F.2.5 — Diseño de miembros a compresión

F.2.5.6.1 — Resistencia de diseño a compresión

Esta sección se aplica a miembros ensamblados compuestos por dos o más perfiles que pueden (a) estar conectados entre sí con pernos o soldaduras, o (b) conformar una sección con por lo menos un lado abierto, sobre el cual los perfiles se interconectan por cubreplacas perforadas o por diagonalado y presillas, Las conexiones de extremo deberán ser soldadas o conectadas por medio de pernos pretensionados con superficies de contacto Clase A o Clase B.

En los extremos de un miembro ensamblado a compresión es aceptable usar conexiones pernadas, con los pernos diseñados a aplastamiento para la carga total a compresión; sin embargo, los pernos deben ser pretensionados aun cuando las condiciones de servicio no requieran una conexión de deslizamiento crítico.

La resistencia nominal a compresión de miembros armados compuestos por dos o más perfiles conectados entre sí mediante pernos o soldaduras, se calculará de acuerdo con los numerales F.2.5.3, F.2.5.4 o F.2.5.7, aplicando la siguiente modificación. Si el modo de pandeo genera en los perfiles individuales deformaciones que producen fuerzas cortantes en los elementos que los conectan, KL/r se reemplazará por (KL/r)m determinada como sigue, cuando no se efectúe un análisis más exacto:

• (a) Para conectores intermedios con pernos en condición de apriete ajustado:

• (b) Para conectores intermedios soldados o con pernos pretensionados, sin incluir ángulos dobles distanciados:

• (c) Para ángulos dobles distanciados con conectores soldados:

donde:

F.2.5.6.2 — Requisitos dimensionales

Los componentes individuales de miembros a compresión compuestos por dos o más perfiles deberán conectarse entre sí a intervalos “a” tales que la relación de esbeltez efectiva Ka/ri de cada uno de los componentes, tomada entre conectores, no exceda las ¾ partes de la relación de esbeltez que controla para el miembro armado. Se debe utilizar el menor radio de giro, ri, para calcular la relación de esbeltez de cada componente.

Las conexiones en los extremos deben ser soldadas o con pernos pretensionados, y las superficies de contacto deberán ser Clase A o Clase B, sin que esta condición excluya la posibilidad de diseñar la conexión pernada de extremo con base en que los pernos trabajen a aplastamiento.

En un extremo de un miembro armado solicitado por compresión que se apoye sobre una placa de base o una superficie cepillada, todos los componentes en contacto uno con otro deberán conectarse entre sí por soldaduras que tengan una longitud no menor que el ancho máximo del miembro, o por pernos sobre una distancia igual a 1½ veces el ancho máximo del miembro y espaciados longitudinalmente a cuatro diámetros como máximo.

A lo largo del tramo comprendido entre las conexiones de extremo requeridas arriba para un miembro armado solicitado por compresión, el espaciamiento longitudinal entre las soldaduras intermitentes o los pernos debe ser apropiado para proveer la transferencia de las fuerzas calculadas. Los límites para el espaciamiento longitudinal de conectores entre elementos en contacto continuo, ya sean una platina y un perfil o dos platinas, se definen en el numeral F.2.10.3.5. Cuando se tengan platinas sobrepuestas como parte de un miembro armado solicitado por compresión y se usen como conectores soldaduras intermitentes a lo largo de los bordes, o pernos sobre todas las líneas de gramil en cada sección, el espaciamiento máximo no debe exceder de 0.75 √(E/Fy) veces el espesor de la platina sobrepuesta más delgada, ni 305 mm. Cuando los pernos están dispuestos en forma alternada, el espaciamiento máximo sobre cada línea de gramil no debe exceder 1.12 √(E/Fy) veces el espesor de la platina sobrepuesta más delgada ni 460 mm.

Los lados abiertos de miembros armados solicitados por compresión, compuestos por platinas o perfiles, estarán provistos de cubreplacas continuas perforadas con una sucesión de agujeros de acceso. Se puede contar con que el ancho no soportado de tales cubreplacas a la altura de los agujeros de acceso, según se define en el numeral F.2.2.4.1, contribuya a la resistencia de diseño del miembro, siempre y cuando se cumplan los siguientes requisitos:

• (1) La relación ancho-espesor debe cumplir con las limitaciones del numeral F.2.2.41.

Es conservador tomar el límite del Caso 7 de la tabla F.2.2.4-1a con el ancho, b, tomado como la distancia transversal entre las líneas de conectores más próximas. El área neta de la cubreplaca se toma donde se encuentra el agujero más ancho. En lugar de este enfoque, el límite en la relación ancho/espesor puede ser obtenido mediante análisis.

