UNIVERSIDAD DE CATOLICA ANDRES BELLOÁREA DE POSTGRADO

ESPECIALIZACIÓN INGENIERÍA ESTRUCTURALACERO ESTRUCTURAL

Comparación entre la Norma COVENIN 1618-1998 y ANSI/AISC 360-10

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................3

TABLA COMPARATIVA 1 Miembros a Tracción...........................................................................4

TABLA COMPARATIVA 2 Diseño a Flexión.................................................................................6

CONCLUSIONES.............................................................................................................................8

REFERENCIAS.................................................................................................................................9

INTRODUCCIÓN

En el presente trabajo se realizo una comparación de 2 capítulos de la norma para el diseño de elemento estructurales de acero COVENIN 1618-1998, (norma vigente venezolana), con la ANSI/AISC 360-10 (norma americana). Se conoce que al momento del desarrollo de la norma venezolana se tomaron en consideración criterios ya existentes en otras normas a nivel mundial, influyendo la norma Americana con mayor intensidad debido a la gran experiencia que poseen estos en investigación. La ANSI/AISC 360-10 fue publicada en el años 2010 e incorpora nuevos criterios productos de diversas investigaciones realizadas en los últimos años, la COVENIN 1618-1998 fue publicada en el año 1998 y hasta la fecha no se ha desarrollado ninguna otra publicación que la sustituya, y en los últimos años se han producidos diversos avances en la ingeniería, lo que nos dice que nuestra norma se encuentra desactualizada, pero aun debemos regirnos por ella a la hora de diseñar, por esto es importante conocer las diferencias que existen entre nuestra norma vigente con respecto a otras normas más actualizadas que existen a nivel mundial, en este caso haremos referencia a la norma americana.

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TABLA COMPARATIVA 1 Miembros a Tracción

MIEMBROS A TRACCIONCapitulo 14. Capitulo D.

Norma COVENIN 1618:1998 Norma ANSI/AISC 360-05Alcance Observaciones

Este capítulo es aplicado a los miembros prismáticos solicitados por tracción normal causadas por fuerzas que actúan a lo largo de su eje baricentrico.

Este capítulo se aplica a los miembros solicitados por tracción axial causadas por fuerzas estáticas que actúan a lo largo del eje centroidal.

Ambas normas coinciden en el alcance, tomando en cuenta miembros de sección constante solicitados por tracción axial debido a fuerzas normales a su eje centroidal.

Relación de Esbeltez Observaciones

La relación de esbeltez de los miembros traccionados será su longitud no arriostrada "L" dividida por el correspondiente radio de giro "r". Este valor a excepción de las barras preferiblemente no excederá de 300.

No existe un valor límite máximo de esbeltez para miembros traccionados. Nota: La relación de esbeltez L/r preferiblemente no excederá de 300. Esto no aplica para barras o ganchos en tensión.

Ambas normas consideran que las limitaciones de esbeltez están orientadas a proporcionar un grado de rigidez suficiente para evitar movimientos laterales indeseables, tales como golpeteo o vibraciones.

Resistencia Observaciones

La resistencia minorada de los miembros, Φt , Nt, será el menor valor que se obtenga de considerar los estados limite de cedencia en la sección del área total y de fractura en la sección del área neta efectiva. Cedencia: Φt= 0.90 , Nt= Fy.A y Fractura: Φt=0.75 , Nt= Fu.Ae

La resistencia ΦtPn, en miembros a tracción deberá ser el menor valor obtenido de acuerdo a las tensiones de los estados límites de Cedencia en la sección del área total y de Fractura en la sección del área neta. Cedencia: Φt= 0.90 , Pn= Fy.Ag y Fractura: Φt=0.75 , Pn= Fu.Ae. Las áreas netas efectivas y Área total de la sección transversal para miembros en tracción se determinan según las disposiciones de la sección B4.3.

En la norma COVENIN la diferencia entre los valores del coeficiente Φt para cada uno de los estados limites (Cedencia y Fractura) refleja básicamente la diferencia en el factor de seguridad entre el diseño de miembros y el diseño de conexiones de la norma AISC.

