones tipo 1
(secciones para diseño plástico y para diseño sísmico con factores Q de 3 ó 4)
pueden alcanzar el momento plástico en vigas, y el momento plástico reducido
por compresión en barras flexocomprimidas, y conservarlo durante las rotaciones
inelásticas necesarias para la redistribución de momentos en la estructura, y
para desarrollar las ductilidades adoptadas en el diseño de estructuras
construidas en zonas sísmicas.
Las secciones tipo 2
(secciones compactas, para diseño plástico y para diseño sísmico con factores Q
no mayores de 2) pueden alcanzar el momento plástico como las secciones tipo 1,
pero tienen una capacidad de rotación inelástica limitada, aunque suficiente
para ser utilizadas en estructuras diseñadas plásticamente, bajo cargas
predominantemente estáticas, y en zonas sísmicas, con factores de
comportamiento sísmico reducidos.
Las secciones tipo 3
(secciones no compactas) pueden alcanzar el momento correspondiente a la
iniciación del flujo plástico en vigas, o ese momento reducido por compresión
en barras flexocomprimidas, pero no tienen capacidad de rotación inelástica.
Las secciones tipo 4
(secciones esbeltas) tienen como estado límite de resistencia el pandeo local
de alguno de los elementos planos que las componen.
Miembros en flexión (vigas y
trabes armadas)
Esta sección es aplicable a
vigas laminadas, vigas formadas con lámina delgada1 y trabes hechas con placas
soldadas, de sección I o en cajón, con dos ejes de simetría, cargadas en uno de
los planos de simetría, y a canales con las cargas situadas en un plano
paralelo al alma que pasa por el centro de torsión o restringidas contra la
rotación alrededor del eje longitudinal en las secciones en las que están
aplicadas las cargas y en los apoyos. También es aplicable a barras de sección
transversal maciza, circular, cuadrada o rectangular, estas últimas flexionadas
alrededor de su eje de menor momento de inercia, y a barras de sección
transversal circular hueca. Todos los elementos mencionados trabajan
principalmente en flexión, producida por cargas transversales o por momentos
aplicados en sus extremos; la flexión se presenta, casi siempre, acompañada por
fuerzas cortantes.
Construcción compuesta
Esta sección se refiere al
diseño de miembros estructurales formados por perfiles de acero que trabajan en
conjunto con elementos de concreto reforzado, o con recubrimientos o rellenos
de este material. Se tratan en ella columnas compuestas, formadas por perfiles
de acero, laminados o hechos con secciones o placas remachadas, atornilladas o
soldadas, o por tubos o miembros de sección transversal rectangular hueca de
acero, ahogados en concreto reforzado o rellenos de este material, y vigas o
trabes, armaduras o largueros de alma abierta (“joists”) de acero, ahogados en
concreto reforzado o que soportan una losa, interconectados de manera que los
dos materiales trabajen en conjunto.
Se incluyen vigas compuestas
libremente apoyadas o continuas, ligadas con la losa de concreto por medio de
conectores de cortante, o ahogadas en concreto.
Miembros comprimidos
Son columnas compuestas las
que están formadas por un perfil de acero, laminado o hecho con placas, ahogado
en concreto, o por un elemento de acero, de sección transversal hueca, circular
o rectangular, relleno de concreto, que cumplen las condiciones que se indican
a continuación.
Para que un miembro
comprimido pueda considerarse una columna compuesta ha de cumplir las
condiciones siguientes:
a) El área de la sección
transversal del elemento de acero es, cuando menos, el cuatro por ciento del
área de la sección transversal compuesta total.
b) El concreto que recubre
la sección de acero está reforzado con barras longitudinales de carga, barras
longitudinales para restringir el concreto, y estribos transversales. Las
barras longitudinales de carga son continuas a través de los pisos; las que
restringen el concreto pueden interrumpirse en ellos. La separación entre
estribos no excede de 2/3 de la dimensión menor de la sección compuesta ni de
300 mm. El área de la sección transversal de cada una de las barras que forman
el refuerzo, longitudinal y transversal, no es menor de 9 mm² por cada 50 mm de
separación entre barras. El recubrimiento del refuerzo es, cuando menos, de 40
mm medidos al borde exterior de las barras colocadas por fuera, sean
longitudinales o estribos.
Miembros en flexión
Esta sección se aplica a
vigas compuestas formadas por secciones I, armaduras o largueros de alma
abierta (“joists”), de acero estructural, interconectadas con una losa de
concreto reforzado que se apoya directamente en el elemento de acero, o con una
lámina acanalada sobre la que se cuela una losa de concreto, y a los mismos
elementos de acero ahogados en concreto reforzado.
Las vigas compuestas con
armaduras o largueros de alma abierta sólo pueden utilizarse en elementos
libremente apoyados, que no formen parte del sistema que resiste las acciones
laterales, a menos que en el diseño se tenga en cuenta la estabilidad de las
cuerdas inferiores en las conexiones.
