Proyecto desarrollado l ado y financiado por Gerdau AZA S.A. con aportes del Fondo de Innovación para la Com petitividad v idad del Ministerio de Econom ía, Fomento y Tur Turismo ismo
Otros documentos técnicos de G erdau AZA disponibles para los usuarios interesados son: • Manual de Cálculo de Hormigón Armado • Manual de Armaduras de Refuerzo para Hormigón • Manual Sistema de Refuerzo de Rocas con Pernos Saferock • Manual de Diseño Án gulos Estructurales Estructurales L-AZA • Catálogo Técnico de Barras y Perfiles Laminados
Para consultas sobre nuestros productos y servicios: o s: E-mail:
[email protected] www.joistec.cl www.gerdauaza.cl
Currícula de los Autores Alb ert ertoo M ac accio cioni ni Q ue ueza zada da,, es ingeniero civil, mención estructuras, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile, socio de Bascuñán M accioni e Ingenieros Asociados, BMing. Bárbara Ramírez Hernández, Hernández, es ingeniero civil, mención estructuras, Facultad de Ingeniería de la Universidad de Concepción, ingeniero de proyectos en Bascuñan Maccioni e Ingenieros Asociados, Bming. Rodolfo Vergara del Pozo, Pozo , es ingenier ingenieroo civil, mención estructuras, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile y Master of Science in Structural Engineering, Imperial College of Science and Technology, London University.
Vis ta aér aérea ea Pla nta Co Colina lina Ge rda u A ZA
Vis ta aér aérea ea Pla nta Re Renca nca Ge rda u A ZA
6
Manual de Diseño Sistema Constructivo v o JOISTEC ®
Presentación Gerdau en Chile, representada por Gerdau AZA, en su permanente
Entre las materias abordadas se d istinguen, en el primer capítulo,
comprom iso por promover el uso y aplicaciones del acero en la
la introducción, la denominación del producto y los procesos de
industria y la construcción, tiene el agrado de d e presentar a la comunidad
fabricación y control de calidad de los ángulos laminado s en caliente iente
de arquitectos, arquitectos, ingenieros n genieros y constructores, constructores, como también a lala s
Gerdau AZA, realizados de acuerdo a los estándares de la más
empresas constructoras, inmobiliarias inmobiliarias y del retail, inversio nistas y
alta calidad, en las instalaciones o nes de sus Plantas ubicadas en la
fabricantes de estructuras metálicas, la primera mera edición del Man ual
Comuna de Colina y de Renca, en la Región Metropolitana.
de Diseño Sistema Constructivo JOISTEC ® , cuyo desarrollo fue financiado por Gerdau AZA con aportes del Fondo de Innovación
Como temas centrales incluidos en el cuerpo de este manual, se
para la Competitivi Com petitividad dad del Ministerio M inisterio de Economía, Fomento Fom ento y Turismo. Turismo.
destacan: las bases teóricas, el diseño de las Joistec ® y Girders, tanto mediante el método ASD com o LRFD, las deformaciones,
El Sistema
JOISTEC®
de Gerdau AZA se compone de los siguientes
sus tablas de carga, una selección de ejemplos, algunos casos
elementos estructurales de alma abierta: las Girders o vigas maestras,
especiales de diseño y una serie de láminas un itarias con detalles es
las Joistec propiamente dichas, que son viguetas para uso en
constructivos del Sistema JOISTEC ® , para finalizar con un anexo
estructuras estructur as de techumbre o de pisos, y los accesorios del sistema.
donde se muestran los resultados de los ensayos de verificación
®
del diseño estructural, realizado realizado por DICTUC , y otro donde se Este sistema fue diseñado para satisfacer los requerimientos requerimientos de
presenta una serie de recom endaciones para el transporte y m onta ontaje je
superficies superfici es amplias, libres de elementos estructurales e s verticale s
del producto JOISTEC ® .
intermedios, mediante distancias entre apoyos de hasta 24,0 metros de largo para las Girders y 26,0 metros para las Joistec ® . Todo To doss los l os an antec tec ed eden entes tes téc nic os de es este te ma nu nual al y d el pro du ducto cto JOISTEC® , corresponden al resultado de los estudios y ensayos de validación realizados con perfiles ángulo de acero laminados e n caliente, Grado A270ES, fabricados por G erdau AZA. En consecue consecuencia, ncia, todas las características, sticas, propiedades y las aplicaciones indicadas no deben hacerse válidas en perfiles de otro origen, aún cuando estos
Esperamos muy sinceramente, que esta primera edición del Manual de Diseño Sistema Constructivo JOISTEC ® , sea un aporte valioso y necesario para todas las personas vinculadas con el diseño y ejecución de estructuras de acero y confiamos, además, en la favorable acogida que tendremos entre todos los profesionales de la arquitectura, ingeniería y construcción, quienes en forma directa o indirecta, día a día especifican o utilizan nuestros produc tos.
perfiles sean aceptados por las especificaciones y normas vigentes. Finalmente, un sincero reconocimiento por el respaldo y confianza El contenido del presente documento de 128 páginas, ampliamente
que han depositado en Gerdau AZA, y el agradecimiento ante
desarrollado por sus autores y equipo de colaboradores, consta
cualquier aporte, observación o comentario que sirva para enriquecer quecer
de 8 Capítulos y 5 Anexos complementarios.
el producto JOISTEC ® y estas páginas en futuras ediciones.
7
Índice I nformación General Información
11
1.1
Introducción
13
1.2 1.2.1
Denom inación del Producto Joistec Denom inación de las Joistec ®
14 14
1.2.2
Denom inación de las Girders
14
1.3
Fabricación de los Ángulos Laminado s Estructurales Gerdau AZA
15
1.3.1
Fabricación del acero
15
1.3.2
Colado del acero
15
1.3.3
Laminación en caliente
16
1.3.4
Control de calidad y certificación
17
1.3.5
Características y propiedades
19
1.3.6
Serie de los Ángulos
20
1.3.7
Embalaje de los productos
21
Bases Teóricas
23
2.1
Definiciones
25
2.2
Componentes de una Joistec®
25
2.3
Conexión Crimped
26
2.4
Girders
26
2.5
Puntales (Bridging)
28
2.6
Series Sistema Constructivo JOISTEC ®
29
Diseño de Joistec ® y Girders
31
3.1
Tensiones
33
3.1.1 3.1.2
Tracción Compresión
33 33
3.1.3
Flexión
34
3.1.4
Soldadura
34
3.2
Esbelteces Máximas
34
3.3
Elementos que componen una Joist Joistec ec ®
37
3.3.1
Cuerdas
37
3.3.2
Alma
39
3.3.3
Puntales (Bridging)
39
3.4
Conexiones
42
3.5
Contraflecha
42
3.6 3.7
Diseño de la Joistec Serie LH Diseño de las Girders
Capítulo 1
®
Capítulo 2
Capítulo 3
®
8
42 43
Manual de Diseño Sistema Constructivo v o JOISTEC ®
Capítulo 4
Deformaciones
45 ®
4.1 4.2
Deformac iones en Joistec Deformac ión en Girders
47 47
Tablas de Cargas
49
5.0
Consideracione s para el uso de las tablas
51
5.1
Tabla de Carga Joistec ® Método ASD
52
5.2
Tabla de Carga Joistec ® Método LRFD
54
5.3
Tabla de Carga y Pesos Girders Método ASD
56
5.4
Tabla de Carga y Pesos Girders Método LRFD
56
Ejemplos
59
Capítulo 5
Capítulo 6
®
6.1 6.2
Ejemplo de Joistec ® Simplemente Apoyada (ASD) Ejemplo de Joistec Simplemente Apoyada (LRFD)
61 62
6.3
Ejemplo de Girder Simplemente Apoyada (ASD)
62
6.4
Ejemplo General
63
Casos Especiales de Diseño
77
7.1
Joistec® con P endiente
79
7.2
Girder con Pendiente
80
7.3
Joistec® como Puntales de Cubierta
80
7.4
Marcos Rígidos
81
7.5
Joistec® con Succión de Viento
81
7.6 7.7
Vibraciones Recomendaciones de Estruct Estructuración uración de l Sistema Construct Constructivo ivo JOISTEC ®
81 82
7.8
Estructuración para Sistemas de Piso
83
7.9
Estructuración Eficiente
85
Librería de D etalles
87
Capítulo 7
Capítulo 8
10 1
An ex exos os
A.1
Refere Re fere nci ncias as
10 3
A.2
Términ Tér min os y D efin efinicio iciones nes
10 4
A.3
Ensay En sayos os de Ver Verifica ifica ció ciónn del d el D ise iseño ño Es Estruc truc tur tural al JOIS J OIS TE TEC C®
11 3
A.4 A.5
Re come Reco menda nda cio cione ness para p ara el Transp Tra nsp ort ortee y Mo nta ntaje je Tabla Co Conve nve rsió rsiónn de d e U nid nidad ades es
11 7 12 4
9
Productos y procesos de calidad reconocida y certificada 10
Capítulo 1
Inform Infor m ación General 1.1 Introducción 1.2 Denominación del Producto Joistec® 1.2.1 Denominación de las Joistec® 1.2.2 Denominación de las Girders 1.3 Fabricación de los Ángulos Estructurales Gerdau AZA 1.3.1 Fabricación del acero 1.3.2 Colado del acero 1.3.3 Laminación en caliente 1.3.4 Control de calidad y certificación 1.3.5 Características y propiedades 1.3.6 Serie de los Ángulos
Capítulo 1: Información General
Capítulo 1
Información Inf ormación General G eneral 1.1
INTRODUCCIÓN
lo que es muy ineficiente, resultando un peso estructural relativamente elevado por unidad de superficie.
