BRIX · NSR-10

F.4.1 — Provisiones generales

Alcance y terminología del acero formado en frío, aceros aplicables y otros aceros, requisitos de ductilidad y factor Rb (ecuaciones F.4.1.2-1 a F.4.1.2-4), bases del diseño DEA y DCCR (F.4.1.4-1 y F.4.1.5-1), incremento del esfuerzo de fluencia por trabajo en frío (F.4.1.6-1 a F.4.1.6-4) y documentos de referencia.

F.4.1.1 — Alcance y definiciones

F.4.1.1.1 — Alcance y límites de aplicabilidad

Esta Especificación debe aplicarse al diseño de miembros estructurales de acero de bajo carbono (acero dulce) o de baja aleación, cuya sección ha sido formada en frío, a partir de láminas, rollos, tiras, platinas o barras de espesor menor o igual a 25.4 mm (1 pulgada) y usados para sostener cargas en:

  • (a) Edificios, en los que el diseño debe hacerse de acuerdo con las especificaciones del método DCCR (Diseño con Coeficientes de Carga y Resistencia) o el método DEA (Diseño por Esfuerzos Admisibles), donde se indique explícitamente¹
  • (b) Otro tipo de estructuras, distintas de edificios, teniendo en consideración las condiciones generadas por los efectos dinámicos.

¹ El método de diseño con coeficientes de carga y resistencia, DCCR, será el procedimiento válido de diseño bajo las disposiciones de este Reglamento. Solo se permitirá el método de diseño por esfuerzos admisibles, DEA, en el numeral F.4.7, referente al diseño de Tableros Metálicos para Trabajo en Sección Compuesta.

F.4.1.1.2 — Terminología

Los siguientes son los significados de los diferentes términos utilizados a lo largo de esta especificación:

Acero Virgen
Es el material tal y como es recibido del productor de acero o bodega antes de ser formado en frío como un resultado de las operaciones de fabricación.
Aleta de una Sección en Flexión
Es el ancho plano de una aleta incluyendo cualesquier rigidizadores intermedios más las esquinas adyacentes.
Alma
En un miembro sujeto a flexión, es la parte de la sección que está unida a las dos aletas, o que está unido a una sola aleta y que atraviesa el eje neutro.
Análisis Racional de Ingeniería
Análisis basado en una teoría que es apropiada para la situación, en resultados de ensayos disponibles que sean relevantes y en el juicio de una buena ingeniería.

Los factores de resistencia mínimos que deben utilizarse cuando se hace un análisis de este tipo son los siguientes:

Para miembros:φ = 0.80
Para conexiones:φ = 0.65
Ancho Efectivo de Diseño
Es el ancho plano de un elemento reducido para propósitos de diseño, también conocido simplemente como el ancho efectivo
Ancho Plano
Es el ancho de un elemento excluyendo las esquinas medido a lo largo de su plano.

Área de la Sección Transversal:

