2
DISEO ESTRUCTURAL.
CONTENIDORESUMEN.49513.1.MARCO TERICO
3.1.1.DESARROLLO HISTORICO DEL ACERO ESTRUCTURAL513.1.2.VENTAJAS
Y DESVENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL523.1.3.PERFILES
DE ACERO533.1.4.RELACIONES ESFUERZO- DEFORMACIN DEL ACERO
ESTRUCTURAL543.1.5.ACEROS ESTRUCTURALES MODERNOS553.1.6.OBJETIVOS
DEL DISEO ESTRUCTURAL563.1.7.ESPECIFICACIONES
INGENIERILES563.1.8.DEFINICIN DE LOS MTODOS DE DISEO ELSTICO Y
PLSTICO573.1.9.FALLA DE LAS ESTRUCTURAS573.1.10.ESFUERZOS
PERMISIBLES A TENSIN583.1.11.SELECCIN DE PERFILES583.1.12.MIEMBROS
A COMPRESIN CARGADOS AXIALMENTE583.1.13.CONEXIONES
SOLDADAS593.1.14.CIMENTACIONES593.2.CRITERIOS DE ANLISIS Y DISEO
ESTRUCTURAL623.2.1.GENERALIDADES623.2.1.1. REQUERIMIENTOS DEL DISEO
SISMO- RESISTENTE633.2.1.2. CLASIFICACIN DE LA ESTRUCTURA633.2.1.3.
CARGAS DE DISEO643.2.2.CRITERIOS DE ANLISIS ESTRUCTURAL663.2.2.1.
COEFICIENTE DE DISEO SISMO-RESISTENTE663.2.2.2. EVALUACIN DE LA
FUERZA SSMICA HORIZONTAL663.2.3.CRITERIOS DE DISEO
ESTRUCTURAL663.2.3.1. MTODO DE DISEO ESTRUCTURAL663.2.3.2.
ESFUERZOS ADMISIBLES673.2.3.3. CHEQUEO MANUAL DE
VIGAS-COLUMNAS673.2.3.4. PLACAS DE BASE PARA COLUMNAS CARGADAS
AXIALMENTE693.2.3.5. CONEXIONES TIPO APLASTAMIENTO713.2.3.6.
UNIONES723.2.3.7. CIMENTACIONES733.3.ANLISIS Y DISEO DE
ESTRUCTURAL703.3.1.ANLISIS Y DISEO DE ESTRUCTURA DE TECHO703.3.1.1.
DISEO DEL CLAVADOR DE TECHO703.3.1.2. DISEO DE TENSORES PARA
CLAVADORES DE CUVIERTA DE TECHO753.3.2.ANLISIS Y DISEO DEL
ENTREPISO773.3.2.1. DISEO DE LA LMINA TROQUELADA773.3.2.2. DISEO DE
REFUERZO DE LOSA DE ENTREPISO803.3.2.3. DISEO DE VIGAS SECUNDARIAS
DE ENTREPISO813.3.2.4. CARGAS DE DISEO APLICADAS A LA ESTRUCTURA
PRINCIPAL843.3.3.ANLISIS SSMICO DE LA ESTRUCTURA843.3.3.1. CARGA EN
EL MARCO843.3.3.2. COEFICIENTE DE DISEO SSMICO (c)853.3.3.3.
DISTRIBUCIN DE FUERZA SSMICA: MTODO ESTTICO EQUIVALENTE863.3.3.4.
COMBINACIONES DE CARGAS PARA EL DISEO: MTODO ELSTICO
(ASD)953.3.4.CHEQUEO DE ELEMENTOS SUJETOS A
FLEXOCOMPRESIN963.3.4.1. CHEQUEO DE VIGAS963.3.4.2. CHEQUEO DE
COLUMNAS1113.3.5.DISEO DE PLACA DE BASE PARA COLUMNAS CARGADAS
AXIALMENTE1173.3.5.1. DISEO DE PLACA BASE1173.3.5.2. DISEO DE
SUJETADORES1183.3.6.DISEO DEL PEDESTAL DE LA ZAPATA1193.3.7.DISEO
DE ZAPATA1203.3.8.DISEO DE UNIONES SOLDADAS.126
RESUMEN
Para el anlisis y diseo del Auditorio Nuestra Seora de Ftima,
primeramente se clasific la estructura, segn el Reglamento Nacional
de la Construccin (RNC- 83) siendo est, de Zona 6, Tipo 3, Grado B;
resultando este con un coeficiente ssmico de 0.337. Se calcularon
las cargas que actan en a estructura (Carga Viva, Muerta y Ssmica)
las cuales se aplicaron al modelo que se elabor en el programa de
computadora SAP 2000 Nonlinear. Cuyo modelo fue idealizado con
apoyo articulado. Una vez que se idealizo el modelo tridimensional,
se obtuvieron las acciones de los elementos (fuerza en los
miembros) que se utilizaron para el diseo, los resultados son los
siguientes:
Resultados obtenidosESTRUCTURA DE TECHO
Perlines2 x 4 x 1/8
Sag-Rog Varilla lisa de D = 3/8
Viga de Techo 14 x 8 x 3/16
Viga de Techo 24 x 4 x 1/8
Viga de Techo 34 x 7 x 3/16
Viga de Techo 44 x 6 x 3/16
SISTEMA DE ENTREPISO
Lmina TroqueladaTipo 9-A, Espesor t = 1/16
Viga Secundaria de Entrepiso4 x 6 x 1/8
Vigas
Viga de Entrepiso 18 x 12 x 1/4
Viga de Entrepiso 18 x 12 x 3/16
Viga de Entrepiso 28 x 12 x 1/8
Viga de Entrepiso 28 x 12 x 3/16
Viga de Entrepiso 36 x 10 x 1/8
Viga de Entrepiso 36 x 10 x 3/16
COLUMNAS
Columna Inferior 18 x 12 x 1/4
Columna Inferior 28 x 12 x 5/16
Columna Superior 36 x 8 x 1/4
Columna Superior 46 x 8 x 3/16
Columna Superior 56 x 8 x 1/8
PLACA DE BASE
Placa de BasePL 12 x 16 x 3/8
Pernos de Anclaje4 Pernos de 3/8
CIMENTACIONES
Zapata1.50m x 1.50m x 0.30m
Pedestal0.40m x 0.30m x 1.50m
3.1. MARCO TERICO3.1.1. DESARROLLO HISTORICO DEL ACERO
ESTRUCTURALEl diseo estructural en la antigedad consista
simplemente en repetir lo que haba sido hecho en el pasado, con
poco conocimiento del comportamiento de los materiales o de la
teora estructural. El xito o la falla se determinaban simplemente
con base si el edificio o puente soportaba la carga real o se
colapsaba bajo ella. La experiencia era entonces el nico maestro;
ella es hasta la fecha un importante elemento de un buen diseo.
