Nº 42: Conceptos presentes en el proyecto, la fabricación y el montaje de estructuras de acero

Por Arnaldo Gutiérrez

Palabras claves o descriptores:  costos, proyecto, fabricación, montaje, estados limites, desplazamiento, factor de reducción de respuesta, arriostramientos, voladizos, miembros compuestos, áreas k, cargas concentradas, bloque de corte, sección de Whitmore, soldaduras, estado triaxial de tensiones, plancha extrema, agujero de acceso, rotulas plásticas, juntas, conexiones y nodos.

Figura 1. Evolución de los costos de una estructura de acero en los Estados Unidos

                entre1983 y 1998 [Ver Anexo 42110 Economy in Steel].

INTRODUCCIÓN

Siguiendo el legado didáctico de Omer Blodgett1se entregan figuras correspondientes a los conceptos que deben tenerse presente en la oficina de proyectos, el taller de fabricación, el montaje y el mantenimiento de las construcciones de acero. Muchos de estos conceptos están interconectados y se explican en la bibliografía y los Anexos, en algunos de los Cuadernos publicados o por serlos en el futuro.

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Nota 1

Unos de los libros que más han contribuido a la formación de ingenieros de estructuras de acero es Design of Welded Structures (1966) del Dr. Omer W. Blodgett (1917-2017), a quien este Cuaderno rinde homenaje. Era tal su autoridad que cuando la industria del acero fue duramente cuestionada por las fallas en las conexiones soldadas causadas por el terremoto de Northridge 1994, el Dr. Blodgett dio las primeras explicaciones que contribuyeron a recuperar rápidamente la confianza en la soldadura, en particular, y de construcción en acero, en general.

CONCEPTOS

Líneas maestras

Tanto en obras nuevas como en la intervención de construcciones existentes, es válida la interpretación dada en la Figura 2 a la definición del término Diseño del Glosario y la Nota de la Sección B3. Bases de Diseño de la Especificación AISC 360-16. En la triada mostrada se reconocen las interacciones que se experimentan en la oficina, en el taller, el montaje y el mantenimiento. Análoga y simultáneamente se establece una continua retroalimentación entre la oficina, el taller y la obra en montaje. Entonces no se trata de simples actividades secuenciales sino de múltiples interacciones [Gutiérrez, 2010]. Adicionalmente sobre cada una de las actividades del Proyecto gravitan los conceptos de los Estados Límites enunciados en la Tabla 1.

     

Figura 2 Interpretación de la definición de Diseño según el AISC 360-16.

En el Glosario se lee: “El proceso de establecer las propiedades físicas, entre otras, de una estructura con el propósito de alcanzar una deseada resistencia, condición de servicio, durabilidad, constructibilidad, economía, así como otras características deseadas. El diseño por resistencia, tal como se emplea en esta Especificación, incluye el análisis para determinar la resistencia requerida, así el cómo proporcionar una resistencia disponible apropiada. Design.” [Ver Tabla 1, y en el Anexo A de la Norma COVENIN 2004, las definiciones de resistencia requerida y resistencia disponible].

Tabla 1 Estados Limites a considerar en un Proyecto (Figura 1)

  1.    Interpretación de la Fórmula (B3-1) de AISC 360-16 para los Estados Límites de Agotamiento Resistente

b. Interpretación de los Estados Límites de Servicio del Capítulo L de AISC 360- 16 (flecha, vibración, deformaciones, desplazamientos, movimientos)

Selección del sistema estructural

El equipo multidisciplinario constituido por los propietarios, los arquitectos e ingenieros responsables del proyecto, los representantes del taller y el montador de la obra, decidirá sobre el sistema constructivo más adecuado en atención a los materiales disponibles (a veces se requiere la participación de los agentes de la gestión de  procura), las condiciones del sitio ( accesibilidad, seguridad, necesidades de reubicación de servicios, climatología, sitio y terreno de fundación), los mantenimientos preventivos y correctivos, así como de los costos y de los tiempos. El análisis de costos como los presentados en la Figura 1, incentivan la búsqueda de innovaciones en el proyecto, la fabricación y el montaje, con resultados como de la Figura 3. El Anexo Complementario del presente Cuaderno es una muestra de los trabajos que continuamente se realizan en las oficinas de proyecto para optimizar las soluciones a ofrecer a sus clientes. Estas mismas consideraciones aplican a la intervención de edificaciones existentes [Savalli et al, 2018].

                                                                                                                 

 Figura 3 Incentivos para la búsqueda de nuevos sistemas constructivos. Ahorro en el tiempo de construcción implica menos costos, en este ejemplo el

 Núcleo tradicional de muros de concreto versus Muros mixtos con plancha de acero  y relleno de concreto [Morgen et al, 2018].

Comportamiento esperado, una decisión con consecuencias

El cumplimiento de los requisitos sismorresistentes implica la selección de un valor para el factor de modificación de respuesta, R (Figura 5). Aun cuando no se exijan requisitos sismorresistentes, es decir, R=1, la Sección A1.1 Aplicaciones Sismorresistentes de AISC 360 establece un valor del factor de respuesta R £ 3. La asignación de valores de R, por muy bajo que sea, tiene ventajas en la protección de la estructura contra otras acciones diferentes a las sísmicas, como bien ha destacado el Ing. Paparoni [Ver comentario en el Anexo 42510   Rules of thumb for steel design 2000].

En la filosofía del proyecto sismorresistente dúctil, a mayor valor de R, menores fuerzas de inercia, pero mayor desplazabilidad lateral (Figura 4a). Por tanto, deben prepararse los miembros y sus conexiones para soportar estos mayores desplazamientos y deformaciones.  La preparación conlleva garantizar la formación de sucesivas rotulas plásticas, como se indica en la Figura 4b. Al mismo tiempo los desplazamientos están acotados, y constituye uno de los controles del proyecto aun en etapas tan tempranas como el anteproyecto.