Área Efectiva
El área efectiva, Ae, es calculada utilizando los anchos efectivos de los elementos componentes en concordancia con la sección F.4.2. El área efectiva será igual al área bruta o al área neta, la que sea aplicable, si los anchos efectivos de todos los elementos componentes, determinados de acuerdo con la sección F.4.2, son iguales a los anchos planos reales.
Área Total
Es el área total o completa, no reducida, A, calculada sin reducir los anchos de los elementos componentes a sus anchos efectivos. Esta puede ser un área bruta no reducida o un área neta no reducida, dependiendo donde sea aplicable.
Área bruta
El área bruta, Ag, es aquella donde no se consideran reducciones por huecos, aberturas y cortes.
Área Neta
El área neta, An, es igual al área bruta menos el área de huecos, aberturas y cortes.
Canal Guía
Un miembro de un entramado que consiste de solo un alma y dos (2) aletas. La altura del alma debe medirse al interior de las aletas.
Cargas de Servicio
Carga bajo la cual se evalúan los límites del Estado de servicio
Carga Mayorada
Producto de la carga nominal y el factor de mayoración (factor de carga)
Cargas Nominales
Son las magnitudes de las cargas especificadas por este Reglamento aplicable no incluyendo los factores de mayoración.
Conexión
Combinación de elementos estructurales y nudos (o juntas) usada para transmitir las fuerzas entre dos o más miembros.
Correa
Miembro estructural horizontal el cual soporta un tablero de cubierta y está sujeto principalmente a flexión bajo las cargas aplicadas tales como nieve, viento o cargas muertas.
DCCR — Diseño con Coeficientes de Carga y Resistencia
Es un método para dimensionar componentes estructurales (miembros, conectores, elementos de conexión y montajes) tal que la resistencia de diseño iguala o excede la resistencia requerida del componente bajo la acción de las combinaciones de carga para Diseño con Coeficientes de Carga y Resistencia. Este es el método que se utilizará en estas especificaciones.
DEA — Diseño por Esfuerzos Admisibles
Es un método para dimensionar componentes estructurales (miembros, conectores, elementos de conexión y montajes) tal que la resistencia admisible iguala o excede la resistencia requerida del componente bajo la acción de las combinaciones de carga para Diseño por Esfuerzos Admisibles DEA. Este método no se utilizará en estas especificaciones, a menos que se indique lo contrario.
Diafragma
cubierta, entrepiso u otra membrana o sistema de arriostramiento que transfiere fuerzas en la dirección de su propio plano al sistema resistente a fuerzas laterales.
Dintel
Es un miembro horizontal que hace parte de un entramado estructural usado sobre aberturas de piso, cubierta o muro para transferir las cargas alrededor de la abertura a los miembros estructurales de soporte.
Efecto de Carga
Fuerzas, esfuerzos, y deformaciones producidas en un componente estructural debido a las cargas aplicadas
Elemento Multirigidizado
Es un elemento rigidizado entre almas, o entre un alma y un borde rigidizado, por medio de rigidizadores intermedios paralelos a la dirección del esfuerzo.
Elementos en Compresión No Rigidizados
Elemento en compresión plano rigidizado en solo un borde paralelo a la dirección del esfuerzo.
Elementos en Compresión Rigidizados o Parcialmente Rigidizados
Elemento en compresión plano (por ejemplo, la aleta plana en compresión de un miembro en flexión o un alma o aleta de un miembro en compresión) en el cual, ambos bordes paralelos a la dirección del esfuerzo están rigidizados por uno u otro de los siguientes elementos: alma, ala, pestaña rigidizadora o labio atiesador, rigidizador intermedio, o similares.
Ensayo de Comportamiento
Ensayo realizado sobre miembros estructurales, conexiones, y montajes donde su comportamiento no puede ser determinado por las provisiones dadas en esta especificación o sus referencias.
Ensayo de Comprobación
Prueba realizada, cuando es requerida, sobre miembros, conexiones y montajes, diseñada de acuerdo a las provisiones del Capítulo F.4 de esta especificación, o sus referencias, con el objeto de comparar el comportamiento real con el calculado.
Esfuerzo
El esfuerzo como es usado en esta especificación significa la fuerza por unidad de área.
Esfuerzo de fluencia
Término genérico para denotar ya sea, el punto de fluencia o la resistencia a fluencia, según sea apropiado para el material
Especificación Publicada
Requerimientos para un acero listado por un fabricante, procesador, productor, comercializador, u otro ente, los cuales 1. Están generalmente disponibles para dominio público o bajo requerimiento, 2. Son establecidos antes que el acero sea ordenado, y 3. Especifican al menos, las propiedades mecánicas mínimas, los límites de la composición química y, si es recubierto, las propiedades del recubrimiento.
Espesor
El espesor, t, de cualquier elemento o sección será el del acero base, no incluyendo algún tipo de recubrimiento.
Factor de Mayoración
Factor que toma en cuenta las desviaciones entre la carga real y la carga nominal debido a incertidumbres en el análisis que transforma la carga en un efecto de carga, y la probabilidad de que más de una carga extrema ocurra de manera simultánea.
Factor de Resistencia, φ
Es un factor que toma en cuenta inevitables desviaciones entre la resistencia real y la resistencia nominal además de la manera y consecuencias de la falla.
Factor de Seguridad, Ω
Factor que toma en cuenta las desviaciones entre la resistencia real y la resistencia nominal, desviaciones entra la carga real y la carga nominal, incertidumbres en el análisis que transforma la carga en un efecto de carga, y la manera y consecuencias de la falla. Este factor solo se definirá en aquellas partes donde se utilice el método DEA.
Fatiga
Estado límite de iniciación de la fisura y su crecimiento, resultante de la aplicación repetida de las cargas vivas.
Grado
Es una designación utilizada para el esfuerzo de fluencia mínimo.
Larguero
Miembro estructural horizontal el cual soporta paneles de muro y está sujeto, principalmente, a flexión bajo las cargas horizontales aplicadas, tales como cargas de viento.
Miembro Alma
Es un miembro estructural en una cercha que se conecta al cordón superior e inferior, pero no es un miembro cordón.
Miembro Cordón
Es un miembro estructural que constituye al componente superior o inferior de una cercha.
Miembro Estructural de Acero Formado en Frío
Son secciones fabricadas a partir de presión mecánica sobre piezas planas provenientes de láminas, longitudes cortadas de rollos o platinas, o por formación rolada en frío de rollos o láminas de acero laminado en frío o laminado en caliente. Ambas operaciones de formación son realizadas a temperatura ambiente, lo cual indica que no se introduce calor, como se hace con el proceso de formación en caliente.
Momento de Fluencia
En un miembro sujeto a flexión, es el momento en el cual la fibra más extrema alcanza la primera fluencia.
Muro Cortina
Es un muro que transfiere cargas transversales (fuera de su plano) y es limitado a una carga vertical sobreimpuesta, no incluyendo el peso del material del tablero, no mayor a 1.46 kN/m (100 lb/pie), o una carga vertical sobreimpuesta no mayor a 0.89 kN (200 lb)
Muro de Corte
Muro que provee resistencia a cargas laterales en el plano del muro y asimismo estabilidad para el sistema estructural.
Pandeo
Estado límite de cambio repentino en la geometría de una estructura o cualquiera de sus elementos bajo una condición crítica de carga.
Pandeo Distorsional
Es un modo de pandeo que envuelve cambios en la forma de la sección transversal, excluyendo el pandeo local.
Pandeo Flector
Modo de pandeo en el cual un miembro a compresión flexiona lateralmente sin torsión o cambio en la forma de la sección transversal.
Pandeo Flexo-Torsional
Modo de pandeo en el cual un miembro en compresión dobla y se gira sobre su eje (torsional) simultáneamente sin cambio en la forma de la sección transversal.
Pandeo Local
Estado límite del pandeo para un elemento en compresión donde la línea de conexión entre elementos permanece derecha y los ángulos entre elementos no cambian.
Pandeo Lateral Torsional
Modo de pandeo de un miembro en flexión que envuelve deflexión fuera de su plano de flexión ocurriendo simultáneamente con torsión alrededor del centro de cortante de la sección transversal.
Paral
Miembro vertical de un entramado en un sistema de muro ó ensamble.
Paral de Muro Cortina
Miembro en un sistema de muro exterior de acero que transfiere cargas transversales (fuera de su plano) y es limitado por una carga axial sobreimpuesta, exclusiva de los materiales de cerramiento, no mayor a 1460 N/m (100 lb/pie), ó una carga axial puntual sobreimpuesta no mayor a 890 N (200 lb) por paral.
Propiedades del Acero Virgen
Propiedades mecánicas del acero virgen tales como punto de fluencia, resistencia última y elongación.
Punto de Fluencia
El punto de fluencia es el primer esfuerzo en el material en el cual ocurre un incremento en la deformación sin ningún incremento del esfuerzo, tal como es definido por la NTC correspondiente.
Punto de Fluencia Mínimo Especificado
Límite inferior del punto de fluencia en un ensayo especificado para calificar como adecuado un lote de acero, de uso en miembros estructurales de acero formado en frío, diseñado en ese punto de fluencia.
Punto de Panel
Región de conexión entre un miembro alma y un miembro cordón en una cercha.
Punto de Quiebre
Región de conexión entre dos miembros cordones de cercha donde existe un cambio de pendiente, no incluyendo el talón.
Relación Ancho Plano-Espesor
Es el ancho Plano de un elemento medido a lo largo de su plano, dividido por su espesor.
Resistencia a la Fluencia
Esfuerzo en el cual el material exhibe una desviación límite especificada de la proporcionalidad entre el esfuerzo y la deformación como es definido por la NTC correspondiente.
Resistencia Admisible
Es la resistencia nominal divida por el factor de seguridad, Rn / Ω. Solo se utilizará en aquellas secciones de este Reglamento donde se indique.
Resistencia de Diseño
Es la resistencia nominal multiplicada por un factor de resistencia, φRn.
Resistencia Disponible
Resistencia de diseño o resistencia admisible, según sea el caso
Resistencia Nominal
Resistencia de una estructura o componente (sin los factores de resistencia o factores de seguridad aplicados) para soportar los efectos de las cargas, tal como es determinado conforme con lo estipulado en esta especificación.
Resistencia Requerida
Son las fuerzas, esfuerzos y deformaciones actuantes sobre un componente estructural, determinadas ya sea por un análisis estructural, para combinaciones de carga por DEA o DCCR, según sea apropiado, o como se especifica en este Reglamento.
Resistencia Última
Máximo esfuerzo alcanzado por un material en el ensayo de tensión.
Rollo Madre
Es un rollo continuo sin juntas soldadas tal y cual como es manejado por un molino en caliente, molino en frío, una línea de recubrimiento metálico o línea de pintura e identificable por un único número de rollo. Este rollo puede ser cortado o flejado en rollos más pequeños, sin embargo, de estos últimos puede decirse que vienen del mismo Rollo Maestro si, de acuerdo con la trazabilidad, puede determinarse el número del Rollo Original.
Sección Asimétrica
Sección no simétrica alrededor de ningún eje o punto.
Sección de Simetría de Punto
Es una sección simétrica alrededor de un punto (centroide) tal como una sección Z con alas iguales.
Sección de Simetría Doble
Es una sección simétrica alrededor de dos ejes ortogonales que pasan por su centroide.
Sección de Simetría Sencilla
Es una sección simétrica alrededor de sólo un eje que pasa por su centroide.
SS (Structural Steel)
Designación ASTM para ciertos aceros planos destinados a aplicaciones estructurales
Subelemento de un Elemento Multirigidizado
Porción de un elemento mutirigidizado entre rigidizadores intermedios adyacentes, entre el alma y un rigidizador intermedio o entre el borde y rigidizador intermedio.
Talón
Región de conexión entre los cordones superior e inferior de una cercha con cordones no paralelos

F.4.1.1.3 — Unidades

Esta especificación ha sido desarrollada de tal manera que cualquier sistema compatible de unidades pueda ser utilizado, excepto en aquellas situaciones donde se establezca algo diferente de manera explícita. Las unidades de trabajo consideradas en esta sección son las determinadas por el Sistema Internacional SI (fuerza en Newtons, longitud en milímetros y presión o esfuerzo en Megapascales, MPa).

F.4.1.2 — Materiales

F.4.1.2.1 — Aceros aplicables

Esta Especificación requiere el uso de acero de calidad estructural según lo definido en las siguientes especificaciones NTC de ICONTEC o ASTM de la Sociedad Americana para Ensayos y Materiales.

NTC 6 (ASTM A1011/A1011M SS Grados 30 (205MPa), 33 (230MPa), 36 (250MPa) Tipos 1 y 2, 40 (275MPa), 45 (310MPa), 50 (340MPa), y 55 (380MPa); HSLAS Clases 1 y 2, Grados 45 (310MPa), 50 (340MPa), 55 (380MPa), 60 (410MPa), 65 (450MPa), y 70 (480MPa); HSLAS-F Grados 50 (340MPa), 60 (410MPa), 70 (480MPa), y 80 (550MPa)) Productos planos laminados en caliente de aceros, al carbono, estructurales, alta resistencia baja aleación y alta resistencia baja aleación con capacidad de deformado – estampado-

NTC 1920 ASTM A36/A36M Acero estructural al Carbono.