Gradualmente, a travs de los siglos la experiencia se desarrollo el
arte de dimensionar miembros. Se establecieron reglas empricas. Se
deca que las columnas de los templos griegos estaban proporcionadas
con relacin a la esbeltez de una pierna de una mujer. Los grandes
constructores del renacimiento no tenan conocimiento de anlisis de
esfuerzos y sin embargo levantaron estructuras que requeran ms de
un conocimiento emprico.Las estructuras del pasado y del presente y
las predicciones relativas a estructuras del futuro, estn
directamente condicionadas por el desarrollo y disponibilidad
comercial de los materiales estructurales ingenieriles. Algunos de
estos materiales, como la piedra, el ladrillo, la madera y las
cuerdas, se han usado desde el principio de la historia
registrada.
El desarrollo comercial del hierro proporcion el primero de los
metales estructurales que iban abrir un mundo enteramente nuevo al
ingeniero estructurista. Primer puente que se construyo
completamente de hierro fundido en 1779 existe an en coalbrookdale,
Inglaterra. Pero (en puentes) el uso de hierro fundido, que falla
con una fractura frgil en tensin, fue de corta duracin. La
produccin comercial de perfiles de hierro forjado en 1783 trajo
consigo rpidos cambios ya que hizo accesible un producto con la
cualidad adicional de la tenacidad ejemplificada por una capacidad
de absorber grandes deformaciones de tensin en el rango inelstico
sin fractura. Adems, el hierro forjado podra formarse en placas
planas que poda doblarse y unirse por medio de remaches, lo que
hizo posible la locomotora de vapor, que a su vez gener una demanda
de puentes metlicos de gran claro.
En forma paralela al desarrollo del hierro y el acero como
materiales ingenieriles, tuvieron avances en las tcnicas de pruebas
de materiales y en el anlisis estructural que hicieron posible la
transicin del diseo estructural de un arte a una ciencia aplicada.
Hooke (1660) demostr que la carga y la deformacin son
proporcionales y Bernoulli (1705) introdujo el concepto de que la
resistencia de una viga en flexin es proporcional a la curvatura de
la viga. Bernoulli comunic este concepto a Euler, quien en 1744
determin la curva elstica de una columna esbelta bajo carga de
comprensin. Entre los desarrollos importantes de finales del siglo
XIX se cuentan:
1. La manufactura de instrumentos mecnicos medidores de
deformacin que hicieron posible la determinacin de los mdulos
elsticos que relacionan el esfuerzo con la deformacin unitaria.2.
Las teoras correctas para el anlisis de los esfuerzos y deformacin
que resultan de la flexin o la torsin de un miembro estructural
3. La extensin de la teora del pandeo de columnas al pandeo de
placas y al pandeo lateral torsional de vigas.
3.1.2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL
ESTRUCTURAL
VENTAJAS
Alta Resistencia: La alta resistencia del acero por unidad de
peso implica que ser poco el peso de las estructuras; esto es de
gran importancia en puentes de grandes claros, en edificios altos y
en estructuras con malas condiciones en la cimentacin.
Uniformidad: Las propiedades del acero no cambian
apreciablemente con el tiempo, como es el caso de las estructuras
de concreto reforzado.
Elasticidad: El acero se acerca ms en su comportamiento a las
hiptesis de diseo que la mayora de los materiales, gracias a que
sigue la ley de Hooke hasta esfuerzos bastante altos. Los momentos
de inercia de una estructura de acero pueden calcularse
exactamente, en tanto que los valores obtenidos para una estructura
de concreto reforzado son relativamente imprecisos.
Durabilidad: Si el mantenimiento de las estructuras de acero es
adecuado durarn indefinidamente. Investigaciones realizadas en los
aceros modernos, indican que bajo ciertas condiciones no se
requiere ningn mantenimiento a base de pintura.
Ductilidad: La ductilidad es la propiedad que tiene un material
de soportar grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos
de tensin. Cuando se prueba a tensin un acero con bajo contenido de
carbono, ocurre una reduccin considerable de la seccin transversal
y un gran alargamiento en el punto de falla, antes de que se
presente la fractura. Un material que no tenga esta propiedad
probablemente ser duro y frgil, y se romper al someterlo a un golpe
repentino. Una ventaja adicional de las estructuras dctiles es que,
al sobrecargarlas, sus grandes deflexiones ofrecen evidencia
visible de la inminencia de la falla.
Tenacidad: Los aceros estructurales son tenaces, es decir,
poseen resistencia y ductilidad. Un miembro de acero cargado hasta
que se presentan grandes deformaciones ser aun capaz de resistir
grandes fuerzas. Esta es una caracterstica muy importante porque
implica que los miembros de acero pueden someterse a grandes
deformaciones durante su fabricacin y montaje, sin fracturarse,
siendo posible doblarlo, martillarlos, cortarlos y taladrarlos sin
daos aparente. La propiedad de un material para absorber energa en
grandes cantidades se denomina TENACIDAD. Entre ms dctil es el
acero mayor ser su tenacidad. Por otra parte, entre menor sea la
temperatura, mayor ser su fragilidad.
Propiedades Diversas
Otras ventajas importantes del acero estructural son:
Gran facilidad para unir diversos miembros por medio de varios
tipos de conectores como son la soldadura, los tornillos y los
remaches. Posibilidad de prefabricar los miembros.
Rapidez de montaje.
Gran capacidad para laminarse en una gran cantidad de tamao y
formas.
Resistencia a la fatiga
Rehso posible despus de desmontar una estructura.
Posibilidad de venderlo como chatarra aunque no pueda utilizarse
en su forma presente.DESVENTAJASCosto de Mantenimiento: La mayor
parte de los acero son susceptibles a la corrosin al estar expuesto
al aire y al agua, y por consiguiente, deben pintarse
peridicamente, el uso de aceros intemperizados para ciertas
aplicaciones, tiende a eliminar este costo.
