Por el cual se establecen los requisitos de carácter técnico y científico para construcciones sismorresistentes NSR-98

F.2.20.2.1 - Condiciones de carga: tipo y localización del material- Para el diseño de los miembros y las conexiones solicitadas por variaciones repetidas de esfuerzos producidos por la carga viva, se deben considerar el número de veces que ocurran las variaciones (número de ciclos), el rango de esfuerzos esperados y el tipo y localización del miembro o detalle.

Las condiciones de carga se clasificarán de acuerdo con la tabla F.2-18.

El tipo y localización del material se clasificará de acuerdo con la tabla F.2-19.

Tabla F.2-18

Número de ciclos

Condición de carga	Número de ciclos	Número de ciclos
Condición de carga	De	Hasta	Hasta
1	20.000(a)	100.000 (b)
2	100.000	500.000 (c)
3	500.000	2'000.000 (d)
4	más de 2'000.000

(a) Aproximadamente equivalente a dos aplicaciones diarias durante 25 años

(b) Aproximadamente equivalente a 10 aplicaciones diarias durante 25 años

(c) Aproximadamente equivalente a 50 aplicaciones diarias durante 25 años

(d) Aproximadamente equivalente a 200 aplicaciones diarias durante 25 años

F.2.20.2.2 - Rango de esfuerzos de diseño - El máximo rango de esfuerzos correspondiente a las cargas de servicio no deberá exceder el rango de esfuerzos de diseño especificados en la tabla F.2-20.

F.2.20.2.3 - Resistencia de diseño de pernos en tensión - El esfuerzo de tensión en pernos Grado 5 o Grado 8 ASTM A325 o NTC 4028 (ASTM A490), sometidos a cargas de fatiga por tensión, producido por la combinación de la carga aplicada y la acción de tenaza no debe exceder los valores especificados en la tabla F.2-21. La fuerza debida al efecto de tenaza no debe exceder el 60% de la carga externa aplicada.

Los pernos se apretarán conforme a la tabla F.2-8.

No se recomienda el uso de otros pernos y partes roscadas cuando estén sometidos a cargas de tensión que causen fatiga.

Notas:

(a)"T" significa el rango de los esfuerzos atensión únicamente, "Rev" significa un rango que comprende inversión de esfuerzos de tensión o compresión, "S" significa el rango en los esfuerzos de cortante,incluyendo la inversión de esfuerzo cortante.

• (b) Estos ejemplos se dan como guía general y no pretenden excluir otros casos razonablemente similares.

• (c) El rango de esfuerzos permisibles de fatiga para soldaduras transversales de filete y de penetración parcial es una función de la garganta efectiva, de la profundidad de penetración y del espesor de la platina.

Véase el estudio de Frank y Fisher en el Journal of the Structural Division, ASCE, Vol. 105 No. ST9, septiembre 1979 de Frank y Fisher.

Tabla F.2-20

Rango de esfuerzos admisibles

Categoría según la tabla F2-19	Condición de carga	Condición de carga	Condición de carga	Condición de carga
Categoría según la tabla F2-19	(1)	(2)	(3)	(4)	(4)
A	430	255	165	165
B	340	200	125	110
B'	270	160	105	80
C	240	145	90	70 (véase nota)
D	190	110	70	50
E	150	90	55	30
E'	110	65	40	20
F	100	80	60	55

Nota:

Se permite un rango de esfuerzos a flexión de 8o MPa en el pie de soldaduras de atiesadores o aletas.

Tabla E2-21

Resistencia de diseño de pernos Grado 5 o Grado 8

ASTM A325 o NTC 4028 (ASTM A490) sometidos a tensión

Número de ciclos	Resistencia de diseño
No más de 20.000	según se especifica en de F.2.10.3
De 20.000 a 500.000	0.30AbFu(véase la nota)
más de 500.000	0.25AbFu. (véase la nota)

Nota: Para cargas de servicio

CAPITULO F.3

PROVISIONES SISMICAS PARA EDIFICACIONES HECHAS CON

PERFILES LAMINADOS O MIEMBROS ARMADOS DE ACERO

ESTRUCTURAL; DISEÑO PARA ESTADOS LIMITES

F.3.0 - GENERALIDADES

F.3.0.1 - ALCANCE- Estos requisitos sísmicos especiales deben aplicarse conjuntamente con el Capítulo F.2. Están destinados al diseño y construcción de miembros y conexiones de acero estructural en edificios para los cuales se han determinado las fuerzas de diseño que resultan de movimientos sísmicos con base en la disipación de energía en el rango de respuesta no lineal.

Las provisiones sísmicas y las cargas nominales en cada una de las zonas de amenaza sísmica, dependen de la capacidad de disipación de energía en el rango inelástico de los diferentes sistemas de resistencia sísmica como se establece en el Titulo A y en el presente capítulo.

F.3.0.2 - DEFINICIONES - Los términos especiales utilizados en este capítulo tienen los siguientes significados:

Angulo de rotación del vínculo- El ángulo de rotación del vínculo es el ángulo plástico entre el vínculo y la porción de viga que queda fuera de él cuando la deriva total de piso es E'/E veces la deriva calculada con el corte especificado en la base, V.

Arriostramiento diagonal- Miembros estructurales inclinados que soportan primordialmente carga axial y que se emplean para permitirle a un pórtico estructural que actúe como una armadura para resistir las cargas horizontales.

Cargas nominales- Las magnitudes de las cargas especificadas en el Título B.

Coeficiente de resistencia- Un coeficiente que tiene en cuenta las desviaciones inevitables de la resistencia verdadera con respecto a la nominal y la manera y consecuencias de la falla.

Conexión- Combinación de uniones utilizadas para transmitir fuerzas entre dos o más miembros. Se clasifica por el tipo y magnitud de la fuerza transferida (momento, corte, reacción en el extremo).

DCCR (Diseño con coeficientes de carga y de resistencia) - Un método de diseño de componentes estructurales (miembros, elementos de conexión y ensamblajes) en el que no se sobrepasa ningún estado límite aplicable cuando la estructura se somete a todas las combinaciones de carga de diseño.

Efecto P delta- Efecto secundario producido por las cargas axiales y la deflexión lateral sobre los cortes y momentos en los miembros.

Instalaciones indispensables- Aquellas edificaciones que pertenecen al grupo de uso IV como se define en el Título A.

Junta- Area donde se unen dos o más extremos, superficies o bordes. Se clasifican por el tipo de soldadura o elemento de conexión utilizado y por el método de transferencia de la fuerza.

Junta crítica al deslizamiento- Una unión empernada en donde se requiere resistencia de la conexión al deslizamiento.

Miembro de apoyo lateral - Miembro diseñado para impedir el pandeo lateral o el lateral torsional de los miembros principales de un pórtico.

Platinas de continuidad - Rigidizadores de columna en los límites superior e inferior de la zona de panel.

Portíco arriostrado- Un sistema de armadura esencialmente vertical de tipo concéntrico o excéntrico que resiste las fuerzas laterales aplicadas al sistema estructural.

Pórtico arríostrado concéntricamente- Un pórtico arriostrado en donde todos los miembros del sistema de arriostramiento están sometidos principalmente a fuerzas axiales. El pórtico arriostrado concéntricamente deberá cumplir los requisitos de F.3.9.

Pórtico arriostrado en K - Un pórtico arriostrado concéntricamente en el que un par de riostras diagonales, localizadas a un lado de una columna, se conectan a un mismo punto en el claro libre de la columna.

Pórtico arriostrado en V- Un pórtico arriostrado concéntricamente, en el que un par de riostras diagonaleslocalizadas por encima o por debajo de una viga se conectan a un punto único de la luz de la viga. Cuando las riostrasdiagonales están por debajo de la viga también se le suele llamar pórtico arriostrado en V invertída.

Pórtico arriostrado en X - Un pórticoarriostrado concéntricamente, en donde un par de riostras diagonales se cruzan aproximadamente en el punto medio de las riostras.

Pórtico arriostrado en Y- Un pórtico arriostrado excéntricamente, en donde el vástago de la Y es el vínculo del sistema de pórtico arriostrado excéntrica mente.

Pórtico arriostrado excéntricamente - Un pórtico arriostrado mediante diagonales en el que por lo menos un extremo de cada riostra está conectado a la viga a una corta distancia de una conexión viga a columna o de otra conexión viga a riostra. El portico arríostrado excéntricamente deberá cumplir los requisitos de F.3.9.

Pórtico resistente a momento con capacidad especial de disipación de energía - Un sistema de pórtico que resiste momento y que cumple con los requisitos de F.3.7 y de F.3.1.2.3..

Pórtico resistente a momento con capacidad mínima de disipación de energía - Un sistema de pórtico que resistemomento y que cumple con los requisitos de F.3.6 y de F.3.1.2.1.

Pórtico resistente a momento con capacidad moderada de disipación de energía - Un sistema de pórtico que resiste momento y que cumple con los requisitos de F.3.1.2.2.

Pórtico resistente a momento - Un sistema aporticado de edifícacíón en el cual todas las fuerzas de corte sísmicas son resistidas por flexión y corte en los miembros y nudos del pórtico.

