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fijaciones, ingenieria y otros...

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CONSTRUCCIONES ENTRAMADAS DE ACERO Segunda Edición

Manual de Ingeniería de Steel Framing Roberto G. C. Dannemann

AGRADECIMIENTOS El Autor agradece la colaboración del Ingeniero Federico Pérez Ossa, de Chile, por la cuidadosa elaboración de los gráficos de diseño de este Manual y al Ingeniero Gustavo Darín, de Argentina, por la revisión del texto de la 1ra Edición y sus valiosas sugerencias para el mejoramiento de la redacción del mismo. Un agradecimiento especial para mi hijo Federico por la transcripción del original del texto del Manual.

Índice Prólogo de la 1ª edición .....................................................................................................

8

Prólogo de la 2ª edición .....................................................................................................

9

Introducción .........................................................................................................................

10

Capítulo A. Generalidades .................................................................................................

13

A.1

Conceptos básicos ..................................................................................................

14

A.2

Estructuraciones típicas .......................................................................................... A 2.1 Acción del viento ....................................................................................... A 2.2 Acción del sismo .......................................................................................

14 15 15

A.3

Detalles estructurales ..............................................................................................

15

A.4

Alcance de este manual .......................................................................................... A.4.1 Límites de aplicabilidad ............................................................................ A.4.2 Limitaciones en zonas de alta sismicidad y fuertes vientos ...................... A.4.2.1 Edificios irregulares ...................................................................

15 16

A.5

Definición de términos ..............................................................................................

20

A.6

Limitaciones de los componentes estructurales ..................................................... A.6.1 Orificios en almas ...................................................................................... A.6.2 Refuerzos de orificios ................................................................................

23 23 23

Capítulo B. Componentes estructurales .........................................................................

26

17 18

B.1

Generalidades ..........................................................................................................

27

B.2

Perfiles ...................................................................................................................... B.2.1 Selección de perfiles apropiados .............................................................. B.2.1.1 Especificaciones de cálculo ...................................................... B.2.2 Tablas de perfiles ....................................................................................... B.2.2.1 Tablas de montantes y vigas ..................................................... B.2.2.2 Tablas de soleras ....................................................................... B.2.2.3 Tablas de perfiles minigalera ..................................................... B.2.2.4 Tablas de minicanales ............................................................... B.2.2.5 Tablas de angulos conectores .................................................. B.2.2.6 Tablas de cintas de acero.......................................................... B.2.2.7 Otros perfiles ............................................................................. B.2.2.8 Responsables del cumplimiento de normas ............................

27 28 28 30 30 30 30 30 30 30 30 30

Índice

B.3

Conexiones ............................................................................................................... B.3.1 Tipos de Tornillos ....................................................................................... B.3.2 Dimensiones de los tornillos ...................................................................... B.3.3 Largo de los tornillos .................................................................................. B.3.4 B.3.5

31 31 31 32

Capacidad admisible de los tornillos ........................................................ Técnicas de colocación de los tornillos .....................................................

32 32

B.4

Soldadura ................................................................................................................. B.4.1 Generalidades ........................................................................................... B.4.2 Capacidad admisible de cordones de soldadura .....................................

32 32 33

B.5

Clavos de impacto .................................................................................................... B.5.1 Clavos neumáticos .................................................................................... B.5.2 Clavos de disparo ......................................................................................

33 33 33

B.6

Otras conecciones ...................................................................................................

33

B.7

Revestimientos ......................................................................................................... B.7.1 Revestimientos estructurales en base madera ......................................... B.7.2 Placas de yeso cartón ............................................................................... B.7.3 Otros revestimientos ..................................................................................

34

Capítulo C. Auxiliares de diseño ......................................................................................

34 34 34 40

C.1

Introducción ..............................................................................................................

41

C.2

Bases de cálculo ...................................................................................................... C.2.1 Normas de cálculo ..................................................................................... C.2.2 Método de cálculo ..................................................................................... C.2.3 Acero .......................................................................................................... C.2.4 Unidades de Medida .................................................................................

41 41 41 41 41

C.3

Gráficos auxiliares de cálculo ................................................................................... C.3.1 Criterio de este Manual ..............................................................................

42 42

C.4

Gráficos de resistencia ............................................................................................. C.4.1 Resistencia a flexión .................................................................................. C.4.2 Cálculo de los gráficos .............................................................................. C.4.3 Gráficos de montantes a flexión ................................................................ C.4.4 Gráfico de vigas a flexión ........................................................................... C.4.5 Gráficos de Resistencia a la compresión ..................................................

42 42 42 42 42 42

C.5

Gráficos de combinaciones de cargas ....................................................................

46

C.6

Reducciones de resistencia de flexión por excentricidad ........................................

65

C.7

Ejemplo de un perfil de techo sin restricción lateral ................................................

66

4

Índice

Capítulo D. Estructuración de pisos ................................................................................

68

D.1

Construcción de pisos..............................................................................................

D.2

Apoyo de muros en fundaciones o muros portantes ..............................................

D.3

Tamaños mínimos de viguetas de piso .................................................................... D.3.1 Voladizos de entrepisos .............................................................................

D.4

Atiesadores de apoyo ..............................................................................................

74

D.5

Arriostramiento y bloqueo de vigas .......................................................................... D.5.1 Arriostramiento de alas superiores de viguetas ........................................ D.5 2 Arriostramiento de alas inferiores de viguetas .......................................... D.5.3 Bloqueo en apoyos internos de viguetas .................................................. D.5.4 Bloqueo de voladizos ................................................................................

74 74 75 75 77

D.6

Empalme de viguetas ...............................................................................................