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Miembros Compuestos Observaciones

Los miembros traccionados constituidos por dos o más perfiles o planchas, separados unos de los otros por planchas de relleno intermitentes, se conectaran entre sí en los sitios donde se colocan los rellenos a intervalos tales que la relación de esbeltez de cada uno de los elementos componentes entre conectores no exceda de 300. En los lados abiertos de los miembros compuestos sometidos a tracción pueden utilizarse tanto planchas de cubierta con agujeros de acceso como presillas sin rejillas.

Tanto planchas de cubierta con perforaciones como presillas sin rejillas pueden ser utilizadas en los lados abiertos de los miembros compuestos sometidos a tracción.

Tanto en las disposiciones de la norma COVENIN como en la AISC se puede afirmar que aunque las configuraciones de miembros compuestos con rejillas, planchas de cubierta, o planchas con perforaciones no son muy comúnmente utilizados, si son permitidas en esta sección.

Miembros Conectados con Pasadores Observaciones

El ancho del cuerpo de las bielas no excederá 8 veces su espesor, el cual no será inferior a 12mm. El diámetro del pasador no será menor de 0,9 veces el ancho del cuerpo transversal del cuerpo. De las bielas compuestas: El agujero del pasador se localizara equidistante de los bordes del miembro en la dirección normal a la fuerza aplicada. Los miembros unidos con pasadores estarán formados por elementos de planchas. El diámetro del pasador no será menor que 0,9 veces el ancho del cuerpo. El ancho de la plancha en el extremo del agujero del pasador no será menor que el ancho efectivo a ambos lados del agujero del pasador. La resistencia minorada de un miembro conectado con pasador, ΦNt, será el menor valor dado por: a) Tracción sobre el área neta efectiva: Φ= Φt=0,75 / Nt=2.t.bef.Fu y b) Corte sobre el area efectiva: Φ= Φt=0,75/ Nt=0,6.Asf.Fy

La tensión de rotura de diseño ΦtPn, y la permitida Pn/Ωt, será el menor valor de acuerdo a los estados limites de ruptura por tensión, corte, pandeo y cedencia. Para ruptura por tensión en el área efectiva: Pn=Fu.(2tbe), Φt=0,75. Para ruptura por corte en el área efectiva: Pn=0,6FuAsf, Φsf=0,75. El agujero del pasador se localizara equidistante de los bordes del miembro en la dirección normal a la fuerza aplicada. Los miembros unidos con pasadores estarán formados por elementos de planchas. El ancho del agujero no será mayor que 1/32pulg. del diámetro del pasador. Con propósitos del cálculo, el ancho del cuerpo de las bielas no excederá de 8 veces su espesor. Las Bielas deberán de tener un espesor uniforme, sin ningún tipo de refuerzo en los agujeros y tener cabezas circulares con la periferia concentrica con el agujero.

Los miembros conectados con pasadores son muy comúnmente usados como miembros sometidos a tracción con cargas muertas considerables. Los mismos no son recomendados cuando haya variaciones en las cargas vivas que puedan causar deterioro o desgaste a los agujeros. En relación al dimensionamiento de los miembros existe una gran similitud al momento de cumplir con las restricciones de valores máximos o mínimos entre los expuesto en la norma COVENIN y la AISC

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TABLA COMPARATIVA 2 Diseño a Flexión

DISEÑO A FLEXIÓNCapitulo 16. Capitulo F.

Norma COVENIN 1618:1998 Norma ANSI/AISC 360-05Alcance Observaciones

Se aplicara a los perfiles de sección homogénea con al menos un eje de simetría y que estén solicitados a flexión simple

El capitulo abarca el diseño de miembros solicitados a flexión simple y considera las secciones asimétricas

La norma AISC posee un mayor alcance debido a que considera las secciones asimétricas

Resistencia a Flexión ObservacionesLa resistencia a flexión será el momento teórico resistente (Mt) multiplicado por un factor de minoración Φb= 0.90. El momento resistente teórico se obtiene al analizar los estados limites de agotamiento resistente por pandeo local de las alas y/o almas, por cedencia y por pandeo lateral torsional

La resistencia máxima a flexión será el momento nominal resistente de la sección (Mn) multiplicado por un factor de minoración Φb= 0.90. El momento nominal se obtiene de analizar los estados limites de agotamiento, pandeo local, cadencia y pandeo lateral torsional

La resistencia máxima a flexión de una sección es exactamente la misma, analiza los mismos estados límites de agotamiento y los factores de minoración son los mismos.