Resistencia de diseño - Resistencia (bien sea fuerza, momento, esfuerzo, según corresponda) proporcionada por un elemento o una conexión; es el producto de la resistencia nominal multiplicada por el coeficiente de resistencia.

Resistencia de diseño al corte del vínculo - La cantidad menor entre fVpo 2fMp/e en donde f=0.9, Vp = 0.55Fydtwy e = la longitud del vínculo modificada como se indica en F.3.9.2.f.

Resistencia nominal - La capacidad de una estructura o componente para resistir los efectos de las cargas, determinada por cálculo, utilizando las resistencias especificadas del material y dimensiones y fórmulas deducidas a partir de principios aceptados de mecánica estructural, o mediante ensayos en obra o en laboratorio de modelos a escala, que tengan en cuenta los efectos del modelaje y las diferencias entre las condiciones de laboratorio y las de la obra.

Resistencia requerida - Efecto de la carga (fuerza, momento, esfuerzo, según corresponda) que actúa sobre un elemento o una conexión, determinada por análisis estructural a partir de las cargas mayoradas (utilizando las combinaciones de carga críticas más apropiadas).

Rigidizadores intermedios del alma de un vínculo - Rigidizadores verticales del alma colocados dentro del vínculo.

Sistema dual - Un sistema dual de acuerdo con A.3.2 es un sistema estructural con las siguientes características:

§ Un pórtico espacial esencialmente completo que soporta las cargas gravitacionales.

§ La resistencia a la carga lateral es proporcionada por pórticos resistentes a momento, bien sea con capacidad especial o mínima de disipar energía, que pueden resistir por lo menos veinticinco por ciento del corte en la base, y muros de cortante de concreto o de acero, o pórticos arriostrados excéntricamente o concéntricamente.

§ Cada sistema deberá diseñarse también para resistir la carga lateral en proporción a su rigidez relativa.

Sistema estructural - Un ensamblaje de componentes portadores de carga que se unen para proporcionar interacción o interdependencia regulares.

Viga- Un miembro estructural cuya principal función es soportar fuerzas aplicadas transversalmente a su eje longitudinal; generalmente es un miembro horízontal en un sistema de portico para resistir fuerzas sísmicas.

Vínculo - En los pórticos arriostrados excéntricamente es el segmento de viga que va de columna a columna, localizado entre el extremo de una riostra diagonal y una columna o entre los extremos de dos ríostras diagonales del pórtico arriostrado excéntricarnente. La longitud del vínculo se define como la distancia libre entre la riostra diagonal y la cara de la columna o entre los extremos de las dos riostras diagonales.

Zonal de panel - Area de la conexión viga a columna limitada por las aletas de la viga y de la columna.

F.3.0.3 - NOMENCLATURA - La nomenclatura siguiente se aplica en este capítulo.

Los números colocados entre paréntesis después de la definición de un símbolo, se refieren a en donde el símbolo se utiliza por primera vez.

Ae = área neta efectiva, mm2 (F.3.8)

Af = área de la aleta del miembro, mm2 (F.3.5)

Ag = área bruta, mm2 (F.3.7)

Asf = área del rigidizador del vínculo, mm2 (F.3.9)

Av = Coeficiente sísmico que representa la aceleración debida a la velocidad pico efectiva. Véase el Capítulo A.2. (F.3.1)

Aw = área efectiva de la soldadura, mm2 (F.3.5)

Aw = área del alma del vínculo, mm2 (F.3.9)

D = carga muerta debida al peso propio de la estructura y de los elementos permanentes fijos a ella, N (F.3.2)

E = fuerza sísmica de diseño. (F.3.2)

FBM = resistencia nominal del material base que va a ser soldado, MPa (F.3.5)

FEXX = clasificación de la resistencia del metal de soldadura, MPa (F.3.5)

FW = resistencia nominal del material del electrodo de la soldadura, MPa (F.3.5)

Fy = resistencia mínima especificada a la fluencia del tipo de acero que se va a utilizar, MPa(F.3.7)

Fyb = Fyde una viga, MPa (F.3.7)

Fyc = Fyde una columna, MPa (F.3.5)

G = carga debida al agua lluvia o al granizo iniciales sin incluir la contribución por empozamiento, N.(F.3.2)

H = altura promedio de piso por encima y por debajo de una conexión viga a columna, mm (F.3.7)

L = carga viva causada por la ocupación y equipo movible, N (F.3.2)

L = longitud sin arriostramiento de un miembro a compresión o de una riostra, mm (F.3.7)

Lr = carga viva de cubierta, N (F.3.2)

Mn = resistencia nominal a momento de un miembro o junta, N-mm (F.3.7)

Mp = momento plástico a flexión, N-mm (F.3.7)

Mpa = momento plástico a flexión modificado por la relación de carga axial, N-mm (F.3.9)

Mu = resistencia requerida a flexión de un miembro o de un nudo, N-mm (F.3.7)

PD = resistencia axial requerida de una columna como resultado de la aplicación de la carga muerta, D, N (F.3.5)

PE = resistencia axial requerida de una columna como resultado de la aplicación de la carga sísmica especificada, E, N (F.3.5)

PG = resistencia axial requerida de una columna como resultado de la aplicación de la carga debida a lluvia y granizo, G, N (F.3.5)

PL = resistencia axial requerida de una columna como resultado de la aplicación de la carga viva, L, N (F.3.5)

Pu = resistencia axial requerida de una columna o de un vínculo, N (F.3.9)

Pn = resistencia axial nominal de una columna, N (F.3.5)

Pu* = resistencia axial requerida de una riostra, N (F.3.8)

Puc = resistencia axial de una columna con base en una combinación de carga que involucra cargas sísmicas, N (F.3.7)

Py = resistencia axial nominal a la fluencia de un miembro = FyAg,N (F.3.9)

R = coeficiente de modificación de respuesta. (F.3.2)

Rn = resistencia nominal de un miembro, N (F.3.7)

Vn = resistencia nominal al corte de un miembro, N (F.3.7)

Vu = resistencia requerida al corte de un miembro, N (F.3.7)

Vp = resistencia nominal al corte de un vínculo activo, N (F.3.9)

Vpa = resistencia nominal al corte de un vínculo activo modificada por la magnitud de la carga axial, N (F.3.9)

Vs = corte en la base causado por la carga sísmica, N (F.3.2)

W = carga de viento, N (F.3.2)

Wg = peso total del edificio, N (F.3.2)

Zb = módulo plástico de una viga, mm3 (F.3.7)

Zc = módulo plástico de una columna, mm3 (F.3.7)

b = ancho de un elemento a compresión, mm. (tabla F.3.7-1)

bf = ancho de la aleta, mm (F.3.7)

bcf = ancho de la aleta de una columna, mm (F.3.7)

db = altura total de una viga, mm (F.3.7)

dc = altura total de una columna, mm (F.3.7)

dg = altura total de la zona de panel entre platinas de continuidad, mm (F.3.7)

e = longitud del vínculo en un pórtico arriostrado excéntrica mente, mm (F.3.9)

h = altura supuesta del alma para estabilidad, mm (tabla F.3.7-1)

k = parámetro de esbeltez. (F.3.8)

kp = parámetro de esbeltez límite para un elemento compacto. (F.3.7)

kr = parámetro de esbeltez límite para un elemento no compacto. (F.3.8)

r = radio de giro que gobierna, mm (F.3.8)

ry = radio de giro con respecto al eje y, mm (F.3.7)

tbf = espesor de la aleta de una viga, mm (F.3.7)

tcf = espesor de la aleta de una columna, mm (F.3.7)

tf = espesor de la aleta, mm (F.3.7)

tp = espesor de la zona del panel que incluye platinas dobles, mm (F.3.7)

tw = espesor del alma, mm (F.3.7)

tg = espesor de la zona del panel, (no necesariamente incluye platinas dobles), mm (F.3.7)

wg = ancho de la zona del panel entre las aletas de una columna, mm (F.3.7)

= fracción de la fuerza del miembro que se transfiere a través de una sección neta particular. (F.3.8)

p = cociente entre la fuerza axial requerida Puy la resistencia a corte requerida Vude un vínculo. (F.3.9)

= coeficiente de resistencia. (F.3.5, F.3.9)

b = coeficiente de resistencia para vigas. (F.3.5)

c = coeficiente de resistencia para columnas en compresión. (F.3.5, F.3.9)

t = coeficiente de resistencia para columnas en tensión. (F.3.5)

v = coeficiente de resistencia para la resistencia al corte de la zona de panel de conexiones viga a columna. (F. 3.7)

w = coeficiente de resistencia para soldaduras. (F.3.5)

F.3.1 - ZONAS DE AMENAZA SISMICA Y REQUISITOS DE CAPACIDAD DE DISIPACION DE ENERGIA

F.3.1.1 - ZONAS DE AMENAZA SISMICA - Los requisitos para las estructuras hechas con perfiles laminados de acero estructural dadas en el presente Título de las normas deben aplicarse en cada una de las zonas de amenaza sísmica, como se definen en A.2.3 del Título A, así:

F.3.1.1.1 - Zonas de amenaza sismica baja- Las estructuras hechas con perfiles laminados de acero estructural y sus elementos, localizadas en zonas de amenaza sísmica baja, tal como se definen en A.2.3.1, deben cumplir los requisitos del Título A de estas normas con las limitaciones dadas en el Capítulo A.3 y como mínimo deben ser estructuras con capacidad de disipación de energía mínima (DMI) tal como las define F.3.1.2.1, aunque se permite el uso de estructuras de acero estructural con capacidad de disipación de energía moderada (DMO) y especial (DES).

