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Timestamp: 2018-12-14 13:33:31
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SECCIÓN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO CONTENIDO - PDF
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Jaime Pinto Castellanos
1 SECCIÓN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO CONTENIDO 6.1 CAMPO DE APLICACIÓN DEFINICIONES SIMBOLOGÍA MATERIALES Aceros estructurales Pasadores, rodillos y balancines Bulones, tuercas y arandelas Bulones Tuercas Arandelas Sujetadores alternativos Dispositivos indicadores de la carga Conectores de corte tipo perno Metal de soldadura Metal fundido Fundiciones de acero y hierro dúctil Fundiciones maleables Hierro fundido Acero inoxidable Cables Alambre brillante Alambre galvanizado Alambre con recubrimiento epoxi Cables para puentes ESTADOS LÍMITES Disposiciones generales Estado límite de servicio Estado límite de fatiga y fractura Estado límite de resistencia fractura Disposiciones generales Factores de resistencia Estado límite correspondiente a evento extremo CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LÍMITE DE FATIGA Y FRACTURA Fatiga Disposiciones generales Fatiga inducida por las cargas Aplicación i
2 Criterios de diseño Categorías para diseño a fatiga Detalles cuyo uso está prohibido Resistencia a la fatiga Fatiga inducida por distorsión Placas de unión transversales Placas de unión laterales Tableros ortótropos Fractura REQUISITOS GENERALES DE DIMENSIONAMIENTO Y DETALLADO Longitud de tramo efectiva Contraflechas para compensar los efectos de las cargas permanentes Mínimo espesor del acero Diafragmas y marcos transversales Disposiciones generales Secciones doble Te rectas Secciones tipo cajón rectas Celosías y arcos Arriostramiento lateral Disposiciones generales Secciones doble Te rectas Secciones tipo omega invertida rectas Celosías Pasadores Ubicación Resistencia Combinación de flexión y corte Aplastamiento Mínimo tamaño de pasador para las barras de ojo Pasadores y tuercas para pasadores ELEMENTOS TRACCIONADOS Disposiciones generales Resistencia a la tracción Disposiciones generales Factor de reducción, U Combinación de tracción y flexión Área neta Relación de esbeltez límite Elementos armados Disposiciones generales Placas perforadas ii
3 6.8.6 Barras de ojo Resistencia mayorada Dimensiones Paquetes de barras de ojo Placas conectadas mediante pasadores Disposiciones generales Placas para pasadores Dimensiones Paquetes ELEMENTOS COMPRIMIDOS Disposiciones generales Resistencia a la compresión Compresión axial Combinación de compresión axial y flexión Relación de esbeltez límite Elementos no compuestos Resistencia nominal a la compresión Coeficientes de pandeo de placas y ancho de placas para compresión axial Elementos armados Disposiciones generales Placas perforadas Elementos compuestos Resistencia nominal a la compresión Limitaciones Disposiciones generales Tubos rellenos de hormigón Perfiles revestidos de hormigón ELEMENTOS DE SECCIÓN DOBLE TE SOLICITADOS A FLEXIÓN Disposiciones generales Secciones compuestas Tensiones a Secuencia de carga b Tensiones para secciones en flexión positiva c Tensiones para secciones en flexión negativa d Tensiones en el tablero de hormigón e Ancho efectivo del tablero de hormigón Secciones no compuestas Secciones híbridas Secciones de profundidad de alma variable Rigidez Tensiones en las alas y momentos flectores en los elementos iii
4 Mínima armadura para flexión negativa en el tablero de hormigón Fractura de la sección neta Resistencia al pandeo flexional del alma Almas sin rigidizadores longitudinales Almas con rigidizadores longitudinales Factores de reducción de la resistencia de las alas Factor de hibridez, R h Factor de balanceo de las cargas, Rb Límites aplicables a las dimensiones de la sección transversal Proporciones del alma Almas sin rigidizadores longitudinales Almas con rigidizadores longitudinales Proporciones de las alas Construibilidad Disposiciones generales Flexión Alas con arriostramiento discreto solicitadas a compresión Alas con arriostramiento discreto solicitadas a tracción Alas con apoyo lateral continuo solicitadas a tracción o compresión Tablero de hormigón Corte Colocación del tablero Deflexiones por cargas permanentes Estado Límite de Servicio Deformaciones elásticas Deformaciones permanentes Disposiciones generales Flexión Estado Límite de Fatiga y Fractura Fatiga Fractura Requisito especial sobre fatiga aplicable a las almas Estado Límite de Resistencia Disposiciones generales Flexión Disposiciones generales Secciones compuestas en flexión positiva Secciones compuestas en flexión negativa y secciones no compuestas Corte Conectores de corte Resistencia a la flexión Secciones compuestas en flexión positiva iv