Estados limites de agotamiento: Pandeo local Observaciones

La ecuación para determinar el momento teórico al momento de producirse una falla por pandeo local de alma alas, depende del momento plástico y de los factores λ que definen la clasificación de la sección (Compacta, No compacta y esbelta). Se debe usar el apéndice B

Según el tipo de sección y su clasificación, se deberá chequear el estado limite por pandeo local de alma o alas, el momento teórico resistente se obtiene al restándole al momento plástico de la sección la perdida de resistencia que se produce debido a la ocurrencia del pandeo local.

Ambas normas usan el mismo planteamiento para determinar el momento teórico resistente en las secciones donde se puede producir pandeo local, la AISC define una ecuación para cada tipo de sección según sea el caso a analizar, la Norma COVENIN nos muestra una ecuación genérica y se debe usar el apéndice B para poder determinar ciertos parámetros que son característicos de la sección. Además se ha notado una ligera variación en los coeficientes usados en ambas normas ejemplo λ r

Estados limites de agotamiento: Cedencia Observaciones

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El estado limite de cedencia es cuando la sección logra desarrollar su máxima capacidad al plastificarse la sección y producirse lo que se denomina momento plástico. El momento teórico resistente sera igual al momento plástico Mp, pero no debe ser mayor a 1.5 veces el momento correspondiente a la cedencia de la fibra extrema de una sección

El momento de resistencia teórico por cadencia es igual al momento plástico de la sección, pero este debe ser menor a 1.6 veces el momento de la por cadencia de la fibra extrema, esta condición puede variar según el tipo de sección a analizar, las sub secciones de F se encuentra la ecuación para cada caso de estudio.

Se observa una variación en la restricción para el momento por cedencia, la norma AISC en algunos casos no restringe y permite mayor capacidad por cedencia. Además la norma AISC explica con más detalle el momento por cadencia para cada sección en estudio.

Estados limites de agotamiento: Pandeo lateral torsional Observaciones

El momento teórico resistente debido a la falla por pandeo lateral torsional depende de la longitud de arriostramiento que posea la viga sometida a flexión, y además depende de un factor conocido como coeficiente de modificación para diagrama de momentos Cb. En la ecuación del momento influye un valor Mr que se determina usando el apéndice B. para realizar el cálculo también se deben determinar los valores límite de arriostramiento Lp y Lr

El momento de resistencia teórico por pandeo lateral torsional se obtiene mediante una ecuación en la cual influye la longitud de arriostramiento real y las longitudes limite, estas dependen netamente de la sección a usar, también se debe determinar el coeficiente Cb.

En ambas normas el cálculo del coeficiente Cb es exactamente el mismo. En el cálculo de los valores límite de arriostramiento se observan variaciones en ambas normas, la AISC genera valores limites mayores lo que permite longitudes de arriostramiento mayores, además la AISC no incluye el cálculo de estos valores para sección tubulares o tipo cajón. La norma americana vuelve a ser mas especifica al detallar las ecuaciones para cada caso de estudio.

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CONCLUSIONES

Luego de realizada la comparación entre las normas, podemos decir que si existen diferencias entre ambas, aunque en los 2 capítulos estudiados no se observo grandes diferencias entre estas. La mayor diferencia observada es que la norma ANSI/AISC 360-10 posee mayor alcance por lo menos en el diseño a flexión ya que considera también las secciones asimétricas en su capítulo de diseño por flexión, otra importante diferencia es que la norma americana es mucho mas explicita y da los procedimientos de diseño para cada tipo de sección en particular haciendo así más fácil el entendimiento y aplicación de la misma, la venezolana es muy general y siempre hace referencia a otros capítulos o apéndices para poder realizar los cálculos haciendo el uso de esta más complicada. Con respecto al diseño de miembros a tracción se podría decir que nuestra norma en una copia fiel de la americana por lo tanto no existe una diferencia importante entre ambas, para hacer una conclusión mas exacta se debería hacer una análisis comparativo de todos los capítulos de ambas normas y así se podría determinar en realidad el porcentaje de diferencia que existen entre ambas.

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REFERENCIAS

COVENIN MINDUR 1618-1998 ESTRUCTURAS DE ACERO PARA EDIFICACIONES.

ANSI/AISC 360-10 SPECIFICATION FOR STRUCTURAL STEEL BUILDINGS

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