F.3.1.1.2 - Zonas de amenaza sismíca intermedia- Las estructuras hechas con perfiles laminados de acero estructural y sus elementos, localizadas en zonas de amenaza sísmica intermedia, tal como se definen en A.2.3.2 deben cumplir los requisitos del Título A de estas normas con las limitaciones dadas en el Capítulo A.3 y como mínimo deben ser estructuras con capacidad de disipación de energía moderada (DMO) tal como las define F.3.1.2.2, aunque se permite el uso de estructuras con capacidad de disipación de energía especial (DES).

F.3.1.1.3 - Zonas de amenaza sísmica alta- Las estructuras hechas con perfiles laminados de acero estructural y sus elementos, localizadas en zonas de amenaza sísmica alta, tal como se definen en A.2.3.3 deben cumplir los requisitos del Título A de estas normas con las limitaciones dadas en el Capítulo A.3 y sólo pueden ser estructuras con capacidad de disipación de energía especial (DES) tal como las define F.3.1.2.3.

F.3.1.2 - REQUISITOS DE CAPACIDAD DE DISIPACION DE ENERGIA - La capacidad de disipación de energía en el rango inelástico de las estructuras hechas con perfiles laminados de acero estructural diseñadas de acuerdo con los requisitos del Título F de estas normas, está definida de la siguiente manera:

F.3.11.2.1 - Capacidad de disipación de energía mínima (DMI)- Cuando los elementos de acero estructural se diseñan de acuerdo con los requisitos de los Capítulos F.1 y F.2 de estas normas.

F.3.1.2.2 - Capacidad de disipación de energía moderada (DMO)- Cuando los elementos de acero estructural se diseñan de acuerdo con los requisitos de los Capítulo F.1 y F.2 y además se cumplen los siguientes requisitos especiales.

• (a) Acero- El acero utilizado en los elementos del sistema de resistencia sísmica se limitará a lo requerido por F.3.4.1.

• (b) Columnas- Las columnas del sistema de resistencia sísmica se diseñan de acuerdo con los requisitos de F.3.5.

• (c) Pórticos resistentes a momentos- Los pórticos resistentes a momentos con capacidad moderada de disipación de energía (DMO) deben cumplir los requisitos de los numerales F.3.7.2, F.3.7.7 y F.3.7.8.

• (d) Pórticos arriostrados- Los pórticos arriostrados deben cumplir los requisitos de F.3.8 o F.3.9 cuando se utilicen solos o en combinación con pórticos resistentes a momentos en el sistema estructural de resistencia sísmica.

• (e) Supervisión Técnica- Las construcciones con capacidad moderada de disipación de energía (DMO) deben construirse cumpliendo los requisitos de Supervisión Técnica dados en el Título I de las normas.

F.3.1.2.3 - Capacidad de disipación de energía especial (DES)- Cuando los elementos de acero estructural se diseñan de acuerdo con los requisitos de los Capítulos F.1 y F.2 y además se cumplen los siguientes requisitos especiales:

• (a) Acero- El acero utilizado en los elementos del sistema de resistencia sísmica se limitará a lo requerido por F.3.4.1.

• (b) Columnas- Las columnas del sistema de resistencia sísmica se diseñan de acuerdo con los requisitos de F.3.6.

• (c) Pórtícos resistentes a momentos- Los pórticos resistentes a momentos con capacidad especial de disipación de energía (DES) deben cumplir los requisitos de F.3.7.

• (d) Pórticos arriostrados- Los pórticos arriostrados deben cumplir los requisitos de F.3.8 o F.3.9 cuando se utilicen solos o en combinación con pórticos resistentes a momentos en el sistema estructural de resistencia sísmica. No se permite el uso de sistemas de arriostramiento en K como parte del sistema de resistencia sísmica, exceptuando lo indicado en F.3.8.5 (edificios de uno o dos pisos),

• (e) Supervisión Técnica- Las construcciones con capacidad especial de disipación de energía (DES) deben construirse cumpliendo los requisitos de Supervisión Técnica dados en el Título I de las normas.

F.3.2 - CARGAS, COMBINACIONES DE CARGA Y RESISTENCIAS NOMINALES

F.3.2.1 - CARGAS Y COMBINACIONES DE CARGA - Se tendrán en cuenta las cargas y combinaciones de carga estipuladas en B.2.5. Además se deben cumplir las siguientes provisiones.

Se deben incluir en el análisis los efectos ortogonales del sismo a menos que las normas especifiquen lo contrario.

En donde estas provisiones lo requieran, se aplicará una fuerza sísmica horizontal amplificada de 0.4RxE (en donde el término 0.4R debe ser mayor o igual a 1.0) en lugar de la componente horizontal de fuerza sismica E, en las combinaciones de carga de B.2.5.2. El término R es el coeficiente de modificación de respuesta sísmica estipulado en el Título A. Las combinaciones adicionales de carga que incluyen la carga sísmica horizontal amplificada y deben estudiarse son:

1.2D + 0.5L + 0.2G ± 0.4R x E (F.3.2.1)

0.9D ± 0.4R x E (F.3.2.2)

Excepción: El coeficiente de mayoración de la carga L en las combinaciones de carga F.3.2.1 será 1.0 para garajes, áreas utilizadas para reuniones públicas, y todas las áreas donde la carga viva sea 500 kg/m2 0 Más.

El término 0.4R en las combinaciones de carga F.3.2.1 y F. 3.2.2 deberá ser mayor o igual a 1.0.

Cuando se requiera la carga amplificada, no es necesario incluir los efectos ortogonales.

F.3.2.2- RESISTENCIAS NOMINALES - Las resistencias nominales serán las establecidas en el Capítulo F.2.

F.3.3 - DERIVA DE PISO

F.3.3.1- La deriva de piso se calculará utilizando los efectos de carga apropiados que sean consistentes con el sistema estructural y con el método de análisis. Los límites de la deriva de piso deberán cumplir con lo establecido en el Capítulo A.6 y no deberán perjudicar la estabilidad de la estructura.

F.3.4 - ESPECIFICACIONES DEL MATERIAL

F.3.4.1- El acero utilizado en los sistemas sismo resistentes deberá estar en la lista de F.2.1.3, excepto en edificios de más de un piso. El acero utilizado en los sistemas sismo resistentes descritos en F.3.7, F.3.8 y F.3.9 estará limitado a los que cumplan con las siguientes especificaciones NTC 1920 (ASTM A36), NTC 1986 (ASTM A500 Grados B y C), NTC 2374 (ASTM A501), NTC 1985 (ASTM A572 Grados 42 y 50), y NTC 2012 (ASTM A588). El acero utilizado para platinas de base deberá cumplir con una de las especificaciones NTC (o ASTM) precedentes o con la NTC 2633 (ASTM A283 Grado D).

F.3.5 - REQUISITOS DE LAS COLUMNAS

en donde el término 0.4R es mayor o igual a 1.0

Excepción: el coeficiente de mayoración de PLen la combinación de carga F.3.5.1, será 1.0 para garajes, áreas utilizadas para reuniones públicas y todas las áreas en donde la carga viva sea igual o mayor que 500 kg/m2.

(b) Cargas de tensión axial

en donde el término 0.4R es mayor o igual a 1.0.

(c) Las combinaciones de carga axial F.3.5.1 y F.3.5.2 no tienen que exceder ninguno de los siguientes valores:

• 1. Las máximas cargas transferidas a la columna, considerando 1.25 veces las resistencias de diseño de la viga que le llega o de los elementos de arriostramiento de la estructura.

• 1. El límite determinado por la capacidad de la cimentación para resistir el levantamiento por volcamiento.

F.3.5.2 - UNIONES DE LAS COLUMNAS - Las uniones de las columnas deberán tener una resistencia de diseño que permita desarrollar las cargas axiales de la columna dadas en F.3.5.1, literales a, b y c junto con las combinaciones de carga B.2.5.1 a B.2.5.6.

• (a) En las uniones de columna con juntas soldadas de penetración parcial o total no se requieren transiciones biseladas cuando ocurran cambios de espesor y de ancho de las aletas.

• (b) No se permitirán uniones con juntas soldadas de penetración parcial localizadas a menos de 915 mm. de la conexión viga a columna. Las uniones de columna que estén sujetas a fuerzas netas de tensión deberán cumplir con el más crítico de los requisitos siguientes:

• 1. En las juntas soldadas de penetración parcial la menor de las resistencias de diseño calculadas con wFwAwó wFBMAwdeberá ser por lo menos 150 por ciento de la resistencia requerida, en donde w= 0. 8 y Fw = 0.6 FEXX.

• 1. La resistencia de diseño de las soldaduras no será menor que 0.5FycAf en donde Fyc, es la resistencia a la fluencia del material de la columna y Afes el área de la aleta de la menor columna conectada.