5 Secciones compactas Disposiciones generales Resistencia nominal a la flexión Secciones no compactas Disposiciones generales Resistencia nominal a la flexión Requisito de ductilidad Resistencia a la flexión Secciones compuestas en flexión negativa y secciones no compuestas Disposiciones generales Alas con arriostramiento discreto solicitadas a compresión Alas con arriostramiento discreto solicitadas a tracción Alas con apoyo lateral continuo solicitadas a tracción o compresión Resistencia a la flexión del ala de compresión Disposiciones generales Resistencia al pandeo local Resistencia al pandeo lateral torsional Resistencia a la flexión del ala de tracción Resistencia al corte Disposiciones generales Resistencia nominal de las almas no rigidizadas Resistencia nominal de las almas rigidizadas Disposiciones generales Paneles interiores Paneles extremos Conectores de corte Disposiciones generales Tipos Separación de los conectores de corte en la dirección de la carga Separación transversal Recubrimiento de hormigón y penetración Resistencia al a fatiga Requisitos especiales para puntos de contraflexión bajo carga permanente Estado Límite de Resistencia Disposiciones generales Fuerza de corte nominal Resistencia nominal al corte Rigidizadores Rigidizadores transversales intermedios Disposiciones generales Ancho saliente Momento de inercia v
6 Área Rigidizadores de apoyo Disposiciones generales Ancho saliente Resistencia al aplastamiento Resistencia axial de los rigidizadores de apoyo a Disposiciones generales b Sección efectiva Rigidizadores longitudinales Disposiciones generales Ancho saliente Momento de inercia y radio de giro Cubrejuntas Disposiciones generales Requisitos aplicables a los extremos de los cubrejuntas Disposiciones generales Extremos soldados Extremos abulonados ELEMENTOS DE SECCIÓN TIPO CAJÓN SOLICITADOS A FLEXIÓN Disposiciones generales Determinación de las tensiones Apoyos Uniones entre ala y alma Bocas de acceso y drenaje Límites aplicables a las dimensiones de la sección transversal Dimensiones del alma Disposiciones generales Almas sin rigidizadores longitudinales Almas con rigidizadores longitudinales Dimensiones de las alas Restricciones especiales aplicables al uso del factor de distribución de las sobrecargas vivas en el caso de las secciones tipo cajón múltiple Construibilidad Disposiciones generales Flexión Corte Estado Límite de Servicio Estado Límite de Fatiga y Fractura Estado Límite de Resistencia Disposiciones generales Flexión vi
7 Disposiciones generales Secciones en flexión positiva Secciones en flexión negativa Corte Conectores de corte Resistencia a la flexión Secciones en flexión positiva Secciones compactas Disposiciones generales Resistencia nominal a la flexión Secciones no compactas Disposiciones generales Resistencia nominal a la flexión Resistencia a la flexión Secciones en flexión negativa Disposiciones generales Alas de secciones tipo cajón solicitadas a compresión Alas con apoyo lateral continuo solicitadas a tracción Resistencia a la flexión de las alas de las secciones tipo cajón solicitadas a compresión Disposiciones generales Alas no rigidizadas Alas rigidizadas longitudinalmente Resistencia a la flexión del ala de tracción Resistencia al corte Conectores de corte Rigidizadores Rigidizadores de alma Rigidizadores longitudinales de las alas de compresión ELEMENTOS VARIOS SOLICITADOS A FLEXIÓN Disposiciones generales Alcance Estado Límite de Resistencia Flexión Combinación de flexión y carga axial Corte Resistencia nominal a la flexión Disposiciones generales Elementos no compuestos Elementos de sección en forma de doble Te y H Elementos de sección tipo cajón Tubos de sección circular Perfiles U, perfiles L, perfiles Te y barras Elementos compuestos vii
8 Perfiles revestidos de hormigón Tubos rellenos de hormigón Resistencia nominal al corte de los elementos compuestos Perfiles revestidos de hormigón Tubos rellenos de hormigón Tubos de sección rectangular Tubos de sección circular UNIONES Y EMPALMES Disposiciones generales Uniones abulonadas Disposiciones generales Uniones antideslizantes Uniones por aplastamiento Resistencia mayorada Bulones, tuercas y arandelas Bulones y tuercas Arandelas Orificios Tipo a Disposiciones generales b Orificios holgados c Orificios ovalados cortos d Orificios ovalados largos Tamaño Tamaño de los bulones Separación de los bulones Mínima separación y distancia libre Máxima separación de los bulones que se utilizan para sellar una junta Máxima separación de los bulones de hilván Máxima separación de los bulones de hilván en el extremo de los elementos comprimidos Distancia a los extremos Distancias a los bordes Resistencia al corte Resistencia al deslizamiento Resistencia al aplastamiento en los orificios para bulones Resistencia a la tracción Disposiciones generales Resistencia nominal a la tracción Resistencia a la fatiga Acción de palanca viii
9 Combinación de tracción y corte Uniones soldadas Disposiciones generales Resistencia mayorada Disposiciones generales Uniones mediante soldaduras de ranura de penetración total a Tracción y compresión b Corte Uniones mediante soldaduras de ranura de penetración parcial a Tracción o compresión b Corte Uniones mediante soldaduras de filete a Tracción y compresión b Corte Área efectiva Tamaño de las soldaduras de filete Mínima longitud efectiva de las soldaduras de filete Retorno de los extremos de las soldaduras de filete Soldaduras de sellado Resistencia a la rotura de bloque de corte Elementos de conexión Disposiciones generales Tracción Corte Empalmes Empalmes abulonados Disposiciones generales Elementos traccionados Elementos comprimidos Elementos solicitados a flexión a Disposiciones generales b Empalmes en las almas c Empalmes en las alas Separadores Empalmes soldados Conexiones de los pórticos rígidos Disposiciones generales Almas REQUISITOS PARA DIFERENTES TIPOS DE ESTRUCTURAS Puentes de vigas con tablero inferior Celosías ix
