5.5 Study of the empirical scaling exponent
5.5.2 Spatial distribution of
Notas
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CAPÍTULO F.2
ESTRUCTURAS DE ACERO CON PERFILES LAMINADOS,
ARMADOS Y TUBULARES ESTRUCTURALES
F.2.1 — PROVISIONES GENERALES
Este numeral establece el alcance del Capítulo F.2, enumera los códigos, especificaciones y estándares usados como referencia y proporciona requisitos para los materiales y los documentos contractuales.
Se incluyen las siguientes secciones: F.2.1.1 — Alcance
F.2.1.2 — Definiciones F.2.1.3 — Nomenclatura
F.2.1.4 — Especificaciones, Códigos y Estándares de Referencia F.2.1.5 — Materiales
F.2.1.6 — Planos y Especificaciones del Diseño Estructural
F.2.1.1 — ALCANCE — El Capítulo F.2 es aplicable al diseño de estructuras conformadas por elementos de acero estructural en cuya fabricación se utilicen perfiles laminados, perfiles armados o perfiles tubulares estructurales (PTE), incluyendo sistemas donde el acero y el concreto actúen como una sección compuesta.
Este Capítulo establece criterios para el diseño, la fabricación y el montaje de edificios y otras construcciones de acero estructural, donde la denominación “otras construcciones” comprende aquellas estructuras diseñadas, fabricadas y montadas de forma semejante a los edificios y conformadas por similares elementos resistentes a cargas verticales y laterales.
Cuando se presenten condiciones que no estén cubiertas por este Capítulo, se permitirá que los diseños se basen en pruebas o análisis basados en criterios alternos, sujetos a la aprobación de la Comisión Asesora Permanente para el Régimen de Construcciones Sismo Resistentes.
Para el diseño de miembros estructurales formados en frío distintos de los perfiles tubulares estructurales (PTE), con elementos de espesor no mayor que 25.4 mm, se debe aplicar el Capítulo F.4 del presente Reglamento.
F.2.1.1.1 — Provisiones Sísmicas — Para el diseño de los sistemas de resistencia a cargas sísmicas de las estructuras cubiertas por el alcance de este Capítulo se deberán aplicar las provisiones del Capítulo F.3. No se permite aplicar las provisiones del numeral F.2.15 “Diseño con Análisis Inelástico” al diseño sísmico de edificios y otras construcciones de acero.
F.2.1.2 — DEFINICIONES
Acción compuesta — Condición en la cual elementos y miembros de acero y de concreto atienden como una unidad
la distribución de las fuerzas internas.
Acción del campo tensionado — Comportamiento de un panel solicitado por cortante, donde se desarrollan fuerzas
diagonales de tensión en el alma y fuerzas de compresión en los rigidizadores transversales, de manera similar a las fuerzas en una armadura Pratt.
Acero estructural — Elementos de acero según se definen en la sección 2.1 del Código de Prácticas Estándar para
Estructuras Metálicas, Norma Técnica Colombiana ICONTEC
Acero resistente a la corrosión atmosférica — Acero de alta resistencia y baja aleación que, con las precauciones
adecuadas, puede usarse en condiciones atmosféricas normales (no marinas) sin que se requiera aplicación de pintura de protección.
Adherencia directa — En una sección compuesta, mecanismo de transmisión de la carga entre el acero y el
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Agarre de un perno — Espesor de los materiales a través de los cuales pasa el perno.
Análisis elástico — Análisis estructural que se basa en la suposición de que la estructura recupera su geometría
original una vez se remueven las cargas aplicadas.
Análisis de primer orden — Análisis estructural en el que las condiciones de equilibrio se formulan sobre la
estructura no deformada, esto es, se desprecian los efectos de segundo orden.
Análisis de segundo orden — Análisis estructural en el cual las condiciones de equilibrio se formulan sobre la
estructura en su configuración deformada, de manera que se tienen en cuenta efectos de segundo orden.
Análisis elástico — Análisis estructural que se basa en la suposición de que la estructura recupera su geometría
original una vez se remueven las cargas aplicadas.