77

D.7

Aberturas en pisos....................................................................................................

77

D.8

Vigas reticuladas de piso .........................................................................................

77

D.9

Diafragmas ............................................................................................................... D.9.1 Diafragmas de piso en zonas de alta sismicidad o de fuertes vientos.....

Capítulo E. Estructuración de muros ...............................................................................

69 69 74 74

77 77 80

E.1

Construcción de muros ............................................................................................

81

E.2

Conexión de muros a las fundaciones ..................................................................... E.2.1 Conexión de tracción en áreas de fuertes vientos .........................................

81 81

E.3

Tamaño mínimo de montantes .................................................................................

81

E.4

Arriostramiento de montantes ..................................................................................

84

E.5

Empalmes .................................................................................................................

E.6

Estructuración de encuentros ..................................................................................

E.7

Dinteles ..................................................................................................................... E.7.1 Dinteles de vigas cajón ................................................................................... E.7.2 Dinteles espalda con espalda......................................................................... E.7.3 Dinteles de ángulo doble ................................................................................ E.7.4 Montantes de dinteles y montantes principales .............................................

87 87 87 87 90

E.8

Arriostramiento de muro ........................................................................................... E.8.1 Arriostramientos de cintas en X ................................................................. E.8.2 Revestimientos estructurales ..................................................................... E.8.3 Fijación de los revestimientos estructurales .............................................. E.8.4 Requerimientos de anclajes verticales ......................................................

90 90 90 91 91

86 86

5

Índice

E.9

Revestimiento de muros exteriores ..........................................................................

92

E.10 Resistencia y rigidez de revestimientos estructurales .............................................

92

E.11 Muros arriostrados en zonas de vientos y riesgo sísmico .......................................

92

E.11.1 E.11.2 E.11.3 E.11.4 E.11.5 E.11.6

Generalidades ............................................................................................ Líneas de muros arriostrados .................................................................... Paneles de paredes arriostradas con revestimientos sólidos ................... Líneas de muros arriostrados del tipo II (perforados) .............................. Anclaje de muros arriostrados y requerimientos de montantes................ Conexiones de muros arriostrados a fundaciones,pisos y diafragmas ....

92 92 92 93 94 94

E.12 Diseño de muros en zonas de alta sismicidad ....................................................... E.12.1 Largo de muros arriostrados del tipo I ...................................................... E.12.2 Anclajes de muros arriostrados y requerimientos de montantes .............. E.12.3 Solera superior de muro ............................................................................

100 100 100 101

E.13 Diseño de muros arriostrados en zonas de vientos extremos ................................ E.13.1 Generalidades ............................................................................................ E.13.2 Longitud de muros arriostrados ................................................................ E.13.3 Conexiones de muros en zonas de vientos extremos............................... E.13.3.1 Generalidades ........................................................................... E.13.3.2 Conexiones de tracción entre muros ........................................ E.13.3.3 Conexiones de tracción en dinteles ......................................... E.13.3.3.1 Edificio de un solo piso o último piso ....................................... E.13.3.3.2 Piso inferior de un edificio de dos plantas ................................ E.13.3.4 Conexión de la solera inferior a la fundación ............................

101 101 101 102 102 102 102 102 102 102

E.14 Diseño sismorresistente de muros ........................................................................... E.14.1 Generalidades ............................................................................................ E.14.2 Arriostramento de placas de revestimiento ............................................... E.14.3 Cálculo sismorresistente............................................................................

104 104 104 104

Capítulo F. Estructuración de los techos ........................................................................

106

F.1

Construccion de techos ...........................................................................................

107

F.2

Viguetas de cielo ...................................................................................................... F.2.1 Tamaños de las Viguetas de cielo ............................................................. F.2.2 Atiesadores de apoyo ................................................................................ F.2.3 Arriostramiento del ala inferior de las viguetas de cielo ............................ F.2.4 Arriostramiento del ala superior de las viguetas de cielo .......................... F.2.5 Empalmes de viguetas de cielo.................................................................

107 107 107 107 107 107

F.3

Cabios de techo .......................................................................................................

108

F.3.1 F.3.2 F.3.3

Dimensiones de los cabios ........................................................................ F.3.1.1 Voladizo de alero ............................................................................ Puntal de apoyo de cabios ........................................................................ Empalmes de cabios .................................................................................

108 108 108 108

6

Índice

F.3.4 F.3.5 F.3.6

Conexiones de cabios con viguetas de cielo y cumbrera......................... Arriostramiento del ala inferior de cabios .................................................. Empuje estructural lateral en los apoyos de los cabios ............................

108 108 109

F.4

Estructuración de aberturas en cielos y techos .......................................................

109

F.5

Cabriadas de techo .................................................................................................. F.5.1 Generalidades ............................................................................................ F.5.2 Cabriadas con perfiles propios del Steel Framing ....................................

109 109 109

F.6

Diafragmas de techo ................................................................................................ F.6.1 Diafragmas de techo en zonas de alta sismicidad ................................... F.6.2 Diafragmas de techo en zonas de fuertes vientos ....................................

109 110 110

F.7

Conexiones estructurales en zonas de fuertes vientos ............................................ F.7.1 Generalidades ............................................................................................ F.7.2 Conexiones de succión de cabios o cabriadas con los muros ................ F.7.3 Conexiones de cintas de acero de cumbreras..........................................

110 110 110 110

Capítulo G. Ejemplos de uso de los auxiliares de diseño ............................................

118

G.1

Introducción ..............................................................................................................

G.2

Gráficos de flexión de montantes y vigas ................................................................

119

G.3

Gráficos de compresión admisible ..........................................................................

...