Norma Tecnica e090 - Estructuras Metalicas Dp 2015

8/18/2019 Norma Tecnica e090 - Estructuras Metalicas Dp 2015

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PROYECTO DE LA NTE E.090 ESTRUCTURAS METÁLICAS 03-09-2015

PROYECTO DE NORMA E.090 ESTRUCTURAS METÁLICAS DELREGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES (RNE)

INICIO DE DISCUSIÓN PÚBLICA

El Servicio Nacional de Capacitación para la Industria de la ConstrucciónSENCICO, en cumplimiento de sus funciones de Investigación y Normalizaciónen el ámbito de la vivienda y la edificación, informa a la comunidad en generaly en especial a las instituciones, empresas y profesionales ligados al diseño yla construcción, que el Comité Técnico de la Norma E.090 ESTRUCTURASMETÁLICAS del RNE, ha concluido con la actualización de la citada norma.

El Comité Técnico esta constituido por profesionales representantes de laPontificia Universidad Católica del Perú (PUCP), Universidad Nacional deIngeniería – Facultad de Ingeniería Civil (UNI - FIC), Universidad NacionalFederico Villarreal (UNFV), Cámara Peruana de la Construcción (CAPECO),Colegio de Ingenieros del Perú (CIP), Corporación Aceros Arequipa,SIDERPERU y el Servicio Nacional de Capacitación para la Industria de laConstrucción (SENCICO).

El SENCICO somete a discusión pública la propuesta de actualización de laNorma E.090 ESTRUCTURAS METÁLICAS, del RNE, a fin de obtenerobservaciones y aportes que contribuyan a su enriquecimiento. La discusiónpública se realizará durante 30 días hábiles posteriores a la fecha de publicacióndel presente aviso. Las personas naturales y jurídicas interesadas podránrecabar el documento, ingresando a la página Web www.sencico.gob.pe yremitir sus observaciones o aportes a la Gerencia de Investigación yNormalización del SENCICO, sitio Av. De la Poesía 351 – San Borja, Teléfono:211 – 6300 anexo: 2602; E-mail: [email protected].


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NORMA TÉCNICA DE EDIFICACIÓN

E.090 ESTRUCTURAS METÁLICAS

2015


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ÍNDICE

Pág.

CAPÍTULO 1CONSIDERACIONES GENERALES ................................................................................. 11

1.1 ALCANCE .................................................................................................................. 11 1.2 LÍMITES DE APLICABILIDAD ............................................................................... 11

1.2.1 Definición de Acero Estructural ..................................................................... 11 1.2.2 Tipos de Construcción .................................................................................... 12

1.3 MATERIAL ................................................................................................................. 12

1.3.1 Acero Estructural ............................................................................................ 13 1.3.2 Fundiciones y Piezas Forjadas de Acero ......................................................... 16

1.3.3

Pernos, Arandelas y Tuercas ........................................................................... 16

1.3.4 Pernos de Anclaje y Varillas Roscadas ........................................................... 16 1.3.5 Metal de Aporte y Fundente para el Proceso de Soldadura ............................ 17 1.3.6 Conectores de Pernos de Cortante .................................................................. 18

1.4 CARGAS Y COMBINACIONES DE CARGA .......................................................... 18

1.4.1 Cargas, Factores de Carga y Combinación de Cargas .................................... 18 1.4.2 Impacto ........................................................................................................... 19 1.4.3 Fuerzas Horizontales en Puentes Grúa............................................................ 19

1.5 BASES DE DISEÑO ................................................................................................... 19

1.5.1 Resistencia Requerida ..................................................................................... 19 1.5.2 Estados Límites ............................................................................................... 20 1.5.3 Diseño por Condiciones de Resistencia .......................................................... 20 1.5.4 Diseño por Condiciones de Servicio ............................................................... 20

1.6 REFERENCIA A CÓDIGOS Y NORMAS ................................................................ 20 1.7 DOCUMENTOS DE DISEÑO .................................................................................... 21

1.7.1 Planos .............................................................................................................. 22 1.7.2 Especificaciones Técnicas .............................................................................. 22 1.7.3 Simbología y Nomenclatura ........................................................................... 22 1.7.4 Notas para la Soldadura .................................................................................. 22

CAPÍTULO 2REQUISITOS DE DISEÑO .................................................................................................. 23

2.1 ÁREA BRUTA ............................................................................................................ 23 2.2 ÁREA NETA ............................................................................................................... 23 2.3 ÁREA NETA EFECTIVA PARA ELEMENTOS EN TRACCIÓN........................... 24 2.4 ESTABILIDAD ........................................................................................................... 25 2.5 PANDEO LOCAL ....................................................................................................... 25

2.5.1 Clasificación de las Secciones de Acero ......................................................... 25 2.5.2 Elementos no Rigidizados ............................................................................... 26 2.5.3

Elementos Rigidizados .................................................................................... 26


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2.6 RESTRICCIONES DE ROTACIÓN EN PUNTOS DE APOYO ............................... 28 2.7 RELACIONES DE ESBELTEZ LÍMITE ................................................................... 29 2.8 TRAMOS SIMPLEMENTE APOYADOS ................................................................. 29 2.9 RESTRICCIÓN DE APOYO ...................................................................................... 29 2.10 DISEÑO POR FATIGA .............................................................................................. 29

CAPÍTULO 3 PÓRTICOS Y OTRAS ESTRUCTURAS ............................................................................ 30

3.1 REQUISITOS DE DISEÑO POR ESTABILIDAD .................................................... 30

3.1.1 Requisitos Generales ....................................................................................... 30

3.2 RESISTENCIAS REQUERIDAS ............................................................................... 30

3.2.1 Análisis de segundo orden amplificando el análisis elástico de primer orden 30 3.2.2 Requisitos para el análisis ............................................................................... 32

3.3 ARRIOSTRAMIENTOS PARA LA ESTABILIDAD DE COLUMNAS Y VIGAS . 33

3.3.1 Disposiciones Generales ................................................................................. 33 3.3.2 Columnas ........................................................................................................ 33 3.3.3 Vigas ............................................................................................................... 34

CAPÍTULO 4 DISEÑO DE ELEMENTOS EN TRACCION ..................................................................... 38

4.1 LÍMITEZ DE ESBELTEZ........................................................................................... 38 4.2 RESISTENCIA EN TRACCIÓN ................................................................................ 38

4.3

ÁREA NETA EFECTIVA........................................................................................... 39 4.4 ELEMENTOS ARMADOS ......................................................................................... 41

4.5 ELEMENTOS CONECTADOS CON PASADORES ................................................ 41

4.5.1 Resistencia a la tracción .................................................................................. 41 4.5.2 Requerimientos Dimensionales ...................................................................... 42

4.6 BARRAS DE OJO ....................................................................................................... 42

4.6.1 Resistencia en tracción .................................................................................... 42 4.6.2 Requerimientos Dimensionales ...................................................................... 42

CAPÍTULO 5 DISEÑO DE ELEMENTOS EN COMPRESIÓN ............................................................... 43

5.1 DISPOSICIONES GENERALES ................................................................................ 43 5.2 LONGITUD EFECTIVA ............................................................................................ 44 5.3 PANDEO POR FLEXIÓN SIN COMPONENTES ESBELTOS ................................ 45 5.4 PANDEO TORSIONAL Y FLEXO-TORSIONAL SIN COMPONENTES

ESBELTOS .................................................................................................................. 45 5.5 ÁNGULOS SIMPLES EN COMPRESIÓN ................................................................ 47 5.6 ELEMENTOS ARMADOS ......................................................................................... 49

5.6.1 Resistencia a la compresión ............................................................................ 49 5.6.2

Requerimientos dimensionales ....................................................................... 50


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5.7 ELEMENTOS CON COMPONENTES ESBELTOS ................................................. 52

5.7.1 Elementos Esbeltos No Rigidizados, Q s ......................................................... 53 5.7.2 Elementos Esbeltos Rigidizados, Qa ............................................................... 55

CAPÍTULO 6 DISEÑO DE ELEMENTOS EN FLEXIÓN ........................................................................ 57

6.1 DISPOSICIONES GENERALES ................................................................................ 59 6.2 ELEMENTOS COMPACTOS DE SECCIÓN I DE SIMETRÍA DOBLE Y

CANALES, EN FLEXIÓN RESPECTO A SU EJE MAYOR ................................... 59

6.2.1 Fluencia ........................................................................................................... 59 6.2.2 Pandeo Lateral-Torsional ................................................................................ 60

6.3 ELEMENTOS DE SECCIÓN I DE SIMETRÍA DOBLE CON ALMASCOMPACTAS Y ALAS NO COMPACTAS O ESBELTAS EN FLEXIÓN

RESPECTO A SU EJE MAYOR ................................................................................ 61

6.3.1 Pandeo Lateral-Torsional ................................................................................ 61 6.3.2 Pandeo Local Ala en Compresión ................................................................... 61