Costo de la Proteccin Contra el Fuego: Aunque algunos miembros
estructurales son incombustibles, su resistencia se reduce
considerablemente durantes los incendios, cuando los otros
materiales de un edificio se queman. El acero es un excelente
conductor de calor, de manera que los miembros de acero sin
proteccin pueden transmitir suficiente calor de una seccin o
compartimiento incendiado de un edificio a secciones adyacentes del
mismo edificio e incendiar el material presente. En consecuencia,
la estructura de acero de un edificio debe protegerse con
materiales con ciertas caractersticas aislantes o el edificio deber
acondicionarse con un sistema de rociadores para que cumpla con el
requisito del cdigo de construccin de la localidad en que se
halle.
Susceptibilidad al Pandeo: Entre ms largos y esbeltos sean los
miembros a compresin, mayor es el peligro de pandeo, el acero tiene
una alta resistencia por unidad de peso, pero al usarse como
columnas no resultan muy econmicas ya que debe usarse bastante
material, solo para hacer ms rgidas las columnas contra el posible
pandeo.
Fatiga: Otra caracterstica inconveniente del acero es que su
resistencia puede reducirse si se somete a un gran numero de
inversiones del signo del esfuerzo, o bien, a un gran numero de
cambios de la magnitud del esfuerzo de tensin. (Se tienen problemas
de fatiga slo cuando se presentan tensiones.)
Fractura Frgil: Bajo ciertas condiciones, el acero puede perder
su ductilidad y presentarse una fractura frgil en lugares con
concentracin de esfuerzos. Las cargas que generan fatiga, con
temperatura muy baja, agravan la situacin.3.1.3. PERFILES DE
ACERO
El acero estructural puede laminarse en forma econmica en una
gran variedad de formas y tamaos sin cambios apreciables en sus
propiedades fsicas. Generalmente los miembros estructurales ms
convenientes son aquellos con grandes momentos de inercia en
relacin con sus reas. Los perfiles T e I tienen esta propiedad.
Por lo general, los perfiles de acero se designan por la forma
de sus secciones transversales. Por ejemplo, se tienen perfiles en
ngulo, tes, zetas y placas. Sin embargo es necesario hacer una
clara distincin entre las vigas estndar americanas (llamadas vigas
S) y las vigas de patina ancho (llamadas vigas W) ya que ambas
tienen forma de I. La superficie interna del patn de una seccin W
es paralela a la superficie externa, o bien, casi paralela con una
pendiente mxima de 1 a 20 en el interior, dependiendo del
fabricante. Las vigas S, tienen una pendiente del 1 a 6 en el
interior de sus patines. Debe notarse que los espesores constantes
o casi constantes de los patines de las vigas W a diferencia de los
patines ahusados de las vigas S, facilitan las conexiones. Las
vigas de patn ancho representan hoy en da casi el 50% de todos los
perfiles estructurales laminados. 3.1.4. RELACIONES ESFUERZO-
DEFORMACIN DEL ACERO ESTRUCTURAL
Para comprender el comportamiento de las estructuras de acero es
absolutamente indispensable que el proyectista conozca las
propiedades del acero. Los diagramas esfuerzos- deformacin, ofrecen
parte de la informacin necesaria para entender como se comporta el
acero en una situacin.
El mayor esfuerzo que un material puede resistir sin deformarse
permanentemente se llama limite elstico.
El esfuerzo en el que se presenta un incremento brusco en el
alargamiento o deformacin sin un incremento correspondiente en el
esfuerzo, se denomina esfuerzos de fluencia. El esfuerzo de
fluencia es para el proyectista la propiedad ms importante del
acero, ya que muchos procedimientos de diseos se basan en este
valor. La deformacin que se presenta antes del esfuerzo de fluencia
se denomina deformacin elstica; la deformacin que ocurre despus del
esfuerzo de fluencia sin incremento de esfuerzo, se denomina
deformacin plstica. Esta ltima deformacin es generalmente igual en
magnitud a 10 15 veces la deformacin elstica.La fluencia del acero
puede parecer una seria desventaja, pero en realidad es una
caracterstica muy til. Si el esfuerzo en un punto de una estructura
de acero dctil alcanza el esfuerzo de fluencia, esa parte de la
estructura fluir localmente sin incremento en el esfuerzo,
impidiendo as una falla prematura. Esta ductilidad permite que los
esfuerzos en una estructura de acero se reajusten.
Tambin puede decirse que una estructura de acero tiene una
reserva de deformacin plstica que le permite resistir sobrecarga y
golpes repentinos. Si no tuviese esta capacidad se podran fracturar
como el vidrio u otros materiales frgiles.Despus de la regin
plstica se tiene una zona llamada endurecimiento por deformacin, en
la que se requiere esfuerzos adicionales para producir
deformaciones mayores.La curva esfuerzo-deformacin en la figura 2.1
es tpica de los aceros estructurales dctiles y se supone que es la
misma para miembros a tensin o a compresin. (Los miembros
estructurales a compresin deben ser gruesos ya que los miembros
esbeltos sujetos a compresin tienen a flexionarse lateralmente y
sus propiedades se ven afectadas por los momentos que se generan.)
La forma del diagrama vara con la velocidad de carga, el tipo de
acero y con la temperatura.
Figura 3.1 Diagrama esfuerzo deformacin caracterstico de un
acero estructural
Con bajo contenido de carbono.
Una propiedad muy importante de una estructura que no se ha
esforzado ms all de su punto de fluencia, es que esta recupera su
longitud original cuando se suprimen las cargas. Si se esfuerza ms
all de ese punto recuperar slo parte de su longitud inicial.
El acero es una aleacin que consiste principalmente en hierro
(ms del 98%). Contiene tambin pequeas cantidades de carbono,
silicio, magnesio, azufre, fsforo y otros elementos. El carbono es
el elemento que tiene la mayor influencia en las propiedades del
acero. La dureza y la resistencia aumentan con el porcentaje de
carbono pero desafortunadamente el acero resultante es ms frgil y
su soldabilidad se ve afectada. Una menor cantidad de carbono har
al acero ms suave y dctil, pero tambin ms dbil. La adicin de cromo,
silicio y nquel dan como resultado acero con resistencia muchos
mayores. Esos aceros son apreciablemente ms caros y ms difciles de
fabricar. Desafortunadamente, la baja ductilidad o fragilidad es
una propiedad asociada con la alta resistencia del acero (no
necesariamente asociada al acero de alta resistencia).3.1.5. ACEROS
ESTRUCTURALES MODERNOS
La composicin qumica del acero es de suma importancia en sus
efectos sobre las propiedades del acero tales como: soldabilidad,
la resistencia a la corrosin, la resistencia a la fractura, etc. El
carbono presente en el acero incrementa su dureza y resistencia
pero al mismo tiempo reduce su ductibilidad igual que los hace el
fsforo y el azufre.Los aceros estructurales se agrupan segn varias
clasificaciones principales de la ASTM:
Los aceros de propsito general (A36).