F.3.6 - REQUISITOS PARA PORTICOS RESISTENTES A MOMENTO CON CAPACIDAD MINIMA DE DISIPACION DE ENERGIA

F.3.6.1 - ALCANCE - Los Pórticos resistentes a momento con capacidad mínima de disipación de energía tendrán la resistencia de diseño establecida en el Capítulo F.2 para resistir las combinaciones de carga B.2.5.1 a B.2.5.6, modificadas con las siguientes provisiones adicionales.

F.3.6.2 - REQUISITOS DE LAS CONEXIONES - Todas las conexiones viga a columna y columna a viga en pórticos con capacidad mínima de disipación de energía que resistan fuerzas sísmicas cumplirán con uno de los siguientes requisitos:

• (a) Ser conexiones totalmente restringidas que cumplan con F.3.7.2, excepto que no se requiere que la resistencia a flexión, Mu, de una unión columna a viga exceda la resistencia nominal plástica, a flexión, de la conexión.

• (b) Ser conexiones totalmente restringidas con resistencias de diseño que cumplan con los requisitos de F.3.6.1, al usar las combinaciones de carga F.3.2.1 y F.3.2.2.

• (c) Ser conexiones total o parcialmente restringidas que cumplan con lo siguiente:

• 1. Que las resistencias de diseño de los miembros y conexiones cumplan con los requisitos de F.3.6.1.

• 1. Que las conexiones hayan demostrado, en pruebas cíclicas, tener capacidad adecuada de rotación con una deriva de piso calculada para una carga horizontal de 0.4R x E, (en donde el término 0.4Res mayor o igual a 1.0).

• 1. Que se haya considerado la deriva adicional causada por las conexiones parcialmente restringidas cuando las conexiones sean de este tipo.

Tanto las conexiones parcialmente restringidas como las totalmente restringidas, se describen en detalle en F.2.1.2.

F.3.7 - REQUISITOS PARA PORTICOS RESISTENTES A MOMENTO CON CAPACIDAD MODERADA Y ESPECIAL DE DISIPACION DE ENERGIA

F.3.7.1 - ALCANCE - Los Pórticos resistentes a momento con capacidad moderada y especial de disipación de energía tendrán la resistencia de diseño establecida en el Capítulo F.2 para resistir las combinaciones de carga B.2.5.1 a B.2.5.13, modificada con las provisiones adicionales prescritas en F.3.7.2, F.3.7.7 y F.3.7.8 si son de capacidad moderada y en toda F.3.7 si son de capacidad especial.

F.3.7.2 - CONEXIONES VIGA A COLUMNA - En las conexiones viga a columna se tendrá en cuenta lo siguiente:

(a) La resistencia requerida a flexión, Mude cada unión viga a columna, será la menor de las siguientes cantidades:

• 1. El momento plástico a flexión, Mpde la viga.

• 1. El momento obtenido a partir de la resistencia nominal a corte de la zona de panel, Vn, calculada con la ecuación F.3.7-1.

No se requiere que la unión desarrolle ninguna de estas resistencias si se demuestra que con una deformación amplificada del pórtico, producida por las combinaciones de carga F.3.2.1 y F.3.2.2, la resistencia de diseño de los miembros que llegan a la conexión, es adecuada para soportar las cargas verticales, y que la resistencia requerida a las fuerzas laterales se suministra con otros medios.

• (b) La resistencia requerida al corte, Vu, de una junta viga a columna, se determinará con la combinación de carga 1.2D + 0.5L+ 0.2G más el corte que resulta del Mu, definido en F.3.7.2, literal a., en cada extremo de la viga. Como alternativa, Vuse podrá justificar mediante un análisis racional. La resistencia requerida al corte no tiene que exceder el valor que resulta al aplicar la combinación de carga F.3.2.1.

• (c) Se considerará que la resistencia de diseño, Rnde una junta viga a columna es adecuada para desarrollar la resistencia requerida a flexión, Mu, de la viga si cumple con lo siguiente:

C.1. Las aletas de la viga están soldadas a la columna con juntas soldadas de penetración total.

C.2. La junta que une el alma de la viga tiene una resistencia de diseño al corte, Vn, mayor que el corte requerido, Vun, y cumple con uno de los siguientes requisitos:

C.2.a. Cuando la resistencia nominal a flexión de la viga, Mn, calculada con base en las aletas únicamente, sea mayor que el 70 por ciento de la resistencia nominal a flexión de la viga calculada con toda la sección [i.e., bftf(d-tf)Fyf 0.7Mp]; la junta del alma se hará soldada o con pernos de alta resistencia para deslizamiento crítico, o;

C.2.b. Cuando bftf(d-tf)Fyf< 0.7Mp, la unión del alma se hará soldándola a la columna, bien sea directamente o con platinas de cortante. Dicha soldadura tendrá una resistencia de diseño por lo menos igual al 20 por ciento de la resistencia nominal a flexión del alma de la viga. El corte requerido de la viga, Vu, será resistido mediante soldadura adicional, mediante pernos de alta resistencia para deslizamiento crítico, o por ambos medios.

(d) Configuraciones alternas de juntas: en el caso de configuraciones de juntas, soldadas o con pernos de alta resistencia, que no cumplan con F.3.7.2, literal c, la resistencia de diseño se determinará mediante ensayos o cálculos en tal forma que cumplan con los criterios de F.3.7.2, literal a. Cuando la conformidad se demuestre mediante cálculos la resistencia de diseño de la junta será el 125 por ciento de las resistencias de diseño de los elementos conectados.

F.3.7.3 - ZONA DE PANEL DE CONEXIONES VIGA A COLUMNA (ALMA DE LA VIGA PARALELA AL ALMA DE LA COLUMNA) - En la zona de panel de las conexiones viga a columna, con el alma de la viga paralela al alma de la columna, se tendrá en cuenta lo que sigue.

tp = espesor total de la zona de panel que incluye platinas dobles, mm.

dc = altura total de la sección transversal de la columna, mm.

bcf = ancho de la aleta de la columna, mm.

tcf = espesor de la aleta de la columna, mm.

db = altura total de la viga, mm.

Fy = resistencia especificada, a la fluencia, del acero en la zona de panel, MPa.

• (b) Espesor de la zona de panel: el espesor de la zona de panel, tt deberá cumplir con lo siguiente:

en donde:

dt = la altura de la zona de panel entre las platinas de continuidad, mm.

wt = el ancho de la zona del panel entre las aletas de la columna, mm.

Para este propósito, tt, no incluirá el espesor de ninguna platina doble a menos que esté conectada al alma con soldaduras de tapón adecuadas para impedir el pandeo local de la platina.

Cuando se utilice una platina doble sin unirla al alma de la columna con soldaduras de tapón, tal platina deberá cumplir con la ecuación F.3.7.2.

• (c) Platinas dobles en la zona de panel: las platinas dobles que se coloquen para aumentar la resistencia de diseño de la zona de panel, o para reducir la relación entre la altura del alma y su espesor, se soldarán pegadas al alma de la columna a todo lo ancho de la platina en sus bordes superior e inferior, con por lo menos una soldadura de filete de tamaño mínimo. Las platinas dobles se conectarán a las aletas de la columna, bien sea con soldaduras al tope o de filete, en tal forma que desarrollen la resistencia de diseño al corte de las platinas.

F.3.7.4 - LIMITACIONES A LAS VIGAS Y A LAS COLUMNAS - Las vigas y columnas tendrán las siguientes limitaciones:

• (a) Area de la aleta de la viga: no habrá cambios abruptos en las áreas de las aletas de la viga en regiones de articulación plástica.

• (b) Relaciones ancho-espesor: las vigas y columnas deberán cumplir con los p establecidos en la tabla F.3.7-1, en lugar de los de la tabla F2-1 del Capítulo F.2.

F.3.7.5 -PLATINAS DE CONTINUIDAD - Se deberán suministrar platinas de continuidad cuando sean requeridas por las provisiones del Capítulo F2, en el caso de almas y aletas con cargas concentradas, y cuando la resistencia norninal a flexión local de la aleta de la columna Rnsea menor que 1.8 Fyb bf tbfen donde:

Rn= 6.25(tcf)2Fyf, y

Fyb = resistencia mínima especificada a la fluencia de la viga, MPa.

Fyf = resistencia mínima especifica a la fluencia de la aleta de la columna, MPa.

bf = ancho de la aleta de la viga, mm.

tbf = espesor de la aleta de la viga, mm.

tcf = espesor de la aleta de la columna, mm.

Las platinas de continuidad irán soldadas a las aletas de las columnas y además, a sus almas o a las platinas dobles.

F.3.7.6 - RELACION DE MOMENTOS COLUMNA-VIGA - En cualquier conexión viga a columna deberá cumplirse con una de las siguientes relaciones:

Estos requisitos no se aplican en ninguno de los casos siguientes, siempre y cuando las columnas cumplan con los requisitos de F.3.7.4:

(a) Columnas con Puc< 0.3FycAg

(b) Columnas en cualquier piso con una relación entre la resistencia de diseño al corte y la fuerza de diseño 50 por ciento mayor que la del piso inmediatamente superior.