 

Figura 4a Sistema con R= 1

  

Figura 4b Con factor de respuesta R > 1, se incrementan los desplazamientos y se

            reducen las fuerzas inerciales del sismo. Ver Figura 5.

                                                                              

Figura 5  Relación entre el factor de reducción de respuesta R y el desplazamiento

lateral (Drift,  D). Observar la formación sucesiva de rótulas plásticas

(Yielding). Ver en detalles en Crisafulli (2014)

Control de la desplazabilidad             

Cuando en el control de la desplazabilidad lateral no sea suficiente la contribución de las rigideces de los miembros de la estructura para mantenerla dentro de los valores aceptados (Figura 6), puede recurrirse al uso de arriostramientos. En la Figura 7 se aprecia claramente que la forma de la elástica de deformaciones está controlada por las propiedades de momento de inercia de los miembros del pórtico.

Figura 6. Desplazamiento lateral en un pórtico y definición de la deriva según la

Norma COVENIN 1756:2001

                                                     

Figura 7  Desplazabilidad  y capacidad de carga de un pórtico [White, R. et al 1976]

Al incorporar arriostramientos para reducir la desplazabilidad lateral (Figura 8) la elástica de deformaciones pasa de ser regida por los miembros a ser controlada por los arriostramientos, y fundamentalmente de las conexiones. Pero además de restringir las deformaciones, la presencia de arriostramientos incrementa la capacidad de carga de la estructura como lo indican los pesos sobre el último nivel.  

                                                                                                           

 Figura 8  Desplazabilidad  y capacidad de carga de un pórtico arriostrado [White, R. et al,1976]

Como evidenciaron las Figuras 7 y 8, el control de la desplazabilidad no es exclusivo de las acciones laterales generadas por las acciones del viento o del sismo. También para las acciones por cargas verticales o gravitacionales (Figura 9). Al desplazarse la estructura, la altura física de la columna, L, pasa a ser kL y aunque la carga axial, Nu, es la misma, la columna tiene mayor altura y menor capacidad portante como lo representa la línea segmentada.

                                         

Figura 9 Efecto de la desplazabilidad lateral de un pórtico y el Factor de longitud efectiva, k. [Norma COVENIN 1618:1998].

La secuencia fotográfica de la Figura 10 es la constatación real de la formulación euleriana de la longitud efectiva (kL) de la Figura 9, con los correspondientes valores del factor k según las condiciones de apoyo de la columna mostrada. La Figura 10a corresponde al apoyo de la columna. Alguien supuso, erróneamente, que había conseguido un empotramiento.  El excesivo peso del piso mixto acero-bloques de arcilla (losa de tabelones) propicia el desplazamiento lateral capaz de llevar a la ruina catastrófica todo el edificio. Entonces en un ejercicio de Patología Estructural ded\ emergencia se colocaron pie de amigos en el tope de la columna (Figuras 10b y c) para detener el desplazamiento por carga vertical, tal como se mostró en la Figura 9. Evidentemente ni en su planteamiento y menos en su ejecución participo un ingeniero civil.

 

   a. Pie de amigos para restringir el desplazamiento en el tope de la columna

 

b Detalle de las conexiones en el tope superior de la columna 

 

c. Detalle de la conexión en la base de la columna.

Figura 10 Errores conceptuales en la concepción y ejecución de una estructura de pórtico. Ver en el Comentario de la Especificación AISC 360 y Norma COVENIN1618:1998 la importancia de los vínculos extremos en la

 resistencia de las columnas y los valores del factor de longitud efectiva k [Fotografías Gutiérrez, A., enero 2012, Lab. Fac. Ing. UCAB-Caracas].

Se reconoce la falla resistente de una viga cuando la misma se encuentra volcada (Figura 11b), fenómeno que en la teoría de vigas de acero se denomina pandeo lateral-torsional.  Análogamente a lo observado en las Figuras 7 y 8, el arriostramiento lateral también incrementa la resistencia de las vigas.

 

            Carga de 6 libras                        Carga de 2 libras

Figura 11 Fenómeno de pandeo lateral torsional en vigas y el efecto del arriostramiento lateral [White, R. et al 1976]

También se produce pandeo lateral en las vigas de celosía. En la Figura 12 se muestra el pandeo en el cordón en compresión para posteriormente decidir la ubicación más conveniente de los arriostramientos.

  

Figura 12 Pandeo lateral de una viga de celosía [Gutiérrez, Manual SIDETUR]

En las vigas en voladizo,  la colocación de los arriostramientos es particularmente crítico. La Figura 13 muestra como en la práctica (Figura 13b) se obtienen los mismos resultados que en el laboratorio (Figura 13a) o mediante modelos matemáticos con el uso de elementos finitos (Figura 13b).

  

 a. En el laboratorio                                                                 b. En obra

 

                                               d. Modelo con elementos finitos en el computador

                                                  igura 13 Comportamiento de viga en voladizo

La separación entre arriostramientos laterales determina la capacidad resistente de las vigas, como puede apreciarse en el Anexo 42350 Tablas para el Proyecto. Alternativamente los tutoriales y ejercicio del programa MASTRAN 2 (Anexo 42150 Stability Virtual Lab) responden muchas de las posibles preguntas sobre el comportamiento de las vigas, arriostradas o no, o con diferentes condiciones de arriostramiento.

Un problema particularmente interesante de resolver es el arriostramiento de las vigas en voladizos. Un techo en voladizo como el de la Figura 14, amerita un proyecto, al igual que los techos de las graderías de los estadios. La Figura 14c nos recuerda que la construcción en acero debe mucho a la construcción en madera, donde también se plantea el asunto de los arriostramientos en voladizos, En los voladizos siempre hay que tener presente la acción de succión del viento soplando de abajo hacia arriba, que puede ser más desfavorable que la carga vertical hacia abajo. Para arriostramiento de voladizos ver en la bibliografía INSDAG. Vigas no arriostradas.