6.4 OTROS ELEMENTOS DE SECCIÓN I CON ALMAS COMPACTAS O NOCOMPACTAS EN FLEXIÓN RESPECTO A SU EJE MAYOR .............................. 62

6.4.1 Fluencia del Ala en Compresión ..................................................................... 62 6.4.2 Pandeo Lateral-Torsional ................................................................................ 62 6.4.3 Pandeo Local del Ala en Compresión ............................................................. 64 6.4.4 Fluencia del Ala en Tracción .......................................................................... 65

6.5 ELEMENTOS DE SECCIÓN I DE SIMETRÍA DOBLE Y SIMPLE CON ALMASESBELTAS EN FLEXIÓN RESPECTO A SU EJE MAYOR ................................... 66

6.5.1 Fluencia del Ala en Compresión ..................................................................... 66 6.5.2 Pandeo Lateral-Torsional ................................................................................ 66 6.5.3 Pandeo Local del Ala en Compresión ............................................................. 67 6.5.4 Fluencia del Ala en Tracción .......................................................................... 67

6.6 ELEMENTOS DE SECCIÓN I Y CANALES EN FLEXIÓN RESPECTO A SU EJEMENOR ....................................................................................................................... 67

6.6.1

Fluencia ........................................................................................................... 67

6.6.2 Pandeo Local de Ala ....................................................................................... 68

6.7 PERFILES HSS CUADRADOS Y RECTANGULARES Y ELEMENTOS DESECCIÓN CAJÓN ...................................................................................................... 68

6.7.1 Fluencia ........................................................................................................... 68 6.7.2 Pandeo Local del Ala ...................................................................................... 69 6.7.3 Pandeo Local del Alma ................................................................................... 69

6.8 PERFILES HSS DE SECCIÓN CIRCULAR.............................................................. 69

6.8.1

Fluencia ........................................................................................................... 69

6.8.2 Pandeo Local ................................................................................................... 69


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6.9 SECCIONES T Y ÁNGULOS DOBLES CARGADOS EN EL PLANO DESIMETRÍA .................................................................................................................. 70

6.9.1 Fluencia ........................................................................................................... 70 6.9.2 Pandeo Lateral-Torsional ................................................................................ 70 6.9.3

Pandeo Local de Alas de Sección T ................................................................ 71

6.9.4 Pandeo Local de las almas de secciones T en flexo-compresión .................... 71

6.10 ÁNGULOS SIMPLES ................................................................................................. 72

6.10.1 Fluencia ........................................................................................................... 72 6.10.2 Pandeo Lateral-Torsional ................................................................................ 73 6.10.3 Pandeo Local del Ala ...................................................................................... 75

6.11 BARRAS CUADRADAS, RECTANGULARES Y REDONDAS ............................. 76

6.11.1

Fluencia ........................................................................................................... 76

6.11.2 Pandeo Lateral-Torsional ................................................................................ 76

6.12 SECCIONES ASIMÉTRICAS .................................................................................... 77

6.12.1 Fluencia ........................................................................................................... 77 6.12.2 Pandeo Lateral-Torsional ................................................................................ 77 6.12.3 Pandeo Local ................................................................................................... 77

6.13 REQUISITOS DIMENSIONALES DE VIGAS ......................................................... 78

6.13.1 Reducciones de resistencia para elementos perforados en las alas en tracción:

........................................................................................................................ 78 6.13.2 Relaciones límites de elementos con Sección I............................................... 78

6.13.3 Platabandas ..................................................................................................... 79 6.13.4 Vigas Armadas ................................................................................................ 80

CAPÍTULO 7 DISEÑO DE ELEMENTOS EN CORTE ............................................................................ 81

7.1 DISPOSICIONES GENERALES ................................................................................ 81 7.2 ELEMENTOS CON ALMAS NO RIGIDIZADAS O RIGIDIZADAS ..................... 81

7.2.1 Resistencia en Corte ........................................................................................ 81

7.2.2

Rigidizadores Transversales ........................................................................... 83

7.3 CAMPO DE TENSIONES .......................................................................................... 83

7.3.1 Límites en el uso del Campo de Tensiones ..................................................... 83 7.3.2 Resistencia en corte considerando el Campo de Tensiones ............................ 84 7.3.3 Rigidizadores Transversales ........................................................................... 84

7.4 ÁNGULOS SIMPLES ................................................................................................. 85 7.5 TUBOS HSS RECTANGULARES Y SECCIONES CAJÓN .................................... 85 7.6 TUBOS HSS CIRCULARES ...................................................................................... 86 7.7 CORTE RESPECTO AL EJE MENOR EN PERFILES CON SIMETRÍA SIMPLE Y

DOBLE ........................................................................................................................ 86 7.8 VIGAS CON ABERTURAS EN EL ALMA .............................................................. 86


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CAPÍTULO 8 ELEMENTOS SUJETOS A FUERZAS COMBINADAS Y TORSIÓN ........................... 87

8.1 ELEMENTOS CON SIMETRÍA SIMPLE Y DOBLE SUJETOS A FLEXIÓN YCARGA AXIAL .......................................................................................................... 87

8.1.1 Elementos con simetría simple y doble sujetos a flexión y compresión ......... 87 8.1.2 Elementos con Simetría Simple y Doble sujetos a Flexión y Tracción .......... 88 8.1.3 Elementos Laminados Compactos con Simetría Doble en Flexión y

Compresión respecto a un eje ......................................................................... 88

8.2 ELEMENTOS ASIMÉTRICOS Y OTROS SUJETOS A FLEXIÓN Y CARGAAXIAL ......................................................................................................................... 89

8.3 ELEMENTOS SUJETOS A TORSIÓN Y COMBINACIÓN DE TORSIÓN,FLEXIÓN, CORTE Y/O CARGA AXIAL ................................................................. 90

8.3.1

Secciones Tubulares Redondas y Rectangulares HSS Sujetas a Torsión ....... 90

8.3.2 Secciones tubulares sujetas a combinación de torsión, flexión, corte y/o cargaaxial ................................................................................................................. 91

8.3.3 Elementos No Tubulares Sujetos a Torsión y Esfuerzos Combinados ........... 92

8.4 ROTURA DE ALAS CON PERFORACIONES SUJETAS A TRACCIÓN .............. 92

CAPÍTULO 9 DISEÑO DE ELEMENTOS COMPUESTOS ..................................................................... 94

9.1 DISPOSICIONES GENERALES ................................................................................ 94

9.1.1

Concreto y acero de refuerzo .......................................................................... 94 9.1.2 Resistencia nominal de secciones compuestas ................................................ 95

9.1.3 Limitaciones del material ................................................................................ 95 9.1.4 Clasificación de secciones compuestas rellenas por pandeo local .................. 96

9.2 FUERZA AXIAL ........................................................................................................ 97

9.2.1 Elementos compuestos embebidos .................................................................. 97 9.2.2 Elementos compuestos rellenos de concreto ................................................... 99

9.3 FLEXIÓN .................................................................................................................. 101

9.3.1

General .......................................................................................................... 101

9.3.2 Vigas Compuestas con conectores de corte (studs) o canales de acero ........ 101 9.3.3 Elementos compuestos embebidos ................................................................ 104 9.3.4 Elementos compuestos rellenos .................................................................... 105

9.4 CORTE ...................................................................................................................... 106

9.4.1 Elementos compuestos rellenos y embebidos ............................................... 106 9.4.2 Vigas compuestas con planchas colaborantes ............................................... 106

9.5 COMBINACIÓN DE FUERZA AXIAL Y FLEXIÓN ............................................. 106 9.6 TRANSFERENCIA DE CARGA ............................................................................. 107

9.6.1 Requisitos generales ...................................................................................... 107


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9.6.2 Asignación de fuerza..................................................................................... 107 9.6.3 Mecanismos de transferencia de fuerza ........................................................ 108 9.6.4 Requisitos para detalles ................................................................................. 109

9.7 DIAFRAGMAS COMPUESTOS Y VIGAS SECUNDARIAS ................................ 110 9.8 ANCLAJES DE ACERO........................................................................................... 110

9.8.1 General .......................................................................................................... 110 9.8.2 Anclajes de acero en vigas compuestas ........................................................ 110 9.8.3 Anclajes de acero en elementos compuestos ................................................ 113

9.9 CASOS ESPECIALES .............................................................................................. 117

CAPÍTULO 10 DISEÑO DE CONEXIONES............................................................................................... 118

10.1 DISPOSICIONES GENERALES .............................................................................. 118

10.1.1 Bases de diseño ............................................................................................. 118 10.1.2 Conexiones Simples ...................................................................................... 118 10.1.3 Conexiones de Momento .............................................................................. 118 10.1.4 Elementos en Compresión con Juntas de Aplastamiento .............................. 119 10.1.5 Empalmes en Secciones Pesadas .................................................................. 119 10.1.6 Agujeros de Acceso a la Soldadura............................................................... 119 10.1.7 Colocación de Soldaduras y Pernos .............................................................. 121 10.1.8 Pernos en Combinación con Soldaduras ....................................................... 121 10.1.9 Pernos de Alta Resistencia en Combinación con Remaches ........................ 121 10.1.10 Limitaciones en Conexiones Empernadas y Soldadas .................................. 121

10.2

SOLDADURAS ........................................................................................................ 122

10.2.1 Soldaduras Acanaladas ................................................................................. 122 10.2.2 Soldadura de Filete ....................................................................................... 124 10.2.3 Soldadura de Ranura y Tapón ....................................................................... 126 10.2.4 Resistencia .................................................................................................... 127 10.2.5 Combinación de Soldaduras ......................................................................... 131 10.2.6 Requisitos del Metal del Electrodo ............................................................... 131 10.2.7 Metal de Soldadura Mezclado ...................................................................... 132

10.3 PERNOS Y PIEZAS ROSCADAS ........................................................................... 132

10.3.1

Pernos de Alta Resistencia ............................................................................ 132 10.3.2 Tamaño y Uso de los agujeros ...................................................................... 135

10.3.3 Espaciamiento Mínimo ................................................................................. 136 10.3.4 Distancia Mínima al Borde ........................................................................... 136 10.3.5 Distancias a los Bordes y Espaciamiento Máximo ....................................... 138 10.3.6 Resistencia en Tracción y Corte de Pernos y Elementos Roscados .............. 138 10.3.7 Combinación de Tracción y Corte en Conexiones Tipo Aplastamiento ....... 139 10.3.8 Pernos de Alta Resistencia en Conexiones de Deslizamiento Crítico .......... 139 10.3.9 Tracción y Corte Combinados en Conexiones de Deslizamiento Crítico ..... 141 10.3.10 Resistencia al Aplastamiento en Agujeros de Pernos ................................... 141 10.3.11 Conectores Especiales ................................................................................... 142 10.3.12 Conectores en Tracción ................................................................................. 142


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10.4 ELEMENTOS AFECTADOS DE MIEMBROS Y ELEMENTOS DE CONEXIONES ................................................................................................................................... 142

10.4.1 Resistencia de componentes en tracción ....................................................... 142 10.4.2 Resistencia de Elementos en Corte ............................................................... 143 10.4.3 Resistencia de Bloque de Cortante................................................................ 143 10.4.4

Resistencia de Elementos en Compresión .................................................... 143

10.4.5 Resistencia de Elementos en Flexión ............................................................ 144

10.5 PLANCHAS DE RELLENO ..................................................................................... 144

10.5.1 Planchas de relleno en Conexiones Soldadas ............................................... 144 10.5.2 Planchas de Relleno en Conexiones Empernadas ......................................... 144

10.6 EMPALMES .............................................................................................................. 145

10.6.1 Vigas ............................................................................................................. 145

10.6.2

Columnas ...................................................................................................... 145

10.7 RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO ................................................................. 146 10.8 BASES DE COLUMNA Y APLASTAMIENTO EN CONCRETO ........................ 146 10.9 PERNOS DE ANCLAJE ........................................................................................... 147 10.10 ALAS Y ALMAS CON CARGAS CONCENTRADAS .......................................... 148

10.10.1 Flexión Local del Ala .................................................................................... 148 10.10.2 Fluencia Local del Alma ............................................................................... 149 10.10.3 Aplastamiento Local del Alma ..................................................................... 149 10.10.4 Pandeo Lateral del Alma ............................................................................... 150 10.10.5 Pandeo en Compresión del Alma .................................................................. 151

10.10.6

Corte en la Zona Panel del Alma .................................................................. 152 10.10.7 Extremos no Aporticados de Vigas ............................................................... 153

10.10.8 Requisitos Adicionales de los Rigidizadores para Cargas Concentradas ..... 153 10.10.9 Requisitos Adicionales para las Planchas de Refuerzo del Alma para Cargas

Concentradas ................................................................................................. 154

CAPÍTULO 11 DISEÑO DE CONEXIONES DE ELEMENTOS TUBULARES .................................... 155

11.1 FUERZAS CONCENTRADAS EN ELEMENTOS TUBULARES ......................... 155

11.1.1 Definición de Parámetros .............................................................................. 155

11.1.2

HSS Redondos .............................................................................................. 155

11.1.3 HSS Rectangulares ........................................................................................ 157

11.2 CONEXIONES DE ARMADURAS HSS a HSS ...................................................... 159

11.2.1 Definición de Parámetros .............................................................................. 160 11.2.2 HSS Redondos .............................................................................................. 161 11.2.3 HSS Rectangulares ........................................................................................ 162

11.3 CONEXIONES DE MOMENTO HSS a HSS........................................................... 166

11.3.1 Definición de Parámetros .............................................................................. 166 11.3.2

HSS Redondos .............................................................................................. 167

11.3.3 HSS Rectangulares ........................................................................................ 168


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11.4 SOLDADURA DE PLANCHAS Y RAMAS A HSS RECTANGULARES ............ 169

CAPÍTULO 12 DISEÑO PARA CONDICIONES DE SERVICIO ............................................................ 174

12.1

GENERAL ................................................................................................................. 174

12.2 CONTRAFLECHA ................................................................................................... 174 12.3 DEFLEXIONES ........................................................................................................ 174 12.4 DESPLAZAMIENTOS LATERALES ..................................................................... 175 12.5 VIBRACIONES ........................................................................................................ 175 12.6 MOVIMIENTO INDUCIDO POR EL VIENTO ...................................................... 175 12.7 EXPANSIÓN Y CONTRACCIÓN ........................................................................... 175 12.8 DESLIZAMIENTO EN LAS CONEXIONES .......................................................... 175

CAPÍTULO 13 DISEÑO SÍSMICO ............................................................................................................... 176

13.1 MATERIALES .......................................................................................................... 176 13.2 FUERZA ESPERADA EN EL MATERIAL ............................................................ 176 13.3 MATERIAL DE APORTE PARA SOLDADURA ................................................... 177

13.3.1 Soldaduras para sistemas resistentes a sismo ................................................ 177 13.3.2 Soldaduras de demanda critica ...................................................................... 177

13.4 REQUISITOS GENERALES DE DISEÑO .............................................................. 178

13.4.1 Tipos de sistemas estructurales ..................................................................... 178 13.4.2 Requerimientos Generales ............................................................................ 178

13.4.3

Requerimientos Adicionales ......................................................................... 178 13.4.4 Análisis No Lineal ........................................................................................ 179

13.5 SISTEMAS ESTRUCTURALES .............................................................................. 179

13.5.1 Sistemas de Pórticos y clasificación de ductilidad ........................................ 179 13.5.2 Relación Ancho/Espesor en compresión ....................................................... 179 13.5.3 Sistemas de arriostramiento para vigas ......................................................... 182 13.5.4 Clasificación de sistemas estructurales ......................................................... 185

13.6 PÓRTICOS RESISTENTES A MOMENTO ............................................................ 186

13.6.1

Pórticos Ordinarios Resistentes a Momento (OMF) ..................................... 186

13.6.2 Pórticos Intermedios Resistentes a Momento (IMF) .................................... 187 13.6.3 Pórticos Especiales Resistentes a Momento (SMF) ...................................... 189

13.7 PÓRTICOS ARRIOSTRADOS (BMF) .................................................................... 195

13.7.1 Pórticos Ordinarios con Arriostres Concéntricos (OCBF)............................ 195 13.7.2 Pórticos Especiales con Arriostres Concéntricos (SCBF) ............................ 196 13.7.3 Pórticos con Arriostres Excéntricos (EBF) ................................................... 200


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CAPÍTULO 14 FABRICACIÓN, PROTECCION ANTICORROSIVA, MONTAJE Y CONTROL DE

CALIDAD ................................................................................................. 209

14.1 PLANOS DE TALLER ............................................................................................. 209 14.2 FABRICACIÓN ........................................................................................................ 209

14.2.1 Contraflecha, Curvado y Enderezado ........................................................... 209 14.2.2 Corte Térmico ............................................................................................... 209 14.2.3 Alisado de Bordes ......................................................................................... 212 14.2.4 Construcción Soldada ................................................................................... 213 14.2.5 Construcciones Empernadas ......................................................................... 226 14.2.6 Juntas de Compresión ................................................................................... 227 14.2.7 Tolerancias Dimensiónales ........................................................................... 227 14.2.8 Acabado de Bases de Columna ..................................................................... 229

14.3 PROTECCION ANTICORROSIVA ......................................................................... 230

14.3.1 REQUERIMIENTOS GENERALES ........................................................... 230 14.3.2 CLASIFICACIÓN DE AMBIENTES .......................................................... 231 14.3.3 CONSIDERACIONES DE DISEÑO ........................................................... 232 14.3.4 PREPARACION SUPERFICIAL................................................................. 233 14.3.5 SISTEMAS DE PINTURAS ........................................................................ 233 14.3.6 Superficies Inaccesibles ................................................................................ 240 14.3.7 Superficies en Contacto ................................................................................ 240 14.3.8 Superficies Acabadas por Maquinado........................................................... 241 14.3.9 Superficies Adyacentes a las Soldaduras en Obra ........................................ 241