NTC 1950 (ASTM A242/A242M) Acero estructural de alta resistencia y baja aleación.

NTC 1985 (ASTM A572) Aceros de alta resistencia y baja aleación con colombio y vanadio, de calidad estructural.

NTC 2012 (ASTM A588/A588M) Acero estructural de alta resistencia y baja aleación con esfuerzo mínimo de fluencia de 345MPa y hasta 100mm (4pulg.) de espesor.

NTC 3325 (ASTM A283/A283M) Láminas gruesas de acero al carbono de resistencia a la tensión baja e intermedia.

NTC 4007 (ASTM A529/A529M) Especificaciones para el acero al carbono-manganeso de alta resistencia y calidad estructural.

NTC 4009 (ASTM A606) Láminas y flejes de acero laminados en frío y en caliente de alta resistencia y baja aleación, con resistencia mejorada a la corrosión.

NTC 4011 (ASTM A653/A653M SS Grados 33 (230MPa), 37 (255MPa), 40 (275MPa), y 50 (340MPa) Clase 1 y Clase 3; HSLA tipos A y B, grados 40 (275MPa), 50 (340MPa), 60 (410MPa), 70 (480MPa) y 80 (550MPa)) Productos planos de acero recubiertos con zinc – galvanizados – o recubiertos con aleación hierro zinc – galvano-recocido – mediante procesos de inmersión en caliente.

NTC 4015 (ASTM A792/A792M (Grados 33 (230MPa), 37 (255MPa), 40 (275MPa), y 50 clase 1 (340MPa clase 1)) Productos planos de acero recubiertos con aleación 55% Aluminio-Zinc, mediante el proceso de inmersión en caliente.

NTC 4526 (ASTM A500) Tubería estructural de acero al carbono formada en frío, con y sin costura, redonda y de otras formas.

NTC 5091 (ASTM A1008/A1008M SS Grados 25 (170MPa), 30 (205MPa), 33 (230MPa) Tipos 1 y 2, y 40 (275MPa) Tipos 1 y 2; HSLAS Clases 1 y 2, Grados 45 (310MPa), 50 (340MPa), 55 (380MPa), 60 (410MPa), 65 (450MPa), y 70 (480MPa); HSLAS-F Grados 50 (340MPa), 60 (410MPa), 70 (480MPa), y 80 (550MPa) Productos planos, laminados en frío, de aceros: al carbono, estructurales, de alta resistencia baja aleación y alta resistencia baja aleación con capacidad de deformado -estampado-

ASTM A847 Tubos estructurales de alta resistencia y baja aleación formados en frío, soldados y sin costura con mejorada resistencia a la corrosión ambiental.

ASTM A875/A875M (SS Grados 33 (230MPa), 37 (255MPa), 40 (275MPa), y 50 (340MPa) clase 1 y clase 3; HSLAS Tipos A y B, Grados 50 (340MPa), 60 (410MPa), 70 (480MPa) y 80 (550MPa)) Productos planos de acero recubiertos con aleación zinc 5% Aluminio, mediante el proceso de inmersión en caliente.

ASTM A1003/A1003M (ST Grados 50 (340MPa) H, 40 (275MPa) H, 37 (255MPa) H, 33 (230MPa) H) Productos planos de acero, acero al carbono, con recubrimientos metálicos y no metálicos para miembros formados en frío de uso en entramados.

ASTM A1039/A1039M (SS Grados 40 (275MPa), 50 (340MPa), 55 (380), 60 (410MPa), 70 (480MPa) y 80 (550MPa)) Especificaciones estándar para acero en láminas, laminado en caliente, al carbono, comercial y estructural, fabricado mediante el proceso de fundida en rollos mellizos. Espesores del Grado 55 (380) y mayores que no cumplen el requerimiento del 10% de elongación mínima están limitados por la sección F.4.1.2.3.2.

F.4.1.2.2 — Otros aceros

La lista dada en F.4.1.2.1 no excluye el uso de aceros de hasta 25.4 mm (1 pulgada) de espesor, ordenados o producidos de acuerdo con otras especificaciones, siempre y cuando se cumpla que:

  • (1) Los aceros deben cumplir con los requisitos mecánicos y químicos de cualquiera de las especificaciones mencionadas anteriormente, u otra especificación publicada.
  • (2) Las propiedades mecánicas y químicas serán determinadas por el productor, el proveedor, o el vendedor, de acuerdo con las siguientes especificaciones: Para láminas recubiertas, NTC 3940²; para acero laminado en caliente, en frío, en rollos y láminas, NTC 7³; para placas y barras, ASTM A6/A6M; para secciones estructurales huecas, los ensayos deben realizarse en concordancia con los requerimientos de la NTC 4526⁴ (para acero al carbón) o ASTM A847 (para acero de alta resistencia baja aleación, HSLA)
  • (3) Las propiedades del recubrimiento en los aceros se determinarán por el productor, el proveedor o el vendedor de acuerdo con lo establecido en NTC 3940
  • (4) El acero debe cumplir los requisitos de la sección F.4.1.2.3.
  • (5) Si el acero va a ser soldado, su idoneidad para el proceso destinado de soldadura será establecido por el productor, proveedor o vendedor de acuerdo con las especificaciones de AWS D1.1 ó D1.3 (American Welding Society), según sea el caso.