• (2) La relación entre la longitud (en la dirección del esfuerzo) y el ancho del agujero no debe exceder de 2.0.
• (3) La distancia libre entre agujeros en la dirección del esfuerzo no debe ser menor que la distancia transversal entre las líneas más próximas de pernos o soldaduras de conexión.
• (4) El radio mínimo en cualquier punto de la periferia de los agujeros deber ser de 38 mm.

Como alternativa para las cubreplacas perforadas se permite el uso de una celosía, disponiendo presillas en los extremos y en puntos intermedios donde la celosía se interrumpa. Las presillas estarán tan cerca de los extremos como sea posible. En miembros principales solicitados por esfuerzos calculados, las presillas de los extremos tendrán una longitud no menor que la distancia entre las líneas de pernos o soldaduras que las conectan a los componentes del miembro. Las presillas intermedias tendrán una longitud no menor que la mitad de esta distancia. El espesor de las presillas no debe ser menor que 1/50 de la distancia entre las líneas de soldadura o de pernos que las conectan a los componentes de los miembros. En construcción soldada, la longitud total de soldadura sobre cada línea de conexión de una presilla no debe ser menor que 1/3 la longitud de la presilla. En construcción pernada, el espaciamiento entre pernos en las presillas, medido en la dirección del esfuerzo, no debe ser mayor que 6 diámetros, con un mínimo de 3 pernos de conexión entre la presilla y cada componente.

Los elementos de la celosía, incluyendo platinas, ángulos, canales u otros perfiles que la conformen, deberán espaciarse de tal forma que la relación L/r del componente incluido entre los puntos de conexión no exceda las tres cuartas partes de la esbeltez que rige el diseño del miembro como un todo. La celosía se diseñará para que suministre una resistencia a fuerza cortante, en dirección normal al eje del miembro, igual al 2% de la resistencia de diseño a compresión del miembro. La relación L/r de las barras de la celosía no excederá de 140 en sistemas sencillos, ni de 200 en celosías dobles. Las barras de celosías dobles se conectarán en sus intersecciones. Para las barras de celosía solicitadas por compresión, L puede tomarse como la longitud sin soporte entre los conectores o soldaduras que las unen a los componentes del miembro armado en el caso de una celosía sencilla, y como el 70% de dicha longitud en el caso de una celosía doble.

La inclinación de las barras de celosía con respecto al eje del miembro será, preferiblemente, no inferior a 60° para celosía sencilla y a 45° para celosías dobles. Siempre que la distancia entre las líneas de soldadura o de conectores en los componentes sea superior a 380 mm, será preferible utilizar celosías dobles o perfiles angulares.

Para requisitos adicionales del espaciamiento, véase el numeral F.2.10.3.5

F.2.5.7.1 — Elementos no atiesados esbeltos, Qs

El factor de reducción para elementos no atiesados esbeltos, Qs, se define como sigue:

• (a) Para aletas, ángulos o platinas que sobresalen de columnas u otros miembros en perfiles laminados a compresión:
• (i) Cuando b/t ≤ 0.56 √(E/Fy)

• (ii) Cuando 0.56 √(E/Fy) < b/t < 1.03 √(E/Fy)

• (iii) Cuando b/t ≥ 1.03 √(E/Fy)

• (b) Para aletas, ángulos o platinas que sobresalen de columnas u otros miembros armados sometidos a compresión:

Cuando b/t ≤ 0.64 √(Ekc/Fy)

Cuando 0.64 √(Ekc/Fy) < b/t ≤ 1.17 √(Ekc/Fy)

Cuando b/t > 1.17 √(Ekc/Fy)

donde:

• (c) Para ángulos sencillos

Cuando b/t ≤ 0.45 √(E/Fy)

Cuando 0.45 √(E/Fy) < b/t ≤ 0.91 √(E/Fy)

Cuando b/t > 0.91 √(E/Fy)

donde:

• (d) Para almas de secciones en T:

Cuando d/t ≤ 0.75 √(E/Fy)

Cuando 0.75 √(E/Fy) ≤ d/t < 1.03 √(E/Fy)

Cuando d/t > 1.03 √(E/Fy)

donde:

F.2.5.7.2 — Elementos atiesados esbeltos, Qa

El factor de reducción para una sección con elementos atiesados esbeltos, Qa, se define como sigue:

donde:

El ancho efectivo reducido para un elemento, be, se calcula como sigue:

• (a) Para elementos esbeltos bajo esfuerzo de compresión uniforme, con b/t ≥ 1.49 √(E/f), excepto aletas de secciones cuadradas o rectangulares de espesor uniforme:

donde:

• (b) Para aletas de secciones cuadradas o rectangulares con elementos esbeltos de espesor uniforme donde b/t ≥ 1.40 √(E/f):

donde:

En lugar de calcular f = Pn/Aeff, lo cual requiere un proceso iterativo, se puede de manera conservadora tomar f igual a Fy.

• (c) Para secciones circulares cargadas axialmente, cuando 0.11 E/Fy < D/t < 0.45 E/Fy:

donde: