F.3.1 — Provisiones generales
Alcance del Capítulo F.3, glosario de términos y acrónimos sísmicos, simbología, aceros permitidos, resistencia esperada del material (Ry, Rt, Tabla F.3.1.4-1), secciones pesadas, consumibles de soldadura (Tablas F.3.1.4-2 y F.3.1.4-3) y contenido de los planos.
Este numeral establece el alcance del Capítulo F.3, las definiciones y acrónimos, así como la simbología, y proporciona requisitos para los materiales y los planos y especificaciones del proyecto.
Se incluyen las siguientes secciones:
- F.3.1.1 — Alcance
- F.3.1.2 — Definiciones y acrónimos
- F.3.1.3 — Simbología
- F.3.1.4 — Materiales
- F.3.1.5 — Planos y Especificaciones del Diseño Estructural
F.3.1.1 — Alcance
Estos requisitos sísmicos especiales deben aplicarse conjuntamente con el Capítulo F.2 y son aplicables al diseño, fabricación y montaje de miembros y conexiones de los sistemas de resistencia sísmico, así como de los empalmes y las bases de columnas en sistemas para cargas de gravedad, en edificaciones con pórticos resistentes a momento, pórticos arriostrados y muros de cortante, construidos con perfiles de acero únicamente o con perfiles de acero actuando en forma compuesta con concreto reforzado.
Los sistemas de resistencia sísmicos compuestos incluyen aquellos en los que por lo menos algunos miembros de perfiles de acero actúan en sección compuesta con concreto reforzado, así como sistemas en los cuales los perfiles de acero y miembros de concreto reforzado actúan juntos para formar un sistema compuesto.
Los miembros de concreto reforzado deben ser diseñados de acuerdo con el Título C de este Reglamento.
Cuando el análisis estructural se realice con base en un análisis elástico, las propiedades de rigidez de los miembros en sistema compuesto o concreto reforzado deben reflejar la condición de una fluencia significativa de la estructura, es decir, los elementos de concreto reforzado deben ser modelados con sección fisurada, y los de acero con sección completa, en cuyo caso se podrá utilizar la reducción en las derivas del numeral A.6.4.1.1. En caso de utilizarse la sección completa del concreto, no se deberá hacer dicha reducción.
F.3.1.2 — Definiciones y acrónimos
Los términos especiales utilizados en este Capítulo tienen los siguientes significados:
- ACI
- American Concrete Institute
- Ángulo de deriva de entrepiso
- Desplazamiento del entrepiso dividido por la altura de piso, en radianes.
- Ángulo de rotación del vínculo
- Ángulo inelástico entre el vínculo y la porción de viga por fuera de vínculo cuando la deriva total de piso es igual a la deriva de diseño.
- Área k
- Área localizada sobre el alma y en la unión del alma con la aleta, medida desde el punto de tangencia en el alma y el filete de unión de la aleta y el alma, hasta una distancia de 38 mm medida sobre el alma a partir del punto de tangencia. En esta zona la tenacidad frecuentemente es menor que en el resto de la sección.
- Arriostramiento diagonal
- miembro estructural inclinado que soporta principalmente carga axial y que se emplea para permitirle a un pórtico estructural que actúe como una cercha para resistir las cargas horizontales.
- ASTM
- American Society for Testing of Materials
- Rigidizadores de cara
- Rigidizadores soldados a las vigas de acero estructural embebidas en muros o columnas de concreto reforzado. Las placas se localizan en la cara del concreto reforzado para dar confinamiento y transferir las cargas al concreto a través del contacto directo.
- Barras de refuerzo por construcción
- Acero de refuerzo en miembros compuestos que no se diseña para transmitir cargas, sino para facilitar la construcción o proporcionar anclaje a estribos. Generalmente, dicho refuerzo no requiere traslapos para ser continuo.
- Base de columnas
- Conjunto de placas, conectores, pernos y anclajes en la base de la columna, usados para trasmitir las fuerzas entre la superestructura de acero y la fundación.
- Carga sísmica amplificada
- Es la componente horizontal de la carga sísmica E multiplicada por Ωo.
- Ciclo completo de carga
- Un ciclo de rotación tomado a partir de una carga nula hasta otra carga nula, que incluya un pico positivo y uno negativo.
- Columna compuesta
- Sección de acero estructural embebida o rellena de concreto, que es usada como columna.
- Columna compuesta embebida
- Columna de acero estructural totalmente embebida en concreto reforzado.
- Columna de cierre
- Puntal vertical que conecta la intersección de una riostra en un pórtico arriostrado en V invertida, de un nivel a otro.
- Columna exenta
- Columna que no necesita cumplir los requisitos de la ecuación F.3.5.3-1 para PRM-DES.
- Columnas compuestas rellenas de concreto
- Perfiles tubulares estructurales, circulares o rectangulares rellenos de concreto.
- Conexión compuesta parcialmente restringida
- Es una conexión parcialmente restringida, tal como se define en la sección F.2.2.3.5.2.2 que conecta vigas compuestas parcial o totalmente, a columnas de acero con una resistencia a flexión proporcionada por un par formado por el acero de refuerzo de la placa de concreto y una conexión de ángulo de asiento o similar en la aleta inferior de la viga.
- Conexión ensayada
- Conexión que cumple con los requisitos de la sección F.3.10.2.
- Conexión precalificada
- Conexión que cumple con los requisitos de la sección F.3.10.1.
- DES
- Sistemas sísmicos con capacidad especial de disipación de energía — Sistema sísmico diseñado para soportar una acción inelástica significativa ocasionada en algunos miembros debido al sismo de diseño.