 

 a. Techo con estructura de acero. A pesar de ser una luz corta, obsérvese el tirante y el bajante de la canaleta de drenaje. [Erie St. con Av.10, Jersey City].

  

 b. Detalle de techo en voladizo.  [Fotos Gutiérrez, A. Jersey City Nov. 2017]

     

 c. Voladizo en una estructura de madera

Figura 14. Techos en voladizos

Arriostramientos del sistema estructural

Conjuntamente con los arriostramientos de sus miembros, se necesita planificar y decidir sobre el arriostramiento global del sistema estructural. Los desplazamientos o pandeo de los pórticos (Figura 15) afectan no solo afectas el propio plano del pórtico, como se vio en la Figura 9, sino también a todo el sistema que se comportaría como una cadena cinemática, a menos que los arriostramientos lo impidan (Figura 15b). Consecuente con el análisis cinemática de la estabilidad de chapas de la teoría de estructuras, la Figura 15b nos ensena que no es necesario arriostrar todos y cada uno de los vanos entre los pórticos. Es suficiente determinar donde conviene reducir los grados de libertad del sistema mediante los arriostramientos (líneas segmentadas de la Figura 15b). 

   

Figura 15 Estabilidad de un techo plano [Gutiérrez, Manual Sidor Tomo III].

Las fuerzas que actúan en el plano del techo deben ser canalizadas para su descarga al suelo, tal como se esquematiza en la Figura 16. Obsérvese la continuidad de los planos de arriostramientos en el techo y en las fachadas de manera que las fuerzas se descarguen donde el suelo es competente según el Estudio de Suelos.

    

Figura 16 Canalización y descarga de las fuerzas horizontales que actúan sobre un techo. [Gutiérrez en Arnal et al (2007)].

Las fotos de la Figura 17 corresponde a ejemplos de estructuras donde son visibles los esquemas de arriostramientos entre los pórticos que sostienen a las cerchas transversales.

 

a.    Estabilidad de cercha frontal [Galpón en la zona industrial de Los  Ruices, Caracas].

 

 b. Estabilidad de cerchas intermedias en un galpón de mediados del siglo 20 [Puente Hierro, Caracas]. 

  

 c. Estabilidad de cercha de galpón de mediados del siglo 20 [Puente Hierro, Caracas].

Figuras 17 Ejemplos de estabilidad de galpones [Fotos Gutiérrez, A, Caracas, abril 2013].

Miembros compuestos

Puede suceder que un único perfil no es suficientemente resistente, o que, por razones arquitectónicas, de montaje o de procura, sea necesario combinar dos o más perfiles para conseguir la resistencia requerida. Las secciones compuestas se utilizan tanto en miembros principales como en arriostramientos. Ver la Figura 18.

  

      a.  Miembros compuestos inclinados en una pasarela peatonal. 

  

         b. Miembros compuestos de una pasarela peatonal

Figura 18  Miembros compuestos en la pasarela peatonal del Hudson College County de Union City [Fotos Gutiérrez, marzo 2017].

Los requisitos que deben cumplir las secciones compuestas se encuentran en las siguientes Secciones de AISC 360-16: D4. Miembros en tracción, E6. Miembros en compresión F9 Ángulos dobles, F13.4 Miembros en flexión. Ver en Ziemian (2010) más información sobre las interconexiones mostradas en las siguientes Figuras. El exámen de la Figura 21 es clave para entender la importancia de las vinculaciones en los extremos de los miembros comprimidos.

    javascript:void(0)                                                      

Figura 19 Miembro compuesto en tracción axial

      

 Figura 20. Interconexión de los perfiles de miembros compuestos según la Norma COVENIN 1618::98

  

Figura 21. Deformadas y capacidad de carga de miembros compuestos en compresión según la interconexión de sus componentes [Gutiérrez, Norma COVENIN 1618:98].

CONEXIONES

Definiciones

En la Figura 22 se diferencian los términos de junta, conexión y nodo empleado en las Especificaciones AISC. La Figura 23 responde a la pregunta de por qué es importante que las conexiones garanticen el concepto de pórtico resistente a momentos.

 

 Figura 22 Definiciones de la Norma COVENIN 1618-98.

Figura 23. Concepto de fundamental de nodo en pórticos resistentes a momento.

Dimensiones de la sección transversal de los miembros

Áreas k

Con ayuda del Anexo Complementario, es posible predimensionar las estructuras, independientemente que pueda hacerse de modo iterativo con el software disponible (Figuras 37 y 38); además de servir para validare los resultados obtenidos mediante el computador.  Una vez seleccionados los perfiles, se procede a verificar las distancias k y k1.  (Figura 24). En el Anexo 42130 AISC Advisory 1997 y 2001se entregan las advertencias de AISC sobre el cuidado que hay que tener en las adyacencias de la zona de transición entre alas y alma de los perfiles laminados en caliente. Estas advertencias están plenamente incorporadas a las tablas de perfiles como se muestra en la Figura 25 y en el Anexo 42350 Tablas para el Proyecto. Se utilizan dos valores de k, uno para el cálculo y otro para el detallado y la fabricación en taller.

 

                                                         Covenin 1618-98

                                                                                                                                                    

                                                        Manual canadiense

                                 

Crisafulli (2014) destaca los valores de k y k1

Figura 24. Areas k  

 Figura 25 Áreas k en perfiles laminados en caliente del Manual AISC

Verificación del alma de los miembros por efectos de cargas locales

 Al ceder el Capitulo K a los tubulares, AISC distrae al proyectista de este importante tópico que ahora se diluye en el inmenso Capitulo J de AISC 360-16. Ver la Figura 26 y más detalles en el Anexo 42350 Tablas para el Proyecto.