(c) Cualquier columna que no esté incluida en el diseño para resistir los cortantes sísmicos requeridos pero sí para resistir las fuerzas axiales de volcamiento.

F.3.7.7 - RESTRICCION DE LA CONEXION VIGA A COLUMNA

(a) Conexión restringida:

a.1. Las aletas de la columna en una conexión viga a columna requieren únicamente apoyo lateral en el nivel de las aletas superiores de las vigas, cuando se demuestra que la columna permanece elástica por fuera de la zona de panel, al cumplirse una de las siguientes condiciones:

a.1.a. Las relaciones calculadas con las ecuaciones F.3.7.3 y F.3.7.4, son mayores que 1.25.

a.1.b. La columna permanece elástica al cargarla con la combinación de carga F.3.2.1.

a.2. Cuando no se pueda demostrar que una columna permanece elástica por fuera de la zona de panel, se aplicarán las siguientes provisiones:

a.2.a. las aletas de la columna estarán apoyadas lateralmente tanto en los niveles superiores como en los inferiores de las aletas de las vigas.

a.2.b. El apoyo lateral de cada aleta de columna se diseñará para una resistencia requerida igual al 2 por ciento de la resistencia nominal de la aleta de la viga (Fybftf).

a.2.c. Las aletas de la columna se apoyarán lateralmente, bien sea directa o indirectamente, por medio del alma de la columna o de las aletas de la viga.

(b) Conexiones sin restricción: una columna que contenga una conexión viga a columna, sin apoyo lateral en la conexión en sentido transversal al del pórtico sísmico, se diseñará utilizando la distancia entre los apoyos laterales adyacentes como altura de la columna para efectos del pandeo en dicho sentido. El diseño se hará de acuerdo con F.2.8, excepto que:

b.1. La resistencia requerida de la columna se calculará para la combinación de carga B.2.5.5 en donde E es el menor valor entre:

b.1.a. La fuerza sísmica amplificada 0.4R x E (en donde el término 0.4R deberá ser igual ó mayor que 1.0).

b.1.b. Ciento veinticinco por ciento de la resistencia de diseño del pórtico, calculada con base en la resistencia de diseño de la viga o de la zona de panel.

b.2. La relación L/r para estas columnas no deberá exceder 60.

b.3. El momento requerido de la columna, en sentido transversal al del pórtico sísmico, deberá incluir el causado por la fuerza en la aleta de la viga, especificado en F.3.7.7, literal a.2.b., más el momento de segundo orden que resulta del desplazamiento de la columna en esta dirección.

F.3.7.8 - APOYO LATERAL DE VIGAS - Las vigas deberán tener ambas aletas apoyadas lateralmente, bien sea directa o indirectamente. La longitud sin arriostramiento entre los apoyos laterales no podrá exceder 1760ry/Fy. Además, es necesario colocar apoyos laterales en los puntos de aplicación de las cargas concentradas cuando el análisis indique que se formará una rótula plástica durante las deformaciones inelásticas del pórtico especial que resiste momento.

F.3.8 - REQUISITOS PARA EDIFICIOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE

F.3.8.1 - ALCANCE - Los pórticos arriostrados concéntricamente son sistemas arriostrados cuyas líneas de acción se intersectan esencialmente en puntos. Las excentricidades menores, presentes cuando la intersección de las líneas de acción ocurre dentro del ancho de las riostras, son aceptables siempre y cuando se tengan en cuenta en el diseño. Los pórticos arriostrados concéntricamente deberán tener la resistencia de diseño estipulada en el Capítulo F.2 para resistir las combinaciones de carga B.2.5.1 a B.2.5.6, con las modificaciones dadas por las siguientes provisiones adicionales.

F.3.8.2 - RIOSTRAS - Las riostras deberán cumplir con lo siguiente.

• (e) Conectores para mierribros ensamblados: en todas las riostras ensambladas el primer conector, empernado o soldado, a cada lado de la mitad de la longitud de un miembro del ensamble se diseñará para transmitir al elemento adyacente una fuerza igual al 50 por ciento de la resistencia nominal del primer elemento. Debe haber por lo menos dos conectores, igualmente espaciados con respecto a la línea central del miembro.

F.3.8.3 - CONEXIONES DE LAS RIOSTRAS - En el diseño de las conexiones de las riostras se tendrá en cuenta lo siguiente.

• (a) Fuerzas: la resistencia requerida de las conexiones de las riostras (incluyendo las uniones viga a columna si son parte del sistema de arriostramiento) deberá ser el menor de los siguientes valores:

a.1. La resistencia de diseño a tensión axial de la riostra.

a.2. La fuerza en la riostra obtenida al aplicar las combinaciones de carga F.3.2.1 o F.3.2.2.

a.3. La fuerza máxima, calculada en un análisis, que el sistema transfiere a la riostra.

• (b) Area neta: en las conexiones empernadas de las riostras, el cociente mínimo entre el área neta efectiva y el área bruta de la sección estará limitado por:

Cartelas de unión

c.1. Cuando el análisis indique que las riostras se pandean en el plano de las cartelas de unión, éstas y otras partes de la conexión deberán tener una resistencia de diseño igual o mayor que la resistencia nominal a flexión en el plano de la riostra.

c.2. Cuando la resistencia crítica de pandeo se presenta en el plano normal al de la cartela de unión, la riostra deberá terminar en un punto de la cartela que esté a una distancia de por lo menos dos veces el espesor de la cartela, medida a partir de la línea teórica de flexión que no estérestringida por juntas de la columna o de la viga. La cartela de unión deberá tener una resistencia requerida a compresión, capaz de resistir la correspondiente resistencia de diseño de la riostra sin que se presente pandeo local de la cartela de unión. En el caso de riostras diseñadas para soportar únicamente carga axial, los pernos o soldaduras se diseñarán para transmitir las fuerzas de las riostras a lo largo de los centroides de los elementos de la riostra.

F.3.8.4 - REQUISITOS PARA CONFIGURACIONES ESPECIALES DE ARRIOSTRAMIENTO

(a) Arriostramiento de tipo V y V invertida:

a.1. La resistencia de diseño de las riostras será por lo menos 1.5 veces la resistencia requerida por las combinaciones de carga B.2.5.5 y B.2.5.6.

a.2. La viga intersectada por las riostras deberá ser continua entre las columnas.

a.3. Una viga intersectada por riostras en V, deberá ser capaz de soportar todas las cargas tributarias muertas y vivas, suponiendo que no está presente la riostra.

a.4. Las aletas superior e inferior de la viga en el punto de intersección de las riostras en V se diseñarán para soportar una fuerza lateral igual al 1.5 por ciento de la resistencia nominal de la aleta de la viga (Fybctf).

(b) Arriostramiento en K cuando sea permitido:

b.1. La resistencia de diseño de las riostras en K será por lo menos 1.5 veces la resistencia requerida por las combinaciones de carga B.2.5.5 y B.2.5.6.

b.2. Una columna intersectada por riostras en K deberá ser continua entre las vigas.

b.3. Una columna intersectada por riostras en K deberá ser capaz de soportar todas las cargas muertas y vivas suponiendo que el arriostramiento no está presente.

b.4. Las dos aletas de la columna se diseñarán para que soporten en el punto de intersección de las riostras en K, una fuerza lateral igual a 1.5 por ciento de la resistencia nominal de la aleta de la columna (Fybctf).

F.3.8.5 - EDIFICACIONES DE BAJA ALTURA - Los pórticos arriostrados que no cumplan con los requisitos de F.3.8.2 a F.3.8.4, sólo podrán utilizarse en estructuras de cubierta y en edificaciones que no tengan más de dos pisos si se utilizan las combinaciones de carga F.3.2.1 y F.3.2.2 para determinar la resistencia requerida de los miembros y conexiones.

F.3.9 - REQUISITOS PARA PORTICOS ARRIOSTRADOS EXCENTRICAMENTE

F.3.9.1 - ALCANCE - Los pórticos arriostrados excéntricamente se diseñarán de tal manera que con las deformaciones inelásticas producidas por el sismo, se produzca fluencia en los vínculos. Las riostras diagonales, las columnas y los segmentos de viga por fuera de los vínculos deberán diseñarse para que permanezcan elásticas al verse sometidas a las fuerzas máximas generadas por los vínculos, que han fluido completamente y se han endurecido por deformación, con las excepciones permitidas por esta sección.

F.3.9.2 - VINCULOS - En el diseño de los vínculos se atenderán las siguientes consideraciones.

(a) Las vigas con vínculos, deberán cumplir con los límites de las relaciones ancho-espesor , dadas en la tabla F.3.7-1.

(b) La resistencia mínima especificada a la fluencia del acero de los vínculos no podrá exceder Fy=345 MPa.

(c) El alma de un vínculo deberá ser de una sola lámina, sin refuerzo de platina doble y sin aberturas.

(d) Con la excepción del límite establecido en el literal f de este numeral, la resistencia requerida del vínculo a corte, Vu, no deberá exceder su resistencia de diseño a dicha solicitación, Vn, en donde:

Vn = resistencia de diseño a corte del vínculo: el menor valor entre Vp y 2Mp /e, N.

Vp = 0.6Fy(d-2tf)tw, N

= 0.9

e = longitud del vínculo, mm.

(e) Si la resistencia axial requerida, Pu,en un vínculo es igual o menor que 0.15Py, en donde Py=AgFy, no es necesario considerar el efecto de la fuerza axial sobre la resistencia de diseño a corte del vínculo.

(f) Si la resistencia axial requerida, Pu,en un vínculo excede 0.15Py, es necesario cumplir con las siguientes limitaciones adicionales:

f.1. La resistencia de diseño a corte del vínculo será el menor valor entre Vp y 2Mp/e, en donde:

f.2. La longitud del vínculo no excederá:

(g) El ángulo de rotación del vínculo es el ángulo plástico entre el vínculo y la viga por fuera de él, cuando la deriva total del piso es 0.4R veces la deriva determinada a partir del corte en la base especificado, V. El término 0.4R deberá ser igual o mayor que 1.0. Con la excepción señalada en F.3.9, literal d, el ángulo de rotación del vínculo no deberá exceder los valores siguientes:

g.1.0.09 radianes cuando los vínculos tengan una longitud de 1.6Mp/Vpo menor.

g.2.0.03 radianes cuando los vínculos tengan una longitud de 2.6Mp/Vpo mayor.

g.3. En el caso de vínculos con longitudes comprendidas entre 1.6Mp/Vpy 2.6Mp/Vpel límite se establecerá por interpolación lineal.

(h) Como alternativa, el piso superior de un edificio con arriostramiento excéntrico que tenga más de cinco pisos deberá ser un pórtico con arriostramiento concéntrico.

F.3.9.3 - RIGIDIZADORES DEL VINCULO - El diseño de los rigidizadores de los vínculos se regirá por las siguientes cláusulas.

(a) Al alma del vínculo se le deben colocar rigidizadores, en toda su altura y a ambos lados del alma, en los extremos que se unen con la riostra diagonal. Estos rigidizadores deberán tener un ancho combinado no menor que (bf- 2tw) y un espesor no menor que 0.75twó 9.5 mm, el que de mayor, en donde bfy twson el ancho de la aleta y el espesor del alma del vínculo, respectivamente.

(b) Los vínculos deberán tener rigidizadores intermedios del alma que cumplan con lo siguiente:

b.1 Los vínculos de longitudes iguales a 1.6Mp/Vpo menores, tendrán rigidizadores intermedios del alma espaciados a intervalos que no excedan (30tw- d/5) cuando el ángulo de rotación del vínculo sea de 0.09 radianes o (52tw- d/5) cuando dicho ángulo sea de 0.03 radianes o menos. En el caso de rotaciones entre 0.03 y 0.09 radianes se utilizará interpolación lineal.

b.2. Los vínculos con una longitud mayor que 2.6Mp/Vpy menor que 5Mp/Vpdeberán tener rigidizadores intermedios del alma colocados a una distancia de 1.5bfmedida desde cada extremo del vínculo.

b.3. Los vínculos de longitud comprendida entre 1.6Mp/Vpy 2.6Mp/Vpdeberán tener rigidizadores intermedios del alma que cumplan los requisitos de los puntos anteriores b.1 y b.2.

b.4. No se requieren rigidizadores intermedios del alma en los vínculos con longitudes menores que 5Mp/Vp

b.5. En los vínculos los rigidizadores intermedios se extenderán en toda su altura. En el caso de vínculos con altura inferior a 635 mm. sólo se requieren rigidizadores a un lado del alma. El espesor de tales rigidizadores no será menor que two 9.5 mm, el que sea mayor, y el ancho no será menor que (bf/2) - tw.En vínculos con alturas mayores o iguales a 635 mm. se requieren rigidizadores intermedios similares, en ambos lados del alma.

(c) Las soldaduras de filete que conectan los rigidizadores al alma del vínculo deberán tener una resistencia de diseño capaz de resistir una fuerza de Asf/Fy, siendo Asfel área del rigidizador. La resistencia de diseño de las soldaduras de filete que unen el rigidizador a las aletas deberá poder resistir una fuerza de AsfFy/4.

F.3.9.4 - CONEXIONES DEL VINCULO A LA COLUMNA - En donde un vínculo se conecta a una columna se deben cumplir los siguientes requisitos adicionales:

(a) La longitud de los vínculos conectados a columnas no excederá 1.6Mp/Vpa menos que se demuestre que la conexión vínculo a columna es adecuada para desarrollar la rotación inelástica requerida del vínculo.

(b) Las aletas del vínculo deberán unirse a la columna mediante juntas soldadas de penetración total. La unión del alma del vínculo a la columna deberá ser soldada. La resistencia requerida de la junta soldada deberá ser por lo menos igual a las resistencias nominales a la fuerza axial, al corte, y a la flexión del alma del vínculo.

(e) La necesidad de platinas de continuidad se determinará de acuerdo con los requisitos de F.3.7.5.

(d) Cuando el vínculo está conectado al alma de la columna las aletas del vínculo deberán estar soldadas a las platinas con juntas de penetración total y la junta del alma deberá también ser soldada. La resistencia requerida de la junta del alma del vínculo deberá ser por lo menos igual a la resistencia nominal a la fuerza axial, al corte y a la flexión del alma del vínculo. El ángulo de rotación de éste no deberá exceder 0.015 radianes, cualquiera que sea su longitud.

F.3.9.5 - APOYO LATERAL DEL VINCULO - En los extremos del vínculo se deberán proveer apoyos laterales tanto en su aleta superior como en la inferior. Los apoyos laterales en el extremo de los vínculos deberán tener una resistencia de diseño igual al 6 por ciento de la resistencia nominal de la aleta del vínculo calculada Como Fybftf.

F.3.9.6 - RIOSTRA DIAGONAL Y VIGA POR FUERA DEL VINCULO - En el diseño de estos miembros se tendrá en cuenta lo siguiente.

(a) La resistencia requerida combinada a la fuerza axial y al momento de la riostra diagonal deberá ser igual a las fuerzas axiales y momentos generados por 1.25 veces la resistencia nominal al corte del vínculo definida en F.3.9.2. Las resistencias de diseño de la riostra diagonal, determinada de acuerdo con F.2.8 y F.2.18, deberá exceder las resistencias requeridas definidas acá.

(b) La resistencia requerida de la viga por fuera del vínculo deberá ser por lo menos 1.25 veces las fuerzas generadas por la resistencia nominal al corte del vínculo y a la viga se le deberá proveer apoyo lateral para mantener su estabilidad. Se proveerán apoyos laterales en ambas aletas de la viga y cada uno deberá tener una resistencia de diseño que resista por lo menos 1.5 por ciento de la resistencia nominal de la aleta de la viga calculada como Fybftf.

(c) En la conexión entre la riostra diagonal y la viga, en el extremo de la riostra correspondiente al vínculo, la intersección de los ejes de la riostra y de la viga, deberá quedar en el extremo del vínculo o en el vínculo mismo. La viga no deberá tener juntas dentro de la conexión entre viga y riostra, o adyacentes a ella.

(d) La resistencia requerida de la conexión riostra diagonal a viga, en el extremo del vínculo de la riostra, deberá ser por lo menos igual a la resistencia nominal de la riostra. Ninguna parte de esta conexión se podrá extender sobre la longitud del vínculo. Si la riostra resiste una parte del momento en el extremo del vínculo, la conexión deberá diseñarse como de tipo completamente restringido.

(e) La relación ancho-espesor de la riostra deberá cumplir con el límite lp de la tabla F.2-1.

F.3.9.7 - CONEXIONES VIGA A COLUMNA - Se permite que las conexiones viga a columna alejadas de los vínculos se diseñen como un pasador en el plano del alma. La conexión tendrá una resistencia de díseño capaz de resistir una torsión con respecto al eje longitudinal de la viga, calculada con base en dos fuerzas iguales y opuestas de por lo menos el 1.5 por ciento de la resistencia nominal de las aletas de la viga, calculadas como Fybftfy que actúan lateralmente sobre dichas aletas.

F.3.9.8 - RESISTENCIA REQUERIDA DE LA COLUMNA - La resistencia requerida de las columnas se determinará para las combinaciones de carga B.2.5.5 y B.2.5.6, excepto que los momentos y las cargas axiales introducidas a la columna en la conexión de un vínculo o riostra no deberán ser menores que las generadas por 1.25 veces la resistencia nominal del vínculo.

F.3.10 - SUPERVISION TECNICA Y ASEGURAMIENTO DE CALIDAD

F.3.10.1 - GENERAL - Los requisitos generales y responsabilidades para el cumplimiento de un plan de aseguramiento de calidad estarán de acuerdo con los requisitos de la autoridad competente y de las especificaciones dadas por el ingeniero calculista.

F.3.10.2 - INSPECCIONES Y ENSAYOS - Las inspecciones y ensayos necesarios para establecer que la construcción cumple con estas provisiones se incluirán en un plan de aseguramiento de calidad.

Dicho plan de aseguramiento de calidad incluirá los siguientes ensayos e inspecciones mínimos, adicionales a los requeridos por el Capítulo F.2:

Las juntas soldadas de surco sometidas a fuerzas netas de tensión, que sean partes de los sistemas resistentes a las fuerzas sísmicas, conforme a F.3.7, F.3.8 y F.3.9, se ensayarán en un ciento por ciento con ultrasonido o con otros métodos aprobados equivalentes, de acuerdo con la norma AWS D1-1.