- DMI
- Sistemas sísmicos con capacidad mínima de disipación de energía — Sistema sísmico diseñado para soportar una acción inelástica limitada que es ocasionada en algunos miembros debido al sismo de diseño.
- DMO
- Sistemas sísmicos con capacidad moderada de disipación de energía — Sistema sísmico diseñado para soportar una acción inelástica moderada que es ocasionada en algunos miembros por el sismo de diseño.
- Elemento colector
- Miembro que sirve para transferir cargas entre el diafragma de piso y los miembros del sistema de resistencia sísmico.
- Elemento de borde horizontal
- Una viga conectada a una o más placas de alma en un sistema MCA.
- Elemento de borde intermedio
- Un miembro que no sea viga o columna que proporciona resistencia a una placa de alma adyacente a una abertura en sistemas MCA.
- Elemento de borde vertical
- Una columna conectada a una o más placas de alma en un sistema MCA.
- Esfuerzo de fluencia esperado
- Esfuerzo de fluencia del material, igual al esfuerzo de fluencia mínimo especificado, Fy, multiplicado por Ry.
- Espécimen de prueba de riostra
- Elemento aislado de una riostra con pandeo restringido que se usa para el ensayo de laboratorio que pretende modelar la riostra en el prototipo.
- Factor de modificación de la respuesta sísmica, R
- Factor que reduce los efectos de carga sísmica a nivel de resistencia como se específica en el Título A. de estas normas.
- Factor de resistencia, φ
- Factor que tiene en cuenta las desviaciones inevitables de la resistencia real con respecto a la nominal y el tipo y consecuencias de la falla.
- Factor de sobreresistencia, Ωo
- Factor especificado por esta norma con el fin de determinar la carga sísmica amplificada.
- MCA
- Muros de cortante de placa de acero con disipación de energía especial — Sistema de muros de cortante que cumplen con los requisitos de la sección F.3.8.5.
- MCAC
- Muros de cortante de placa de acero, compuestos — Sistemas de muros de cortante que cumplen los requisitos de la sección F.3.8.6.
- MCC — DES
- Muros de cortante compuestos de concreto reforzado y perfiles de acero estructural, con capacidad especial de disipación de energía — Muros de cortante compuesto que cumplen con los requisitos de la sección F.3.8.5.
- MCC — DMI
- Muros de cortante compuestos de concreto reforzado y perfiles de acero estructural, con capacidad mínima de disipación de energía — Muros de cortante compuesto que cumplen con los requisitos de la sección F.3.8.4.
- Miembro de arriostramiento
- Miembro que proporciona rigidez y resistencia para controlar el movimiento fuera del plano de otro miembro de la estructura en los puntos arriostrados.
- Miembro de borde
- Porción del borde de un muro o diafragma que se refuerza con miembros de acero estructural o acero de refuerzo longitudinal y transversal.
- Miembros de arriostramiento lateral
- Miembro diseñado para impedir el pandeo lateral o lateral torsional de los miembros principales de un pórtico.
- Miembro de alta ductilidad
- Miembro solicitado por grandes rotaciones plásticas (más de 0.02rad) bajo el sismo de diseño.
- Miembro de ductilidad moderada
- Miembro solicitado j rotaciones plásticas moderadas (0.02 rad o menos) bajo el sismo de diseño.
- Muro de cortante compuesto
- Muro que consiste en una lámina de acero revestida con concreto por una o ambas caras, proporcionando rigidez fuera del plano para prevenir el pandeo local de la lámina de acero y que cumple con los requisitos de la sección F.3.8.6.
- Núcleo de acero
- Es el elemento de las riostras que resiste la fuerza axial en PAPR. El núcleo de acero comprende un segmento de fluencia y las conexiones para transferir su fuerza axial a los elementos de unión; también podrían incluirse las proyecciones por fuera del revestimiento y segmentos de transición entre las proyecciones y el segmento que fluye.
- PA
- Pórtico arriostrado — Sistema que consiste esencialmente de una cercha vertical que proporciona resistencia a las fuerzas laterales y estabilidad al sistema estructural.
- PACC — DMI
- Pórtico compuesto arriostrado con capacidad mínima de disipación de energía — Pórtico compuesto arriostrado que cumple con los requisitos de la sección F.3.8.1.
- PACC — DES
- Pórtico compuesto arriostrado concéntricamente con capacidad especial de disipación de energía — Pórtico compuesto arriostrado que cumple con los requisitos de la sección F.3.8.2.
- PAC — DES
- Pórtico arriostrado concéntricamente con disipación de energía especial — Un pórtico arriostrado en donde todos los miembros del sistema de arriostramiento están solicitados principalmente por fuerzas axiales, y que debe cumplir los requisitos de F.3.6.2.
- PAC — DMI
- Pórtico arriostrado concéntricamente con disipación de energía mínima — Un pórtico arriostrado en donde todos los miembros del sistema de arriostramiento están solicitados principalmente por fuerzas axiales, y que debe cumplir los requisitos de F.3.6.1.
- PAE
- Pórtico arriostrado excéntricamente — Pórtico arriostrado mediante diagonales en el que por lo menos un extremo de cada riostra está conectado a la viga, a una corta distancia de una conexión viga a columna o de otra conexión viga a riostra. El pórtico arriostrado excéntricamente debe cumplir los requisitos de F.3.6.3.
- PAEC
- Pórtico compuesto arriostrado excéntricamente — Pórtico compuesto arriostrado que cumple con los requisitos de la sección F.3.8.3.