Análisis estructural — Determinación de los efectos de las cargas sobre los miembros y las conexiones, con base
en los principios de la mecánica estructural.
Análisis inelástico — Análisis estructural que tiene en cuenta el comportamiento inelástico del material, se incluye el
análisis plástico.
Análisis plástico — Análisis estructural que se basa en la suposición de un comportamiento rígido-plástico, es decir,
supone que sobre toda la estructura se satisface el equilibrio y el esfuerzo es igual o inferior al esfuerzo de fluencia.
Ancho efectivo — Ancho reducido de un elemento plano, sobre el cual se asume una distribución uniforme de
esfuerzos tal que su efecto en el comportamiento del miembro estructural sea equivalente al que produce la distribución real, no uniforme, de esfuerzos en el elemento real.
Ancho plano — Para un perfil tubular estructural (PTE) rectangular, ancho nominal de una cara menos dos veces el
radio exterior de la esquina. Cuando no se conoce este radio, puede tomarse como ancho plano el valor del ancho total menos tres veces el espesor de la pared.
Ancho promedio de la nervadura — Promedio entre los anchos máximo y mínimo de la nervadura de concreto en
un sistema de tablero metálico.
Aplastamiento — En una conexión pernada, estado límite para la transmisión de carga por presión entre el vástago
del perno y la cara de la perforación.
Aplastamiento (fluencia local por compresión) — Estado límite de fluencia local a compresión debida a la acción
de un miembro que se apoya sobre la sección transversal o la superficie de otro miembro.
Aplastamiento de la pared lateral — Estado límite basado en la resistencia al aplastamiento de las caras laterales de un miembro principal en una conexión de PTE.
Aplastamiento del concreto — Estado límite de falla a compresión en el concreto cuando éste alcanza la
deformación última.
Apoyo tipo balancín — Apoyo con una superficie curva sobre el cual puede balancearse el miembro soportado. Apoyo tipo rodillo — Barra redonda de acero que al rodar permite el desplazamiento del miembro que se apoya
sobre ella.
Apriete ajustado — En una junta pernada, apriete que se obtiene con unos pocos golpes de una llave de impacto o
con el esfuerzo máximo de un operario usando una llave común, de manera que las partes conectadas queden en contacto firme.
Área neta — Área bruta reducida para tener en cuenta el material removido. Área neta efectiva — Área neta modificada por el efecto de rezago de cortante.
Arriostramiento contra la torsión — Arriostramiento que restringe la torsión de una viga o columna.
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Arriostramiento lateral — Riostras diagonales, muros de cortante u otros sistemas equivalentes que proporcionan
estabilidad lateral en su plano.
Arrugamiento de la pared lateral — Estado límite de arrugamiento de las caras laterales de un miembro principal en
una conexión de PTE.
Arrugamiento del alma — Estado límite consistente en la falla local de la lámina del alma en la zona de aplicación de
una carga o reacción concentrada.
Barra de ojo — Miembro a tensión de espesor uniforme, conectado con un pasador que atraviesa una cabeza forjada
o cortada con llama y de ancho mayor que el del cuerpo del miembro. Sus dimensiones deben ser tales que la resistencia sea aproximadamente igual en el cuerpo y en la cabeza.
Barrera contra incendio — Elemento constructivo formado por materiales resistentes al fuego y ensayado de
acuerdo con la norma ASTM E119 u otro ensayo de resistencia al fuego aprobado para demostrar su conformidad con este Reglamento.
Borde del filete — Para una soldadura de filete, línea donde se unen la cara del filete y el metal base. Para un perfil
laminado, línea de tangencia de un filete.
Calificación de resistencia al fuego — Es el periodo de tiempo durante el cual un elemento, componente o sistema
de la edificación mantiene su capacidad de contener un incendio o continúa cumpliendo con su función estructural, determinado por medio de ensayos o métodos basados en ensayos.
Calza — Lámina usada para rellenar espacios en las conexiones o apoyos.
Capacidad rotacional — Relación entre la máxima rotación inelástica alcanzada y la rotación elástica idealizada para
la condición de iniciación de la fluencia.
Capitel de concreto — Sección de concreto sólido en un sistema compuesto de piso con tablero metálico, la cual se
forma cuando este tablero se interrumpe a lado y lado de la viga.
Carga — Fuerza u otra acción que resulta del peso de los materiales de construcción, de los ocupantes y sus
pertenencias, o de efectos ambientales, movimientos diferenciales o cambios dimensionales restringidos.
Carga de diseño — Carga que se aplica sobre la estructura, obtenida con base en una combinación de cargas
apropiada.
Carga de punzonamiento — En una conexión en PTE, componente de la fuerza de un miembro ramal en dirección
perpendicular al miembro principal.
Carga ficticia — Bajo el Método de Análisis Directo, carga virtual que se aplica en el análisis estructural para tener en
cuenta efectos desestabilizadores que no se están considerando de otra manera en el diseño.
Carga gravitacional — Carga que actúa en dirección de la gravedad, tal como las cargas vivas o las cargas muertas. Carga lateral — Una carga, tal como la producida por un sismo o viento, que actúa en dirección lateral. Carga mayorada — Producto de una carga nominal por el factor de carga correspondiente.
Cargas nominales — son las cargas especificadas en los numerales B.3 a B.6 de este Reglamento. Las cargas
muertas, vivas y de viento que se dan en el Título B son cargas nominales, es decir, no han sido multiplicadas por los coeficientes de carga.
Cerramiento — Conjunto de elementos de recubrimiento exterior de una estructura.
Coeficiente amplificador — Valor que multiplica los resultados de un análisis de primer orden para tener en cuenta
los efectos de segundo orden.
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Coeficiente de carga — Coeficiente que refleja las desviaciones de las cargas reales con respecto a las cargas
nominales, las imprecisiones en los análisis que se efectúan para obtener los efectos que ellas producen, y la probabilidad de que más de una carga ocurra con su máximo valor simultáneamente.
Coeficiente de reducción de resistencia — Coeficiente que tiene en cuenta las desviaciones inevitables de la
resistencia real con respecto a la resistencia nominal del elemento, así como el tipo de falla y sus consecuencias.
Columna — Miembro estructural cuya función primaria es la de resistir cargas axiales.
Columna compuesta tipo perfil relleno — Columna de construcción compuesta consistente en un perfil de sección
tubular relleno de concreto estructural.
Columna compuesta tipo perfil revestido — Columna de construcción compuesta consistente en una sección de
concreto estructural con uno o más perfiles de acero embebidos en ella.
Columna dependiente — Columna diseñada para soportar cargas gravitacionales únicamente, es decir, sus
conexiones no están previstas para proveer resistencia a cargas laterales.
Compartimentación — Encierro de espacios en un edificio con elementos que tengan una resistencia al fuego
específica.
Componente estructural — Miembro, conector, soldadura o elemento de conexión.
Concentración de esfuerzos — Condición de esfuerzos localizados, de magnitud considerablemente superior al
promedio (aún en secciones transversales de espesor uniforme cargadas uniformemente), generada por cambios bruscos en la geometría o por cargas concentradas.
Conector — Denominación general para referirse a pernos, remaches y otros dispositivos de conexión. Conector — En un miembro de construcción compuesta, es un espigo con cabeza, perno, canal, platina u otro perfil
soldado al perfil de acero y embebido en el concreto, para transmitir fuerzas entre los dos materiales.
Conexión — Combinación de elementos de conexión, conectores y partes de los miembros conectados que
intervienen en la transmisión de fuerzas entre dos o más miembros.
Conexión a momento — Conexión que transmite momentos flectores entre los miembros conectados. Conexión a momento parcialmente restringida — Conexión que transfiere momento, sin que sea despreciable la
rotación entre los elementos conectados.
Conexión a momento totalmente restringida — Conexión capaz de transferir momento con una rotación
despreciable entre los miembros conectados.
Conexión con separación — En armaduras en PTE, conexión donde los miembros ramales se conectan sobre la
cara del miembro principal quedando una separación entre ellos.
Conexión de deslizamiento crítico — Conexión pernada que ha sido diseñada para evitar el desplazamiento relativo
entre las partes conectadas, a través de la fricción que se genera en la superficie de contacto bajo la acción de la fuerza de apriete de los pernos.
Conexión en cruz — Para PTE, conexión en la cual las fuerzas de los miembros ramales u otros elementos
conectados transversales al miembro principal están equilibradas básicamente por fuerzas en miembros ramales u otros elementos que se conectan sobre la cara opuesta del miembro principal.
Conexión en K — Para PTE, conexión en la cual las fuerzas de los miembros ramales o elementos conectados
transversales al miembro principal están equilibradas básicamente por fuerzas en otros miembros ramales o elementos conectados sobre la misma cara del miembro principal.
Conexión en T — Para PTE, conexión en la cual el miembro ramal o elemento conectado es perpendicular al
miembro principal y las fuerzas transversales al miembro principal se equilibran básicamente por fuerzas de cortante en este último.
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Conexión en Y — Para PTE, conexión en la cual el miembro ramal o elemento conectado no es perpendicular al
miembro principal y las fuerzas transversales al miembro principal se equilibran básicamente por fuerzas de cortante en este último.
Conexión simple — Conexión en la cual el momento que se transmite entre los miembros conectados es
despreciable.
Conexión tipo aplastamiento — Conexión pernada en la cual las fuerzas de cortante se transmiten por
aplastamiento del perno contra los elementos de conexión.
Conexión traslapada — Para armaduras en PTE, una conexión en la cual los miembros ramales se traslapan en su
intersección.
Construcción restringida — Vigas individuales y sistemas de piso y techo de un edificio, para los cuales la
estructura circundante o de soporte es capaz de resistir expansiones térmicas considerables en el rango de temperaturas elevadas esperadas.
Construcción no restringida — Vigas individuales y sistemas de piso y techo de un edificio que se pueden
considerar sin restricción a la rotación y la expansión térmica en el rango de temperaturas elevadas esperadas.
Contraflecha — Curvatura que se introduce en una viga o armadura para compensar las deflexiones previstas por
acción de las cargas.
Corte por fusión — Corte con gas, plasma o láser.
Cubreplaca — Platina que se suelda o conecta con pernos a la aleta de un miembro para aumentar el área de su sección transversal, su módulo de sección o su momento de inercia.
Curvatura simple — Característica de la silueta deformada de una viga que no presenta puntos de inflexión a lo largo
de la luz.
DCCR (Diseño con coeficientes de carga y de resistencia) — Método por el cual los elementos estructurales se
diseñan de manera que su resistencia de diseño sea igual o superior a la resistencia requerida obtenida bajo la acción de las combinaciones con cargas mayoradas.
Deriva — Deflexión lateral de una estructura.
Deslizamiento — En una conexión pernada, estado límite de desplazamiento relativo entre partes conectadas que
ocurre antes de que se alcance la resistencia de diseño de la conexión.
Destijere — Corte ejecutado en un miembro estructural para remover una aleta y acomodarse a la forma de un
miembro que lo intercepta.
Diafragma — Cubierta, entrepiso u otro tipo de membrana o sistema de arriostramiento que transfiere cargas
aplicadas en su plano al sistema de resistencia para cargas laterales.
Dimensión nominal — Dimensión teórica, como las que aparecen en las tablas de propiedades de las secciones. Diseño por desempeño — Enfoque de diseño estructural basado en una definición previa de los objetivos de
desempeño, un análisis ingenieril y una evaluación cuantitativa de alternativas frente a dichos objetivos de diseño, utilizando herramientas de ingeniería, metodologías y criterios de desempeño aceptados.
Diseño prescriptivo — Método de diseño basado en la demostración del cumplimiento de los criterios generales
establecidos por una norma.
Distribución no uniforme de la carga — Para una conexión en PTE, condición en la cual la carga no se distribuye a
través de las secciones transversales de los elementos conectados de una manera que se pueda determinar directamente.
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Efecto de las cargas — Fuerzas, esfuerzos y deformaciones que se producen en un componente estructural por
efecto de la aplicación de las cargas.
Efecto de palanca — Amplificación de la fuerza de tensión en un perno causada por la acción de palanca entre el
punto de aplicación de la carga, el perno y la reacción sobre el elemento conectado.
Efecto P G — Efecto de segundo orden que tiene en cuenta la acción de las cargas sobre la geometría deformada a
lo largo de un miembro.
EfectoP ' — Efecto de segundo orden que tiene en cuenta la acción de las cargas sobre los nudos en su posición
desplazada.
Efectos de longitud — Consideraciones asociadas a la reducción de la resistencia de un miembro como resultado de
su longitud no soportada.
Efectos de segundo orden — Efectos que producen las cargas al actuar sobre la estructura en su configuración
deformada, tales como los efectos P ' y P G .
Eje geométrico — Eje paralelo a la aleta o al alma de un perfil.
Eje mayor — Eje centroidal asociado a la inercia máxima en una sección transversal. Eje menor — Eje centroidal asociado a la inercia mínima en una sección transversal.
Elemento no atiesado — Elemento plano a compresión que, a lo largo de uno de sus bordes paralelos a la dirección
del esfuerzo, carece de elementos fuera de su plano que actúen como atiesadores.
Elemento atiesado — Elemento plano a compresión que, a lo largo de sus dos bordes paralelos a la dirección del
esfuerzo, cuenta con elementos fuera de su plano que actúan como atiesadores.
Empalme — Conexión entre dos elementos estructurales que se empatan en sus extremos para conformar un
elemento de mayor longitud.
Empozamiento de agua — Acumulación de agua debida únicamente a la deflexión de la estructura de un techo
plano.
Ensayos no destructivos — Procedimientos de inspección en los cuales no hay destrucción de material ni se afecta
la integridad de ningún material o componente.
Escamas de laminación — Recubrimiento superficial de óxido que se forma en el acero por el proceso de laminado
en caliente.
Esfuerzo — Fuerza por unidad de área, debida a fuerzas axiales, de momento, cortante o torsión. Esfuerzo de diseño — Valor del esfuerzo asociado a la resistencia de diseño.
Esfuerzo de fluencia — Concepto aplicable tanto a materiales que tienen un punto de fluencia bien definido, como a
aquéllos que no lo tienen; en este último caso corresponde al valor del esfuerzo para el cual se alcanza una desviación límite especificada con respecto al comportamiento proporcional entre esfuerzos y deformaciones.
Esfuerzo de fluencia mínimo especificado — Límite inferior especificado para el esfuerzo de fluencia de un
material.
Espesor de diseño de la pared — Para PTE, espesor que se usa en el cálculo de las propiedades de la sección
transversal.
Esquina entrante — En un destijere de viga o en un agujero de acceso para soldadura, corte en un punto de cambio
abrupto de dirección, donde la superficie expuesta es cóncava.
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Estado límite — Condición más allá de la cual una estructura o uno de sus componentes deja de ser adecuada para
cumplir su función (estado límite de servicio) o alcanza su capacidad última de carga (estado límite de resistencia).
Estado límite de resistencia — Condición límite que afecta la seguridad de la estructura al alcanzarse la capacidad
última de carga.
Estado límite de servicio — Condición límite en la cual se afecta la capacidad de la estructura para mantener la
funcionalidad, el aspecto, la facilidad para el mantenimiento, la durabilidad y la comodidad de sus ocupantes.
Excentricidad del nudo — Para una conexión en una armadura en PTE, distancia perpendicular del punto de
intersección de las líneas de trabajo de los miembros ramales al eje centroidal del miembro principal.
Extremo no aporticado — Un extremo de un miembro cuya rotación no está restringida por rigidizadores o