        

      

Figura 26. Aplicación del Artículo J10 de AISC 360-16 para alas y almas por efecto de cargas concentradas

El proyecto de las conexiones

En el Anexo Ver 42350. Tablas para el Proyecto se entrega un procedimiento general y ordenado para el análisis, diseño y detallado de conexiones. Este procedimiento se fundamenta en la identificación de los estados límites que deben revisarse, por lo que es aplicable a cualquier tipo de conexión.  Una muestra parcial de los Estados Límites a revisar en conexiones tipificadas se entrega en la Tabla 2.

Tabla 2 Ejemplo de aplicación de la metodología general para el proyecto de conexiones.

               

Verificación de las dimensiones y de las distancias

No debe escatimarse el tiempo dedicado a la revisión de las dimensiones, como la distancia de los agujeros entre sí y a los bordes y al alma de los perfiles, para que el espacio sea suficiente para introducir la llave de apriete o el electrodo de soldadura. La capacidad resistente de las conexiones es muy sensible a las distancias mencionadas, como podrá comprobar el lector, si por ejemplo en una hoja de cálculo organiza las dimensiones que tipifican las conexiones sísmicamente precalificadas de plancha extrema. 

Las Figuras 27 y 28 confirman que la verificación de dimensiones y distancias debe extremarse en taller para que no lleguen a la obra.

 

Figura 27 Inspección en taller de conexión con pernos estructurales

  

Figura 28 Errores en obra [Cátedra Proyectos de Estructuras de Acero, UCAB- Caracas]

Las Figuras 29 y 30 corresponden a dos de las verificaciones dimensionales críticas en el comportamiento esperado de las conexiones. Así en el predimensionado de la estructura, hay que considerar que el efecto del bloque de corte merma la capacidad máxima de los miembros. Ver el Anexo Ver 42350   Tablas para el Proyecto.

Figura 29 Verificación por bloque de corte AISC 360-16 Sección J4.3

 

 Figura 30 Verificación por anchura de Whitmore

SOLDADURA

El terremoto de Northridge de 1994 confirmó lo que ya sabíamos: la soldadura no trabaja triaxialmente. En consecuencia, no deben cruzarse los cordones de soldadura (Figura 31).

 

 Figura 31 La soldadura no trabaja en estados triaxiales de tensión

Experimentalmente y mediante análisis con elementos finitos se han establecido las dimensiones que deben respetarse en los agujeros de acceso a la soldadura para reducir las tensiones localizadas en las conexiones soldadas viga-columna.

 

 Figura 32 Incidencia de la geometría del agujero de acceso a la soldadura en las tensiones de la conexión directa viga –columna. [AISC NASCC]

Las especificaciones AISC establecen las dimensiones de los agujeros de acceso. Recomendamos homologar los requisitos dimensionales para los agujeros de acceso a la soldadura de la Especificación AISC 360-16 con la de AISC 341-16. Por razones de seguridad estructural, abogamos porque en la Especificación AISC 360 se identifiquen aquellos requisitos que deben adecuarse por consideraciones sismorresistentes. Ver la Norma COVENIN 1618:1998.

   

Figura 33a Dimensiones de la geometría de los agujeros de acceso según AISC 341-10 y AWS   D1.8.

  

Figura 33b. Dimensiones de la geometría de los agujeros de acceso según AISC 360.

Montaje

La soldadura es un proceso tan delicado que es inadmisible dejarla a inexpertos. La soldadura no debe contaminarse por lo que nunca debe soldarse sobre piezas protegidas con pintura o galvanizado (Figura 34). Tratamiento especial amerita el tema de la seguridad industrial en taller y en obra con relación a la soldadura.

   

Figura 34 Error en el montaje, no se puede soldar sobre pintura [Foto Gutiérrez, edificios adyacentes a la estación Antimano del Metro de Caracas, mayo 2012].

Como quedo documentado en las construcciones afectadas por los terremotos de Northridge 1994, deben quitarse las planchas de respaldo y proceder a sanear las soldaduras para evitar tener un iniciador de grieta en el acero de las piezas.

 

 Figura 35. Lección del terremoto de Northridge 1994. Eliminar la plancha de respaldo y sanear la soldadura. [Crisafulli, 2014].

 Beneficio de la sinergia oficina-taller-obra

El uso concertado de las herramientas de la oficina y el taller (Figura 37a) evitan la propagación de errores en la obra (Figura 37b)

  

 a. Plancha extrema no asienta. Modelo con elementos finitos

  

  b. Plancha extrema no asienta. [Foto Gutiérrez, edificios adyacentes a la estación Antímano del Metro de Caracas, mayo 2012].

Figura 36 Problemas con conexión de plancha extrema, en la oficina de proyectos y en la obra.

NOTA COMPLEMENTARIA

                         

Tabla 3 PROPIEDADES DE PERFILES W

Ver el Anexo 42510 Rules of thumb for steel design 2000

Figura 39   Uso de programas decomputador para la vericicaciones de tensiones y deforemaciones en una conexión sismicamente precalificada viga-columna. Deben haceerse las modificaciones correspondientes para reducir las areas mas solicitadas identificadas por laintensidad del color.

               

BIBLIOGRAFÍA comentada

Como en los Cuadernos publicados, la selección de la bibliografía toma en cuenta la facilidad y la economía en la recuperación de la información. Se privilegian los sitios de la red de los productores de acero, individualmente o por medio de las asociaciones técnicas e institucionales como ALACERO y las diferentes sociedades profesionales.

ALACERO

Ver en  www.construccionenacero.com

Entre otros, los siguientes Cuadernos relacionados con el tema tratado aquí:

2014

        No. 8 Boletín 67 Momentos de inercia enlosas mixtas acero-concreto 

2015

       No. 12 Boletín 71 Método de Análisis Sísmico (I). El Método Estático Equivalente.