Excepción. La tasa de ensayos no destructivos para un soldador individual se reducirá al 25 por ciento si así lo aprueba la persona responsable del diseño estructural, siempre y cuando se demuestre que la tasa de rechazo es del 5 por ciento o menos de las soldaduras ensayadas hechas por dicho soldador.

CAPITULO F.4

ESTRUCTURAS DE ACERO HECHAS CON PERFILES LAMINADOS 0

MIEMBROS ARMADOS; DISEÑO PARA ESFUERZOS ADMISIBLES

F.4.0 GENERALIDADES

F.4.0.1 - ALCANCE - Las normas contenidas en este capítulo pueden utilizarse como alternativa a las prescritas en el capítulo F.2 de las normas, para el diseño de estructuras de acero con miembros hechos con perfiles laminados.

Se entiende que en el diseño se seguirán todas las prescripciones del capítulo F.2, salvo aquellas que se reemplazan especificamente en el capítulo F.4 por referirse al diseño para esfuerzos admisibles.

F.4.0.2 - TIPOS DE CONSTRUCCION - En estructuras de acero hechas con perfiles laminados y diseñadas para esfuerzos admisibles se reconocen tres tipos básicos de construcción, cada uno de los cuales involucra suposiciones específicas cuyo cumplimiento debe garantizarse en el diseño, fabricación y montaje de los elementos y sus conexiones. Ellos son.

Tipo 1 - Llamado comúnmente "Entramado Rígido o Pórtico Continuo" en el que se considera que las conexiones entre vigas y columnas tienen suficiente rigidez para mantener virtualmente sin cambio los ángulos originales de los miembros que se intersectan.

Tipo 2 - Llamado comúnmente "Entramado Simple o Construcción Simplemente Apoyada" en el que se considera que, en lo referente a cargas muertas, los extremos de las vigas principales y secundarias pueden rotar libremente y cuyas conexiones son adecuadas únicamente para resistir la fuerza de corte causada por ellas.

Tipo 3 - Llamado "Entrarnado Semi-Rígido o Parcialmente Restringido", en el que las conexiones entre vigas principales y secundarias poseen una capacidad de momento confiable conocida, de valor intermedio entre la rigidez total del Tipo 1 y la flexibilidad del Tipo 2.

Todas las conexiones deberán diseñarse de manera consistente con el tipo de construcción señalado en los planos de diseño.

Las estructuras comprendidas en el tipo 1 se diseñarán por teoría elástica para resistir los esfuerzos producidos por las cargas estipuladas en el Título B, sin sobrepasar los esfuerzos admisibles prescritos en este capítulo.

Las estructuras comprendidas en los tipos 2 y 3 se diseñarán para resistir en igual forma los esfuerzos producidos por dichas cargas, con base en los supuestos establecidos a continuación.

En edificios de varios pisos diseñados como construcción del Tipo 2, es decir, con conexiones flexibles entre vigas y columnas para cargas muertas, los momentos producidos por viento o sismo pueden distribuirse entre nudos seleccionados del pórtico siempre y cuando:

• (a) Las conexiones y los miembros conectados tengan capacidad para resistir los momentos producidos por el viento o sismo.

• (b) Las vigas principales tengan capacidad para resistir la totalidad de cargas muertas como si actuaran con el carácter de vigas simplemente apoyadas.

• (c) Las conexiones tengan suficiente capacidad de rotación inelástica para evitar sobreesfuerzos en los sujetadores o soldaduras bajo la acción combinada de cargas muertas y de viento o sismo.

El Tipo 3 de construcción se puede usar únicamente cuando hay evidencia de que las conexiones son capaces de aportar como mínimo una cantidad previsible de restricción.

El diseño de los miembros principales unidos por tales conexiones deberá hacerse con base en una restricción no mayor que este mínimo.

Para las construcciones de los Tipos 2 y 3 pueden aceptarse algunas deformaciones inelásticas de una parte de la estructura, siempre y cuando sean autolimitantes.

F.4.1 BASES DE DISEÑO

F.4.1.1 ESFUERZOS ADMISIBLES - Cuando se siga el Capítulo F.4, todos los elementos estructurales, conexiones y conectores deberán diseñarse de manera que los esfuerzos producidos por cargas de trabajo no excedan los esfuerzos admisibles especificados en F.4.3, F.4.4, F.4.5, F.4.6, F.4.7, F.4.8, F.4.9 y F.4.10.

Los esfuerzos admisibles especificados en estos numerales no se aplican a los esfuerzos máximos en zonas de conexión (véase también F.4.2.3) siempre y cuando se cumplan los requisitos de F.4. 10.

F.4.1.2 - ESFUERZOS ADMISIBLES EN EL CASO DE VIENTO Y SISMO - Los esfuerzos admisibles establecidos atrás pueden íncrementarse en 1/3 al estudiar el efecto de cargas sísmicas o eólicas que actúan solas o en combinación con las cargas muerta y viva de diseño. La sección requerida con base en este incremento no podrá ser menor que la exigida por la combinación de cargas muerta y viva de diseño o impacto (si lo hay), calculada sin el incremento de esfuerzos. Además, los esfuerzos admisibles incrementados sólo pueden aplicarse a combinaciones de cargas en que no se hayan utilizado coeficientes de reducción de carga por otras causas. El incremento en esfuerzos admisibles no se aplica a los miembros sometidos a fatiga.

F.4.2 - REQUISITOS DE DISEÑO

F.4.2.1 - PANDEO LOCAL

F.4.2.1.1- Clasifícación de los perfíles de acero - Los perfiles de acero se clasifican como perfiles compactos, perfiles no compactos y perfiles con elementos esbeltos. Para que un perfil se considere compacto, las aletas deben estar conectadas continuamente al alma y la relación ancho-espesor de los elementos a compresión no debe exceder los valores límites aplicables de la tabla F.4-1. Los perfiles de acero que no se clasifican como compactos se consideran perfiles no compactos si las relaciones ancho-espesor de los elementos a compresión no exceden los valores correspondientes de la tabla.

Si la relación ancho-espesor de cualquier elemento a compresión excede el valor aplicable de la tabla, el perfil se clasifica como perfil de elementos esbeltos.

En elementos no atiesados que tienen soporte lateral en un borde solamente, paralelo a la dirección de la fuerza de compresión, el ancho se tomará así:

(a) Para aletas de perfiles doble T, el ancho b es igual a la mitad del ancho nominal.

(b) Para lados de ángulos y aletas de canales y perfiles Z, el ancho b es igual al ancho nominal.

(c) Para platinas, el ancho b es igual a la distancia del extremo libre a la primera hilera de sujetadores o línea de soldadura.

(d) Para almas de tees, d se toma igual a la altura nominal.

En elementos atiesados, o sea aquellos que tienen soporte lateral a lo largo de dos bordes paralelos a la dirección de la fuerza de compresión, el ancho se tomará así:

(a) Para almas de secciones laminadas o ensambladas, h es la distancia libre entre aletas.

(b) Para almas de secciones laminadas o ensambladas, d es la altura nominal.

(c) Para aletas o platinas de diafragma en secciones ensambladas, el ancho b es la distancia entre líneas adyacentes de sujetadores o entre líneas de soldaduras.

(d) Para aletas de secciones tipo cajón rectangulares, el ancho b es la distancia libre entre almas menos el radio interior esquinero en cada lado. Si este radio no se conoce, el ancho puede tomarse corno el ancho total de la sección menos tres veces el espesor.

Para aletas ahusadas de secciones laminadas, el espesor es el valor nominal equidistante entre el extremo libre y la cara correspondiente del alma.

F.4.2.1.2- Elementos esbeltos a compresión - Para el diseño de perfiles sujetos a flexión y compresión con elementos esbeltos a compresión véase F.4.11.

F.4.2.2 - LUCES SIMPLES - Las vigas principales, secundarias y de celosía diseñadas sobre la base de luces simples tendrán una longitud efectiva igual a la distancia entre los centros de gravedad de los elementos a los cuales transmiten sus reacciones.

F.4.2.3 - RESTRICCION EN EL EXTREMO - Cuando se diseña sobre la hipótesis de restricción parcial o total en un extremo debida a la acción de una continuidad, una semicontinuidad o un voladizo, las vigas principales, secundarias y de celosía, así como las secciones de los miembros a los cuales se conectan, deben diseñarse para recibir los esfuerzos cortantes y los momentos que así se introducen, sin exceder en ningún punto los esfuerzos unitarios estipulados en F.4.3 a F.4.5, salvo que se permite alguna deformación inelástica, pero autolimitada de una parte de la conexión, cuando ésta es esencial para evitar la sobrecarga de los sujetadores.

