F.2.6 — Diseño de miembros a flexión

F.2.6.2.1 — Plastificación de la sección (momento plástico)

donde:

F.2.6.2.2 — Pandeo lateral-torsional

• (a) Cuando Lb ≤ Lp, no se aplica el estado límite de pandeo lateral-torsional
• (b) Cuando Lp < Lb ≤ Lr

• (c) Cuando Lb > Lr

donde:

donde:

El término radical de la fórmula F.2.6.2-4 puede tomarse conservadoramente igual a 1.0.

Los límites de longitud Lp y Lr se calculan como sigue:

donde:

y el factor c se determina como sigue:

• (a) Para perfiles en I de doble simetría:

• (b) Para canales:

Para secciones en I de simetría doble, con aletas rectangulares, Cw = Iy ho²/4 y así la fórmula F.2.6.2-7 se convierte en:

rts puede aproximarse de manera conservadora al radio de giro de la sección conformada por la aleta a compresión más un sexto del alma:

F.2.6.3.1 — Pandeo lateral-torsional

Para pandeo lateral-torsional se deben aplicar las provisiones del numeral F.2.6.2.2.

F.2.6.3.2 — Pandeo local de la aleta a compresión

• (a) Para secciones con aletas no compactas

• (b) Para secciones con aletas esbeltas.

donde:

F.2.6.4.1 — Fluencia en la aleta a compresión

F.2.6.4.2 — Pandeo lateral-torsional

• (a) Cuando Lb ≤ Lp, no se aplica el estado límite de pandeo lateral-torsional.
• (b) Cuando Lp < Lb ≤ Lr

• (c) Cuando Lb > Lr

donde:

Para Iyc/Iy ≤ 0.23, J se tomará igual a cero.

donde:

El esfuerzo FL se determina como sigue:

Para Sxt/Sxc ≥ 0.7

Para Sxt/Sxc < 0.7

El límite de la longitud no arriostrada para el estado límite de fluencia en la aleta a compresión, Lp, es:

El límite de la longitud no arriostrada para el estado límite de pandeo lateral-torsional en el rango inelástico, Lr, es:

El factor de plastificación del alma, Rpc, se calcula como sigue:

Cuando Iyc/Iy > 0.23:

Para hc/tw ≤ λpw

Para hc/tw > λpw

Cuando Iyc/Iy ≤ 0.23:

donde:

El radio de giro efectivo para pandeo lateral-torsional, rt, se calcula como sigue:

• (i) Para secciones en I con su aleta a compresión de sección rectangular:

donde:

• (ii) Para secciones en I con canales o cubreplacas sobrepuestas a la aleta a compresión:

Para secciones en I con la aleta a compresión rectangular, rt puede aproximarse de manera conservadora como el radio de giro de la sección conformada por la aleta a compresión más un tercio de la zona del alma a compresión, esto es:

F.2.6.4.3 — Pandeo local de la aleta a compresión

• (a) Para secciones con aletas compactas, no se aplica el estado límite de pandeo local.
• (b) Para secciones con aletas no compactas

• (c) Para secciones con aletas esbeltas

donde:

FL, se define en las fórmulas F.2.6.4-6a y F.2.6.4-6b

Rpc, es el factor de plastificación de alma, determinado por las fórmulas F.2.6.4-9

F.2.6.4.4 — Fluencia de la aleta a tensión

• (a) Para Sxt ≥ Sxc, no se aplica el estado límite de fluencia de la aleta a tensión
• (b) Para Sxt < Sxc

donde:

El factor de plastificación del alma correspondiente al estado límite de fluencia de la aleta a tensión, Rpt, se calcula como sigue:

• (i) Para hc/tw ≤ λpw

• (ii) Para hc/tw > λpw

donde:

F.2.6.5.1 — Fluencia de la aleta a compresión

F.2.6.5.2 — Pandeo lateral-torsional

• (a) Para Lb ≤ Lp, no se aplica el estado límite de pandeo lateral-torsional.
• (b) Para Lp < Lb ≤ Lr

• (c) Para Lb > Lr

donde:

Lp se calcula según la fórmula F.2.6.4-7

(factor de reducción de la resistencia a flexión)

aw se define por la fórmula F.2.6.4-11 pero no debe exceder de 10, y

rt es el radio de giro efectivo para pandeo lateral según se define en el numeral F.2.6.4.