² Documento Referencia ASTM A924/A924M for coated sheets.

³ Documento Referencia ASTM A568/A568M for hot-rolled or cold-rolled sheet and strip.

⁴ Documento Referencia ASTM A500-03ª for carbon steel

Si la identificación y documentación de la producción del acero no han sido establecidas, entonces adicionalmente a los anteriores cinco puntos, el fabricante del producto de acero formado en frío establecerá (a su proveedor o a quien corresponda) que el esfuerzo de fluencia (punto de fluencia) y la resistencia última de tensión del rollo madre sean, al menos, 10% mayores que la suministrada en la especificación publicada de referencia.

F.4.1.2.3 — Ductilidad

Los aceros que no están en la lista de F.4.1.2.1 y que se usen para miembros y conexiones estructurales, de acuerdo con la sección F.4.1.2.2, deben cumplir con uno de los siguientes requisitos de ductilidad:

F.4.1.2.3.1

La relación entre la resistencia a la tensión y el esfuerzo de fluencia no debe ser menor que 1.08, y la elongación total no debe ser menor que el 10% en una longitud testigo de 50 mm ó 7% en una longitud testigo de 200 mm de la probeta estándar ensayada de acuerdo con la norma ASTM A370. Si estos requisitos no se pueden cumplir, se deben satisfacer los siguientes criterios: 1. la elongación local en una longitud de 12.7 mm a través de la fractura no debe ser menor del 20%, 2. La elongación uniforme en la región externa a la fractura no debe ser menor del 3%. Cuando la ductilidad del material se determina con base en los criterios de elongación local y uniforme, se restringe su uso al diseño de correas⁵ y largueros de acuerdo con F.4.3.3.1.1(a), F.4.3.3.1.2, F.4.4.6.1.1, F.4.4.6.1.2 y F.4.4.6.2.1. Para correas, largueros y parales de muros-cortina, sujetos a carga axial y a momento flector combinados (sección F.4.3.5), Pu / φcPn no debe ser mayor que 0.15.

⁵ Miembros estructurales horizontales que soportan tableros de techo o paneles de cubierta y cargas aplicadas por flexión, principalmente.

F.4.1.2.3.2

Los aceros conforme a la norma ASTM A653/A653M SS Grado 80 (550MPa), ASTM A1008/A1008M SS Grado 80 (550MPa), A792/A792M Grado 80 (550MPa), A875/A875M SS Grado 80 (550MPa) y espesores de la norma ASTM A1039 Grado 55 (380MPa), 60 (410MPa), 70 (480MPa) y 80 (550MPa) que no cumplen el requerimiento del 10% de elongación mínima, y otros aceros que no cumplen lo estipulado en el numeral F.4.1.2.3.1 se permitirán para uso en miembros en compresión de secciones cerradas cajón concéntricamente cargados de acuerdo con lo descrito en la Excepción 1, seguidamente, y en configuraciones de almas múltiples tales como cubiertas, cerramientos y tableros de piso tal como se describe en la Excepción 2 descrita en este numeral, siempre y cuando se cumpla que:

  • (1) El esfuerzo de fluencia, Fy, usado para la determinación de la resistencia nominal dada en F.4.2, F.4.3, F.4.4 y F.4.5 se toma como el menor valor entre el 75% del Punto de Fluencia Mínimo Especificado y 410 MPa.
  • (2) La resistencia última de tensión, Fu, utilizada para determinar la resistencia nominal en el numeral F.4.5, es tomada como el menor valor entre el 75% de la resistencia última mínima especificada y 427 MPa.

Alternativamente, se debe demostrar la aplicabilidad de tales aceros para la configuración con almas múltiples por medio de ensayos de carga, de acuerdo con las disposiciones de la sección F.4.6.1. Las resistencias de diseño que se basen en estos ensayos no deben exceder las resistencias disponibles calculadas de acuerdo con los numerales F.4.2 a F.4.8, usando el esfuerzo de fluencia mínimo especificado, Fsy, y la resistencia última mínima especificada Fu.

Excepción 1 — Para configuraciones con almas múltiples, será permitido el uso de un esfuerzo de fluencia mínimo especificado reducido, RbFsy, para la determinación de la resistencia nominal a flexión (resistencia a momento) en numeral F.4.3.3.1.1(a), para lo cual el factor de reducción, Rb debe determinarse como sigue:

  • (a) Aletas en compresión rigidizadas y parcialmente rigidizadas

Para w / t ≤ 0.067E / Fsy

Rb = 1.00

Para 0.067E / Fsy < w / t < 0.974E / Fsy

Rb = 1 − 0.26 [wFsy / (tE) − 0.067]^0.4(F.4.1.2-1)

Para 0.974E / Fsy ≤ w / t ≤ 500

Rb = 0.75
  • (b) Aletas en compresión no rigidizadas

Para w / t ≤ 0.0173E / Fsy

Rb = 1.00

Para 0.0173E / Fsy < w / t ≤ 60

Rb = 1.079 − 0.6 √(wFsy / (tE))(F.4.1.2-2)

Donde:

SímboloSignificado
E= módulo de elasticidad
Fsy= punto de fluencia mínimo especificado como se describe en la sección F.4.1.6.1 ≤ 550 MPa
t= espesor de la sección
w= ancho plano de la aleta en compresión

La excepción antes expuesta no aplica en tableros de acero para uso en sección compuesta con una losa de concreto debido a que el tablero actúa como un refuerzo en tensión para este caso.