       No.15 Boletín 61 Verificación de la condición columnas fuertes-vigas débiles en pórticos del sistema resistente a sismos.

       No. 18 Boletín 77 Predimensionado de edificios de acero estructurados con pórticos arriostrados con diagonales.

      No. 22 Boletín 79 Vigas de alma abierta (open web joist)

      No. 28 Boletín 84 Proyecto sismorresistente de estructuras de acero basado en análisis plástico 2017.

      No. 38 Boletín 93 Compatibilización de requisitos de diferentes normas internacionales

 2018

      No. 42 Boletín 97 Mejoramiento profesional

                 Contiene los videos de los seminarios en línea que Alacero dedicó al

                 detallado de estructuras de acero

                   

 Para el cálculo y detallado de conexiones, buscar en  www.construccionenacero.com:

Estructuras de Acero para Edificaciones. Proyecto, Fabricación y Construcción.

Método de los Estados Límites. Norma COVENIN 1618-98, 565 págs.

Proyecto y Construcción de Obras en Concreto Estructural. Norma Fondonorma 1753:2006.

Acciones del Viento sobre las Construcciones. Norma COVENIN ‑ MINDUR 2003‑87. Fondonorma 1986, 158 págs.

Edificaciones sismorresistentes. Norma COVEN IN 1756:2001. Articulado y Comentario en volúmenes separados.

Criterios y Acciones Mínimas para el Proyecto de Edificaciones. Norma COVENIN ‑ MINDUR 2002‑88. Fondonorma, 1989, 108 págs.

Terminología de las Normas Venezolanas COVENIN-MINDUR de Edificaciones. Norma Venezolana COVENIN 2004-98. 1999, 122 pág.

CONEXIONES

Dobbie, Hugh (2004). Detailing Practices- Good and Bad. Premiado como el mejor artículo del Engineering Journal 2004.  Incluído como Anexo 42530 Good and bad details 2004.

Duncan, C and Carter, Ch (2015). Connection design responsibility. How’ sit been going? Revisión de los cambios incorporados en el AISC303-16 Código de Practica sobre las diferentes opciones para el detallado de conexiones en los Estados Unidos. Un tema largamente discutido en los Estados Unidos, por lo que da continuidad al trabajo de Carter en MSC May 2009 y NASCC Connections Design Responsability, ¿is the debate over? Este tipo de discusión no se ha planteado en nuestro país es porque legalmente es el ingeniero proyectista el responsable por el análisis, diseño, detallado y aprobación de los planos de fabricación y montaje.

Erling, Spencer (2007-2008). Detailed Drawings. Cuatro artículos publicados entre junio 2007 y febrero 2008 en el Steel Construction, publicación oficial de la Southern African Institute of Steel Construction, SAISC [www.saisc.co.za].  SAISC adoptó las normas canadienses para estructuras de acero.

Erling, Spencer (2005). Learning from a structural failure. Modern Steel Construction, October reproduce este artículo publicado en el Boletín de SAISC Steel Construction February 2005, donde se discute la falla de soldadura que condujo a la falla catastrófica de una estructura.

Pilkey, W. D. (2002). Analysis and Design of Elastic Beams, Computational Methods. John Wiley & Sons, 480 p. Estado del arte en el análisis y diseño de vigas elásticas. Mediante la asistencia del computador se obtienen las propiedades seccionales y solicitaciones para vigas individuales con cualquier geometría de su sección transversal.

Schneur, Victor (2003). How to reduce the cost of common structural steel connections (R £ 3). Conferencia en la 2003 NASCC, Es decir, está orientada a construcciones en las cuales no se hacen exigencias sismorresistentes.

V.Z. Vlasov, Thin-walled elastic bars. 2da. Edición revisada, trasladada del ruso por Y. Schectman. 493 p., Jerusalem y publicada por The National Science Foundation, Washington, D.C., bajo el Israel Program for Scientific Translations. Ver Gutiérrez, A (1980). Notas sobre las estructuras a base de elementos de pared delgada y sección transversal abierta. Boletín de la Sociedad Venezolana de Ingeniería Estructural, AVIE, No.15, Octubre 1980, págs.42‑58; y el Tomo III del Manual SIDOR, a ser incluido como Anexo 43220 Manual de Proyecto de Estructuras de Acero en el Cuaderno No. 43.

EDIFICACIONES CON PERFILES SOLDADOS Y FORMADOS EN FRÍO

Metal Building Manufacturers Association (MBMA),www.mbma.com

Grases, José y Gutiérrez, Arnaldo (2004). Normas y Especiicaciones para el Análisis, Diseño y Ejecución de Obras Civiles. Tomo I. Estructuras. Volumen XXXVIII de la Academia de Ciencias Físicas, Matemáticas y Naturales. Octubre 2004. Incluye CD.   Preservación  de  parte de un acervo normativo en peligro de desaparición.

Gutiérrez, A et al (1983). Manual de Proyecto de Estructuras   de Acero. Tres Tomos, Caracas.  C.V.G. Siderúrgica del Orinoco, C.A, SIDOR. El tomo III Fundamentos Teórico a ser incluido en el Cuaderno 43  como Anexo 43220 Manual de Proyecto de Estructuras de Acero.

INSDAG. Vigas no arriostradas.  Publicado en internet con el título de Unrestraned beam design – II - Steel ..., por el  Institute for Steel Development &Growth, NSDAG, de India, contiene una tabla con varios casos de vigas en voladizo. 

www.steel-insdag.org/TeachingMaterial/Chapter12.pdf

White, R., Gergely, P, Sexsmith, R.(1976). Structural Engineering, combined edition Vol. 1 and 2, John Giley and Sons, NY, 670 p. Texto muy didáctico que con muy seleccionadas ilustraciones trata los métodos de análisis estructural y  el comportamiento de miembros y sistemas estructurales en varios materiales.

Archivos de arquichapuzas, detalles de horrores constructivas y malas ejecuciones, archivo de Noticias de arquitectura de

http://www.elparalex.com/detalles-de-horrores-constructivos-y-malas-ejecuciones/

PERFILES FORMADOS EN Frío  

Recomendamos ampliamente visitar los siguientes centros universitarios para la  investigación y la promoción de la construcción con perfiles de acero formados en frio

Universidad de Missouri-Rolla Wei-Wen Yu Center for Cold-Formed Steel Structures, www.ccfssonline.org

University of Waterloo, Ontario. Canadian Cold Formed Steel Research Group, www.civil.uwaterloo.ca/ccfsrg

John Hopkins University, Thin-walled Structures Research Group.

www.ce.jhu.edu/bschafer 

George E. Brown, Jr. Network for Earthquake Engineering Simulation (NEES) Research (NEESR) liderado por la Johns Hopkins University (JHU) y la Bucknell University, con el apoyo de los laboratorios de la University at Buffalo (UB), State University of New York, integran el Advancing Cold-Formed Steel Earthquake Engineering, www.ce.jhu.edu/cfsnees

Bachman, R.; Drake, R.; Johnson, M., and Murray, T. (2006). Seismic Design Guide for Metal Building Systems. Metal Building Manufacturers Association, Cleveland, OH. 212 p.  Guía basada en las normas IBC 2006, ASCE/SEI 7-05, y AISC 360-05 y 3e41-05. Ver el Anexo 42360 MBMA Seismic Guide 2006.

LaBoube, R. and Jacks, B (2008). Using cold-formed steel members:Where do begin. Conferencia 2008 NASCC, 6 p. Ver Anexo 42545 Perfiles C y Z Norma AISI 2007.

Prado Bellorín, Rafael E. (2014). Evaluación estructural de perfiles C y Z de fabricación nacional basada en la Especificación para el Diseño de Miembros Estructurales de Acero Formados en Frio AISI 2007. Tesis de Grado, UCAB, septiembre, 244 p. Ver Anexo 42545 Perfiles C y Z Norma AISI 2007.

Yu, Wei-Wen and LaBoube, Roger(2004). Cold-Formed Steel Structures, 4th edition, John Wiley & Sons, New Jersey. Es otro de los libros fundamentales para todo ingeniero estructural especializado en acero, pues permite comprender claramente los principios de estabilidad de los miembros solicitados por compresión, flexión, y flexocompresión. Ver en el Cuaderno 43 Anexo 43220 Manual de Proyecto de Estructuras de Acero [www.construccionenacero.com].

PROYECTO SISMORRESISTENTE

Cochran, Michel L. (2003). Seismic Design and Steel Connection Detailing. Conferencia en la 2003 NASCC, Baltimore. Información práctica y útil para el proyecto de pórticos resistentes a momento y de  pórticos arriostrados

Crisafulli, Francisco J (2014). Diseño sismorresistente de construcciones en acereo.4ta edición, ALACERO, 173 p., octubre. Basado en normas AISC 2010 y ASCE /SEI 7-10. Texto indispensable para iniciarse en el proyecto sismorresistente de estructuras de acero y estructuras mixtas acero – concreto.  Obtenible gratuitamente en el Boletín  de la Red Latinoamericana de la Construcción en Acero [www.construccionenacero.com]. Recomendamos especialmente el Capítulo 3 para la selección de los sistemas estructurales para construcciones de acero y mixtas acero- concreto.

Ferrell,Tom and Hazel, Tony (2008).Detailing and Fabricating high seismic. Hace referencia a los Apéndices P, Q y W  del AISC 341-05 Seismic y su suplemento S1y a la Sección W2.1 de la AWS D1.8. Presentación en la 2008 NASCC, Nashville y también publicado en MSC, March 2008.

Kloiber, Larry and Muir, Larry (2008). Seismic  Design  Drawing Requirements. Presentación de 79 diapositivas en la  2008 NASCC 2008

SECCIONES COMPUESTAS

Ziemian, Ronald D. Editor (2010). Guide to Stability Design Criteria for Metal Structures. 6th edition, John Wiley & Sons, New Jersey, 1120 p. Ver Capitulo 11 y particularmente la sección sobre la interconexión de los perfiles de una sección compuesta.

SOLDADURAS

Blodgett, Omer W (1966). Design of Welded  Structures. The James F. Lincoln Arc Welding Foundation, 832 páginas  profusamente ilustrado y a un precio sumamente económico (www.jflf.org). La Ing. Erin Cristie en Blodgett’s Treasures publicado en MSC Febrero 2013 rescato  algunas de las muchas las enseñanzas de Blodgett. El Dr. Duane Miller, su continuador, escribió una sentida  semblanza de su maestro  en On the Shoulders of Giants, Part I of IV [www.jflf.org/v/vspfiles/assets/pdf/mentoring.pdf] en un número especial de The Welding Innovation, publicación  trimestral que durante muchos años mantuvo la de la Fundación Lincoln, titulada Mentoring in the Engineer Profession, 16 p. Solo las limitaciones legales han impedido materializar un anhelado sueño, conservando el mismo espíritu  gráfico y sencillo de este texto fundamental, mantenerlo  actualizado con las normativas AISC, AWS y AASHTO. No perdemos las esperanzas de que el Dr. Miller nos sorprenda al respecto. Véase el Anexo 36270 Soldaduras del Cuaderno del Ingeniero No. 35 Especificaciones AISC 2016 Boletín No. 90 [www.construccionenacero.com].

Haque, M.E. Weld Connections. Siete páginas dedicadas al cálculo de la resistencia de soldaduras de filete. Weld Connections - Tamu.edu, del sitio

people.tamu.edu/~mhaque/cosc421/Weld.pdf. Ver también Design strength of welds - ceprofs.tamu.edu en https://ceprofs.civil.tamu.edu/.../Keating%20Design%20of%20We...