F.2.6.5.3 — Pandeo local de la aleta a compresión

• (a) Para secciones con aletas compactas no se aplica el estado límite de pandeo local de la aleta a compresión
• (b) Para secciones con aletas no compactas

• (c) Para secciones con aletas esbeltas

donde:

F.2.6.5.4 — Fluencia de la aleta a tensión

• (a) Para Sxt ≥ Sxc, no se aplica el estado límite de fluencia en la aleta a tensión.
• (b) Para Sxt < Sxc,

F.2.6.6.1 — Plastificación de la sección (momento plástico)

F.2.6.6.2 — Pandeo local de la aleta

• (a) Para secciones con aletas compactas no se aplica el estado límite de pandeo local de la aleta a compresión
• (b) Para secciones con aletas no compactas

• (c) Para secciones con aletas esbeltas

donde:

F.2.6.7.1 — Plastificación de la sección (momento plástico)

donde:

F.2.6.7.2 — Pandeo local de la aleta

• (a) Para secciones compactas, no se aplica el estado límite de pandeo local de la aleta.
• (b) Para secciones con aletas no compactas

• (c) Para secciones con aletas esbeltas

donde:

Se es el módulo de sección efectivo, calculado con el ancho efectivo de la aleta a compresión igual a:

F.2.6.7.3 — Pandeo local en el alma

• (a) Para secciones compactas, no se aplica el estado límite de pandeo local del alma.
• (b) Para secciones con almas no compactas

F.2.6.8.1 — Plastificación de la sección (momento plástico)

F.2.6.8.2 — Pandeo local

• (a) Para secciones compactas no se aplica el estado límite de pandeo local
• (b) Para secciones no compactas:

• (c) Para secciones con paredes esbeltas:

donde:

F.2.6.9.1 — Plastificación de la sección (momento plástico)

donde:

F.2.6.9.2 — Pandeo lateral-torsional

donde:

B es positivo cuando el alma está a tensión y negativo cuando el alma está a compresión. Si la fibra extrema del alma está sometida a compresión en algún punto sobre la longitud no arriostrada, se usará el valor negativo de B.

F.2.6.9.3 — Pandeo local de aletas en secciones en T

• (a) Para secciones con aletas compactas solicitadas a compresión por flexión, no se aplica el estado límite de pandeo local en la aleta.
• (b) Para secciones con aletas no compactas solicitada a compresión por flexión,

• (c) Para secciones con aletas esbeltas solicitadas a compresión por flexión,

donde:

Para ángulos dobles en los que las aletas perpendiculares al eje de simetría están solicitadas por compresión, la resistencia nominal Mn para pandeo local se debe determinar usando las provisiones del numeral F.2.6.10.3, con el b/t de dichas aletas y tomando el numeral F.2.6.10-1 como límite superior.

F.2.6.9.4 — Pandeo local del alma de secciones en T solicitadas a compresión por flexión

donde Sx es el módulo de sección elástico y el esfuerzo crítico, Fcr, se determina como sigue:

Para d/tw ≤ 0.84 √(E/Fy)

Para 0.84 √(E/Fy) < d/tw ≤ 1.03 √(E/Fy)

Para d/tw > 1.03 √(E/Fy)

Para ángulos dobles en los que las aletas que conforman el alma están solicitadas por compresión, la resistencia nominal Mn para pandeo local se debe determinar usando las provisiones del numeral F.2.6.10.3, con el b/t de dichas aletas y tomando la fórmula F.2.6.10-1 como límite superior.

F.2.6.10.1 — Plastificación de la sección (momento plástico)

donde:

F.2.6.10.2 — Pandeo lateral-torsional

Para perfiles angulares sencillos sin restricción continua contra el pandeo lateral-torsional a lo largo de su longitud:

• (a) Para Me ≤ My

• (b) Para Me > My

donde:

Me, el momento de pandeo lateral-torsional elástico, se calcula como sigue:

• (i) Para flexión sobre el eje principal mayor de un perfil angular de aletas iguales:

• (ii) Para flexión alrededor del eje principal mayor de un perfil angular de aletas desiguales:

donde:

La fórmula para βw y los valores comúnmente usados se presentan en los comentarios de la norma ANSI/AISC 360.

• (iii) Para flexión alrededor de uno de los ejes geométricos en un perfil angular de aletas iguales, sin que actúe una carga axial:

Sin restricción contra el pandeo lateral-torsional:

• (a) Con compresión máxima en el borde de la aleta

• (b) Con tensión máxima en el borde de la aleta

My se tomará igual a 0.80 veces el momento de fluencia calculado usando el módulo de sección elástico para el eje geométrico

Mn puede tomarse igual a My para perfiles angulares sencillos que tengan el borde de su aleta vertical a compresión y una relación luz/aleta menor o igual que (1.64E / Fy) √((t / b)² − 1.4 Fy / E).

Con restricción contra el pandeo lateral-torsional en el punto de momento máximo únicamente:

Me se tomará como 1,25 veces el Me calculado usando la fórmula F.2.6.10-4a ó la F.2.6.10-4b.

My se tomará igual al momento de fluencia calculado usando el módulo de sección elástico para el eje geométrico.

F.2.6.10.3 — Pandeo local de la aleta

El estado límite de pandeo local se aplica cuando el borde de la aleta está a compresión.

• (a) Para secciones compactas no se aplica el estado límite de pandeo local de la aleta
• (b) Para secciones con aletas no compactas

• (c) Para secciones con aletas esbeltas

donde:

F.2.6.11.1 — Plastificación de la sección (momento plástico)

Para barras rectangulares con Lb d/t² ≤ 0.08E/Fy, solicitadas por flexión alrededor de su eje mayor, barras rectangulares solicitadas por flexión alrededor de su eje menor y barras circulares:

F.2.6.11.2 — Pandeo lateral-torsional

• (a) Para barras rectangulares con 0.08E/Fy < Lb d/t² ≤ 1.9E/Fy solicitadas por flexión alrededor de su eje mayor:

• (b) Para barras rectangulares con Lb d/t² > 1.9E/Fy solicitadas por flexión alrededor de su eje mayor:

donde:

• (c) Para barras rectangulares solicitadas por flexión alrededor de su eje menor y barras circulares, no se requiere considerar el estado límite de pandeo lateral-torsional.

F.2.6.12.1 — Fluencia (momento de fluencia)

F.2.6.12.2 — Pandeo lateral-torsional

donde:

Para el caso de miembros con sección en Z, se recomienda tomar Fcr como el 50% del Fcr de una sección en canal que tenga aletas y alma de las mismas dimensiones.

F.2.6.12.3 — Pandeo local

donde:

F.2.6.13.1 — Reducción de la resistencia para miembros con agujeros en la aleta a tensión

Este numeral se aplica a perfiles laminados o armados y a vigas con cubreplacas, que tengan perforaciones y sean dimensionados con base en la resistencia a la flexión de la sección bruta.

Además de los estados límites especificados en otras secciones de este numeral, la evaluación de la resistencia nominal a la flexión, Mn, considerará el estado límite de rotura por tensión de la aleta a tensión.