Excepción 2 — Para miembros en compresión, de secciones cerradas tipo cajón, concéntricamente cargados, se permitirá el uso de un esfuerzo de fluencia reducido de 0.9Fsy, en lugar de Fy, en las ecuaciones F.4.3.4-2, F.4.3.4-3 y F.4.3.4-4 para la determinación de la resistencia axial en la sección F.4.3.4. Se usará un radio de giro reducido (Rr)(r) en la ecuación F.4.3.4-5 cuando el valor de la longitud efectiva KL sea menor a 1.1Lo, donde Lo es dado por la ecuación F.4.1.2-3 y Rr es dado por la ecuación F.4.1.2-4.

Lo = πr √(E / Fcr)(F.4.1.2-3)
Rr = 0.65 + 0.35(KL) / (1.1Lo)(F.4.1.2-4)

Donde:

SímboloSignificado
Lo= longitud en la cual el esfuerzo de pandeo local iguala al esfuerzo de pandeo flector
r= radio de giro de la sección transversal completa no reducida
Fcr= esfuerzo crítico mínimo de pandeo para la sección, calculado de acuerdo con la ecuación F.4.2.2-5.
Rr= factor de reducción
KL= longitud efectiva

F.4.1.2.4 — Espesor mínimo entregado

El espesor mínimo de acero sin revestimiento, del producto formado en frío tal como se entrega a la obra no debe ser en ningún punto menor que el 95% del espesor, t, usado en su diseño; sin embargo, los espesores pueden ser menores en los dobleces, tales como esquinas, debido a los efectos del formado en frío.

F.4.1.3 — Cargas

F.4.1.3.1 — Cargas nominales

Las cargas nominales serán determinadas de acuerdo con las especificaciones establecidas el Título B de este Reglamento.

F.4.1.4 — Diseño por esfuerzos admisibles

F.4.1.4.1 — Bases del diseño

Las especificaciones de diseño dadas bajo esta sección del Reglamento están basadas en los principios del Diseño por Esfuerzos Admisibles. No aplicarán los requerimientos de este método en sección alguna de este Reglamento, excepto para tableros metálicos para trabajo en sección compuesta (Sección F.4.7) Las bases del diseño para este Reglamento estarán de acuerdo con lo registrado en la sección F.4.1.5, desarrollada para el método DCCR.

F.4.1.4.1.1 — Requerimientos para diseño por esfuerzos admisibles

Este método, en el caso que se especifique como el procedimiento de diseño, satisfará los requerimientos de este Reglamento cuando la resistencia admisible de cada componente estructural iguala o excede a la resistencia admisible requerida, determinada con base en las cargas nominales, para todas las combinaciones de carga aplicables.

El diseño bajo este método debe ser hecho de acuerdo con la siguiente ecuación:

R ≤ Rn / Ω(F.4.1.4-1)

Donde:

SímboloSignificado
R= resistencia Admisible Requerida, usada donde se indique.
Rn= resistencia Nominal Especificada dada en F.4.2 a F.4.8.
Ω= factor de Seguridad especificado, usado donde se indique.
Rn / Ω= esfuerzo de Diseño Admisible, usado donde se indique.

F.4.1.4.1.2 — Combinaciones de carga para diseño por esfuerzos admisibles

Las combinaciones de carga para el método de Diseño por Esfuerzos Admisibles están estipuladas en el Título B de este Reglamento.

F.4.1.5 — Diseño con coeficientes de carga y resistencia (DCCR)

F.4.1.5.1 — Bases del diseño

Las especificaciones de diseño dadas bajo esta sección del Reglamento están basadas en los principios del Diseño con Coeficientes de Carga y Resistencia (DCCR) Deben aplicar todos los requerimientos de esta sección para el diseño con miembros estructurales formados en frío, excepto donde se especifique lo contrario.

F.4.1.5.1.1 — Requerimientos para el diseño con coeficientes de carga y resistencia (DCCR)

El diseño satisfará los requerimientos de este Reglamento cuando la resistencia de diseño de cada componente estructural iguala o excede la resistencia requerida determinada con base en las cargas nominales multiplicadas por los apropiados coeficientes de mayoración de carga, para todas las combinaciones de carga aplicables.

El diseño debe ser realizado de acuerdo con la siguiente ecuación:

RU ≤ φRn(F.4.1.5-1)

Donde:

SímboloSignificado
RU= resistencia requerida
Rn= resistencia nominal especificada en F.4.2 a F.4.8
φ= coeficiente de resistencia especificado en F.4.2 a F.4.8
φRn= resistencia de diseño

F.4.1.5.1.2 — Coeficientes y combinaciones de carga para DCCR

Los coeficientes de carga y sus combinaciones para el método DCCR están estipulados en el Título B de este Reglamento.

F.4.1.6 — Incremento en el punto de fluencia y la resistencia debido al trabajo de formado en frío

F.4.1.6.1 — Esfuerzo de fluencia

El esfuerzo de fluencia usado en el diseño, Fy, será un valor no mayor al esfuerzo de fluencia mínimo especificado de los aceros listados en las secciones F.4.1.2.1 ó F.4.1.2.3.2, o el que se establece en F.4.6, o incrementado por efecto del trabajo de formación en frío descrito en la sección F.4.1.6.2.