- PAPR
- Pórtico con arriostramientos de pandeo restringido — Pórtico arriostrado diagonalmente que cumple con los requisitos de la sección F.3.6.4, en el cual todos los miembros del sistema de arriostramiento están solicitados principalmente por fuerzas axiales y en el cual el estado límite de pandeo por compresión de las riostras se impide para fuerzas y deformaciones correspondientes a 2 veces la deriva de piso de diseño.
- PCD
- Pórticos con cerchas dúctiles — Pórticos resistentes a momentos con cercha dúctil en celosía cuyo tramo central, denominado segmento especial, se diseña para que actué como un elemento disipador de energía, de modo que todos los elementos diferentes al segmento especial permanezcan en rango elástico, y que cumpla con los requisitos de la sección F.3.5.4.
- Placa compuesta
- Placa de concreto fundida sobre una lámina colaborante, que actúa como diafragma y transfiere las cargas a los elementos del sistema de resistencia sísmico.
- Placas de continuidad
- Son rigidizadores de columna en la parte superior e inferior de la zona de panel; también conocidos como rigidizadores transversales.
- Placas de ensayo de material
- Espécimen de prueba a partir del cual se maquinan los cupones de prueba para determinar las propiedades mecánicas.
- Pórtico arriostrado en K
- Es una configuración en la cual las riostras se conectan a la columna por fuera del diafragma o en otro punto donde no existen restricciones al desplazamiento por fuera del plano del arriostramiento.
- Pórtico arriostrado en X
- Pórtico arriostrado concéntricamente (con capacidad especial o mínima de disipación de energía), en donde un par de riostras diagonales se cruzan aproximadamente en el punto medio del arriostramiento.
- Pórtico arriostrado en V
- Pórtico arriostrado concéntricamente en el que un par de riostras diagonales localizadas por encima o por debajo de una viga se conectan a un punto único dentro de la luz de la viga. Cuando las riostras diagonales se conectan por debajo a la viga también se le suele llamar pórtico arriostrado en V invertida.
- Pórtico arriostrado en Y
- Pórtico arriostrado excéntricamente, en donde el vástago de la Y es el vínculo del sistema del pórtico arriostrado excéntricamente.
- PRMC — DES
- Pórtico compuesto resistente a momento con capacidad especial de disipación de energía — Pórtico compuesto resistente a momento que cumple con los requisitos de la sección F.3.7.3.
- PRMC — DMI
- Pórtico compuesto resistente a momento con capacidad mínima de disipación de energía — Pórtico compuesto resistente a momento que cumple con los requisitos de la sección F.3.7.1.
- PRMC — DMO
- Pórtico compuesto resistente a momento con capacidad moderada de disipación de energía — Pórtico compuesto resistente a momentos que cumple con los requisitos de la sección F.3.7.2.
- PRMC — PR
- Pórtico compuesto resistente a momento parcialmente restringido — Pórtico compuesto resistente a momento que cumple con los requisitos de la sección F.3.7.4.
- PRM — DES
- Pórtico resistente a momento con disipación de energía especial — Sistema de pórtico resistente a momento que cumple con los requisitos de la sección F.3.5.3.
- PRM — DMI
- Pórtico resistente a momento con disipación de energía mínima — Sistema de pórtico resistente a momento que cumple con los requisitos de la sección F.3.5.1
- PRM — DMO
- Pórtico resistente a momento con disipación de energía moderada — Sistema de pórtico resistente a momento que cumple con los requisitos de la sección F.3.5.2
- PTE
- Perfiles Tubulares Estructurales
- Prototipo
- Diseño de la conexión o riostra que se usará en la edificación.
- Refuerzo de transferencia de carga
- Refuerzo de miembros compuestos que se diseña y detalla para resistir las cargas requeridas.
- Resistencia ajustada de la riostra
- La resistencia de una riostra en PAPR para deformaciones correspondientes a 2 veces la deriva de piso de diseño.
- Resistencia de diseño
- Resistencia (bien sea fuerza, momento o esfuerzo, según corresponda) suministrada por un elemento o una conexión; es el producto de la resistencia nominal multiplicada por el coeficiente de resistencia, φRn.
- Resistencia de diseño al corte del vínculo
- La mínima resistencia de diseño a cortante del vínculo desarrollada por la resistencia a momento o a cortante del vínculo.
- Resistencia esperada a la fluencia
- Resistencia de fluencia por tensión de un miembro, que es igual al esfuerzo de fluencia esperado multiplicado por el área bruta del miembro, Ag.
- Resistencia esperada a la tensión
- Resistencia a la tensión de un miembro, que es igual al mínimo esfuerzo a tensión especificada, Fu, multiplicado por Rt.
- Resistencia estática a la fluencia
- La resistencia de un miembro estructural o de una conexión determinada con base en pruebas ejecutadas usando cargas monotónicas aplicadas en forma lenta hasta la falla.
- Resistencia nominal
- Resistencia de la estructura o sus componentes (sin incluir el factor de resistencia) para contrarrestar los efectos de la carga aplicada de acuerdo con estas especificaciones.
- Resistencia requerida
- Fuerzas, esfuerzos y deformaciones producidas en un componente estructural, determinadas por medio de un análisis estructural utilizando las combinaciones de carga aplicables.
- Revestimiento de riostras para PAPR
- Elemento que resiste las fuerzas transversales al eje de la riostra, restringiendo de esta manera el pandeo del núcleo de acero. El revestimiento requiere de medios de transmisión de esta fuerza al resto del sistema restringido al pandeo. El revestimiento resiste poca o ninguna fuerza en el eje de la riostra.
- Rigidizadores intermedios del alma de un vínculo
- Rigidizadores verticales del alma colocados dentro del vínculo en PAE.
- Riostra compuesta
- Sección de acero estructural embebida o rellena de concreto, que es usada como riostra.
- Riostra de pandeo restringido
- Elemento prefabricado que consiste de un núcleo de acero y un sistema que impide su pandeo tal como se describe en el numeral F.3.6.4 y calificada con un ensayo de acuerdo a F.3.10.3.
- Rótula plástica
- Zona de plastificación que se forma en un miembro estructural cuando se alcanza el momento plástico para seguir rotando como si fuera articulada.
- Sección de viga reducida
- Una reducción en la sección transversal de la viga en una longitud determinada que genera una zona de comportamiento inelástico en el miembro.
- Sismo de diseño
- Es el sismo representado por la respuesta del espectro de diseño de acuerdo con el titulo A de este Reglamento.
- Sistema de resistencia a carga sísmicas
- Es aquella parte de la estructura que según el diseño aporta la resistencia requerida para resistir las cargas sísmicas incluyendo elementos como puntales, colectores, diafragmas y cerchas.
- Sistema que restringe el pandeo
- Sistema con restricciones que limitan el pandeo del núcleo de acero en pórticos con arriostramientos de pandeo restringido (PAPR). Este sistema comprende el revestimiento del núcleo de acero y de los elementos estructurales unidos a sus conexiones. El sistema que restringe el pandeo tiene el propósito de permitir la expansión transversal y la contracción longitudinal del núcleo de acero para deformaciones correspondientes a 2 veces la deriva de piso de diseño.
- Soldadura con demanda crítica
- Soldadura cuya demanda de deformaciones inelásticas y la consecuencia de su falla en el sistema de resistencia sísmico requiere de un control de calidad especial.
- SRS
- Sistema de resistencia sísmico.
- SCV — DMI
- SRS en el que las fuerzas sísmicas son resistidas por una o más columnas que trabajan en voladizo desde la cimentación o desde el nivel de diafragma inferior y que cumplen los requisitos de F.3.5.5.
- SCV — DES
- SRS en el que las fuerzas sísmicas son resistidas por una o más columnas que trabajan en voladizo desde la cimentación o desde el nivel de diafragma inferior y que cumplen los requisitos de F.3.5.6.
- Temperatura de servicio mínima anticipada
- La mínima temperatura promedio en una hora con un intervalo de recurrencia de 100 años.
- Viga compuesta
- Viga de acero estructural que trabaja en sección compuesta con concreto reforzado, ya sea por adherencia o mediante conectores de cortante.
- Viga compuesta embebida
- Viga de acero estructural totalmente embebida en concreto reforzado.
- Viga compuesta no embebida
- Viga compuesta en la que la sección de acero no está completamente embebida en concreto reforzado y que cuenta con unos conectores mecánicos para una acción compuesta con la placa de concreto reforzado o con la placa con lámina colaborante.
- Viga de acople
- Viga de acero estructural o compuesta que conecta muros de concreto reforzado adyacentes para que actúen juntos para resistir fuerzas laterales.
- Viga parcialmente compuesta
- Vigas compuestas no embebidas con una resistencia nominal a flexión controlada por la resistencia de los conectores de cortante.
- Viga totalmente compuesta
- Viga compuesta que tiene un número suficiente de conectores de cortante para desarrollar la resistencia nominal plástica a flexión de la sección compuesta.
- Vínculo
- En los pórticos arriostrados excéntricamente es el segmento de viga, localizado entre el extremo de una riostra diagonal y una columna o entre los extremos de dos riostras diagonales del pórtico arriostrado excéntricamente. La longitud del vínculo se define como la distancia libre entre los extremos de la riostra diagonal y la cara de la columna o entre los extremos de las dos riostras diagonales.
- Zona de panel
- Área del alma en una conexión viga a columna limitada por las aletas de la viga y de la columna.
- Zona protegida
- Sector del miembro en el cual se deben cumplir limitaciones de fabricación y ubicación de accesorios.
F.3.1.3 — Simbología
La nomenclatura siguiente se aplica en este Capítulo.