10 Disposiciones generales Elementos de las celosías Tensiones secundarias Diafragmas Contraflecha Líneas de trabajo y ejes de gravedad Arriostramiento transversal y contravientos Disposiciones generales Puentes de celosía con tablero inferior Puentes de celosía con tablero superior Placas de empalme Puentes de armadura rebajada Resistencia mayorada Superestructuras con tableros ortótropos Disposiciones generales Ancho efectivo del tablero Superposición de efectos globales y locales Disposiciones generales Tableros en tracción global Tableros en compresión global Flexión transversal Diafragmas Arcos de alma maciza Amplificación de momentos para considerar las flechas Esbeltez de las almas Estabilidad de las alas PILOTES Disposiciones generales Resistencia estructural Resistencia a la compresión Resistencia a la compresión axial Combinación de compresión axial y flexión Pandeo Máximas tensiones de hincado admisibles A6.1 DISPOSICIONES GENERALES A6.1.1 Secciones con alas de compresión con arriostramiento discreto A6.1.2 Secciones con alas de tracción con arriostramiento discreto A6.1.3 Secciones con alas de compresión con apoyo lateral continuo A6.1.4 Secciones con alas de tracción con apoyo lateral continuo A6.2 FACTORES DE PLASTIFICACIÓN DEL ALMA A6.2.1 Secciones de alma compacta x
11 A6.2.2 Secciones de alma no compacta A6.3 RESISTENCIA A LA FLEXIÓN BASADA EN EL ALA DE COMPRESIÓN A6.3.1 Disposiciones generales A6.3.2 Resistencia al pandeo local A6.3.3 Resistencia al pandeo lateral torsional A6.4 RESISTENCIA A LA FLEXIÓN BASADA EN LA FLUENCIA DEL ALA DE TRACCIÓN B6.1 DISPOSICIONES GENERALES B6.2 CAMPO DE APLICACIÓN B6.2.1 Dimensiones del alma B6.2.2 Dimensiones del ala de compresión B6.2.3 Transiciones entre diferentes secciones B6.2.4 Arriostramiento lateral B6.2.5 Corte B6.2.6 Rigidizadores de apoyo B6.3 ESTADO LÍMITE DE SERVICIO B6.3.1 Disposiciones generales B6.3.2 Flexión B Adyacente a secciones sobre pilas interiores B En todas las demás ubicaciones B6.3.3 Momentos de redistribución B En secciones sobre pilas interiores B En todas las demás ubicaciones B6.4 ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA B6.4.1 Resistencia a la flexión B Adyacente a secciones sobre pilas interiores B En todas las demás ubicaciones B6.4.2 Momentos de redistribución B En secciones sobre pilas interiores B En todas las demás secciones B6.5 MOMENTO PLÁSTICO EFECTIVO B6.5.1 Secciones sobre pilas interiores con características momento-rotación mejoradas B6.5.2 Todas las demás secciones sobre pilas interiores B6.6 MÉTODO REFINADO B6.6.1 Disposiciones generales B6.6.2 Curvas momento nominal-rotación C6.1 DISPOSICIONES GENERALES C6.2 CONSIDERACIONES GENERALES C6.3 DISEÑO DE LA SUPERESTRUCTURA C6.4 DIAGRAMAS DE FLUJO PARA EL DISEÑO A FLEXIÓN DE SECCIONES DOBLE TE C6.4.1 Diagrama de flujo para el Artículo C6.4.2 Diagrama de flujo para el Artículo xi
12 C6.4.3 Diagrama de flujo para el Artículo C6.4.4 Diagrama de flujo para el Artículo C6.4.5 Diagrama de flujo para el Artículo C6.4.6 Diagrama de flujo para el Artículo C6.4.7 Diagrama de flujo para el Apéndice A C6.4.8 Diagrama de flujo para el Artículo D C6.4.9 Diagrama de flujo para el Artículo D D6.1 MOMENTO PLÁSTICO D6.2 MOMENTO DE FLUENCIA D6.2.1 Secciones no compuestas D6.2.2 Secciones compuestas en flexión positiva D6.2.3 Secciones compuestas en flexión negativa D6.2.4 Secciones con cubrejuntas D6.3 PROFUNDIDAD COMPRIMIDA DEL ALMA D6.3.1 En el rango elástico (D c ) D6.3.2 Cuando se produce el momento plástico (D cp ) D6.4 ECUACIONES DE PANDEO LATERAL TORSIONAL PARA C B > 1.0, CON ÉNFASIS EN LOS REQUISITOS SOBRE LONGITUD NO ARRIOSTRADA PARA DESARROLLO DE LA MÁXIMA RESISTENCIA A LA FLEXIÓN D6.4.1 Según los requisitos del Artículo D6.4.2 Según los requisitos del Artículo A D6.5 CARGAS CONCENTRADAS APLICADAS A ALMAS SIN RIGIDIZADORES DE APOYO D6.5.1 Disposiciones generales D6.5.2 Fluencia local de las almas D6.5.3 Abolladura del alma xii
13 SECCIÓN 6 (SI) ESTRUCTURAS DE ACERO 6.1 CAMPO DE APLICACIÓN Esta sección abarca al diseño de elementos de acero, empalmes y uniones para estructuras de vigas, pórticos, celosías y arcos, sistemas atirantados y colgantes, y sistemas con tableros metálicos, según corresponda. No se incluyen las estructuras tipo viga curva. En el Apéndice C se presenta una breve guía para el diseño de puentes de vigas de acero. La División I-A de las Especificaciones AASHTO contiene información limitada sobre el comportamiento sísmico de las estructuras de acero que se puede utilizar cuando resulte aplicable. C61 La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales están agrupados por acción estructural: Tracción y combinación de tracción y flexión (Artículo 6.8) Compresión y combinación de compresión y flexión (Artículo 6.9) Flexión y corte flexional: o Secciones doble Te (Artículo 6.10) o Secciones tipo cajón (Artículo 6.11) o Secciones varias (Artículo 6.12) El Artículo 6.13 contiene requisitos para uniones y empalmes. El Artículo 6.14 contiene requisitos específicos que se aplican a formas de armado y tipologías estructurales particulares, por ejemplo, puentes de vigas con tablero inferior, celosías, sistemas con tableros ortótropos, y arcos. 