F.4.1.6.2 — Incremento en la resistencia debido al trabajo de formado en frío

El incremento en la resistencia debido al trabajo de formación en frío permitirá la sustitución de Fya por Fy, donde Fya es el promedio del esfuerzo de fluencia de la sección completa. Tal incremento debe ser limitado a de acuerdo con las secciones F.4.3.2, F.4.3.3.1 (excluyendo la sección F.4.3.3.1.1 (b)), F.4.3.4, F.4.3.5, F.4.4.4 y F.4.4.6.1. Las limitaciones y métodos utilizados en la determinación de Fya son los siguientes:

  • (a) Para miembros en compresión cargados axialmente y miembros en flexión para los cuales sus proporciones son tales que la cantidad ρ para la determinación de la resistencia es igual a la unidad (1.00), calculado acorde con la sección F.4.2.2 de este Reglamento para cada uno de los elementos componentes de la sección, el punto de fluencia de diseño, Fya, del acero será determinado con base en uno de los siguientes métodos:
  • (1) Ensayos a tensión de la sección completa (Ver párrafo (a) de la sección F.4.6.3.1)
  • (2) Ensayos sobre columnas cortas (Ver párrafo (b) de la sección F.4.6.3.1)
  • (3) Calculado como sigue:
Fya = C Fyc + (1 − C) Fyf ≤ Fuv(F.4.1.6-1)

Donde:

SímboloSignificado
Fya= esfuerzo de fluencia promedio de la sección completa no reducida para miembros en compresión o de secciones con aletas completas para miembros en flexión
c= relación entre el total del área de las esquinas y el total del área de la sección transversal de la sección completa, para miembros en compresión; o relación entre el total del área de las esquinas de la aleta que controla y el total del área de la aleta que controla, para miembros en flexión.
Fyf= es la media ponderada del punto de fluencia a tensión de las porciones planas establecidas de acuerdo con la sección F.4.6.3.2 de este Reglamento o el punto de fluencia del acero virgen si no se realizan ensayos.
Fyc = Bc Fyv / (R / t)^m(F.4.1.6-2)

La anterior expresión define el esfuerzo de fluencia a tensión de las esquinas.

Esta ecuación es aplicable solamente cuando Fuv / Fyv ≥ 1.2, R / t ≤ 7, y el ángulo incluido es ≤ 120°

Bc = 3.69 (Fuv / Fyv) − 0.819 (Fuv / Fyv)² − 1.79(F.4.1.6-3)
m = 0.192 (Fuv / Fyv) − 0.068(F.4.1.6-4)

Donde:

SímboloSignificado
R= radio interno de doblez
t= espesor de la sección
Fyv= esfuerzo de fluencia a tensión del acero virgen especificado en la sección F.4.1.2 de este Reglamento o según como se establece en F.4.6.3.3.
Fuv= resistencia a tensión del acero virgen especificado por la sección F.4.1.2 o establecido de acuerdo con la sección F.4.6.3.3
  • (b) Para miembros en tensión axialmente cargados el punto de fluencia del acero será determinado ya sea por el método 1. o el método 3. prescrito en el párrafo a) de esta misma sección.
  • (c) El efecto de la soldadura sobre las propiedades mecánicas de un miembro será determinado con base en ensayos sobre probetas de sección completa que contengan, dentro de la longitud testigo, el tipo de soldadura que el fabricante se propone utilizar. Se deben tomar las medidas necesarias para considerar tal efecto en el uso estructural del miembro.

F.4.1.7 — Estado de servicio de la estructura

Una estructura será diseñada para llevar a cabo las funciones requeridas durante su vida esperada. Los estados límite de servicio deben ser escogidos con base en la función destinada para la estructura, y deben ser evaluados usando cargas y combinaciones de carga realistas.

F.4.1.8 — Documentos de referencia

Los siguientes documentos son las referencias y la base de este Reglamento:

American Iron and Steel Institute. (AISI), 1140 Connecticut Avenue, NW, Washington, DC20036:

AISI S100-07, North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members

AISI S200-07, North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – General Provisions

AISI S210-07, North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Floor and Roof System Design

AISI S211-07, North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Wall Stud Design

AISI S212-07, North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Header Design

AISI S214-07, North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Truss Design

AISI S901-02, Rotational-Lateral Stiffness Test Method for Beam-to-Panel Assemblies

AISI S902-02, Stub-Column Test Method for Effective Area of Cold-Formed Steel Columns

AISI S906-04, Standard Procedures for Panel and Anchor Structural Tests

AISI S213-07, North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Lateral Design

AISI S908-04, Base Test Method for Purlins Supporting a Standing Seam Roof System

American Society of Civil Engineers (Sociedad Americana de Ingenieros Civiles) (ASCE), 1801 Alexander Bell Drive, Reston VA, 20191: ASCE/SEI 7-05, Minimun Design Loads in Buildings and Other Structures

American Welding Society (AWS), 550 N.W. LeJeune Road, Miami, Florida 33135:

AWS D1.3-98, Structural Welding Code – Sheet Steel

AWS C1.1/C1.1M–2000, Recommended Practices for Resistances Welding

American Society of Mechanical Engineers (Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos), ASME B46.1-2000 “Surface Texture, Surface Roughness, Waviness, and Lay”

Normas NTC (Normas Técnicas Colombianas) del ICONTEC ó ASTM (American Society for Testing and Materials) según aplique:

NTC 6 (ASTM A1011/A1011M-05a) Productos planos, laminados en caliente de aceros: al carbono, estructurales, alta resistencia baja aleación y alta resistencia baja aleación con capacidad de deformado – estampado –

NTC 1920 (ASTM A36/A36M-00a) Acero estructural al Carbono.