| Símbolo | Significado |
|---|---|
| Ab | = área transversal de un elemento de borde horizontal, mm² |
| Ac | = área transversal de un elemento de borde vertical, mm² |
| Af | = área de la aleta del miembro, mm² |
| Ag | = área bruta, mm² |
| Alw | = área del alma del vínculo (sin incluir aletas), mm² |
| As | = área de la sección transversal del núcleo de acero, mm² |
| As | = área del refuerzo de transferencia en una viga de acople mm² |
| Asc | = área del segmento de fluencia del núcleo de acero, mm² |
| Ash | = área mínima de estribos, mm² |
| Asp | = área horizontal de la placa de acero atiesada para muros de acero compuestos, mm² |
| Ast | = área del rigidizador del vínculo, mm² |
| Atb | = área de refuerzo de transferencia en vigas de acople, mm² |
| Ca | = relación entre la resistencia requerida y la resistencia de diseño |
| Cd | = coeficiente que relaciona la rigidez relativa de la riostra y su curvatura |
| D | = carga muerta debida al peso propio de los elementos de la estructura y de todos los materiales de construcción o equipos incorporados de forma permanente a ella, N |
| D | = diámetro externo de perfiles tubulares estructurales redondos PTE, mm |
| E | = fuerza sísmica de diseño |
| E | = modulo de elasticidad del acero 200 000 MPa |
| Fy | = resistencia mínima especificada a la fluencia del tipo de acero que se va a utilizar, MPa |
| Fyb | = Fy de una viga, MPa |
| Fyc | = Fy de una columna, MPa |
| Fyh | = resistencia mínima especificada a la fluencia de los estribos |
| Fysc | = resistencia mínima especificada a la fluencia del núcleo de acero, o resistencia real a la fluencia del núcleo de acero como se determina en un ensayo, MPa |
| Fu | = resistencia mínima especificada a la tensión, MPa |
| H | = altura de piso, la cual puede ser tomada como la distancia vertical entre ejes horizontales consecutivos del pórtico o como la distancia vertical entre la parte superior de losas de piso consecutivas, mm |
| Hc | = altura libre de piso, la cual puede ser tomada como la distancia entre la parte inferior de la aleta de la viga de encima y la parte superior de la aleta de la viga de abajo, o la parte superior de la losa, si la hay, mm |
| I | = momento de inercia, mm⁴ |
| Ic | = momento de inercia de un elemento de borde vertical (EBV) tomado perpendicular a la dirección de la línea de la placa del alma |
| K | = coeficiente de longitud efectiva para miembros prismáticos |
| L | = distancia entre ejes centrales de los elementos de borde verticales, mm |
| L | = luz de la cercha, mm |
| Lb | = longitud entre puntos arriostrados para controlar el desplazamiento lateral de la aleta en compresión o la torsión de la sección transversal, mm |
| Lcf | = distancia libre entre aletas de elementos de borde vertical (EBV), mm |
| Le | = distancia embebida de la viga de acople, mm |
| Lh | = distancia entre articulaciones plásticas, mm |
| Lp | = longitud limite sin arriostramiento transversal que permite desarrollar la resistencia plástica a la flexión, con momento uniforme, mm |
| Lpd | = longitud límite sin arriostramiento transversal para análisis plástico, mm |
| Ls | = longitud del segmento especial, mm |
| Mn | = resistencia nominal a flexión, N-mm |
| Mnc | = resistencia nominal a flexión de la cuerda del segmento especial, N-mm |
| MnPR | = resistencia nominal a flexión de una conexión parcialmente restringida para una rotación de 0.02rad, mm |
| Mp | = momento plástico nominal a flexión, N-mm |
| M*pc | = momento plástico nominal a flexión modificado por carga axial, N-mm |
| Mpb | = momento plástico nominal a flexión de la viga, N-mm |
| Mpc | = resistencia plástica nominal a flexión de la columna, N-mm |
| M*pcc | = resistencia nominal a flexión de una columna compuesta o de concreto reforzado considerado la resistencia axial requerida, N-mm |
| Mp esp | = momento plástico esperado, N-mm |
| M*p esp | = resistencia a la flexión esperada en la intersección de los ejes de la viga y la columna, N-mm |
| Mr | = resistencia a flexión esperada, N-mm |
| Mu | = resistencia requerida a flexión, N-mm |
| Mu esp | = resistencia esperada requerida a flexión, N-mm |
| Muv | = momento adicional ocasionado por la amplificación del cortante desde la articulación plástica al eje de la columna, N-mm |
| Pb | = resistencia requerida del arriostramiento lateral en el extremo del vínculo, N |
| Pb | = resistencia axial de diseño del muro para la condición balanceada, N |
| Pc | = resistencia axial de diseño de una columna, N |
| Pn | = resistencia axial nominal de una columna, N |
| Pn | = resistencia nominal a compresión de la columna compuesta calculada de acuerdo con el Capítulo F.2, N |
| Pnc | = resistencia nominal a la compresión axial de miembros diagonales del segmento especial, N |
| Pnt | = resistencia nominal a la tensión axial de miembros diagonales del segmento especial, N |
| P0 | = resistencia axial nominal de una columna compuesta con excentricidad cero, N |
| Pr | = resistencia a compresión requerida, N |
| Pu | = resistencia axial requerida de una columna, N |
| Puc | = resistencia axial requerida de una columna a compresión, N |
| Py | = resistencia axial nominal a la fluencia de un miembro = Fy Ag, N |
| Pysc | = resistencia axial a la fluencia del núcleo de acero, N |
| Q1 | = fuerzas axiales y momentos generados por al menos 1.25 veces la resistencia nominal a corte esperada del vínculo |
| R | = coeficiente sísmico de modificación de respuesta |
| R | = radio de una perforación en el alma de una viga, mm |
| Rn | = resistencia nominal de un miembro, N |
| Rt | = relación entre la resistencia a tensión esperada y la resistencia mínima especificada a tensión Fu |
| Ru | = resistencia requerida, N |
| Rv | = resistencia nominal a corte en la zona del panel, N |
| Ry | = relación entre la resistencia a la fluencia esperada Fye y la resistencia mínima especificada a la fluencia del tipo de acero que se va a utilizar, Fy |
| Vn comp | = resistencia nominal a cortante de una viga de acople, N |
| Vn | = resistencia nominal al corte de un miembro, N |
| Vne | = resistencia al corte vertical esperado del segmento especial, N |
| Vns | = resistencia nominal a cortante de la placa de acero para muros de cortante de acero compuestos, N |
| Vp | = resistencia nominal al corte de un vínculo activo, N |