6.2 DEFINICIONES Estribo Soporte en un extremo de la superestructura de un puente. Relación de aspecto Relación entre las longitudes de los lados de cualquier configuración rectangular. Viga Elemento estructural cuya función principal es resistir cargas de flexión y corte. Viga-columna Elemento estructural cuya función principal es resistir tanto cargas axiales como momentos flectores. Resistencia al pandeo flexional Máxima carga que puede soportar una placa de alma sin experimentar pandeo local elástico teórico debido a la flexión. Flexión biaxial Flexión simultánea de un elemento o componente respecto de dos ejes perpendiculares. Bifurcación del equilibrio Fenómeno según el cual un elemento o componente idealmente recto o plano solicitado a compresión puede asumir una posición deformada o mantener su forma original, o bien un elemento idealmente recto solicitado a flexión se puede deformar y rotar fuera del plano o bien permanecer en su posición deformada en el plano. Análisis de bifurcación del equilibrio Análisis que se utiliza para determinar la carga de pandeo o bifurcación del equilibrio.
14 6-2 ESPECIFICACIONES AASHTO PARA EL DISEÑO DE PUENTES POR EL MÉTODO LRFD Rotura de bloque de corte Falla de una unión abulonada en el alma de una viga rebajada o de cualquier unión solicitada a tracción que involucra el arrancamiento de una parte de una placa a lo largo del perímetro que forman los bulones de conexión. Conjunto de un bulón Incluye el bulón, la(s) tuerca(s) y la(s) arandela(s). Ala de una sección tipo cajón Ala que está conectada a dos almas. El ala puede ser una placa plana no rigidizada, una placa rigidizada o una placa plana con hormigón armado unido a la placa mediante conectores de corte. Elemento de arriostramiento / Riostra Elemento cuya intención es arriostrar un elemento principal o una parte del mismo contra el desplazamiento lateral. Carga de pandeo Carga bajo la cual un elemento o componente idealmente recto solicitado a compresión asume una posición deformada. Elemento armado Elemento formado por componentes de acero estructural soldados, abulonados o remachados entre sí. Energía requerida en ensayo de impacto Charpy Mínima energía que debe ser absorbida en un ensayo Charpy sobre probeta con entalladura en V realizado a una temperatura especificada. Ensayo de impacto Charpy sobre probeta con entalladura en V Ensayo de impacto de acuerdo con la norma AASHTO T 243M (ASTM A 673M). Distancia libre entre bulones Distancia entre bordes de orificios de bulones adyacentes. Distancia libre de los bulones al borde Distancia entre el borde del orificio de un bulón y el extremo del elemento. Sección tipo cajón cerrado Elemento que trabaja a flexión cuya sección transversal está compuesta por dos almas verticales o inclinadas y que tiene al menos una célula completamente cerrada. Las secciones tipo cajón cerrado son efectivas para resistir la aplicación de torsión, ya que desarrollan flujo de corte en las almas y alas. Carga de colapso Carga que puede soportar un elemento estructural o estructura inmediatamente antes que se produzca la falla. Ala compacta En el caso de una sección compuesta en flexión negativa o de una sección no compuesta, ala de compresión con arriostramiento discreto que tiene una esbeltez para o por debajo de la cual el ala puede soportar deformaciones suficientes tales que se alcanza la máxima resistencia potencial a la flexión antes que el pandeo local del ala tenga un efecto estadísticamente significativo sobre la respuesta, siempre que se satisfagan los requisitos sobre arriostramiento lateral necesarios para desarrollar la máxima resistencia potencial a la flexión. Sección compacta Sección compuesta en flexión positiva que satisface requisitos específicos en cuanto a calidad del acero, esbeltez del alma y ductilidad, y que además es capaz de desarrollar una resistencia nominal superior al momento en primera fluencia pero no mayor que el momento plástico. Longitud no arriostrada compacta En el caso de una sección compuesta en flexión negativa o de una sección no compuesta, longitud no arriostrada límite de un ala de compresión con arriostramiento discreto para o por debajo de la cual se puede alcanzar la máxima resistencia potencial a la flexión antes que el pandeo lateral torsional tenga un efecto estadísticamente significativo sobre la respuesta, siempre que se satisfagan los requisitos sobre arriostramiento lateral necesarios para desarrollar la máxima resistencia potencial a la flexión. Alma compacta En el caso de una sección compuesta en flexión negativa o de una sección no compuesta, alma con una esbeltez para o por debajo de la cual la sección puede alcanzar una resistencia máxima a la flexión igual al momento