F.4.2.4 - DIMENSIONAMIENTO DE VIGAS PRINCIPALES Y SECUNDARIAS - Las vigas ensambladas de alma llena, las vigas con platabandas, y las vigas laminadas o soldadas se deben diseñar en general con base en el momento de inercia de su sección total. No debe hacerse ninguna reducción de área en las aletas por concepto de perforaciones de pernos o remaches, siempre y cuando que

Las vigas híbridas pueden diseñarse con base en el momento de inercia de su sección total, cumpliendo las disposiciones aplicables de F.2.13, siempre y cuando no vayan a resistir una fuerza axial mayor de 0.15Fypor el área de la sección total, en donde Fyes el esfuerzo de fluencia del material de la aleta. Para calificar como viga híbrida, en cualquier sección las aletas deben tener la misma área de sección transversal y estar elaboradas del mismo grado de acero.

Las aletas de vigas soldadas de alma llena pueden variar de espesor y ancho traslapando una serie de platinas o usando platabandas.

El área total de las platabandas en vigas remachadas de alma llena no debe exceder del 70% del área total de la aleta.

Los remaches, pernos de alta resistencia o soldaduras que unen las aletas al alma, o las platabandas a la aleta se calcularán para resistir el corte horizontal máximo que resulte de las fuerzas de flexión en la viga. La distribución longitudinal de tales remaches, pernos o soldaduras intermitentes será proporcional a la intensidad del corte; sin embargo, su espaciamiento longitudinal no podrá exceder el máximo permitido para miembros a compresión y tensión en F.4.4.1 y F.4.5.2 respectivamente. Además, los remaches, pernos y soldaduras que unen la aleta al alma se diseñarán para transmitir al alma todas las cargas que se apliquen directamente a la aleta, excepto cuando se toman medidas para transmitir tales cargas por apoyo directo.

Las platabandas de longitud parcial se extenderán más allá del punto teórico en que ya no se necesitan y la porción extendida se unirá a la viga mediante remaches, pernos de alta resistencia (unión tipo fricción), o soldaduras de filete adecuadas, sin sobrepasar los esfuerzos aplicables permitidos en F.4.9.2.4, F.4.9.3.4 o en F.4.10.4, con el fin de desarrollar la parte del momento resistente de la viga que corresponde a las platabandas, en el punto teórico en que dejan de necesitarse.

Adicionalmente en platabandas soldadas, las soldaduras que unen la terminación de la platabanda a la viga tendrán como minimo la longitud a', definida más adelante, y desarrollarán la parte del momento flector que les corresponde a las platabandas, sin sobrepasar los esfuerzos admisibles, a la distancia a' del extremo de la platabanda.

La distancia a', medida desde el extremo de la platabanda, deberá ser:

(1) Igual al ancho de la platabanda cuando la soldadura se aplica contínua, transversalmente en el extremo, y en una longitud al a lo largo de los bordes laterales de la platina. El tamaño de esta soldadura no será menor que los 3/4 del espesor de la platabanda.

(2) Igual a 1.5 veces el ancho de la platabanda cuando la soldadura se aplica en la forma descrita en el punto 1, pero su tamaño es menor que los 3/4 del espesor de la platina.

(3) Igual a dos veces el ancho de la platabanda cuando no haya soldadura transversal en el extremo de la platina, sino únicamente soldaduras continuas, cada una de longitud a', a lo largo de ambos bordes de la platabanda.

F.4.2.5 - DIMENSIONAMIENTO DE VIGAS PORTAGRUA - Las aletas de vigas de alma llena que soportan grúas u otras cargas móviles se diseñarán para resistir las fuerzas horizontales producidas por tales cargas.

Tabla F.4-1

Valores límites de la relación ancho-espesor para elementos a compresión

Notas:

(a) En vigas híbridas se debe utilizar la resistencia a la fluencia de la aleta Fyfen Lugar de Fy,

(b) Se supone el área neta de la platabanda en el hueco más amplio

(c) Para el diseño de perfiles esbeltos que exceden los límites de secciones no compactas véase F.4.11

(d) Véase también F.4.12.3.1

(e) kc= [4.05/(h/t)0.46] si h/t = 70, de lo contrario kc= 1.0

F.4.3 MIEMBROS A TENSION

F.4.3.1 - ESFUERZOS ADMISIBLES- El esfuerzo admisible Ft, no debe exceder de 0.60Fyen el área total, ni de 0.50Fuen el área neta efectiva. Los miembros conectados mediante pasadores deberán cumplir además con los requisitos de F.4.3.2.1.

En las conexiones extremas de miembros a tensión debe investigarse la resistencia del bloque de cortante de acuerdo con F.4.9.4.

Las barras de ojo deben cumplir con los requisitos de F.4.3.2.1.

F.4.3.2 - MIEMBROS CONECTADOS CON PASADORES

F.4.3.2.1 - Esfuerzos admisibles- El esfuerzo admisible en el área neta de los huecos de pasadores en miembros conectados por pasadores es 0.45Fy, El esfuerzo de apoyo en el área proyectada por el pasador no debe exceder el esfuerzo permitido en F.4.9.8.

El esfuerzo admisible en barras de ojo que se ajustan a los requisitos de F.2.4.3 es 0.60Fysobre el área del cuerpo.

F.4.4 - COLUMNAS Y OTROS MIEMBROS A COMPRESION

F.4.4.1 - ESFUERZOS ADMISIBLES - Para miembros a compresión cargados axialmente cuya sección transversal cumpla los requisitos de la tabla F.4-1, cuando la relación de esbeltez efectiva mayor (KI/r) de cualquier segmento sin a rriostramiento, sea menor que Cc, se tomará como valor del esfuerzo admisible sobre la sección total:

Cuando la relación Kl/r de estos miembros excede el valor de Cc, se tomará como esfuerzo admisible sobre la sección total:

F.4.4.3 - MIEMBROS FABRICADOS - Todas las partes de miembros fabricados sometidos a compresión y la separación transversal de sus líneas de conectores deben cumplir los requisitos de F.4.1.7.

Para los requisitos de separación y distancia al borde de miembros de acero resistente a los agentes atmosféricos, véase F.4.9.3.10.

En los extremos de miembros fabricados sometidos a compresión, con apoyos sobre platinas de base o superficies cepilladas, todos los componentes que se hallen en mutuo contacto deben conectarse mediante pernos o remaches, distanciados longitudnalmente menos de 4 diámetros, en una distancia igual a 11/2veces el ancho máximo del miembro, o mediante soldaduras continuas de longitud no inferior a dicho ancho.

En miembros fabricados la separación longitudinal de pernos o remaches intermedios y de soldaduras intermitentes, debe ser adecuada para la transferencia del esfuerzo calculado.

La separación máxima longitudinal de pernos, remaches o soldaduras intermitentes que conecten entre sí dos perfiles de acería no debe exceder de 610 mm.

Adicionalmente, en miembros pintados o no sujetos a corrosión cuando el elemento externo es una platina, la separación máxima longitudinal no debe exceder

2700 / veces el espesor de la platina externa o 305 mm cuando los conectores no van alternados a lo largo a las líneas de gramil adyacentes.

4050 / veces el espesor de la platina externa o 457 mm cuando los conectores van alternados a lo largo de las líneas de gramil adyacentes.

Los miembros a compresión fabricados con dos o más perfiles laminados separados unos de otros mediante elementos de relleno colocados a intervalos, deben conectarse entre sí en dichos separadores con un espaciamiento tal, que la relación de esbeltez de cualquier perfil l/r entre conectores no supere 3/4 veces la relación de esbeltez que gobierna el diseño del miembro fabricado. Para calcular la relación de esbeltez de cada componente debe usarse su radio de giro mínimo, r.

Como mínimo deben utilizarse 2 conectores intermedios a lo largo de la longitud del miembro fabricado.

Todas las uniones, incluyendo aquellas en los extremos, deben soldarse o atornillarse con pernos de alta resistencia según los requisitos de la tabla F.2-7.

Los lados abiertos de miembros a compresión fabricados con planchas o perfiles tendrán una celosía y platinas de amarre, en los extremos y en los puntos intermedios en donde se interrumpa la celosía. Las platinas de amarre estarán localizadas lo más cerca posible de los extremos.

La celosía, esto es, las barras planas, ángulos, canales u otros perfiles empleados para hacerla, estará espaciada en tal forma que la relación l/r de la aleta incluída entre sus conexiones no exceda 3/4 veces la relación que gobierna el diseño de todo el miembro, y se diseñará para que resista una fuerza de corte normal al eje del miembro igual al dos por ciento de la fuerza total de compresión que actúa sobre él.

F.4.4.4 - MIEMBROS A COMPRESION CONECTADOS CON PASADORES - Las uniones de miembros a compresión conectados con pasadores deberán cumplir con los requisitos de F.4.3.3.

F.4.4.5 - FUERZAS CORTANTES EN ALMAS DE COLUMNAS - Las conexiones que produzcan fuerzas cortantes en el alma de columnas deberán investigarse para las cargas concentradas definidas en F.4.10.1.

F.4.5 - VIGAS Y OTROS MIEMBROS A FLEXION

F.4.5.1 - ESFUERZOS ADMISIBLES - Flexión de perfiles I y canales con respecto a su eje mayor.

F.4.5.1.1 - Miembros de perfiles compactos- Para miembros compactos, definidos según F.4.2. 1.1 (excepto en vigas híbridas y en miembros con puntos de fluencia superiores a 45.7 kgf/mm2) simétricos con respecto al plano de su eje menor, el esfuerzo admisible es