NTC 1950 (ASTM A242/A242M-00a) Acero estructural de baja aleación y alta resistencia.

NTC 1985 (ASTM A572/A572M-06) Aceros de calidad estructural de alta resistencia baja aleación Niobio (Columbio) – vanadio

NTC 2012 (ASTM A588/A588M-05) Acero estructural de alta resistencia y baja aleación con límite de fluencia mínimo de 345MPa en espesores hasta 100mm

NTC 2633 (ASTM A283/A283M-00) Barras y chapas de acero al carbono de media y baja resistencia a la tensión

NTC 3353 (ASTM A370-05) Definiciones y métodos para los ensayos mecánicos de productos de acero.

NTC 4007 (ASTM A529/A529M-05) Especificaciones para el acero al carbono-manganeso de alta resistencia y calidad estructural.

NTC 4009 (ASTM A606-04) Láminas y flejes de acero, laminados en frío y en caliente de alta resistencia y baja aleación, con resistencia mejorada a la corrosión.

NTC 4011 (ASTM A653/A653M-06) Productos planos de acero recubiertos con Zinc – galvanizados – o recubiertos con aleación hierro zinc – galvano-recocido – mediante procesos de inmersión en caliente.

NTC 4015 (ASTM A792/A792M-05) Productos planos de acero recubiertos con aleación 55% aluminio-zinc, mediante el proceso de inmersión en caliente.

NTC 4028 (ASTM A490M-04a) Elementos de fijación. Pernos de acero de alta resistencia, clase 10.9 y 10.9.3 para juntas de acero estructurales – sistema métrico –

NTC 4029 (ASTM A325M-06) Elementos de fijación. Pernos de alta resistencia destinados a juntas de acero estructurales – sistema métrico –

NTC 4031 (ASTM F436M-04) Elementos de fijación. Arandelas de acero templado – sistema métrico

NTC 4034 (ASTM A307-00) Elementos de fijación. Especificación para tornillos y pernos de acero al carbono con 490MPa de resistencia a la tensión.

NTC 4035 (ASTM A194/A194M-00b) Especificación para tuercas de acero al carbono y aleado para alta presión y servicios de alta temperatura.

NTC 4479 (ASTM A449-04b) Tornillos y pernos de acero al carbono templados y revenidos.

NTC 4511 (ASTM A563M-04) Especificaciones para tuercas de acero aleado y al carbono – sistema métrico –

NTC 4512 (ASTM A354-04) Tornillos, pernos y otros elementos de fijación roscados externamente, templados y revenidos, de aleación de acero.

NTC 4526 (ASTM A500-03a) Tubería estructural de acero al carbono formada en frío, con y sin costura, redonda y de otras formas.

NTC 4701 (ASTM F959-04) Elementos de fijación. Indicadores directos de tensión tipo arandela compresible para uso con elementos de fijación estructurales.

NTC 4965 (ASTM A563-00) Tuercas de acero al carbono y acero aleado.

NTC 5091 (ASTM A1008/A1008M-05b) Productos planos, laminados en frío, de aceros: al carbono, estructurales, alta resistencia baja aleación y alta resistencia baja aleación con capacidad de deformado (estampado)

ASTM A325-06 Pernos estructurales de acero, tratados térmicamente, con resistencia última mínima de 835/735ksi

ASTM A490-06 Pernos estructurales de acero tratados térmicamente (calor) con mínima resistencia última de 1050MPa.

ASTM A847/A847M-05 Tubos estructurales de alta resistencia y baja aleación formados en frío, soldados y sin costura con mejorada resistencia a la corrosión ambiental

ASTM A875/A875M-05 Productos planos de acero recubiertos con aleación zinc 5% Aluminio, mediante el proceso de inmersión en caliente.

ASTM A1003/A1003M-05 Productos planos de acero, acero al carbono, con recubrimientos metálicos y no metálicos para miembros formados en frío de uso en entramados.

ASTM A1039/A1039M-04 Especificaciones estándar para acero en láminas, laminado en caliente, al carbono, comercial y estructural, fabricado mediante el proceso de fundición en rollos mellizos

ASTM E1592-01 Método de ensayo estándar para el comportamiento estructural de cubiertas metálicas y sistemas de cerramiento mediante la diferencia estática y uniforme de presión de aire

ASTM F436-04 Elementos de fijación. Arandelas de acero templado.

ASTM F844-04 Arandela, aceros y productos planos, no templados de uso general

ASTM F959M-05a Elementos de fijación. Indicadores directos de tensión tipo arandela compresible para uso con elementos de fijación estructurales – sistema métrico

American Institute of Steel Construction (AISC), 1140 Connecticut Avenue, NW, Washington, DC20036: ANSI/AISC 360-05, Specification for Structural Steel Buildings

Steel Deck Institute. Design Manual for Composite Decks, Form Decks and Roof Decks, publication No 30, 2000

Steel Deck Institute. Composite Deck Design Handbook, March 1997

Steel Deck Institute. Manual of Construction with Steel Deck, 1991