15 SECCIÓN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO 6-3 plástico antes que el pandeo flexional del alma tenga un efecto estadísticamente significativo sobre la respuesta, siempre que se satisfagan los requisitos sobre calidad del acero, ductilidad, esbeltez de las alas y/o arriostramiento lateral necesarios. Componente Parte constituiva de una estructura. Viga compuesta Viga de acero conectada a un tablero de manera que responden a las solicitaciones como si se tratara de un único elemento. Columna compuesta Elemento estructural que trabaja a compresión y que consiste ya sea en perfiles estructurales revestidos con hormigón o bien en un tubo de acero llenado con hormigón y diseñado para responder antes las solicitaciones como si se tratara de un único elemento. Unión / Conexión Soldaduras o conjunto de bulones que transmiten tensiones normales y/o de corte de un elemento a otro. Umbral de fatiga para amplitud constante Rango nominal de tensiones por debajo del cual un detalle determinado puede soportar un número infinito de repeticiones sin fallar por fatiga. Ala con apoyo lateral continuo Ala con revestimiento de hormigón o anclada mediante conectores de corte de manera tal que no es necesario considerar los efectos de la flexión lateral sobre dicha ala. También se supone que un ala con apoyo lateral continuo comprimida no está sujeta a pandeo local o lateral torsional. Ala determinante Ala superior o inferior de la menor de las secciones en un punto de empalme, cualquiera sea el ala que tiene la máxima la relación entre el valor de la tensión flexional elástica debida a las cargas mayoradas a la mitad de su espesor y el valor de la resistencia a la flexión mayorada. Carga crítica Carga bajo la cual se produce la bifurcación del equilibrio, determinada mediante un análisis teórico de la estabilidad. Marco transversal Reticulado transversal que conecta componentes longitudinales adyacentes que trabajan a flexión. Distorsión de la sección transversal Distorsión de la sección transversal de una sección tipo cajón cerrado o tipo omega invertida provocada por cargas de torsión. Viga curva Viga de sección doble Te, tipo cajón cerrado o tipo omega invertida que tiene curvatura en un plano horizontal. Tablero Elemento con o sin superficie de rodamiento que soporta las cargas de rueda en forma directa y es soportado por otros componentes. Sistema de tablero Superestructura en la cual el tablero está integrado con los componentes que lo soportan, o en la cual la deformación de los componentes que soportan el tablero tiene una influencia significativa sobre el comportamiento de dicho tablero Puente de celosía con tablero superior Sistema en el cual la calzada se encuentra al mismo nivel o a un nivel superior al del cordón superior de la celosía. Categorías para diseño a fatiga Agrupación de componentes y detalles que tienen esencialmente la misma resistencia a la fatiga. Diafragma Elemento transversal macizo, orientado verticalmente, que conecta componentes adyacentes longitudinales que trabajan a flexión o que se encuentran dentro de una sección tipo cajón cerrado o tipo omega invertida.
16 6-4 ESPECIFICACIONES AASHTO PARA EL DISEÑO DE PUENTES POR EL MÉTODO LRFD Ala con arriostramiento discreto Ala con apoyos a intervalos discretos. Fatiga inducida por distorsión Efectos de fatiga debidos a tensiones secundarias que normalmente no se cuantifican en el análisis y diseño típico de un puente. Distancia de los bulones al borde Distancia perpendicular a la línea de fuerza entre el centro de un orificio y el borde del elemento. Longitud efectiva Longitud equivalente KL que se utiliza en las fórmulas para compresión y que se determina mediante un análisis de bifurcación del equilibrio. Factor de longitud efectiva Relación entre la longitud efectiva y la longitud no arriostrada del elemento medida entre los centros de gravedad de los elementos de arriostramiento. Ancho efectivo Ancho reducido de una placa o losa de hormigón que, suponiendo una distribución de tensiones uniforme, produce el mismo efecto sobre el comportamiento del elemento estructural que el ancho real de la placa con su distribución de tensiones no uniforme. Comportamiento elástico Respuesta estructural en la cual la tensión es directamente proporcional a la deformación y al retirar la carga no queda deformación remanente. Análisis elástico Determinación de las solicitaciones que actúan sobre los elementos y uniones en base a la hipótesis de que la respuesta tensión-deformación del material es lineal y que la deformación del material desaparece al cesar la fuerza que la produjo. Material elastoplástico Material ideal cuya curva tensión-deformación varía linealmente entre el punto de deformación nula y tensión nula hasta llegar al punto de fluencia del material, a partir de lo cual la deformación aumenta aunque no haya aumentos adicionales de la tensión. Distancia de los bulones al extremo del elemento Distancia entre el centro de un orificio y el extremo del elemento medida a lo largo de la línea de fuerza. Panel del extremo / Panel final Sección final de una viga o celosía. Ingeniero Ingeniero estructural matriculado responsable por el diseño del puente o por supervisar la construcción del puente. Barra de ojo Elemento de sección rectangular que trabaja a tracción y cuyos extremos están agrandados para permitir uniones articuladas. Carga mayorada Producto de la carga nominal por un factor de carga. Sujetador Término genérico que se utiliza para designar soldaduras, bulones, remaches u otros mecanismos de unión. Fatiga Iniciación y/o propagación de fisuras debido a una variación repetida de una tensión normal que tiene una componente de tracción. Vida de diseño a fatiga Número de años que se anticipa un detalle resistirá las cargas debidas al tráfico supuestas en el diseño sin sufrir fisuración por fatiga. Estas especificaciones suponen una vida de diseño a fatiga de 75 años. Vida a fatiga Número de ciclos de tensión que provoca que un detalle falle por fatiga.