| Vpa | = resistencia nominal al corte de un vínculo activo, modificada por la magnitud de la carga axial, N |
| Vu | = resistencia requerida al corte de un miembro, N |
| Ycon | = distancia de la parte superior de la viga de acero a la parte superior de la losa de concreto o recubrimiento, mm, |
| YPNA | = distancia máxima desde la fibra a máxima compresión en el concreto al eje neutro plástico, mm |
| Z | = módulo de sección plástico de un miembro, mm³ |
| Zb | = módulo de sección plástico de una viga, mm³ |
| Zc | = módulo de sección plástico de una columna, mm³ |
| Zx | = módulo de sección plástico con respecto al eje x, mm³ |
| ZRBS | = módulo de sección plástico mínimo en la sección reducida de la viga, mm³ |
| b | = ancho de un elemento a compresión, mm |
| bcf | = ancho de aleta de una columna, mm |
| bf | = ancho de aleta, mm |
| bw | = ancho de la sección transversal de concreto menos el ancho del perfil de acero medido perpendicular a la dirección del cortante, mm |
| bw | = ancho del muro, mm |
| d | = peralte de la viga, mm |
| dc | = peralte de una columna, mm |
| dp | = diámetro nominal del perno, mm |
| dz | = altura total de la zona de panel entre placas de continuidad, mm |
| e | = longitud del vínculo en un pórtico arriostrado excéntricamente, mm |
| h | = distancia libre entre aletas menos el filete o radio de la esquina para perfiles laminados; para perfiles armados, la distancia entre líneas de pernos adyacentes o la distancia libre entre aletas cuando se usa soldadura; para secciones en T, la altura total; y para PTE rectangulares, la distancia libre entre aletas menos el radio interior de las esquinas a cada lado, mm |
| h | = distancia entre los ejes centrales de los elementos de borde horizontal, mm |
| ho | = distancia entre centroides de aletas, mm |
| hcc | = distancia en la sección transversal del núcleo confinado en columnas compuestas medida centro a centro del refuerzo transversal, mm |
| l | = longitud no arriostrada entre conectores de miembros de arriostramiento armados, mm |
| l | = longitud no arriostrada de miembros de compresión o de arriostramiento, mm |
| r | = radio de giro que gobierna, mm |
| ry | = radio de giro con respecto al eje y, mm |
| s | = espaciamiento del refuerzo transversal medido a lo largo del eje longitudinal del miembro compuesto, mm |
| t | = espesor de la parte conectada, mm |
| t | = espesor del elemento, mm |
| t | = espesor del alma de la columna o placas de enchape, mm ,F.3.1.8 |
| tbf | = espesor de la aleta de una viga, mm |
| teff | = espesor efectivo de la placa del alma, mm |
| tcf | = espesor de la aleta de una columna, mm |
| tf | = espesor de la aleta, mm |
| tp | = espesor de la zona de panel incluyendo las placas de enchape, mm |
| tw | = espesor del alma, mm |
| wz | = ancho de la zona de panel entre las aletas de la columna, mm |
| ZRBS | = modulo de sección plástico mínimo en la sección reducida de la viga, mm³ |
| ΣAtb | = área total del refuerzo de transferencia, mm² |
| ΣM*pc | = momento en la intersección del eje de la viga y el de la columna, determinado por la suma de los momentos plásticos nominales proyectados de la columna, reducidos por el esfuerzo axial Puc / Ag, de la parte superior e inferior de la conexión a momento de la viga, N-mm. |
| ΣM*pb | = momento en la intersección de los ejes centrales de la viga y la columna, determinado por la proyección de los máximos momentos desarrollados en la viga, medidos en la cara de la columna. los máximos momentos desarrollados se deben obtener a partir de los resultados de los ensayos, N-mm |
| ΣM*pcc | = suma de las resistencias nominales a flexión de la columna compuesta, arriba y abajo del nudo, en la intersección de los ejes de la viga y la columna, N-mm. |
| ΣM*p esp | = suma de las resistencias esperadas a flexión de las vigas de acero o embebidas en la intersección de los ejes de la viga y la columna, N-mm. |
| α | = ángulo de los miembros diagonales con la horizontal |
| α | = ángulo del la fluencia del alma, en radianes, medido respecto a la vertical |
| β | = factor de ajuste de la resistencia a compresión, |
| Δ | = deriva de piso de diseño, mm |
| Δb | = deformación usada para el control de carga de los especímenes de ensayo (rotación total del extremo de la riostra para el ensamble del espécimen de ensayo; deformación axial total en el arriostramiento para del espécimen de ensayo), mm |
| Δbm | = deformación, Δb, correspondiente a la deriva de diseño, mm |
| Δby | = deformación, Δb, en la primera fluencia significativa de la probeta, mm |
| Ωo | = factor de sobre resistencia para la componente horizontal del sismo |
| δ | = deformación usada para controlar la carga de las probetas |
| ρ′ | = relación del esfuerzo debido a la resistencia axial requerida Pu / Ag y el esfuerzo debido a la resistencia a corte requerida Vu / Aw de un vínculo |
| λhd, λmd | = parámetros límite de esbeltez para elementos a compresión de alta y moderada ductilidad, respectivamente |
| φ | = factor de resistencia |
| φb | = factor de resistencia para flexión |
| φc | = factor de resistencia para compresión |
| φv | = factor de resistencia al corte de la zona de panel para conexiones viga a columna |
| φv | = factor de resistencia a cortante |
| θ | = ángulo de deriva de piso en radianes |
| γtotal | = ángulo de rotación del vínculo |
| ω | = factor de ajuste de endurecimiento por deformación |
F.3.1.4 — Materiales
F.3.1.4.1 — Especificaciones del material
El acero que se utilice en los sistemas de resistencia a carga sísmica debe cumplir con los requisitos especificados en F.3.1, excepto lo que se modifique en esta sección. La resistencia a la fluencia especificada para miembros de acero en los cuales se espera un comportamiento inelástico no debe exceder de 345 MPa para los sistemas estructurales que se definen en F.3.5, F.3.6, F.3.7, F.3.8 ni de 380 MPa para los sistemas definidos en F.3.5.1 y F.3.6.1, F.3.7.1, F.3.8.1 y F.3.8.4 a menos que el comportamiento del material sea debidamente probado y certificado, excepto que el esfuerzo de fluencia mínimo del acero no debe exceder 450MPa para columnas en los sistemas definidos en las secciones F.3.5.3, F.3.5.4, F.3.7.3, F.3.8.1, F.3.8.2, F.3.8.3 y para columnas en todos los sistemas de F.3.6.