Miller, Duane (2015a). Weld details. Presentación en la 2015 NASCC 2015 comentando algunas de los casos cubiertos en las dos partes publicadas en MSC como  Welding Wisdoms.

Miller, Duane (2015b). Welding Wisdoms. Parte 1  en Modern Steel Construction de agosto 2015 y la Parte 2 en noviembre 2015. Discute 14 detalles de soldadura. Estos trabajos amplían la presentación que hizo en el NASCC 2008 Important Lessons they did’n teach me at college (or, at least I didn’t think they did). Es un buen ejemplo de lo indicado en el Cuaderno 43, muchas veces la búsqueda o selección de referencias se hace por los nombres de los autores reconocidos expertos en sus áreas.

Schlafly, T. and Erickson, J. (2007). Saying what you mean. Moderns Steel Construction July. Sobre el uso de los símbolos estándar de soldadura de la Tabla 8-1 del AISC Steel Construction Manual, con el fin de poder comunicar lo que realmente se necesita en el proyecto.

Soto Sobenís, Alejandro (2017).Pasos para garantizar una buena soldadura. XIV Simposio Internacional de Estructuras de Acero, Mérida, Yucatán, México, 1-4 marzo. Según su experiencia es posible tener una mejor soldabilidad, a partir de las propiedades metalúrgicas y químicas de la soldadura, la geometría y condición de la superficie de unión. La importancia de personal esté calificado, así como el equipo y herramientas de soldadura mediante un continuo régimen de mantenimiento.

Ver http://www.imca.org.mx/avisos/?author=1 y la presentación en: https://es.scribd.com/document/269173556/Diseno-de-Uniones-Soldadas-imca

Otros artículos: https://issuu.com/estructuraspdf/docs/alejandro_soto

Varma, A. Chapter 6. Welded Connections 6.1 Introductory  concepts. Buscarlo en

https://www.egr.msu.edu/~harichan/classes/ce405/chap6.pdf

VIGAS

INSDAG. Vigas no arrastradas. Contiene una interesante tabla con casos de vigas en voladizos. Buscar en internet: UNRESTRAINED BEAM DESIGN – II - Steel ...", Institute for Steel Development &Growth, NSDAG, India.

 www.steel-insdag.org/TeachingMaterial/Chapter12.pdf

ANEXOS

Los Anexos están formados por los Documentos complementarios, las Ayudas para el Proyecto y los Ejemplos. En la Bibliografía se encuentran comentarios pertinentes sobre los Anexos.

42100 Documentos complementarios

42300 Ayudas para el proyecto

42500 Ejemplos

42100  DOCUMENTOS COMPLEMENTARIOS

            Incluye los documentos que por  dificultades en su obtención, o por señalar

            futuras tendencias en el tema, o para facilitar la posterior lectura del artículo

            principal sin  necesidad de recurrir a internet. 

42110  Economy in Steel  

            Carter, Murray y Thornton analizan los costos y la forma de ganar

            tiempo y dinero en el proyecto y la construcción de estructuras de

            acero. Como se aprecia en la Figura 1, la incidencia de los

            componentes de costos  es variable en el tiempo.

        

42120  Are You Properly .Specifying Materials

            Guía actualizada para especificar los materiales de una obra en

            acero.

42130  AISC Advisory 1997 y 2001

            Documentos técnicos en los que AISC advertía de la

            condición particular que se localiza en la zona de transición entre el

            alma y las alas de perfiles laminados, y que debe ser tomada

            en cuenta en el  detallado y la fabricación de estructuras con perfiles

            laminados en caliente. Posteriormente estas recomendaciones se

            incluyeron en las tablas de propiedades de perfiles del Manual

            AISC. Ver el Anexo  43350  Tablas para el Proyecto.

42135  Decálogo para estructuras más económicas

            Oportuna y muy completa reseña del editor del Boletín de la Red

            Latinoamericana de construcción en Acero, Ing. Alberto Pose, sobre

            la experiencia de los colegas  mexicanos.

                   42140 AISC webinar High Strenght Bolts

                                    Excelente documento para introducirse en el universo de las

                                    conexiones con pernos o  tornillos estructurales, a cargo de quien

                                    fue  un experto, el  Dr. Goffrey Kulak, coautor de un texto

                                    fundamental sobre el tema Guide to Design Criteria for Bolted

                                    and Riveted Joints.  La segunda edición que reemplaza  la de

                                   1974, se puede obtener gratuitamente

                                                              www.boltcouncil.org/files/2ndEditionGuide.pdf

42145  Práctica de la instalación de pernos

            Se rescata el instructivo técnico preparado por el Ing. Franklin

            Parodi ().

42150  Stability Virtual Lab

            Información sobre el programa MASTAN 2 desarrollado por los

            los profesores Ronald Ziemian, de Bucknell University y William

            McGuire () de Cornell University. Muy útil en la docencia y en la

            práctica profesional como laboratorio virtual para evaluar

            soluciones de estabilidad en vigas y columnas como miembros

            individuales o como parte en pórticos sencillos. Mas detalles de la

           Versión 3.5 en  www.mastan2.com

42300  AYUDAS PARA EL PROYECTO 

             Esta Carpeta agrupa tanto los documentos que apoyan, teórica y prácticamente,

             el proyecto de estructuras de acero

 42310   Economical structural steel project

              Entre las recomendaciones de este documento SAISC se

              mencionan: evitar sobre especificación, la estandarización y

              repetición de miembros y componentes de las construcción

              optimización del diseño y el detallado.

 42320   Predimensionado

              Las recomendaciones de los colegas colombianos son

              complementadas con las publicadas en los Cuadernos del

              Ingeniero en los Boletines de la Red Latinoamericana de la

              Construcción en Acero.