17 SECCIÓN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO 6-5 Resistencia a la fatiga Máximo rango de tensiones que puede soportar un detalle sin fallar para un número de ciclos especificado. Vida a fatiga finita Número de ciclos hasta la falla de un detalle cuando el máximo rango de tensiones probables es mayor que el umbral de fatiga para amplitud constante. Análisis de primer orden Análisis en el cual las condiciones de equilibrio se formulan en base a la estructura no deformada, es decir, las ecuaciones de equilibrio se escriben sin considerar el efecto de las deformaciones. Flexión lateral de un ala Flexión de un ala respecto de un eje perpendicular a la placa del ala debido a cargas laterales aplicadas al ala y/o torsión no uniforme en el elemento. Fuerza / Solicitación Resultante de la distribución de tensiones sobre un área determinada. Término genérico que se utiliza para designar cargas axiales, momentos flectores, pares torsores y cortes. Elemento de fractura crítica (FCM, según sus siglas en inglés)) Componente traccionado cuya falla provocaría el colapso del puente o su incapacidad para satisfacer la función para la cual fue diseñado. Tenacidad a la fractura Medida de la capacidad que tiene un material o elemento para absorber energía sin fracturarse. Generalmente se determina mediante el ensayo de impacto Charpy sobre probeta con entalladura en V. Separación de los bulones perpendicular a la dirección de la carga Distancia entre líneas de bulones adyacentes ; distancia entre la parte posterior de un ángulo simple u otro perfil y la primera línea de bulones. Longitud de apriete Distancia entre la tuerca y la cabeza del bulón. Placa nodal / Placa de empalme Placa de material que se utiliza para conectar elementos verticales, diagonales y horizontales de un reticulado. Puente de armadura rebajada Sistema de celosía en el cual la calzada está ubicada entre el cordón superior y el cordón inferior. En estos sistemas los laterales se extienden por encima de la calzada pero no están conectados entre sí. Viga híbrida Viga de acero fabricada en la cual el alma tiene una resistencia a la fluencia mínima especificada menor que la de una o ambas alas. Acción inelástica Condición en la cual la deformación no se recupera completamente al retirar la carga que la produjo. Redistribución inelástica Redistribución de los esfuerzos internos en un componente o estructura provocada por deformaciones elásticas en una o más secciones. Inestabilidad Condición de carga sobre un componente o estructura a partir de la cual un aumento de la deformación provoca una disminución de la capacidad de carga. Panel interior Tramo interior de una viga o celosía. Unión / Junta Área donde se unen dos o más extremos, superficies o bordes. Las juntas se clasifican de acuerdo con el tipo de sujetador utilizado y el método de transferencia de cargas. Enlazado Placas o barras que se utilizan para conectar los componentes de un elemento. Tensión de flexión lateral Tensión normal provocada por la flexión lateral de un ala.
18 6-6 ESPECIFICACIONES AASHTO PARA EL DISEÑO DE PUENTES POR EL MÉTODO LRFD Elemento que provee arriostramiento lateral Elemento que se utiliza individualmente o como parte de un sistema de arriostramiento lateral para evitar el pandeo de los componentes y/o para resistir cargas laterales. Pandeo lateral torsional Pandeo de un componente que involucra tanto deformación lateral como rotación. Nivel Parte de un pórtico rígido que incluye un elemento horizontal y todas las columnas entre dicho elemento y la base del pórtico o el elemento horizontal ubicado inmediatamente por debajo del elemento horizontal considerado. Estado límite Condición en la cual un componente o estructura deja de ser útil debido a que se considera que ya no resulta apto para la función para la cual fue diseñado o que es inseguro. Los límites que determinan la utilidad de una estructura incluyen las fallas frágiles, el colapso plástico, las deformaciones excesivas, la durabilidad, la fatiga, la inestabilidad y la serviciabilidad. Solicitación Momento, corte, fuerza axial o par torsor que las cargas aplicadas a la estructura provocan en un elemento. Recorrido de una carga Sucesión de elementos y uniones a través de la cual se transmite una carga desde su origen hasta su destino. Fatiga inducida por las cargas Efectos de fatiga debidos a las tensiones en el plano para las cuales explícitamente se diseñan los componentes y detalles. Pandeo local Pandeo de un elemento tipo placa solicitado a compresión. Soldadura cargada longitudinalmente Soldadura en la cual se aplica una tensión paralela al eje longitudinal de la misma. Eje mayor Eje baricéntrico respecto del cual el momento de inercia es un máximo; también se suele denominar eje principal mayor. Tensión neta de tracción Suma algebraica de dos o más tensiones cuyo resultado es de tracción. Ala no compacta En el caso de una sección compuesta en flexión negativa o de una sección no compuesta, ala de compresión con arriostramiento discreto que tiene una esbeltez igual o por debajo del límite en el cual la fluencia localizada dentro de la sección transversal del elemento asociada con un alma híbrida, tensiones residuales y/o monosimetría de la sección transversal tiene un efecto estadísticamente significativo sobre la resistencia nominal a la flexión. Sección no compacta Sección compuesta en flexión positiva para la cual no se permite que la resistencia nominal supere el momento en primera fluencia. Longitud no arriostrada no compacta En el caso de una sección compuesta en flexión negativa o de una sección no compuesta, longitud no arriostrada límite de un ala de compresión con arriostramiento discreto igual o por debajo del límite en el cual la aparición de fluencia en cualquiera de las alas de la sección transversal con consideración de los efectos de las tensiones residuales en el ala de compresión tiene un efecto estadísticamente significativo sobre la resistencia nominal a la flexión. Alma no compacta En el caso de una sección compuesta en flexión negativa o una sección no compuesta, alma que satisface requisitos sobre calidad del acero y que tiene una esbeltez igual o por debajo del límite en el cual no ocurre pandeo flexional elástico teórico del alma para valores de tensión elástica, calculados de acuerdo con la teoría de vigas, menores que el límite de la resistencia nominal a la flexión. Sección no compuesta Viga de acero en la cual el tablero no está conectado a la sección de acero mediante conectores de corte.
19 SECCIÓN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO 6-7 Ala no determinante En un punto de empalme, ala opuesta al ala determinante. Torsión no uniforme Torsión resistente interna en secciones de pared delgada, también conocida como torsión alabeada, que produce tensión de corte y tensiones normales, y bajo cuya acción las secciones transversales no permanecen planas. Los elementos que desarrollan torsión no uniforme resisten la torsión aplicada externamente mediante torsión alabeada y torsión de Saint-Venant. Ambas componentes de la torsión resistente interna varían a lo largo de la longitud del elemento, aunque la torsión concentrada aplicada externamente puede ser uniforme a lo largo del elemento entre dos puntos de restricción contra la torsión adyacentes. En los elementos de sección transversal abierta la torsión alabeada predomina sobre la torsión de Saint-Venant, mientras que en los elementos de sección transversal cerrada la torsión de Saint Venant predomina sobre la torsión alabeada. Sección abierta Elemento que trabaja a flexión cuya sección transversal no tiene ninguna célula completamente cerrada. Los elementos de sección abierta resisten torsión principalmente mediante torsión no uniforme, lo que provoca tensiones normales en las puntas de las alas. Tablero ortótropo Tablero formado por una placa de acero rigidizada con nervios de acero abiertos o cerrados soldados a la cara inferior de una placa de acero. Deformación permanente Tipo de acción inelástica en la cual el componente o sistema permanece deformado aun después de retirar la carga. Pila Columna, grupo de columnas conectadas entre sí u otra configuración diseñada como apoyo interior de la superestructura de un puente. Separación de los bulones en la dirección de la carga Distancia entre centros de orificios de bulones o conectores de corte a lo largo de la línea de fuerza. Análisis plástico Determinación de las solicitaciones sobre los elementos y conexiones en base a la hipótesis de comportamiento correspondiente a un sólido plástico, es decir, que el equilibrio se satisface en la totalidad de la estructura y que en ningún punto se excede la tensión de fluencia. Puede ser necesario considerar efectos de segundo orden. Rótula plástica Zona en fluencia que se forma en un elemento estructural cuando se llega al momento plástico. Se supone que la viga rota como si fuera articulada, excepto que dentro de la rótula se mantiene la capacidad de momento plástico. Momento plástico Momento resistente de una sección transversal completamente en fluencia. Deformación plástica Diferencia entre la deformación total y la deformación elástica. Plastificación Proceso de fluencia sucesiva de las fibras de la sección transversal de un elemento a medida que aumenta el momento flector. Placa Producto laminado plano cuyo espesor es mayor que 6.0 mm. Resistencia postpandeo Carga que puede soportar un elemento o componente después de sufrir pandeo. Elemento principal Elemento diseñado para soportar las fuerzas internas determinadas a partir de un análisis. Acción de palanca Acción de palanca que existe en las conexiones en las cuales la línea de aplicación de la carga es excéntrica respecto del eje del bulón, lo que provoca la deformación del accesorio y una amplificación de la carga axial sobre el bulón.