• (a) Para Fu Afn ≥ Yt Fy Afg, no se aplica el estado límite de rotura por tensión
• (b) Para Fu Afn < Yt Fy Afg, la resistencia nominal a la flexión, Mn, en una sección que contenga agujeros en la aleta a tensión, no se tomará mayor que:

donde:

F.2.6.13.2 — Límites para el dimensionamiento de miembros de sección en I

Los miembros de sección en I de simetría simple deberán satisfacer el siguiente límite:

Los miembros de sección en I con almas esbeltas deberán satisfacer además los siguientes límites:

• (a) Para a/h ≤ 1.5

• (b) Para a/h > 1.5

donde:

En vigas no rigidizadas, h/tw no debe exceder de 260. La relación del área del alma al área de la aleta a compresión no debe exceder de 10.

F.2.6.13.3 — Cubreplacas

El espesor y el ancho de las aletas de vigas soldadas pueden variarse mediante el empalme de una serie de platinas o mediante el uso de cubreplacas.

El área total de la sección transversal de las cubreplacas en vigas armadas con pernos no deberá exceder el 70 % del área total de la aleta.

Los pernos de alta resistencia o las soldaduras que conectan la aleta al alma, o la cubreplaca a la aleta, se diseñarán para resistir la fuerza cortante horizontal total que resulta de las fuerzas de flexión en la viga. La distribución longitudinal de estos pernos o soldaduras intermitentes se hará en proporción a la intensidad de la fuerza cortante, sin que su espaciamiento en dicho sentido exceda el máximo permitido para miembros a compresión o tensión en los numerales F.2.5.6 o F.2.4.4 respectivamente. Los pernos o soldaduras que conectan la aleta al alma se diseñarán además para que puedan transmitir a esta última cualquier carga aplicada directamente a la aleta, a menos que se tomen medidas para transmitir dichas cargas por apoyo directo.

Las cubreplacas de longitud parcial se extenderán más allá del punto donde teóricamente dejan de requerirse, y la porción extendida se conectará a la viga con pernos de alta resistencia en una conexión de deslizamiento crítico, o con soldaduras de filete. Esta conexión deberá ser adecuada, con la resistencia de diseño aplicable según los numerales F.2.10.2.2, F.2.10.3.8 o F.2.2.3.10, para desarrollar la porción de la resistencia a la flexión de la viga que le corresponde a la cubreplaca en el punto teórico de suspensión.

En cubreplacas soldadas, las soldaduras que conectan el tramo final de la cubreplaca a la viga serán continuas sobre ambos bordes de la cubreplaca en una longitud a′, definida más adelante, y deberán ser adecuadas para desarrollar la porción de la resistencia de diseño de la viga que corresponde a la cubreplaca a esa distancia a′ medida desde su extremo.

• (a) Cuando se tiene una soldadura continua a través del extremo de la placa, de tamaño mayor o igual que ¾ de su espesor:

donde:

• (b) Cuando se tiene una soldadura continua a través del extremo de la placa, de tamaño menor que ¾ de su espesor:

• (c) Cuando no hay soldadura transversal en el extremo de la placa:

F.2.6.13.4 — Vigas armadas

Siempre que dos o más vigas o canales se usen una al lado de la otra para formar un miembro a flexión, ellas se deben conectar entre sí de acuerdo con el numeral F.2.5.6.2. En presencia de cargas concentradas que se transfieran de una viga a la otra, o se distribuyan entre ellas, se usarán diafragmas soldados o conectados con pernos a dichas vigas y con rigidez suficiente para distribuir la carga.

F.2.6.13.5 — Longitud no soportada para redistribución de momentos

Para la redistribución de momentos en vigas de acuerdo con el numeral F.2.2.3.7, la longitud no arriostrada, Lb, de la aleta a compresión en la zona adyacente al punto donde actúa el momento que se redistribuye no debe exceder del valor Lm calculado como sigue:

• (a) Para miembros de sección en I, de simetría simple o doble, con la aleta a compresión mayor o igual que la aleta a tensión, cargados en el plano del alma:

donde:

• (b) Para barras rectangulares sólidas y vigas cajón simétricas solicitadas por flexión sobre su eje mayor:

No hay límite para Lb en miembros con sección transversal circular o rectangular ni para una viga de cualquier sección transversal sometida a flexión alrededor de su eje débil.