Los aceros estructurales al carbono (A529).
Los aceros estructurales de alta resistencia y baja aleacin
(A441 y A572).
Los aceros estructurales de alta resistencia, baja aleacin y
resistente a la corrosin atmosfrica (A242 y A588).
La placa de acero templada y revenida (A514 y A852).
3.1.6. OBJETIVOS DEL DISEO ESTRUCTURAL
Seguridad: Una estructura no slo debe soportar con seguridad las
cargas impuestas, sino soportarlas en forma tal que las deflexiones
y vibraciones resultantes no sean excesivas y alarmen a los
ocupantes o causen grietas en ellas.
Costo: Tener en mente la posibilidad de abatir los costos de la
construccin sin sacrificar la resistencia. Algunos aspectos de
construccin que pueden ayudar a reducir los costos son: uso de
miembros estructurales estndar, uso de conexiones y detalles
simples y el uso de elementos y materiales que no requieren
mantenimiento excesivo a travs de los aos.
Factibilidad: Diseo de estructuras que puedan fabricarse y
montarse sin mayores problemas. Es necesario conocer lo relativo a
los mtodos de fabricacin y deben adaptarse los diseos a las
instalaciones disponibles.Aprender tambin todo lo relativo al
detallado y al montaje de las estructuras. Entre ms se sepa sobre
los problemas, como tolerancia y mrgenes de taller y campo, mayor
ser la posibilidad de que los diseos resulten razonables, prcticos
y econmicos. Este conocimiento debe incluir informacin relativa al
envo de los elementos estructurales a la obra, as como la
disponibilidad de mano de obra y equipo de montaje. Por ultimo
deben dimensionarse las partes de la estructura de manera que estas
no interfieran con las partes mecnicas (tuberas, ductos, etc.) o
arquitectnicas.
3.1.7. ESPECIFICACIONES INGENIERILESEn 1923, el AISC public sus
primeras especificaciones generales para la construccin de
edificios. Bajo cada una de esas especificaciones, el criterio para
una resistencia de diseo aceptable es el siguiente: el esfuerzo
calculado mximo, suponiendo un comportamiento elstico hasta las
cargas mximas anticipadas, se mantiene inferior a un esfuerzo
permisible especificado. Se busca que el esfuerzo permisible sea
menor que el esfuerzo calculado en la falla con un factor de
seguridad. Valores tpicos de este valor varan entre 1.65 y 2.00 in
en las especificaciones Allowable Stress Design del AISC
(referencia 1.1). Desafortunadamente, el esfuerzo elstico mximo
calculado bajo la carga de falla vara ampliamente. Una columna
esbelta o una viga no soportada lateralmente puede fallar a una
fraccin del esfuerzo de fluencia, pero una columna muy corta
alcanzar el punto de fluencia antes de fallar. Un miembro a tensin
cargado estticamente puede desarrollar la resistencia ltima a
tensin del material o casi el doble del punto de fluencia; pero el
mismo miembro, cargado y descargado repetidamente por miles de
ciclos , puede fallar por fatiga a una fraccin del punto de
fluencia. Una conexin, debido a que fluye localmente, puede no
fallar hasta que el esfuerzo elstico calculado sea igual a varias
veces el punto de fluencia; pero es tambin susceptible a falla por
fatiga a esfuerzos mucho menores. Es evidente que el verdadero
criterio de aceptabilidad es la resistencia y no el esfuerzo y por
ello, con base en la experiencia y en los anlisis de resistencia,
los esfuerzos permisibles especificados han tenido que ser
ajustados hacia arriba y hacia abajo en un amplio rango para
proporcionar un ndice razonablemente uniforme de resistencia
estructural.El diseo de la mayora de las estructuras esta regido
por especificaciones o normas. Aun si stas no rigen el diseo, se
deben tomar como una gua. Las autoridades municipales y estatales,
preocupadas por la seguridad pblica, han establecido cdigos de
control de la construccin de las estructuras, estos cdigos, que en
realidad son reglamentos, especifican las cargas de diseo,
esfuerzos de diseo, tipos de construccin, calidad de materiales y
otros factores; varan considerablemente de un lugar a otro, hecho
que origina cierta confusin entre arquitectos e ingenieros.Las
especificaciones no se han elaborado con el propsito de restringir
al ingeniero, sino con el de proteger al pblico. No importa cuntas
especificaciones se escriban, no importa qu cdigo o especificacin
se use o no, la responsabilidad ltima del diseo de una estructura
segura es del ingeniero estructural. 3.1.8. DEFINICIN DE LOS MTODOS
DE DISEO ELSTICO Y PLSTICOEl mtodo de diseo por esfuerzos
permisibles (ASD) es utilizado, para disear estructuras de
edificios de acero y esta regido por la Specification for
Structural Steel Building - Allowable Stress Design and Plastic
Design del AISC (referencia 1.11)En el mtodo elstico el proyectista
estima las cargas de trabajo o servicio, es decir, las cargas que
la estructura tiene que soportar y disea los miembros estructurales
con base a ciertos esfuerzos permisibles. Estos usualmente son
fraccin del esfuerzo mnimo de fluencia especificado del acero.
Aunque el trmino diseo elstico se usa comnmente para describir este
mtodo, los trminos diseo por esfuerzos permisibles o diseo por
esfuerzos de trabajo son ms apropiados. Muchas de las
especificaciones para este mtodo se basan en el comportamiento
plstico o en la resistencia ltima y no en el comportamiento
elstico.
La ductilidad del acero proporciona una reserva de resistencia y
esta circunstancia es la base del diseo plstico. En este mtodo, las
cargas de trabajo se estiman y se multiplican por ciertos factores
de seguridad o de sobrecapacidad y los elementos estructurales se
disean entonces con base en sus resistencias al colapso. Los
estudios experimentales de muchos aos han mostrado que los aceros
pueden resistir esfuerzos considerablemente mayores que sus
esfuerzos de fluencia y que en casos de sobrecargas las estructuras
estticamente indeterminadas tienen la capacidad de repartir esta
sobrecarga, gracias a la ductilidad del acero.