14.4 MONTAJE ................................................................................................................. 241

14.4.1 Método de Montaje ....................................................................................... 241 14.4.2 Condiciones del Lugar de la Obra................................................................. 241 14.4.3 Cimentaciones ............................................................................................... 241 14.4.4 Ejes de Edificación y Puntos de Nivel de Referencia ................................... 242 14.4.5 Instalación de Pernos de Anclaje y Otros ..................................................... 242 14.4.6 Material de Conexión de Campo .................................................................. 243 14.4.7 Apoyos Temporales de la Estructura de Acero ............................................. 243 14.4.8 Tolerancias de la Estructura .......................................................................... 244 14.4.9 Corrección de Errores ................................................................................... 246 14.4.10 Manipulación y Almacenamiento ................................................................. 246

14.5

CONTROL DE CALIDAD ....................................................................................... 246

14.5.1 Cooperación .................................................................................................. 247 14.5.2 Rechazos ....................................................................................................... 247 14.5.3 Inspección de la Soldadura. .......................................................................... 247 14.5.4 Inspección de Conexiones con Pernos de Alta Resistencia de Deslizamiento

Crítico. .......................................................................................................... 252 14.5.5 Identificación de la Calidad del Material ...................................................... 252


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CAPÍTULO 1

CONSIDERACIONES GENERALES

Este capítulo establece el alcance de la norma, sus límites de aplicabilidad, provee requerimientos de los materiales y condiciones de diseño.

El capítulo está organizado de la siguiente manera:

1.1 Alcance1.2 Límites de aplicabilidad1.3 Material1.4 Cargas y combinaciones de carga1.5 Bases de diseño1.6 Referencia a códigos y normas

1.7 Documentos de diseño1.1 ALCANCE

Esta Norma comprende el diseño, fabricación y montaje de estructuras metálicasde acero para edificaciones.

Su obligatoriedad se reglamenta en la Norma G.010 CONSIDERACIONESBÁSICAS del Reglamento Nacional de Edificaciones y su ámbito de aplicacióncomprende todo el territorio nacional.

Las exigencias de esta Norma se consideran mínimas.Esta Norma debe emplearse en conjunto con las Normas del Reglamento

Nacional de Edificaciones vigentes a la fecha de su aplicación.

Esta Norma acepta los criterios del método de Factores de Carga y Resistencia(LRFD) y el método por Esfuerzos Permisibles (ASD).

El Capitulo 13 de esta Norma contiene disposiciones para el diseño y lafabricación de los elementos de acero de las estructuras para las cuales se handeterminado las fuerzas sísmicas de diseño, utilizando los coeficientes de

reducción de fuerza sísmica (R) especificados en la Norma E.030 DiseñoSismorresistente.

1.2 LÍMITES DE APLICABILIDAD

1.2.1 Definición de Acero Estructural

En la presente Norma, el término acero estructural se referirá a aquelloselementos de acero de sistemas estructurales de pórticos y reticulados que sean

parte esencial para soportar las cargas de diseño. Se entiende como este tipo deelementos a: vigas, columnas, puntales, bridas, montantes y otros que

intervienen en el sistema estructural de los edificios de acero. Para el diseño desecciones dobladas en frío o perfiles plegados se recomienda utilizar las Normasdel American Iron and Steel Institute (AISI).


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1.2.2 Tipos de Construcción

Tres son los tipos de construcciones aceptables bajo los alcances de esta Norma:

Tipo 1, comúnmente denominado pórtico rígido (pórtico continuo), el cual

asume que las conexiones entre vigas y columnas son suficientemente rígidas para mantener sin cambios los ángulos entre elementos que se interceptan.Tipo 2, conocido como pórtico simple (no restringido), que asume una condiciónde apoyo simple en sus extremos mediante conexiones sólo por corte y que seencuentran libres de rotar por cargas de gravedad.Tipo 3, denominado pórtico semirrígido (parcialmente restringido) que asumeque las conexiones entre elementos poseen cierta capacidad conocida derotación, que se encuentra entre la conexión rígida del Tipo 1 y la conexiónsimple del Tipo 2.

El diseño de las conexiones debe efectuarse de acuerdo con el Capítulo 10

CONEXIONES y el Capítulo 11 DISEÑO DE CONEXIONES DEELEMENTOS TUBULARES, debe ser consistente con lo asumido en cada tipode sistema estructural, y debe plasmarse en los planos de diseño. En los apoyos,las vigas y armaduras deben tener restringida la rotación alrededor de su ejelongitudinal a menos que se muestre por un análisis que la restricción no esnecesaria.

Las construcciones de edificios del Tipo 2 deben cumplir que:

a. Las conexiones y los elementos conectados serán adecuados para resistir lascargas de gravedad como vigas simplemente apoyadas.

b. Las conexiones y elementos conectados serán adecuados para resistir lascargas laterales.c. Las conexiones tendrán una adecuada capacidad de rotación inelástica que

evite sobrecargar a los conectores o soldaduras frente a la acción combinadade fuerzas horizontales y de gravedad.

En el análisis de la estructura de las construcciones semirrígidas del Tipo 3 debenincluirse las características fuerza-deformación de la conexión. Lascaracterísticas de respuesta de una conexión semirrígida deben estardocumentadas en la literatura técnica o deben establecerse por medios analíticoso experimentales.

1.3 MATERIAL

El fabricante de la estructura es responsable de contar con resultados de ensayos,de materiales o productos, realizados en el país.

Los ensayos deben ser hechos de acuerdo con los requerimientos de laespecificación aplicable, mencionadas en los numerales 1.3.1.1, 1.3.2, 1.3.3,1.3.4, 1.3.5 y 1.3.6 para aquellos materiales o productos que correspondan.

La evidencia de conformidad del producto se expresará con resultados de

ensayos realizados en el país, en organismos de evaluación de la conformidadacreditados por el Instituto Nacional de Calidad (INACAL), reportados en un


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Informe de Ensayo (NTP-ISO/IEC 17025), o en un Informe de Inspección (NTP-ISO/IEC 17020), o en un Certificado de Conformidad de Producto (NTP-ISO/IEC 17065).

De no existir organismos de evaluación de la conformidad acreditados en el país

para un ensayo especifico, se aceptarán los reportes emitidos por laboratoriosacreditados en otros países que tengan un acuerdo multilateral con el INACAL,adjuntando un documento emitido por el INACAL indicando que talesorganismos de evaluación de la conformidad no existen en el país.

Si al usar una norma técnica peruana hubiese un aspecto no contemplado, seindica las normas ASTM, AWS, ANSI aplicables.

1.3.1 Acero Estructural

1.3.1.1 Designaciones de normas

Bajo esta Norma, se aprobará el uso del material que cumpla con:

Normas Técnicas Peruanas (NTP)

CODIGO TITULO REFERENCIA NTP 350.400 PRODUCTOS DE ACERO. Aceros

estructurales al carbono.Especificaciones.

ASTM A36/A36M(AASHTO M270Grado 36).

NTP 350.404 PRODUCTOS DE ACERO. Tubosestructurales de acero al carbono

conformados en frío, electro soldados ysin costura, de forma circular y nocircular. Especificaciones.

ASTM A500.

NTP 350.407 PRODUCTO DE ACERO. Aceroestructural de alta resistencia de bajaaleación de columbio-vanadio.Especificaciones.

ASTM A572/572M(AASHTO M270Grado 50).

NTP 350.408 PRODUCTOS DE ACERO. Aceroestructural para puentes.Especificaciones.

ASTM A709 Grado 36,50, 50W, 70W, 100 y100W

NTP 350.414 PRODUCTOS DE ACERO. Perfiles deacero estructural. Especificaciones.

ASTM A992/A992M

NTP 350.416 PRODUCTOS DE ACERO. Requisitosgenerales de productos de aceroestructural laminado en caliente.

ASTM A6,ASTM A568

NTP 350.405 PRODUCTOS DE ACERO. Metodosde ensayos normalizados y definiciones para ensayos mecanicos.

ASTM A370

NTP 341.031 PRODUCTOS DE ACERO. Barras deacero al carbono, corrugadas y lisas, para refuerzo de concreto armado.Especificaciones.

ASTM A615 Gr. 60

NTP 339.186 PRODUCTOS DE ACERO. Barras de

acero de baja aleación, corrugadas ylisas, para refuerzo de concreto armado.Especificaciones.

ASTM A706 Gr. 60


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Normas Técnicas ASTM

CODIGO TITULOASTM A53/A53M, Gr. B. Tubos redondos de acero negro y galvanizado,

soldados y sin costura.

ASTM A283/A283M Planchas de acero al carbono de baja y mediaresistencia a la tracción.ASTM A242/A242M Acero de alta resistencia y baja aleación.ASTM A501 Tubos estructurales de acero al carbono, formados

en caliente, soldados y sin costura.ASTM A514/514M(AASHTO M270 Grado100 y 100W)

Planchas de acero aleado, templado y revenido, dealta resistencia, adecuadas para soldadura.

ASTM A529/529M. Acero al Carbono – Manganeso, de altaresistencia, de calidad estructural

ASTM A588/588M

(AASHTO M270Grado 50W)

Acero estructural de alta resistencia y baja

aleación, con un límite de fluencia mínimo de 345MPa, de hasta 100 mm de espesor.ASTM A606 Planchas y flejes de acero de alta resistencia y baja

aleación, laminadas en caliente y laminadas enfrío, con resistencia mejorada a la corrosiónatmosférica.

ASTM A618 Tubos estructurales de alta resistencia y bajaaleación, soldados y sin costura, formados encaliente.

ASTM A847/A847M Tubería estructural de baja aleación, de altaresistencia con costura y sin costura formada en

frío, con resistencia a la corrosión atmosféricamejorada.ASTM A852/852M(AASHTO M270 Grado70W)

Planchas de acero estructural de baja aleación,templado y revenido, con límite de fluenciamínimo de 485 MPa, de hasta 100 mm de espesor.

ASTM A913/A913M Perfiles de acero de baja aleación y altaresistencia, de calidad estructural producida por el

proceso de templado y revenido (QST).ASTM A1043/A1043M. Acero estructural con baja relación entre los

esfuerzos de fluencia y resistencia a la tracción para uso de edificaciones.

ASTM A1011/1011M(Reemplaza al ASTMA570, grado 275, 310 y345)

Planchas y bobinas laminadas en caliente deaceros al carbono estructural (SS), de baja aleacióny alta resistencia (HSLAS), con trabajabilidadmejorada y de alta resistencia (HSLAS-F).

1.3.1.2 Acero no Identificado

Se permite el uso de acero no identificado con la aprobación del Supervisor, sisu superficie se encuentra libre de imperfecciones de acuerdo con los criteriosestablecidos en la NTP 350.416, en elementos o detalles de menor importancia(como separadores en armaduras, lainas y otros similares), donde las

propiedades físicas precisas y su soldabilidad no afecten la resistencia ni laseguridad de la estructura.


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1.3.1.3 Perfiles Pesados

Las secciones laminadas de la NTP 350.416 con un espesor de ala que excedade 50 mm se consideraran como perfiles pesados. Para los perfiles pesados quese usen como elementos sujetos a esfuerzos primarios de tracción debido a

tracción o flexión, no se necesita especificar la tenacidad si los empalmes sonempernados. Si tales elementos son empalmados con soldadura de penetracióntotal, el acero especificado será suministrado con ensayos de impacto Charpy deentalle en V de acuerdo con la NTP 350.416. El ensayo de impacto deberáalcanzar un valor promedio mínimo de 27 J de energía absorbida a +20°C y serárealizado de acuerdo con la NTP 350.405, con las siguientes excepciones:

a. El eje longitudinal central de la probeta estará situado tan cerca como sea práctico a la mitad entre la superficie interna del ala y el centro del espesordel ala en la intersección con la mitad del espesor del alma.

b. Los ensayos serán realizados por el fabricante en material seleccionado de la

parte superior de cada lingote o parte de lingote usado para fabricar el producto representado por estos ensayos.

Nota.- El entalle para cualquiera de las probetas puede estar en cualquier lado de la líneacentral de la viga.

Cuando se empleen estructuras en las que se aplique el Capítulo 13 de esta norma seaplicaran las condiciones anteriores de este numeral cuando el espesor del ala exceda38 mm.Para las planchas con espesores mayores de 50 mm, que se usen para construirsecciones armadas con empalmes empernados y sujetos a esfuerzos primarios detracción debido a tracción o flexión, no se necesita especificar la tenacidad delmaterial. Si tales secciones son empalmadas usando soldadura de penetracióntotal, el acero especificado será suministrado con ensayos de impacto Charpy deentalle en V de acuerdo con la NTP 350.416. El ensayo de impacto serárealizado por el fabricante de acuerdo a la NTP 350.405 y deberá alcanzar unvalor promedio mínimo de 27 J de energía absorbida a +20ºC.Los requisitos suplementarios indicados anteriormente también se aplicancuando se usan juntas soldadas de penetración total en todo el espesor de perfilesde los Grupos 4 y 5 de la NTP 350.416 y secciones armadas con espesoresmayores de 50 mm en conexiones sujetas a esfuerzos primarios de traccióndebido a tracción o flexión de tales elementos. Los requisitos no necesitanaplicarse a perfiles de los Grupos 4 y 5 de la NTP 350.416 y secciones armadascon espesores mayores de 50 mm a los cuales se conectan elementos diferentes

que los perfiles de los Grupos 4 y 5 de la NTP 350.416 y secciones armadas por


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medio de juntas soldadas de penetración total en todo el espesor del material másdelgado a la cara del material más grueso.

1.3.2 Fundiciones y Piezas Forjadas de Acero

El acero fundido deberá cumplir el ASTM A216/A216M, Grado WCB y con elrequerimiento S11.

Las piezas forjadas de acero al carbono y de aleación para uso industrial general,ASTM A668/A668M.

1.3.3 Pernos, Arandelas y Tuercas


a. Tuercas de acero al carbono y de aleación para pernos para servicio de alta

presión y alta temperatura, ASTM A194/194M. b. Pernos y pernos de cortante de acero al carbono, de resistencia a la tracción

414 MPa, ASTM A307.c. Pernos estructurales, de acero, tratados térmicamente, de resistencia mínima

a la tracción 830/725 MPa, ASTM A325/A325M.d. Pernos, vástagos y otros conectores roscados externamente, ASTM A354e. Pernos enroscados, pernos c/tuerca y tornillos de acero tratado térmicamente,

de resistencia a la tracción mínima 120/105/90 ksi, ASTM A449.f. Pernos estructurales de acero tratado térmicamente, de resistencia mínima a

la tracción 1040 MPa, ASTM A490M.g. Tuercas de aceros al carbono y aceros aleados, ASTM A563.h. Tuercas de aceros al carbono y aceros aleados (Métrico), ASTM A563M.i. Arandelas de acero endurecido, ASTM F436.

j. Arandelas de aceros templados, ASTM F436M.k. Arandelas de acero, planos, sin templar para uso general, ASTM F844.

Los pernos ASTM A449 son permitidos solamente en conexiones con diámetrosde pernos mayores de 33 mm, y no deben usarse en conexiones de deslizamientocrítico.

1.3.4 Pernos de Anclaje y Varillas Roscadas

Bajo esta Norma, se aprobará el uso del material que cumpla con:

Normas Técnicas Peruanas NTP

CODIGO TITULO REFERENCIA NTP 350.400 PRODUCTOS DE ACERO. Aceros

estructurales al carbono.Especificaciones.

ASTM A36/A36M(AASHTO M270Grado 36).

NTP 350.407 PRODUCTO DE ACERO. Aceroestructural de alta resistencia de baja

aleación de columbio-vanadio.Especificaciones.

ASTM A572/572M(AASHTO M270

Grado 50).


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CODIGO TITULOASTM A193/193M Materiales para pernos de acero de aleación e

inoxidable para servicio de alta temperatura

ASTM A354 Pernos, pernos de cortante y otros conectores roscadosexternamente, de acero de aleación, templado yrevenido.

ASTM A449 Pernos de cabeza hexagonal y vástagos de acero, tratadotérmicamente de resistencia a la tracción mínima de120/105/90 - Ksi, para usos generales

ASTM A588/588M(AASHTO M270Grado 50W)

Acero estructural de alta resistencia y baja aleación, conun límite de fluencia mínimo de 345 MPa, de hasta100 mm de espesor.

ASTM F1554 Pernos de anclaje, de acero, de esfuerzo de fluencia de36, 55 y 105 Ksi.

El acero de calidad ASTM A449 es aceptable para pernos de anclaje de altaresistencia y varillas roscadas de cualquier diámetro.

Las roscas en pernos y varillas cumplirán las series estándar unificadas de ANSIB18.1 y tendrán tolerancias de la clase 2A.

Se permite el uso como pernos de anclaje de los pernos de acero que estén deacuerdo a otras provisiones del presente numeral.

1.3.5 Metal de Aporte y Fundente para el Proceso de Soldadura

Los electrodos y fundentes para soldadura cumplirán con algunas de lassiguientes especificaciones de la American Welding Society (AWS):

a. AWS A5.1, Especificación para electrodos de acero al carbono para soldadurade arco metálico sumergido.

b. AWS A5.5, Especificación para electrodos de baja aleación para soldadurade arco metálico sumergido.

c. AWS A5.17, Especificación para electrodos y fundentes de acero al carbono

para soldadura de arco sumergido.d. AWS A5.18, Especificación para metales de aporte de acero al carbono parasoldadura de arco con atmósfera protegida.

e. AWS A5.20, Especificación para electrodos de acero al carbono parasoldadura de arco con alambre tubular.

f. AWS A5.23/A5.23M, Especificación para electrodos y fundentes de acero de baja aleación para soldadura de arco sumergido.

g. AWS A5.28, Especificación para metales de aporte de aceros de baja aleación para soldadura de arco con atmósfera protegida.

h. AWS A5.29, Especificación para electrodos de acero de baja aleación parasoldadura de arco con alambre tubular.

i. AWS A5.26/A5.26M, Especificación estándar para electrodos de acero alcarbono y de baja aleación para soldadura de electrogas.


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Deben seleccionarse electrodos (metal de aporte) adecuados para el uso propuesto. La tenacidad en entalles del metal de la soldadura generalmente noes crítica para la construcción de edificios.

1.3.6 Conectores de Pernos de Cortante

Los conectores de pernos de cortante de acero cumplirán los requisitos de la Norma Structural Welding Code - Steel, AWS D1.1.

1.4 CARGAS Y COMBINACIONES DE CARGA

Las cargas nominales serán las cargas mínimas de diseño establecidas en la Norma E.020 Cargas.

1.4.1 Cargas, Factores de Carga y Combinación de Cargas

Las siguientes cargas nominales deben ser consideradas:

D : Carga muerta debida al peso propio de los elementos y los efectos permanentes sobre la estructura.

L : Carga viva debida al mobiliario y ocupantes.

r L : Carga viva en las azoteas.W : Carga de viento.S : Carga de nieve. E : Carga de sismo de acuerdo a la Norma E.030 Diseño Sismorresistente. R : Carga por lluvia o granizo.

La resistencia requerida de la estructura y sus elementos debe ser determinada para la adecuada combinación crítica de cargas de este numeral. El efecto crítico puede ocurrir cuando una o más cargas no estén actuando. Para la aplicación delmétodo LRFD, las siguientes combinaciones deben ser investigadas:

1,4 D (1.4 -1)1,2 D + 1,6 L + 0,5( Lr ó S ó R) (1.4 -2)1,2 D + 1,6( Lr ó S ó R) + (0,5 L ó 0,8W ) (1.4 -3)1,2 D + 1,3W + 0,5 L + 0,5( Lr ó S ó R) (1.4 -4)1,2 D ± 1,0 E + 0,5 L + 0,2S (1.4 -5)0,9 D ± (1,3W ó 1,0 E ) (1.4 -6)

En las combinaciones 1.4-3, 1.4-4 y 1.4-5 el factor de cargas para L debe serconsiderado como 1,0 en el caso de estacionamientos, auditorios y todo lugardonde la carga viva sea mayor a 4800 Pa.

Para la aplicación del método ASD las siguientes combinaciones deben serinvestigadas:

D (1.4 -7) D + L + ( Lr ó S ó R) (1.4 -8) D ± (W ó 0,7 E ) (1.4 -9)

D + 0,75 L + 0,75 Lr ± 0,75(W ó 0,7 E ) (1.4 -10)0,6 D ± (W ó 0,7 E ) (1.4 -11)


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1.4.2 Impacto

En el caso de estructuras que soporten carga viva que produce impacto, deberáconsiderarse un incremento en la carga viva nominal debido a este efecto. En elcaso del método LRFD, este incremento se aplica en las Combinaciones 1.4-2 y

1.4-3 y en el caso del método ASD, este incremento se aplica en lascombinaciones 1.4-8 y 1.4-10.

Si no hay indicación en contrario, los incrementos serán los siguientes:

a. Para apoyos de ascensores :100% b. Para apoyos de maquinaria liviana accionada por ejes o motores : 20%c. Para apoyos de máquinas reciprocantes : 50%d. Para tirantes que soportan pisos y voladizos : 33%e. Para vigas de puentes grúas con cabina de operador y sus conexiones : 25%f. Para vigas de puentes grúas con control colgante y sus conexiones : 10%

1.4.3 Fuerzas Horizontales en Puentes Grúa

La fuerza lateral nominal en la vía del puente grúa que se genera por elmovimiento del polipasto no debe ser menor al 20% de la suma del peso izado ydel peso del polipasto, no debe incluirse el peso de otras partes de la grúa. Estafuerza debe aplicarse en la parte superior de los rieles actuando en la direcciónnormal al desplazamiento del puente grúa, y debe ser distribuida considerandola rigidez lateral de la estructura que soporta los rieles.

La fuerza longitudinal nominal tendrá un valor mínimo de 10% de las máximascargas de rueda de la grúa aplicada en la parte alta del riel, a menos que seespecifique otra cosa.

1.5 BASES DE DISEÑO

1.5.1 Resistencia Requerida

La resistencia requerida de los elementos estructurales y sus conexiones debe serdeterminada mediante un análisis estructural para las cargas que actúan sobre laestructura, combinadas como se indica en 1.4.

Se permite que el diseño se haga empleando un análisis elástico o análisisinelástico (análisis plástico), excepto que el diseño para análisis inelástico se

permite sólo para aceros con un esfuerzo de fluencia especificado que no excedade 450 MPa.

Las vigas con secciones compactas, como se define en 2.5.1, y que seancontinuas sobre sus apoyos o rígidamente unidas a las columnas, podrán tenerun análisis inelástico. En el análisis inelástico se permite la redistribución defuerzas y momentos en los elementos y sus conexiones como consecuencias defluencias localizadas. Esto no se aplica al diseño sísmico.


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1.5.2 Estados Límites

El diseño de una estructura debe asegurar que ningún estado límite pertinentesea excedido por la aplicación de las combinaciones de cargas externas.

Los estados límites de resistencia están relacionados con la seguridad y tratan dela capacidad de carga máxima. Los estados límites de servicio están relacionadoscon el comportamiento frente a cargas normales de servicio.

1.5.3 Diseño por Condiciones de Resistencia

Para el método LRFD la resistencia disponible de cada sistema o componenteestructural deberá ser igual o mayor a la resistencia requerida por lascombinaciones de cargas de 1.4.1. La resistencia disponible Rn para cada estadolímite se calculará multiplicando la resistencia nominal Rn por el factor deresistencia .

La resistencia requerida se determinará para cada combinación de cargaaplicable como se indica en 1.4. Las resistencias nominales Rn y factores deresistencia se presentan en los Capítulos 4 a 11.

1.5.4 Diseño por Condiciones de Servicio

La estructura como un todo y sus elementos individuales, conexiones yconectores deben ser verificados por condiciones de servicio de acuerdo con lasrecomendaciones del Capítulo 12 DISEÑO DE CONDICIONES DESERVICIO.

1.6 REFERENCIA A CÓDIGOS Y NORMAS

Esta Norma hace referencia a la última versión de los siguientes documentos:

Reglamento Nacional de Edificaciones:

Norma E.020 CARGAS Norma E.030 DISEÑO SISMORRESISTENTE Norma E.060 CONCRETO ARMADO Norma G.050 SEGURIDAD DURANTE LA CONSTRUCCIÓN

American Concrete InstituteACI 318 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary

Normas Técnicas Peruanas

NTP 339.186 NTP 341.031 NTP 341.081 NTP 341.082 NTP 341.083 NTP 341.123 NTP 341.124 NTP 341.140 NTP 350.070 NTP 350.071 NTP 350.072 NTP 350.077 NTP 350.400 NTP 350.404 NTP 350.407

NTP 350.408 NTP 350.414 NTP 350.416 NTP 400.011 NTP 400.053


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American Society for Testing and Materials

ASTM A27 ASTM A53/A53M ASTM A123ASTM A148 ASTM A193/A193M ASTM A194/A194MASTM A216/A216M ASTM A242/A242M ASTM A283/A283M

ASTM A307 ASTM A325/A325M ASTM A354ASTM A490 ASTM A501 ASTM A502ASTM A514/A514M ASTM A529/A529M ASTM A568/ A568MASTM A570 ASTM A588/A588M ASTM A606ASTM A607 ASTM A618 ASTM A668ASTM A673 ASTM A687 ASTM A847/A847MASTM A852/A852M ASTM A913/A913M ASTM A1011/A1011MASTM A1043/A1043M ASTM E165 ASTM E709ASTM F436 ASTM F436M ASTM F844ASTM F1554

American Welding Society

AWS D.1.1 AWS A5.1 AWS A5.5AWS A5.17 AWS A5.18 AWS A5.20AWS A5.23 AWS A5.28 AWS A5.29

Research Council on Structural Connections Especificaciones LRFD para juntas estructurales usando pernos ASTM A325 ó

A490.

American Iron and Steel Institute North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members.

American Institute of Steel ConstructionCódigo de Práctica Estándar para edificios y puentes de acero

Requisitos sísmicos para edificios de acero estructural . Especificación para el diseño por el método LRFD de elementos de un sólo

ánguloAISC 341AISC 358

Otras normas

ISO 2808ASCE/SEI 7

1.7 DOCUMENTOS DE DISEÑO

Los documentos de diseño están constituidos como mínimo por planos yespecificaciones técnicas.