42325   Diseño Marcos Rígidos Especiales

              Experiencia de los colegas chilenos que aclara el uso de las normas

              Nch433.Of-96  y AISC 360 y 341 d3el2005. Incluye un ejemplo.

              Ver  Crisafulli (2014)

42330   Sección de Whitmore

              Importante conocer detalles de la sección de Whitmore para poder

              aplicarla a cabalidad en los pórticos.

42335   Gestión del Detallamiento

               Diapositivas de la presentación del Ing. Sergio Córdova en el

               seminario en línea o webinar ofrecido por ALACERO. Para otras

               presentaciones del webinar ver la Bibliografía comentada.

42340    El detallamiento y la producción del acero

              Diapositivas de la perspectiva europea  a cargo del Ing. Renato

              Toffali en el seminario en línea o webinar ofrecido por ALACERO.

              Otras presentaciones del webinar  se indican en la Bibliografía

              comentada.

.

 42345   Seismic design drawing requirements

              Se explican algunos de los detalles exigidos por la norma AISC 341

             

 42350   Tablas para el Proyecto

  Tablas para el proyecto de estructuras de acero  y mixtas acero

  concreto preparadas para uso docente. Sobre la metodología o  

  procedimientos de diseño y detallado de conexiones, ver

  específicamente: pág. 86 Procedimiento de diseño de juntas y

  conexiones empernadas; pág. 99 Soldaduras; pág 108 Dimensiones

  de los agujeros de acceso de la soldadura; pág 109 Conexiones

  solicitadas por cargas excéntricas; pág 128 Escultura didáctica; pág.

 147 protecciones; pág. 183 Sitios de interés

42500  EJEMPLOS

           Se entregan  ejemplos que muestran la aplicación  de los  conceptos y  las

           metodologías  mencionadas en el  texto  principal del Cuaderno.

42510   Rules of thumb for steel design 2000

             Como dicen los autores, Ioannidesy Luddy, las fórmulas que se

             entregan son aproximadas pero no siempre conservadoras y

             proceden de la revisión de artículos publicados, la observación y

             trabajos propios, como se puede ver en la presentación hecha en

             2009, en el NASCC celebrado en Phoenix, Arizona

             [cloud/aisc.org/nascc/2009/E8/default.htm]. Para estructuras de

             Concreto reforzado, el Ing.  Mario Paparoni  desarrollo métodos

             de  prediseño  basados en el método del continuo. Su libro

            Dimensionamiento de edificios de concreto armado (1991)

             publicado por el Fondo Editorial Sidetur, hoy desaparecida,

            contiene muchas de sus ideas (análisis matricial, elipse de Culmann,

            formas cuadráticas, ingeniería sísmica,  etc.) posteriormente

            desarrollada mediante  trabajos de grados  en varias universidades

            venezolanas y  conferencias nacionales e internacionales. El proyecto

            UCAB –  Caracas de compilar el desarrollo y ampliación  de sus

            trabajos  producidos como tutor de   muchos  trabajos de grado

            quedó frustrado con la diáspora  de profesionales y estudiantes

            venezolanos. Por ahora solo  queda indagar en internet y en  Historia

            de la ingeniería estructural en  Venezuela

            [www.acading.org.ve/info/ingenieria/pubdocs/hist_ing_est]

42520   Tips to floor vibration 2000

              Ver  AISC Design Guide 11 Floor Vibrations Due To Human

              Activity. Second edition ( 2016). Mass detalles en

              www.aisc.org/dg.

42525   57 Tips for connections 2003

             Artículo de Victor Schneur publicado en MSC July 2003. Ver en

             la bibliografía,  Schneur (2003), conferencia en la 2003 NASCC

             sobre construcciones en las que no se hacen exigencias

             sismorresistentes.

42530   Good and bad details 2004

                                      Reimpreso de un artículo de EJ 3Q 2004 sobre los

                                      Capítulos4,5,7,8 y el  Apéndice B del Detailing for steel

                                      construction, AISC 2002,

42535   30 Rules for connections 2004

42540   Hints en using joist 2005

             Ver Cuaderno del Ingeniero 22 en el Boletín 79 del  2015

42545   Perfiles C y Z Norma AISI 2007

             Este Trabajo de Grado ilustra completamente  los cálculos  y usos de

             los  perfiles C y Z formados en frio según la Norma AISI 2017.

42550   SAISC Detailed drawings 2007

             Experiencias de los colegas africanos.

42555   Tips for steel framed structures 2010

             Ayudas para la constructibilidad. Simplicidad es economía, no

             siempre el menor peso es igual a  menor costo, mejor  pocas

             piezas y repetitivas, tipificar conexiones.

42560   98 Tips for designing steel structures 2010

             “Designer always should remember that Design = Analysis+

               Member design + connections”.  Se basa en el Anexo 42110

               Economic in steel publicado en MSC April 2000.

42565   Best tips for connections 2011

             Cita los MSC entre 2003 y 2010 de los cuales se han extraído estos

             consejos (tips)

42570   AISC webinar 50 tips for design 2012

              Contiene citas especificas al articulado de documentos AISC de

              2010, a saber: AISC 360 Especificaciones, 303 Código de Prácticas

             303 y 341 Especificaciones Sísmicas  

42575   90 Seismic design ideas 2015

              Presentación de J.Malley, R. Sabelli y P. Hasell en la 2015 NASCC

              en Nashville que ayudan a interpretar los requisito de  AISC 341.

42580  Proyecto de galpón

                            Ilustra el proceso completo de análisis estructural de un galpón

                            industrial. Incluye la viga carrilera, una mezzanina, los

                            arriostramientos,  las conexiones  y el sistema de fundaciones, así

                             como la información obtenida con el programa SAP 2000 con la cual

                            preparar los esquemas y planos de proyecto que se entregaran al

                            taller  y al constructor de las obras civiles.

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