Indudablemente, para cierto tipo de estructuras es un hecho que
con el diseo plstico se puede lograr un uso ms econmico del acero
que con el diseo elstico. 3.1.9. FALLA DE LAS ESTRUCTURAS
El colapso de estructuras es debido usualmente a falta de
atencin a los detalles de las conexiones, deflexiones, problemas de
montaje y asentamientos en la cimentacin. Rara vez fallan las
estructuras de acero por fallas en el material, sino ms bien por el
uso impropio de este.
Los asentamientos de las cimentaciones ocasionan un gran nmero
de fallas estructurales, tal vez ms que cualquier otro factor. La
mayora de los asentamientos no conducen al colapso, pero con mucha
frecuencia ocasionan agrietamientos con la consiguiente depreciacin
de la estructura. Si todas las partes de la cimentacin de una
estructura tienen el mismo asentamiento, tericamente los esfuerzos
en la estructura no cambiarn. De acuerdo con el anlisis
estructural, los asentamientos desiguales en estructuras
estticamente indeterminadas generan variaciones extremas en los
esfuerzos. Cuando las condiciones de cimentaciones son pobres, es
conveniente usar estructuras estticamente determinadas cuyos
esfuerzos no son apreciablemente modificados por el asentamiento de
la cimentacin. Y por subsecuentes, la resistencia ltima de las
estructuras de acero es usualmente afectada solo ligeramente por
asentamientos desiguales de los apoyos.
Algunas fallas estructurales ocurren debido a una falta de
atencin a las deflexiones, fatiga de los miembros, arriostramiento
contra deflexiones laterales, vibraciones y la posibilidad del
pandeo en miembros a compresin o en los patines a compresin de
vigas. La estructura usualmente terminada esta suficientemente
soportada con pisos, muros, conexiones y arriostramiento especial,
pero hay periodos durante la construccin en que muchos de estos
elementos no estn presentes. Las condiciones ms desfavorables
pueden presentarse durante el montaje, cuando pueden requerirse
arriostramientos temporales especiales.
3.1.10. ESFUERZOS PERMISIBLES A TENSIN
Las especificaciones ASD-D1 dan un esfuerzo permisible a tensin
de 0.60Fy para las reas transversales totales de miembros en cuyas
secciones no haya agujeros. Para secciones que tengan agujeros para
pernos o remaches, el esfuerzo permisible a tensin es 0.50 Fu,
aplicable a las reas netas efectivas.
3.1.11. SELECCIN DE PERFILES
Los miembros a tensin formados por ngulos, canales o secciones W
o S probablemente se usarn cuando las conexiones sean atornilladas.
Los mismos perfiles pueden usarse cuando las conexiones sean
soldadas.
La relacin de esbeltez de un miembro es el cociente de su
longitud no soportada (L) y su radio de giro mnimo (r). El propsito
de dicha limitacin para los miembros a tensin es garantizar que
posean suficiente rigidez para prevenir deflexiones laterales o
vibraciones excesivas. Aunque los miembros a tensin no estn
expuestos al pandeo bajo cargas normales, pueden ocurrir
inversiones de esfuerzo en estos durante el transporte y el montaje
y tambin debido a cargas de viento y de otra naturaleza. Para
miembros a tensin las especificaciones ASD-B7 recomiendan una
relacin de esbeltez mxima de 300.
3.1.12. MIEMBROS A COMPRESIN CARGADOS AXIALMENTE
Existen dos diferencias importantes entre miembros a tensin y
miembros a compresin. Estas son:
Las cargas de tensin tienden a mantener rectos a los miembros,
en tanto que las de compresin tienden a flexionarlos hacia fuera
del plano de las cargas (situacin peligrosa).
La presencia de agujeros para tornillos o remaches en los
miembros a tensin reduce las reas disponibles para resistir las
cargas; en los miembros a compresin supone que los tornillos y
remaches llenan los agujeros (aunque inicialmente puede haber un
pequeo deslizamiento hasta que los conectores se apoyan en el
material adyacente) y las reas totales estn disponibles para
resistir las cargas.
Entre mas larga sea una columna para una misma seccin
transversal, mayor es su tendencia a pandearse y menor ser la carga
que pueda soportar. La tendencia de un miembro a panderarse se mide
por lo general con la relacin de esbeltez que se ha definido como
la relacin entre la longitud del miembro y su radio de giro mnimo.
Entre mayor es la relacin de esbeltez menor es la capacidad de
carga de la columna. La tendencia al pandeo depende tambin de los
siguientes factores: tipo de conexin en los extremos, excentricidad
de la carga, imperfecciones en el material de la columna,
torceduras iniciales en la columna, esfuerzos residuales de
fabricaciones, etc. Las cargas que se encuentran exactamente
centradas sobre una columna se denominan axiales o cargas
concntricas.
3.1.13. CONEXIONES SOLDADASLa soldadura es un proceso en el que
se unen partes metlicas mediante el calentamiento de sus
superficies a un estado plstico, permitiendo que las partes fluyan
y se unan con o sin la adicin de otro metal fundido.VENTAJAS DE LA
SOLDADURA
1. Se logra simplicidad en los detalles de diseo, eficiencia y
peso mnimo ya que la soldadura proporciona la transferencia ms
directa del esfuerzo de un miembro a otro.2. Los costos de
fabricacin se reducen porque se manipulan menos partes y se
eliminan las operaciones de punzonado, limado y taladrado.
3. Se logra un ahorro en peso en los miembros principales a
tensin ya que no es necesario una reduccin en rea por agujeros de
remaches y pernos. Se obtiene tambin un ahorro adicional debido a
que requieren menos partes conectoras.
4. La soldadura proporciona el nico procedimiento para conectar
placas inherentemente hermticas al aire y al agua y por lo tanto es
ideal en tanques de almacenamiento de agua, aceite, en barcos,
etc.
5. la soldadura permite el uso de lneas de conexin con una
continuidad que mejora la apariencia estructural y arquitectnica y
que reduce concentraciones de esfuerzos debido a discontinuidades
locales.6. Una fabricacin simple resulta prctica para aquellas
juntas en que un miembro se une a una superficie curva o inclinada,
como en las conexiones de tubos estructurales.
7. La soldadura simplifica el esfuerzo y reparacin de
estructuras existentes remachadas o soldadas.
3.1.14. CIMENTACIONES
La cimentacin es el elemento soportante de una estructura. La
funcin de la cimentacin es transmitir con seguridad las reacciones
muy concentradas de las columnas o los muros, o las cargas
laterales de los muros de contencin al suelo, sin asentamientos
laterales peligrosos para la estructura que soporta y sin falla del
suelo.
Si las cimentaciones de soporte no se proporcionan
adecuadamente, una parte de la estructura puede asentarse ms que
otra parte adyacente y varios componentes de un sistema en estas
condiciones, pueden tener esfuerzos demasiado elevados en las
uniones de trabes con columnas a causa de los asentamientos
desiguales de los apoyos, que conducen a deformaciones grandes.
La disposicin de los apoyos estructurales vara ampliamente y las
condiciones del suelo difieren de un lugar a otro y tambin dentro
del mismo sitio. As pues, estos factores y las consideraciones del
costo ptimo, gobernarn la seleccin del tipo de cimentacin. La
distribucin de la presin de apoyo del suelo en las zapatas, depende
de la forma en que las cargas de las columnas se transmiten a la
losa de la zapata y el grado de rigidez de la misma. Se puede
considerar que la presin de apoyo del suelo est uniformemente
distribuida si la reaccin acta en el eje del rea de la losa de la
zapata. Si la carga no es axial o no est aplicada simtricamente, la
distribucin de la presin del suelo adopta una forma trapezoidal
debido a los efectos combinados de la carga axial y la flexin.
Una de las finalidades ms importantes es verificar que la presin
ejercida por la zapata sea menor que la capacidad del suelo, cuando
el momento producido por la excentricidad es muy grande, se pueden
presentar esfuerzos de tensin en un lado de la zapata, puesto que
la distribucin de esfuerzos de flexin depende de la magnitud de la
excentricidad de la carga. Siempre es aconsejable proporcionar el
rea de esta zapata en forma tal que la resultante se localice en el
tercio medio, con lo que se evitan tensiones en el suelo que en
teora pueden ocurrir antes de la redistribucin de esfuerzos.TIPOS
DE CIMENTACIONES
Desde el punto de vista de su profundidad las cimentaciones se
clasifican en superficiales, profundas y semi-profundas. Se
entiende por superficiales aquellos tipos de cimientos en que la
relacin D/B (D = desplante, B = ancho del cimiento) es menor o
igual a 1.0; semi-profundas cuando esta relacin esta entre 1 y 4 y
profundas cuando D/B es mayor que 4.0. Se utilizan cimientos
superficiales cuando existe, a poca profundidad en el terreno, una
capa razonablemente resistente como para soportar el peso de la
estructura, en condiciones estables de seguridad y con
asentamientos o movimientos admisibles.
Segn sea la resistencia del terreno y la importancia del
edificio, se utilizan en nuestro medio placas individuales, placas
corridas, placas combinadas, placas sobre rellenos de sustitucin,
losas de fundacin, pilotes cortos y pozos de cimentacin.
Los cimientos corridos consisten en construir, debajo de los
muros o paredes con cargas longitudinales, zapatas de hormign
tambin longitudinales que repartirn la carga sobre una superficie
mayor (L/B ( 10; siendo L = largo, B = ancho). Usualmente se
utilizan para construcciones ligeras como viviendas o para la
cimentacin de muros de carga en edificios.
Las placas individuales son utilizadas para brindar soporte a
columnas o pilares que transmiten cargas concentradas. Consisten
tambin en losas de hormign, cuya geometra es usualmente cuadrada o
rectangular y cumplen la funcin de repartir la carga sobre un rea
mayor.
Cuando el estrato resistente no se encuentra a una profundidad
adecuada, existe la opcin de apoyar los cimientos (aislados o
corridos), sobre un relleno de material selecto, que transmita la
carga del edificio, sobre la capa soportante seleccionada. Se
consigue con esto disminuir la altura de las columnas o paredes del
primer nivel.A este sistema se le denominan placas sobre rellenos
de sustitucin. Normalmente su utilizacin se restringe a
profundidades de cimentacin mximas de 4 5 metros.
Las cimentaciones mediante losas permiten disponer de una
superficie continua que puede cubrir total o parcialmente el rea
del edificio y en algunos casos hasta puede excederla. Distribuyen
las cargas sobre un rea muy amplia, asegurando un soporte uniforme.
Todos los puntos de apoyo estn unidos, lo que asegura, si su
espesor es suficiente, la rigidez general del conjunto. Se utilizan
usualmente para la cimentacin en reas con suelos muy blandos o
sueltos, o para el caso de edificios de gran altura, donde la
utilizacin de otros sistemas produce el traslape de las reas de
fundacin.
La tcnica de pilotes cortos se utiliza para la cimentacin de
estructuras livianas de 1 a un mximo de 2 pisos. Este sistema
consiste en una viga de fundacin rgida que transmite la carga a
pilotes cortos, usualmente preexcavados, de unos 2 3 metros de
longitud. Este tipo de pilotes trabaja bsicamente bajo cargas de
compresin. Existen tambin otros tipos de pilotes cortos, usualmente
de menores longitud (de 50 centmetros a 2.00 metros), utilizados en
ocasiones para la cimentacin especial de viviendas. Estos de disean
no solo para soportar esfuerzos de compresin sino que tambin deben
ser capaces de resistir cargas laterales importantes.
La cimentacin por pozos es una alternativa viable y muestra un
gran futuro. Consiste en un orificio cilndrico de gran seccin (del
orden de 1.0 m como mnimo) que se rellena de concreto o grava, de
manera que pueda transmitir los esfuerzos hasta las capas
resistentes. Los pozos se emplazan bajo los puntos mas cargados de
la edificacin y obligatoriamente en los vrtices.
NIVEL DE DESPLANTE (D)
La profundidad de cimentacin o nivel de desplante deber regirse
por los siguientes requisitos:
La cimentacin debe ser segura contra la falla por cortante del
suelo.
No deben producirse deformaciones excesivas en el suelo que daen
o desfiguren la estructura.
Los cimientos deben colocarse fuera del rea de cambios
volumtricos, rellenos no compactados, suelo orgnico, etc.
El nivel de fundacin deber establecerse con base en los datos
que ofrezca un estudio de suelos.3.2. CRITERIOS DE ANLISIS Y DISEO
ESTRUCTURAL
3.2.1. GENERALIDADES
Carga Muerta (carga permanente): Las cargas muertas son cargas
de magnitud constantes que permanecen fijas en un mismo lugar.
Carga vertical ocasionada por el peso propio de la estructura y
todos los dems elementos del edificio incluyendo techos, pisos,
paredes, tabiques, toda maquinaria colocada en forma permanente,
lmparas, etc.
Carga Viva (carga accidental): Las cargas vivas son aquellas que
pueden cambiar de lugar y magnitud. La carga vertical que resiste
el edificio debido a su destino, incluyendo el peso de los
ocupantes, muebles, toda maquinaria y equipo mvil, etc. En relacin
al destino que vaya a tener cada edificacin, debern ser
consideradas en el diseo las cargas vivas ms altas que
probablemente ocurran, pero en ningn caso menores que las cargas
vivas uniformemente distribuidas listadas en la Tabla 7, Arto. 17
del RNC-83.
Carga Viva Reducida: La carga vertical que resiste la estructura
segn su destino ante solicitaciones ssmicas. Esta carga solo se
aplica para el anlisis ssmico.
Carga Ssmica: Aquella ocasionada por efecto de sismo en forma de
aceleraciones verticales y horizontales. La fuerza o carga ssmica
se determinar como se indica en el Art. 24 del RNC-83. Se usan
varias frmulas para transformar las aceleraciones ssmicas en
fuerzas estticas horizontales que dependen de la masa de la
estructura. Estas fuerzas se expresan como un porcentaje de la
carga de gravedad de la estructura y de su contenido y depende de
la ubicacin de la estructura en un mapa de probabilidad ssmica, del
tipo de estructuracin y de otros factores.
Diafragma: Se entiende por diafragma cualquier sistema de techo
o entrepiso capaz de transmitir fuerzas laterales de sismo o viento
a los elementos verticales que forman el sistema resistente a
dichas cargas.
Diafragma Flexible: Es aquel diafragma de techo o entrepiso que
solo tiene capacidad de transmitir fuerzas de corte directo
tangenciales al plano del diafragma.
Diafragma Rgido: Diafragma, ya sea de techo o entrepiso que
pueda distribuir las cargas horizontales segn las rigideces de los
elementos resistentes de apoyo.
Marco Rgido (prtico no dctil): Sistema estructural formado por
vigas y columnas o cerchas y columnas unido en forma rgida en los
nudos y que resiste las cargas principalmente por flexin.
Marco Dctil: Sistema estructural con sus miembros y uniones
calculada de modo que pueda sufrir deformaciones inelsticas (de
naturaleza cclica y reversible de un orden mayor que la deformacin
elstica), sin perdida de su resistencia.Perodo: El perodo esta
asociado con los modos de oscilacin, el perodo fundamental es el
perodo natural de mayor valor.
3.2.1.1. REQUERIMIENTOS DEL DISEO SISMO- RESISTENTE
Toda estructura deber ser diseada y construida, para resistir
como mnimo las cargas ssmicas determinadas de acuerdo a lo
establecido en el Art. 24 del Reglamento Nacional de
Construccin.
Los proyectos debern ajustarse a los requerimientos especficos
de la Matriz de Planeamiento y los Mapas Geolgicos para Riesgos
Ssmicos por fallamiento superficial.
Simetra tanto en la distribucin de masas como en las
rigideces.
Evitar cambios bruscos de estructuracin.
Menor peso en los pisos superiores.
Diseo con nfasis en la ductilidad para un mejor comportamiento
de la estructura.3.2.1.2. CLASIFICACIN DE LA ESTRUCTURA
Tomando en cuenta su destino, la estructura se clasifica en:
GRUPO 2
Edificios de uso pblico con elevado factor de ocupacin o donde
no existe frecuente aglomeracin de personas como: Auditorios. Toda
estructura cuyo colapso pueda poner en peligro las de este grupo o
del grupo 1.
Tomando en cuenta las caractersticas estructurales se hace la
siguiente clasificacin: TIPO 3 K = 1.00
Edificios capaces de resistir la totalidad de las fuerzas
laterales en su direccin de anlisis por medio de prticos dctiles.
Caben en este tipo los edificios de hasta tres plantas con
diafragmas flexibles a nivel de piso y techos, disendose los marcos
dctiles, para las fuerzas laterales que le corresponden por ancho
tributario. Se deber proveer de juntas de separacin a las paredes
para evitar interferencia de comportamiento de los marcos y evitar
daos de los elementos no estructurales en sismo de menor
intensidad. Requerimiento de calidad para grado de la estructura:
GRADO B Tomando en cuenta la calidad y categora en la simetra,
estabilidad de la estructura, confiabilidad del sistema de
construccin, inspeccin y control de los materiales, tal como se
establece en la Tabla 1 (RNC-83), las estructuras se clasifican de
acuerdo a los grados mostrados en la Tabla 2 (RNC-83). Requiere
como mnimo calidad regular en las tres categoras, como se muestra
en el cuadro siguiente:Cuadro
3.1CategoraTiposCaractersticasCalidad
I3Simtrico. Sin marcos arriostrados. Altura limite 16
pisos.Excelente
IITodos los tiposSistema tradicional de alta confiabilidad y
nfasis de ductilidad.
Sin elementos prefabricados en los sistemas laterales
resistentes.
Anlisis esttico equivalente.
Pisos con accin diafragmtica y techos con o sin
diafragmas.Regular
IIITodos los tiposIngeniero Supervisor asignado a la obra.
Mano de obra con regular experiencia.
Materiales aprobados y de produccin controlada.Regular
Segn el mapa de probabilidad ssmica, la estructura se ubica en
la: ZONA 6 (Managua) Ver Figura 3-1 en Anexo ICLASIFICACIN
Grupo2
Tipo3
GradoB
Zona6
3.2.1.3. CARGAS DE DISEO
Adems de las cargas originadas por el peso propio del edificio,
debern considerarse las cargas vivas y las cargas ssmicas. En todos
los casos, se usarn los valores de carga que produzcan las
combinaciones de efectos ms crticos.
CARGAS MUERTAS
En la estimacin de las cargas muertas para propsito de diseo, se
usarn los pesos propios de los elementos estructurales y no
estructurales necesarios en el edificio.
El peso propio de los elementos estructurales principales (vigas
y columnas) se considera al definir las combinaciones de cargas
utilizadas en el diseo, en el imput del SAP2000 Student.
Para los elementos estructurales secundarios y/o no
estructurales se tomarn en cuenta los pesos de los siguientes
materiales:
Techo: cubierta (zinc), cielo raso (plycem), esqueleteado
(madera de pino), accesorios (lmparas) y largueros
(perlines).Entrepiso: losa (lmina troquelada y concreto), piso
(ladrillo corriente), particiones interiores (COVINTEC), cielo raso
(plycem y madera de pino) y vigas secundarias (cajas metlicas)
CARGA VIVA
En relacin al destino que vaya a tener la edificacin
(Auditorio), deber ser considerada en el diseo la carga viva ms
alta que probablemente ocurra, pero en ningn caso menor que la
carga viva uniformemente distribuida del cuadro siguiente:
DestinoAuditorios
Carga Viva (Kg/m)300
Carga Viva Reducida (Kg/m)120
CARGA VIVA EN TECHOS LIVIANOS
Para el caso de techos livianos de cubiertas onduladas, los
elementos estructurales resistentes (perlines metlicos), podrn ser
diseados para los efectos que resulten de la superposicin de una
carga concentrada de 100 Kg. en la mitad del claro del miembro
resistente, ms una carga uniformemente distribuida de 10 kg/m.
Para el caso de elementos estructurales principales (marcos y
vigas principales) que soportan techos livianos de cubiertas
onduladas, se considerar una carga concentrada de 200 Kg. que se
aplicar en la mitad del claro del elemento resistente,
independientemente de la posicin de la cumbrera cuando posee dos
vertientes. Se adicionar una carga uniformemente distribuida de 10
kg/m.
Para efecto de sismo, la carga viva reducida a emplearse ser de
10 kg/m .CARGA VIVA REDUCIDA
La carga viva puede reducirse en atencin a: Carga Viva de 500
kg/m menores.
El valor de la carga viva, puede disminuirse para el diseo
vertical de elementos estructurales cuando su correspondiente rea
tributaria excede de 14 m, en un 0.86% por m de rea soportada por
el elemento estructural, pero no deber exceder el valor de R
determinado por la siguiente frmula:
Donde :R=Reduccin en porcentaje.
CM=Carga muerta por m2 de rea soportada por el elemento
estructural.
CV=Carga viva de diseo por m2 de carga soportada por el elemento
estructural.
3.2.2. CRITERIOS DE ANLISIS ESTRUCTURAL
3.2.2.1. COEFICIENTE DE DISEO SISMO-RESISTENTE
El coeficiente c vara en las 6 zonas ssmicas en que se ha
dividido el pas segn Grupo, Tipo y Grado de las estructuras. En la
tabla 3-1 de Anexo I se listan los coeficientes c para obtener la
fuerza ssmica que acta sobre la estructura.
Segn la clasificacin de la estructura definida anteriormente
tenemos que:
El coeficiente Ssmico "c" = 0.337
3.2.2.2. EVALUACIN DE LA FUERZA SSMICA HORIZONTAL
La fuerza ssmica horizontal que debe resistirse se determinar
segn la siguiente frmula:
Donde:S=Fuerza cortante actuando a nivel basal.
c=Coeficiente de diseo para fuerzas ssmicas.
W=Carga o peso total del edificio.
3.2.3. CRITERIOS DE DISEO ESTRUCTURAL
3.2.3.1. MTODO DE DISEO ESTRUCTURAL
Los elementos resistentes de una estructura, se verificarn tanto
para los estados de carga que incluyen el efecto ssmico como para
los que no los incluyen. Esto podr hacerse por:
Diseo por Mtodo Elstico o Diseo por Esfuerzos Permisibles
(ASD).
Diseo por Mtodo de Resistencia ltima o Diseo por Factores de
Carga y Resistencia (LRFD).
En nuestro caso, el diseo de la estructura se realizara por el
Mtodo Elstico o Diseo por Esfuerzos Permisibles (ASD). En el diseo
por el Mtodo Elstico los efectos de cargas muertas, cargas vivas
reducidas y sismos combinados, se multiplicarn por los factores de
carga tal como aparecen definidas ms adelante en las combinaciones
de cargas.
Combinaciones de carga
Se determinarn las siguientes combinaciones de cargas para usar
en el diseo por el Mtodo Elstico, que produzcan los esfuerzos ms
crticos.
COMB1=CM + CV
COMB2=CM + CV +0.71 S
3.2.3.2. ESFUERZOS ADMISIBLES
Para el clculo por el Mtodo Elstico los esfuerzos admisibles
podrn aumentarse en una tercera parte cuando se consideren cargas
ssmicas, ya sea actuando independientemente en combinacin con la
carga permanente (carga muerta) y la carga accidental (carga
viva).
3.2.3.3. CHEQUEO MANUAL DE VIGAS-COLUMNAS
Las vigas generalmente se ligan a las columnas mediante ngulos o
mnsulas colocadas a los lados de estas, que originan as cargas
aplicadas excntricamente que producen momentos. Aquellos miembros
que estn sometidos a esfuerzos considerables tanto de compresin
como de flexin se denominan vigas columnas. El esfuerzo en
cualquier punto de un miembro sometido a flexin y a carga axial se
obtiene con la siguiente expresin:
Con frecuencia la flexin se presenta respecto a ejes que no son
ni el x ni el y; o sea, la flexin ocurre respecto a estos dos ejes
simultneamente; es el caso en columnas en esquinas de edificios.
Los esfuerzos en miembros sometidos a carga axial y flexin respecto
a ambos ejes se determina con la frmula:
Se tienen esfuerzos permisibles para esfuerzos por flexin pura y
por carga axial pura, pero los dos valores dados en una
especificacin particular son probablemente diferentes. Las
especificaciones usan un esfuerzo permisible que es alguna
combinacin de los dos esfuerzos permisibles individuales.
Si se presenta flexin respecto a ambos ejes, se usa la siguiente
consideracin de condiciones de esfuerzo combinado:
Cuando una viga- columna est sometida a momento a lo largo de su
longitud no soportada, ella se desplazar lateralmente en el plano
de flexin, el resultado es un momento incrementado o momento
secundario causado por la carga axial multiplicada por el
desplazamiento lateral o excentricidad, este momento ocasionar
deflexiones laterales adicionales que generarn un mayor momento en
la columna y as sucesivamente hasta que se alcance una posicin de
equilibrio, entonces para tomar en cuenta el incremento del
momento, las especificaciones ASD requieren que el esfuerzo de
flexin se incremente multiplicndolo por el factor de amplificacin
,
este factor puede ocasionar que el esfuerzo secundario se
sobreestime en algunos casos. Por ello, el esfuerzo amplificado se
multiplica por un factor de reduccin Cm que es igual o menor que 1.
Por tanto la ecuacin bsica de interaccin es:
Esta frmula presenta dos condiciones para acero A36:Caso
donde
Y
El factor de esfuerzo combinado se obtiene del mayor de las
ecuaciones anteriores.Caso donde
Donde:fa =Esfuerzo axial (P/A)
Fa =Esfuerzo permisible si solo se tuviesen esfuerzos axiales y
esta en funcin de la relacin de esbeltez (kl/r)