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1.7.1 Planos

Los planos deben mostrar los detalles completos del diseño con secciones y laubicación relativa de los diferentes elementos. Deben indicarse los niveles deentrepiso y los centros de columna. Los planos deben dibujarse en una escala lo

suficientemente grande como para mostrar claramente toda la información.

Deben indicar el tipo o tipos de construcción definida en 1.2.2, los detalles detodas las conexiones típicas y la información necesaria para la preparación delos planos de taller. Donde las conexiones sean empernadas se indicará su tipo(aplastamiento, de deslizamiento crítico o de tracción).

En los planos, se debe añadir una nota que indique que la calidad de losmateriales, la fabricación, el montaje, el aseguramiento y el control de calidadde las estructuras deben cumplir los requisitos mínimos indicados en la presente

Norma.

1.7.2 Especificaciones Técnicas

Las Especificaciones Técnicas elaboradas por el proyectista deben indicar enforma precisa: las características mecánicas y químicas de los materiales segúnel numeral 1.3, el tipo de habilitación de los materiales que conforman laestructura, el sistema de protección anticorrosiva a usar, y de ser necesario los

procedimientos sugeridos para su montaje. Deben indicar también lastolerancias, pruebas, e inspecciones a los que deben someterse los elementos,una vez montada la estructura.

1.7.3 Simbología y Nomenclatura

Los símbolos para soldadura e inspección que se empleen en los planos del proyecto y en los de taller serán los de American Welding Society (AWS). Paracondiciones especiales no cubiertas por los símbolos de AWS es permitido elempleo de otros símbolos, siempre que figure en los planos una explicacióncompleta de ellos.

1.7.4 Notas para la Soldadura

Las longitudes de soldadura que figuren en los planos deben ser las longitudesnetas.


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CAPÍTULO 2

REQUISITOS DE DISEÑO

Este capítulo contiene los requisitos comunes a toda la Norma.El capítulo está organizado de la siguiente manera:

2.1 Área bruta2.2 Área neta2.3 Área neta efectiva para elementos en tracción2.4 Estabilidad2.5 Pandeo local2.6 Restricciones de rotación en puntos de apoyo2.7 Relaciones de esbeltez límite

2.8 Tramos simplemente apoyados2.9 Restricción de apoyo2.10 Diseño por fatiga

2.1 ÁREA BRUTA

El área bruta A g de la sección de un elemento debe determinarse mediante lasuma de los productos del espesor por el ancho total de cada elemento de lasección, medido en un plano perpendicular al eje del elemento. Para los ángulos,el ancho total es la suma de los anchos de los lados menos el espesor.

2.2 ÁREA NETAEl área neta An de un elemento es la suma de los productos del espesor por elancho neto para cada elemento, calculado como sigue:

Para el cálculo del área neta en tracción y corte, el ancho de un agujero para perno se tomará como 2 mm mayor que la dimensión nominal del agujero.

Para una cadena de agujeros que se extienden en una diagonal o una línea enzigzag, el ancho neto se debe obtener deduciendo del ancho total la suma de lasdimensiones de los agujeros como se indica en 10.3.2, para toda la cadena, y

sumando, para cada espacio de la cadena, la cantidad s2

/ 4 g donde: s = espaciamiento longitudinal centro a centro entre dos agujeros

consecutivos.

g = espaciamiento transversal centro a centro entre dos líneas de agujeros.

Para los ángulos, el valor de g para agujeros en lados opuestos será la suma delas distancias g medidas desde la espalda del ángulo menos el espesor.

Cuando se calcula el área neta a través de soldaduras de tapón o de ranura, el

metal de la soldadura no se tomará en cuenta.Para elementos sin agujeros, el área neta An es igual al área total A g .


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2.3 ÁREA NETA EFECTIVA PARA ELEMENTOS EN TRACCIÓN

TABLA 2.3.1

FACTOR U PARA CONEXIONES DE ELEMENTOS EN TRACCIÓN

Caso Descripción del Elemento Factor U Ejemplo

1

Todos los elementos en tracción donde lacarga es transmitida directamente a cadauno de los elementos de la sección porconectores o soldaduras (excepto en loscasos 4,5,6)

U = 1,0 ----

2

Todos los elementos en tracción, exceptolas planchas y tubos, donde la carga estransmitida solo a algunos de los elementosde la sección por conectores o soldaduras(alternativamente, el caso 7 puede ser

utilizado para perfiles W, M, S y HP. Paraángulos se puede usar el caso 8).

U = 1 - x̅ l

3

Todos los elementos en tracción donde lacarga es transmitida por soldadurastransversales a solo algunos elementos dela sección.

U = 1,0 y

An = Área de elementosconectados directamente

-----

4Planchas donde la carga de tracción estransmitida solamente por soldaduraslongitudinales.

l ≥ 2w… U = 1,0

2w > l ≥ 1,5w… U = 0,87

1,5 w > l ≥ w… U = 0,75

5Tubos redondos con solo una plancha deempalme concéntrica.

l ≥ 1,3 D… U = 1,0

D ≤ l


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El área neta efectiva para elementos en tracción debe calcularse como:

Ae = An U

donde: U se determina como se indica en la Tabla 2.3.1.

Elementos como ángulos simples, dobles y secciones WT tendrán conexionesdimensionadas de manera que U sea igual o mayor que 0,60. Alternativamente,se permite un menor valor de U si estos elementos en tracción se diseñanconsiderando el efecto de la excentricidad según lo indicado en 8.1.2 ó 8.2.

Para secciones abiertas como las W, M, S, C, HP, WT y ángulos simples odobles, el factor U no necesita ser menor que la relación del área bruta de loselementos conectados al área total del elemento. Esto no se aplica a las seccionescerradas, como las tubulares, ni a las planchas.

2.4 ESTABILIDAD

Se debe proveer a la estructura de una estabilidad de conjunto y para cada unode sus elementos.

Debe considerarse los siguientes efectos sobre la configuración deformada de laestructura y los elementos individuales:

(1) Deformaciones axiales de flexión y de corte de los elementos,(2) Efectos de segundo orden (P- ∆ y P - ∂), (3) Imperfecciones geométricas,(4) Reducciones de rigidez debido a la inelasticidad y(5) Incertidumbres en rigidez y resistencia.

2.5 PANDEO LOCAL

2.5.1 Clasificación de las Secciones de Acero

Para solicitaciones de compresión las secciones se clasifican como no-esbeltas yesbeltas. Las secciones no-esbeltas incluyen las compactas y no-compactas. Parasolicitaciones de flexión las secciones se clasifican en compactas, no-compactas

y esbeltas.Para que una sección clasifique como compacta, sus alas deben estar conectadasen forma continua al alma o almas y las relaciones ancho / espesor de suselementos en compresión no deben exceder los límites de las relacionesancho / espesor p que se presentan en la Tabla 2.5.1. Si la relación ancho/espesorde uno o más de los elementos en compresión excede p pero no excede r de laTabla 2.5.1, la sección es no-compacta. Si las relaciones ancho / espesor de algúnelemento en compresión, sobrepasan los valores r de la Tabla 2.5.1, la secciónserá clasificada como esbelta.


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2.5.2 Elementos no Rigidizados

Los elementos no rigidizados son aquellos soportados en un solo borde paraleloa la dirección de la fuerza de compresión, y su ancho se tomará como sigue:

a. Para alas de perfiles en forma de I y T, el ancho b es la mitad del ancho totaldel ala b f . b. Para lados de ángulos y alas de canales y perfiles en forma de Z, el ancho b

es toda la dimensión nominal.c. Para planchas, el ancho b es la distancia del borde libre a la primera fila de

conectores o línea de soldaduras.d. Para el alma de perfiles en forma de T , d es todo el peralte nominal.

2.5.3 Elementos Rigidizados

Los elementos rigidizados son aquellos soportados a lo largo de dos bordes

paralelos a la dirección de la fuerza de compresión, y su ancho se tomará comosigue:

a. Para el alma de perfiles laminados o formados en frio, h es la distancia libreentre alas menos el filete o radio en la esquina de cada ala; hc es el doble dela distancia del centro de gravedad a la cara interior del ala en compresiónmenos el filete o radio de la esquina.

b. Para el alma de perfiles armados, h es la distancia entre líneas adyacentes deconectores o la distancia libre entre alas cuando se emplea soldadura, y hc esel doble de la distancia del centro de gravedad a la línea más cercana deconectores en el ala en compresión o a la cara interior del ala en compresióncuando se emplea soldadura.

c. Para las planchas de ala o de diafragma en perfiles armados, el ancho b es ladistancia entre líneas adyacentes de conectores o líneas de soldadura.

d. Para las alas de perfiles tubulares rectangulares, el ancho b es la distancia libreentre almas menos el radio de la esquina interior en cada lado. Para las almasde secciones tubulares rectangulares, h es la distancia libre entre alas menosel radio de la esquina interior en cada lado. Si no se conoce el radio interior,b y h se pueden tomar como la dimensión exterior correspondiente menos tresveces el espesor.Para alas de espesores variables de perfiles laminados, el espesor es el valor

nominal en el punto medio entre el borde libre y la cara del alma.