20 6-8 ESPECIFICACIONES AASHTO PARA EL DISEÑO DE PUENTES POR EL MÉTODO LRFD Momento de redistribución Momento interno provocado por la fluencia en un elemento continuo solicitado a flexión y mantenido en equilibrio por medio de las reacciones externas. Redistribución de momentos Proceso que se da como resultado de la formación de deformaciones inelásticas en las estructuras continuas. Tensión de redistribución Tensión de flexión que produce el momento de redistribución. Redundancia Propiedad de un puente que le permite continuar satisfaciendo la función para la cual fue diseñado aun cuando éste haya sufrido daños. Elemento redundante Elemento cuya falla no provoca la falla del puente. Vida a fatiga requerida Producto entre el tráfico medio diario correspondiente a camiones en un único carril, el número de ciclos por pasada de camión, y la vida de diseño en días. Tensión residual Tensiones que permanecen en un elemento o componente no cargado luego de ser plegado en frío y/o de su enfriamiento posterior a un proceso de laminado o soldadura. Flexión con curvatura doble Condición de flexión en la cual los momentos que actúan en los extremos de un elemento hacen que el elemento adopte una forma de S. Pórtico rígido Estructura en la cual las conexiones conservan la relación angular entre vigas y columnas bajo carga. Análisis de segundo orden Análisis en el cual las condiciones de equilibrio se formulan en base a la estructura deformada, es decir, las ecuaciones de equilibrio se escriben considerando la posición deformada de la estructura. Elemento secundario Elemento en el cual la tensión normalmente no se evalúa durante el análisis. Cargas de servicio Cargas que se anticipa soportará la estructura bajo condiciones de uso normal. Factor de forma Relación entre el momento plástico y el momento de fluencia, o relación entre el módulo resistente plástico y el módulo resistente elástico de una sección. Resistencia al pandeo por corte Máxima carga que puede soportar una placa de alma sin experimentar pandeo teórico debido al corte. Conector de corte Dispositivo mecánico que impide movimientos relativos tanto normales como perpendiculares a una interfase. Flujo de corte Fuerza de corte por unidad de ancho que actúa paralela al borde de un elemento tipo placa. Retraso del corte Distribución no lineal de la tensión normal a través de un componente provocada por distorsiones debidas al corte. Chapa Producto laminado plano cuyo espesor está comprendido entre 0.15 y 6.0 mm. Flexión con curvatura simple Forma deformada de un elemento en la cual el centro de curvatura se encuentra del mismo lado del elemento en la totalidad de la longitud no arriostrada. Ángulo de oblicuidad Ángulo que forma el eje de un apoyo respecto de una recta normal al eje longitudinal del puente, es decir, un puente rectangular tiene un ángulo de oblicuidad de 0º.
21 SECCIÓN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO 6-9 Losa Tablero compuesto por hormigón y armadura. Ala esbelta En el caso de una sección compuesta en flexión negativa o de una sección no compuesta, ala de compresión con arriostramiento discreto que tiene una esbeltez para o por debajo de la cual la resistencia nominal a la flexión es determinada por el pandeo elástico local del ala, siempre que se satisfagan los requisitos sobre arriostramiento lateral necesarios. Longitud esbelta no arriostrada En el caso de una sección compuesta en flexión negativa o de una sección no compuesta, longitud no arriostrada límite de un ala de compresión con arriostramiento discreto para o por debajo de la cual la resistencia nominal a la flexión es determinada por el pandeo torsional lateral elástico. Alma esbelta En el caso de una sección compuesta en flexión negativa o de una sección no compuesta, alma con una esbeltez para o por debajo de la cual el alma alcanza la tensión teórica de pandeo elástico por flexión antes que el ala de compresión alcance la resistencia a la fluencia. Relación de esbeltez Relación entre la longitud efectiva de un elemento y el radio de giro de la sección transversal del elemento, ambos con respecto al mismo eje de flexión, o ancho o profundidad total o parcial de un componente dividido por su espesor. Empalme Grupo de conexiones abulonadas, o una conexión soldada, suficiente para transmitir el momento, corte, esfuerzo axial o par torsor entre dos elementos estructurales unidos por sus extremos de manera de formar un único elemento de mayor longitud. Torsión de Saint-Venant Parte de la torsión resistente interna de un elemento que solamente produce tensiones de corte puro en una sección transversal, también conocida como torsión pura o torsión uniforme. Encofrado perdido Encofrado permanente ya sea metálico o de hormigón que permanece en su sitio una vez finalizada la construcción. Rigidizador Elemento, generalmente un perfil o una placa, que se une a una placa o al alma de una viga con el objeto de distribuir las cargas, transmitir corte o evitar el pandeo del elemento al cual está unido. Rigidez Resistencia de un elemento o estructura a la deformación, medida como la relación entre la fuerza aplicada y el desplazamiento correspondiente. Endurecimiento por deformación Fenómeno por el cual el acero dúctil, luego de sufrir una deformación considerable al llegar o inmediatamente después de pasar el punto de fluencia, tiene capacidad para resistir cargas considerablemente mayores que aquella que provocó la fluencia inicial. Deformación correspondiente al inicio del endurecimiento por deformación Para los aceros estructurales cuya relación tensión-deformación presenta una región plástica plana o prácticamente plana, valor de la deformación al iniciar el endurecimiento por deformación. Rango de tensiones Diferencia algebraica entre las tensiones extremas provocadas por el paso de una carga. Subpanel Panel de un alma rigidizada dividido por uno o más rigidizadores longitudinales. Resistencia a la tracción Máxima tensión de tracción que es capaz de soportar un material. Acción de campo de tensiones Comportamiento de un panel de viga bajo corte en el cual se desarrollan tensiones de tracción diagonal en el alma y fuerzas de compresión en los rigidizadores transversales de manera análoga a una cercha Pratt.