El acero utilizado en los sistemas de resistencia a carga sísmica descritos en F.3.5, F.3.6, F.3.7 y F.3.8 debe limitarse a los que cumplan con una de las siguientes especificaciones NTC 1920 (ASTM A36/A36M), (ASTM A53/A53M), NTC 1986 (ASTM A500 Grados B o C), NTC 2374 (ASTM A501),(ASTM A529/A529M), NTC 1985 (ASTM A572/A572M Grados 42, 50 o 55), NTC 2012 (ASTM A588/A588M), (ASTM A913/A913M Grados 50, 60 o 65), (ASTM A992/A992M), (ASTM A1011 Grado 55), (ASTM A1043/A1043M). El acero utilizado para placas de base de columnas debe cumplir con una de las especificaciones NTC (o ASTM) precedentes, o con la NTC2633 (ASTM A283/A283M Grado D).
Se permiten otros aceros o materiales en PAPR siempre y cuando se cumpla con los requisitos de las secciones F.3.6.4 y F.3.11.3.
F.3.1.4.2 — Resistencia esperada del material
Cuando se solicite en estos requisitos, la resistencia requerida de un elemento, miembro o conexión debe determinarse a partir de la resistencia esperada a la fluencia RyFy del miembro o miembro adyacente, según aplique, donde Fy es la resistencia mínima a la fluencia especificada para el grado de acero a usar en el miembro, y Ry es la relación del esfuerzo de fluencia esperado y el esfuerzo de fluencia mínimo Fy.
Cuando se requiera determinar la resistencia nominal, Rn, para estados límites en el mismo miembro en el cual se determina la resistencia requerida, se permite utilizar el esfuerzo de fluencia esperado, RyFy, y la resistencia a rotura esperada, RtFu, en lugar de Fy y Fu, respectivamente, donde Fu es la resistencia mínima de rotura especificada y Rt es la relación entre la resistencia a rotura esperada y la resistencia mínima a rotura Fu de dicho material.
Existen varios casos en los que un miembro o un estado límite en la conexión de dicho miembro deben diseñarse para fuerzas correspondientes a la resistencia esperada del material. Tales casos implican la determinación de la resistencia nominal Rn de la viga por fuera del vínculo en PAE, estados límite de rotura en riostras diagonales (roturas de bloque de cortante y por área neta en PAC – DES), etc. En tales casos se permite utilizar la resistencia esperada del material en la determinación de la resistencia de diseño del miembro. Para elementos conectados y otros miembros debe utilizarse la resistencia especificada del material.
Los valores de Ry y Rt para varios aceros y concretos se muestran en la tabla F.3.1.4 -1. Se permite el uso de otros valores de Ry y Rt si se determinan mediante pruebas similares en dimensiones y procedencia del material utilizado, de acuerdo con los requisitos para el grado de acero especificado.
| Aplicación | Ry | Rt |
|---|---|---|
| Secciones laminadas en caliente en barras: | ||
| ASTM A36/A36M | 1.5 | 1.2 |
| ASTM A1043/A1043M Grado 36 | 1.3 | 1.1 |
| ASTM A572/572M Grado 50 o 55, | 1.1 | 1.1 |
| ASTM A913/A913M Grado 50, 60 o 65 | 1.1 | 1.1 |
| ASTM A588/A588M, | 1.1 | 1.1 |
| ASTM A992/A992M, A1011 HSLAS Grado 55 | 1.1 | 1.1 |
| ASTM A1043/A1043M Grado 50 | 1.2 | 1.1 |
| ASTM A529 Grado 50 | 1.2 | 1.2 |
| ASTM A529 Grado 55 | 1.1 | 1.2 |
| Perfiles tubulares estructurales (PTE): | ||
| ASTM A500 (Grado B o C), ASTM A 501 | 1.4 | 1.3 |
| Tubería de acero: | ||
| ASTM A53/A53M | 1.6 | 1.2 |
| Placas y láminas: | ||
| ASTM A36/A36M | 1.3 | 1.2 |
| ASTM A1043/A1043M Grado 36 | 1.3 | 1.1 |
| ASTM 1011 HSLA Grado 50 | 1.1 | 1.1 |
| ASTM A572/A572M Grado 42 | 1.3 | 1.0 |
| ASTM A572/A572M Grado 50 o 55, | 1.1 | 1.2 |
| ASTM A588/A588M | 1.1 | 1.2 |
| Acero de refuerzo: | ||
| ASTM A615, A706 | 1.25 | 1.25 |
| Concreto: | ||
| Concreto estructural | Ver ASCE/SEI 41-06 | Ver ASCE/SEI 41-06 |
F.3.1.4.3 — Secciones pesadas
Adicionalmente a los requisitos de la sección F.2.3.1.3, cuando se usen miembros en el sistema de resistencia sísmico con aletas de 38 mm de espesor o mayores, y placas con espesores mayores de 50 mm, deben tener una tenacidad mínima en prueba Charpy con muesca en V, de 27 N-m a 21ºC, medida en las ubicaciones permitidas por ASTM A673, frecuencia P, cuando la placa se utiliza para lo siguiente:
- (a) Miembros fabricados con placas.