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TABLA 2.5.1a

RELACIONES ANCHO/ESPESOR LÍMITES PARA SECCIONES ENCOMPRESION AXIAL

Caso

Descripción del ElementoRelaciónAncho/Espesor

Relaciones

Ancho/EspesorLimites

(no esbelto/esbelto )

Ejemplos

ElementosNoRigidizad

os

1

Alas de perfiles laminados I, placas proyectándose en perfiles laminadosI; alas sobresalientes de pares deángulos en contacto continuo, alasde canales y alas de secciones T.

0,56 ⁄

2Alas de perfiles fabricados I y placaso alas de ángulos proyectándose de perfiles fabricados.

0,64 ⁄

3

Alas de ángulos simples, alas deángulos dobles con separadores, ycualquier otro elemento norigidizado.

0,45 ⁄

4Compresión uniforme en almas desecciones T.

0,75 ⁄

ElementosRigidiza

dos

5Compresión uniforme en almas de perfiles I de simetría doble y canales

ℎ 1,49 ⁄

6

Compresión uniforme en alas de perfiles cajón rectangular y tubularde espesor uniforme sujetos aflexión o compresión; platabandas ydiafragmas entre líneas de

conectores o soldaduras.

1,40 ⁄

7Platabandas y Planchas Diafragma;entre líneas de conectores osoldaduras.

1,40 ⁄

8Compresión uniforme en cualquierotro elemento rigidizado.

1,49 ⁄

9 Perfiles HSS circulares

⁄

0 , 1 1 ⁄


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TABLA 2.5.1bRELACIONES ANCHO/ESPESOR LÍMITES PARA COMPONENTES

EN COMPRESION DE SECCIONES EN FLEXIÓN

Ca

so Descripción delElemento

elación

Ancho/spesor

RelacionesAncho/Espesor Limites

Ejemplos (compacto) (no compacto)

ElementosNoRigidizados

10Alas de perfileslaminados I, canales y perfiles T

0,38 ⁄ 1,0 ⁄

11Alas de perfilesfabricados I de simetríadoble y simple

0,38 ⁄ 0,95 ,

12 Alas de angulos simples

0,54

0,91 ⁄

13Alas de cualquier perfilI y canales, en flexióncon respecto al eje débil

0,38 ⁄ 1,00 ⁄ 14 Alas de perfiles T

0,84 ⁄ 1,03 ⁄

ElementosRigidizados

15Almas de perfiles I desimetría doble y canales

ℎ 3,76 ⁄ 5,70 ⁄ 16

Almas de perfiles I desimetría simple

ℎ

ℎℎ

0,54

− 0,09 ≤

5,70 ⁄

17

Alas de perfiles HSSrectangulares ysecciones Cajón deespesor uniforme

1,12 ⁄ 1,40 ⁄ 18

Platabandas y PlanchasDiafragma; entre líneasde conectores osoldaduras.

1,12 ⁄ 1,40 ⁄ 19

Almas de perfiles HSSrectangulares ysecciones Cajón

ℎ 2,42 ⁄ 5,70 ⁄

20 Perfiles HSS circulares ⁄ 0,07 ⁄ 0,31 ⁄ (a) = 4 ℎ ⁄⁄ pero no debe ser tomado menor a 0,35 ni mayor a 0,76 para efectos de cálculo.

(b) = 0,7 para flexión respecto al eje fuerte de almas de perfiles I fabricados, compactas y no compactas con ⁄ ≥0,7 = / ≥0.5 para flexión respecto al eje fuerte de almas de perfiles I fabricados, compactas y no compactas con ⁄


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2.7 RELACIONES DE ESBELTEZ LÍMITE

Para elementos cuyo diseño se basa en fuerzas de compresión, las relaciones deesbeltez r Kl / no deben exceder, preferentemente, de 200. Los valores de K se calculan de acuerdo a 3.2.

Para elementos cuyo diseño está basado en fuerzas de tracción, las relaciones deesbeltez r l / no deben exceder, preferentemente, de 300. Esta recomendaciónno se aplica a varillas en tracción. Los elementos en los que el diseño se hace

para fuerzas de tracción, pero que pueden estar sometidos a una compresiónreducida en otra condición de carga, no necesitan cumplir el límite de esbeltezen compresión.

2.8 TRAMOS SIMPLEMENTE APOYADOS

Las vigas y armaduras diseñadas como tramos simplemente apoyados tendrán

una luz de cálculo igual a la distancia entre centros de gravedad de sus elementosde apoyo.

2.9 RESTRICCIÓN DE APOYO

Cuando se diseña asumiendo que existe una restricción parcial o total debido acontinuidad, semicontinuidad o acción de voladizo, las vigas y armaduras, asícomo los elementos a los que se conectan, deben ser diseñados para soportar losmomentos, cortantes y cualquier otra fuerza que actúe de manera que no sesobrepasen las resistencias de diseño que se presentan en los Capítulos 4 a 11,excepto que se permite una deformación inelástica, pero autolimitada, de alguna

parte de la conexión.

2.10 DISEÑO POR FATIGA

Muy pocos elementos o conexiones en las edificaciones convencionalesnecesitan diseñarse por fatiga, ya que la mayoría de los cambios en las cargas detales estructuras ocurren sólo un pequeño número de veces o producen sólo

pequeñas fluctuaciones en los esfuerzos. La ocurrencia de solicitaciones de lacarga máxima de diseño para viento o sismo es poco frecuente como para obligara considerar la fatiga en el diseño. Sin embargo, las vigas de puentes grúa y las

estructuras de apoyo para maquinarias y equipos a menudo están sujetas acondiciones de fatiga.

No es necesario evaluar la fatiga en elementos formados por perfiles o planchassi el número de ciclos de aplicación de la carga viva a lo largo de su vida útil, esmenor a 20 000.

Los elementos y sus conexiones sujetas a la carga de fatiga deberán diseñarse deacuerdo con las provisiones del Apéndice 3 del AISC 360-10.


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CAPÍTULO 3

PÓRTICOS Y OTRAS ESTRUCTURAS

Este Capítulo contiene los requisitos generales para el diseño por estabilidad delos elementos de una estructura y de la estructura como un conjunto.

El capítulo está organizado de la siguiente manera:

3.1 Requisitos de diseño por estabilidad3.2 Resistencias requeridas3.3 Arriostramientos para la estabilidad de columnas y vigas

3.1 REQUISITOS DE DISEÑO POR ESTABILIDAD

3.1.1 Requisitos Generales

Se permite cualquier método racional de análisis que considere los efectosindicados en 2.4, en particular la influencia de los efectos de segundo ordenincluyendo los efectos P- ∆ y P – δ. Esto incluye el procedimiento de análisisindicado en 3.2.

En estructuras en las cuales la estabilidad lateral es proporcionada por pórticosde momentos, el factor de longitud efectiva, K , para elementos en compresión,será determinado por un procedimiento racional de análisis.

En estructuras en las cuales la estabilidad lateral es proporcionada por pórticosarriostrados, muros de corte o medios equivalentes, el factor de longitud efectiva,

K , para elementos en compresión será tomado como 1,0 a menos que el análisisestructural indique que es apropiado emplear un valor menor. En sistemas de

pórticos arriostrados es permitido diseñar las columnas, vigas y elementosdiagonales suponiendo que se comportan como armaduras verticales envoladizo, formadas por elementos con uniones articuladas.

3.2 RESISTENCIAS REQUERIDAS

Excepto como se indica en 3.2.2(2), las resistencias requeridas se determinarána partir de los resultados de un análisis de segundo orden, siendo aceptado elmétodo indicado en 3.2.1 como una alternativa a un análisis riguroso de segundoorden para pórticos rígidos, pórticos arriostrados y sistemas mixtos.

3.2.1 Análisis de segundo orden amplificando el análisis elástico de primer orden

El siguiente es un procedimiento aproximado de análisis para determinar lasresistencias requeridas axiales y de flexión en elementos del sistema resistente acargas laterales. Las resistencias requeridas de segundo orden en flexión, M u, yen resistencia axial, P u, se determinaran como sigue:

M u= B1 M nt + B2 M lt (3.2-1a)


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P u= P nt + B2 P lt (3.2-1b)

donde:

1

1

1

1

e

u

m

P P

C B (3.2-2)

Se permite emplear para el cálculo de B1 el estimado de primer orden P u = P nt + P lt .

1

1

1

,

2

pisoe

piso

P

P B (3.2-3)

y:

M nt momento último de primer orden calculado asumiendo que no haydesplazamiento lateral del pórtico.

M lt momento último de primer orden calculado como resultadosolamente de la traslación lateral del pórtico.

P nt fuerza axial última de primer orden calculada asumiendo que nohay desplazamiento lateral del pórtico.

P lt fuerza axial última de primer orden calculada como resultadosolamente de

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Norma Tecnica e090 - Estructuras Metalicas Dp 2015