F.5.1 — Generalidades

F.5.1.1 — Alcance

Este Capítulo establece los requisitos para el diseño de miembros de aluminio de estructuras aporticadas, en celosía y de lámina rigidizada, conformados por elementos extruídos o laminados. Si se usan piezas coladas o forjadas en caliente, éstas deben ser fabricadas y diseñadas de acuerdo con normas apropiadas reconocidas, a juicio del Comisión Asesora Permanente para el Régimen de Construcciones Sismo Resistentes, y en consulta con el fabricante específico. En el presente Capítulo no se empleó el sistema de unidades internacional SI, por lo tanto las fuerzas están en kgf y los esfuerzos en kgf/mm². En aquellos términos que se emplean en el presente Capítulo, pero cuya definición está en los Capítulos F.1, F.2 o F.3, (en los cuales se emplea el sistema SI), cuando allí se diga N debe interpretarse aquí como kgf, cuando allí se diga MPa debe interpretarse aquí como kgf/mm², y cuando allí se diga N·mm debe interpretarse aquí como kgf·mm.

Estos requisitos de diseño se dirigen a una gran variedad de aleaciones de aluminio apropiadas para uso estructural y pueden aplicarse a estructuras sujetas a condiciones atmosféricas normales tales como puentes, edificios, torres, vehículos de carretera y sobre rieles, naves marinas, grúas y estructuras sobre cubierta ubicadas mar adentro.

Las prescripciones no cubren aleaciones aeroespaciales, el diseño de detalles de piezas coladas, estructuras de cascarones curvos ni estructuras sujetas a condiciones térmicas o químicas severas. No están dirigidas al diseño de tanques de contención, tuberías, estructuras que se muevan en el aire o embarcaciones, ni para ninguna otra aplicación para la cual existan códigos específicos de diseño, expedidos por entidades de reconocida autoridad.

F.5.1.2 — Definiciones

Para el propósito de este Capítulo, se aplican las siguientes definiciones:

Sección transversal compacta

Una sección transversal que puede desarrollar su capacidad plástica total, sujeta a compresión o flexión, sin reducción debida a pandeo local de elementos de pared delgada.

Vida de diseño

Período durante el cual la estructura o componente debe comportarse con seguridad, con una probabilidad aceptable de que no requerirá reparación ni retiro de servicio.

Espectro de diseño

Tabulación del número de ocurrencias de todos los rangos de esfuerzos causados por eventos de carga.

Clase de detalle

Calificación dada a un detalle indicando su nivel de resistencia a la fatiga.

Distancia al borde

Distancia desde el centro de un agujero para un sujetador hasta el borde más próximo del elemento.

Longitud efectiva

Longitud entre puntos de restricción efectiva de un miembro multiplicada por un coeficiente que tiene en cuenta las condiciones en los extremos y la carga.

Carga mayorada

Carga nominal multiplicada por el coeficiente de mayoración de carga pertinente.

Vida mayorada

Es la vida de diseño multiplicada por el coeficiente parcial de vida pertinente.

Resistencia de diseño

Es la resistencia nominal del miembro multiplicada por el coeficiente de reducción pertinente.

Seguridad en la falla

Es la capacidad de la estructura para mantenerse utilizable después del descubrimiento y monitoreo de grietas por fatiga.

Fatiga

Daño por agrietamiento gradual ocurrido a un miembro estructural debido a aplicaciones repetidas de un esfuerzo que es insuficiente para causar la falla por una sola aplicación.

Frontera de fusión

Material afectado por el calor en la zona inmediatamente adyacente al lado de un cordón de soldadura.

Zona afectada por el calor

Zona en la cual hay una reducción en la resistencia del material y que se presenta en la vecindad de las soldaduras en ciertas clases de aleaciones de aluminio.

Carga impuesta

Toda carga en una estructura que no sea carga muerta o de viento.

Inestabilidad

Pérdida de rigidez de una estructura (usualmente súbita) que limita su capacidad de soportar carga y, en ciertos casos, puede causar una falla catastrófica.

Pandeo torsional lateral

Pandeo de una viga acompañado por una combinación de desplazamiento lateral y torcedura.

Restricción lateral

Restricción que limita el movimiento lateral de la aleta a compresión de una viga.

Estado límite

Condición más allá de la cual la estructura es inadecuada para su uso previsto.

Evento de carga

Ciclo de carga definido que, para propósitos de diseño, se supone que se repite un número dado de veces.

Espectro de carga

Tabulación que muestra las frecuencias relativas de eventos de carga de diferentes intensidades sobre una estructura.

Pandeo local

Pandeo de las paredes delgadas de un componente a compresión caracterizado por la formación de ondas o rizamientos a lo largo del miembro.

Gran total de Miner

Gran total de daño por fatiga acumulativo calculado con base en una regla desarrollada por Palmagren y Miner.

Carga nominal

Carga a la cual puede esperarse que una estructura esté sujeta durante su servicio normal.

Elemento saliente

Elemento de una sección, compuesta de elementos planos o curvos, que está soportado a lo largo de un borde longitudinal y libre a lo largo del otro.

Elemento reforzado

Elemento de una sección que está rigidizado por la introducción de un refuerzo longitudinal a lo largo del borde del elemento o dentro de su ancho.

Resistencia

Es la resistencia de un miembro basada en cálculos usando valores máximos aceptables para la resistencia del material.

Vida segura

Diseño contra la fatiga en el que la vida calculada es varias veces más larga que la vida requerida de servicio.

Sección transversal semi-compacta

Sección transversal de una viga en la que el esfuerzo en las fibras extremas está limitado al esfuerzo de prueba del 0.2% debido a que el pandeo local de los elementos a compresión no permitiría el desarrollo de la capacidad total de momento plástico.

Estados límite de servicio

Son aquellos estados límite que cuando son excedidos pueden llevar la estructura a ser inadecuada para el uso propuesto aunque no haya colapso.

Esbeltez

Es la longitud efectiva de un miembro a compresión dividida por su radio de giro.

Elemento rigidizado

Elemento de una sección, compuesta de elementos planos o curvos, que está soportado a lo largo de sus bordes longitudinales.

Ciclo de esfuerzo

Patrón de variación del esfuerzo en un punto. Normalmente tiene la forma de dos media-ondas opuestas.

Historia de esfuerzo

Registro que muestra cómo varía el esfuerzo en un punto durante la carga.

Rango de esfuerzo

• (1) Es la mayor diferencia algebraica entre los esfuerzos principales que ocurren sobre planos principales apartados no más de 45°, en cualquier ciclo de esfuerzo, sobre una lámina o elemento.
• (2) Es la diferencia algebraica o vectorial entre la mayor y la menor suma vectorial de los esfuerzos en cualquier ciclo de esfuerzos sobre una soldadura.

Espectro de esfuerzo

Tabulación del número de ocurrencias de todos los rangos de esfuerzo de diferentes magnitudes durante un evento de carga.

Pandeo torsional

Pandeo de un elemento acompañado de torcedura.

Pandeo flexo-torsional

Pandeo de un elemento acompañado de flexión total y torcedura.

Estados límite últimos

Son aquellos estados límite que cuando son excedidos pueden causar el colapso parcial o total de la estructura.

F.5.1.3 — Símbolos principales