- (b) Placas de conexión en las que se esperan cargas sísmicas, tales como cartelas de unión que actúen como articulaciones que permitan el pandeo fuera del plano de riostras diagonales, algunos cubre placas atornillados para conexiones a momento, algunas placas de extremo para conexiones a momento atornilladas, y algunas placas de base de columnas diseñadas como pasador.
- (c) El núcleo de acero en PAPR.
F.3.1.4.4 — Consumibles de soldadura
F.3.1.4.4.1 — Soldaduras del sistema de resistencia sísmico
Todas las soldaduras usadas en miembros y conexiones del resistencia sísmico deben realizarse con metales de aporte que cumplan los requisitos especificados en la tabla F.3.1.4 - 2.
| Propiedades | Clasificación — 480 MPa | Clasificación — 550 MPa |
|---|---|---|
| Esfuerzo de fluencia, (MPa) | 400 min | 470 min |
| Resistencia última, (MPa) | 480 min | 550 min |
| Alargamiento, % | 22 min | 19 min |
| Tenacidad Charpy, (J) | 27 min @ - 18°C (a) | 27 min @ - 18°C (a) |
(a) Los metales de aporte clasificados para cumplir 27 J min a una temperatura menor que - 18°C también cumplen este requisito.
En adición a lo anterior, las soldaduras que sean designadas como de demanda crítica deben hacerse con metales de aporte que cumplan los requisitos especificados en la tabla F.3.1.4 -3
| Propiedades | Clasificación — 480 MPa | Clasificación — 550 MPa |
|---|---|---|
| Esfuerzo de fluencia, (MPa) | 400 min | 470 min |
| Resistencia última, (MPa) | 480 min | 550 min |
| Alargamiento, % | 22 min | 19 min |
| Tenacidad Charpy, (J) | 54 min @ 20°C (b, c) | 54 min @ 20°C (b, c) |
(b) Para temperatura de servicio mínima esperada de 10°C. Para temperaturas menores consultar AWS D 1.8, numeral 6.3.6.
(c) Los ensayos realizados de acuerdo con AWS D 1.8 anexo A que cumplan con 54 J a temperaturas menores que 20°C también cumplen estos requisitos.
F.3.1.4.5 — Concreto y acero de refuerzo
El concreto y el acero de refuerzo que se utilice en sistemas de resistencia sísmico compuestos DMO y DES, en las secciones F.3.7.2, F.3.7.3, F.3.7.4, F.3.8.2, F.3.8.3, F.3.8.5 y F.3.8.6 deben cumplir los requisitos del Título C, Capítulo 21. El concreto y acero de refuerzo que se utilice en sistemas de resistencia sísmico compuestos DMI en las secciones F.3.7.1, F.3.8.1 y F.3.8.4 deben cumplir con los requisitos de C.21.1.1.5
F.3.1.5 — Planos y especificaciones de diseño estructural
F.3.1.5.1 — Generalidades
Los planos estructurales deben incluir la información especificada en A.1.5.2.1, así como la siguiente información:
- (a) Designación del sistema de resistencia a carga sísmica.
- (b) Designación de los miembros y conexiones que hacen parte del sistema de resistencia a carga sísmica.
- (c) Localización y dimensiones de las zonas protegidas.
- (d) Detalles de conexión entre el diafragma y los elementos de acero en el sistema de resistencia sísmico.
- (e) Planos de taller y montaje no indicados en el numeral F.3.9.1.
F.3.1.5.2 — Estructuras de acero
Adicionalmente a lo solicitado en el numeral anterior los planos estructurales y las especificaciones para estructuras de acero deben incluir los siguientes conceptos:
- (a) Configuración de las conexiones.
- (b) Especificaciones y tamaños del material de conexión.
- (c) Localización de soldaduras de demanda crítica.
- (d) Ubicación de placas de unión que deben ser detalladas para permitir rotaciones inelásticas.
- (e) Localización de placas de conexión que requieran tenacidad Charpy de acuerdo con la sección F.3.1.4.3.
- (f) Temperatura de servicio mínima esperada de la estructura de acero, si la estructura no fuera recubierta y mantenida a una temperatura de 10° C ó mayor.
- (g) Sitios donde las platinas de respaldo deben ser removidas.
- (h) Sitios donde se requieren filetes de soldadura suplementarios cuando pueda dejarse instalada la platina de respaldo.
- (i) Ubicación donde se deben utilizar filetes de soldadura para reforzar soldaduras a tope para mejorar la geometría de la conexión.
- (j) Localización donde deben removerse las extensiones de soldadura.
- (k) Localización de los empalmes en los que se requieren transiciones graduales.
- (l) La geometría de los agujeros de acceso de soldadura, en caso de que estos sean especiales.
- (m) Juntas o grupos de juntas en los que se requiera un orden especifico de ensamble, secuencia de soldadura, técnica de soldadura u otras precauciones especiales.
F.3.1.5.3 — Construcción compuesta
Adicionalmente a lo solicitado en el numeral F.3.1.5.1, y los requisitos del numeral anterior, si son aplicables a los componentes de acero en elementos de concreto reforzado o compuestos, los planos estructurales y especificaciones para construcción compuesta deben incluir los siguientes conceptos:
- (a) Ubicación del acero de refuerzo, cortes, traslapos y empalmes mecánicos, ganchos y anclajes mecánicos, estribos y otros refuerzos transversales.
- (b) Requisitos para cambio de dimensiones que resulten de cambios de temperatura y contracción.
- (c) Localización, magnitud y secuencia de cualquier preesforzado o postensionado que se aplique.
- (d) Localización de anclajes de acero con cabeza y anclajes con acero de refuerzo soldado.