El presente Manual de Diseño para estructuras de techumbres y entrepisos JOISTEC®, ha sido desarrollado
Con el Sistema JOISTEC ®, es posible unir estructuras
por Gerdau AZA para entregar a los ingenieros, arquitectos
primarias tan distantes como 26 m con Joistec
y constructores de nuestro país, toda la infomación técnica
cumplen la función de costaneras, sin requerir de otros
necesaria para el diseño de edificios de acero,
apoyos intermedios, de manera de obtener una solución
especialmente galpones y naves con superficies libres
simple y económica.
®
que
importantes, es decir, aquellos que cuentan con grandes luces y modulaciones, que son difíciles de construir de
El elemento básico utilizado es el ángulo laminado en
manera económica en la actualidad, con los sistemas y
caliente, Grado A270ES, fabricado por Gerdau AZA
estructuracioness tradicionales. estructuracione
conforme a la norma chilena NCh 203, con el cual se forman las vigas enrejadas primarias o vigas principales
El Sistema Constructivo JOISTEC ® aprovecha toda la
conocidas como Girders, y las vigas enrejadas secundarias
experiencia del sistema conocido como Steel Joist, el cual
(costaneras) que reciben las cubiertas, denominadas
se ha desarrollado y aplicado con éxito en EEUU, Canadá,
Joistec®, y los elementos que evitan la inestabilidad lateral
México y otros países por más de 80 años. Este sistema
de estas últimas, conocidos como puntales (bridging).
ha tenido una permanente evolución orientada a conseguir estructuras cada vez más seguras, resistentes y livianas.
El ángulo laminado en caliente tiene excelentes propiedades para la construcción de estructuras enrejadas. El hecho
El surgimiento en Chile de proyectos comerciales comerciales de grandes
de obtener su forma mediante el paso por un tren de
superficies, como supermercados, centros de distribución,
rodillos a altas temperaturas, permite una sección muy
bodegas, centros comerciales y hangares, ha generado la
estable y prácticamente libre de esfuerzos residuales.
necesidad de disminuir el número de columnas en la planta a cubrir, lo que ha significado una presión sobre los
La sección en el vértice del ángulo contiene un canto
diseñadores para lograr espacios con columnas cada vez
nítido, mientras que al interior de éste es redondeado, con
más distanciadas, a lo largo y ancho de las naves, y esto
lo que se obtiene una sección compacta compacta con propiedades propiedades
ha sido resuelto trabajosamente diseñando sobre las
geométricas para el diseño muy superiores a otros ángulos
estructuras primarias, otras estructuras enrejadas que
presentes en el mercado, como por ejemplo, un mayor
finalmente reciben las costaneras de techo, las cuales
momento de inercia y una menor esbeltez local del ala.
normalmente cubren distancias no mayores a los 6 m. De esta forma, para cubrir una distancia de 18 m entre columnas,
Las series de Joistec ® y Girders desarrolladas por
a lo largo y ancho del edificio, se necesitan 4 líneas de
Gerdau AZA corresponden a un subconjunto de las series
estructuras separadas cada 6 m para cubrir esta modulación,
de costaneras Joists y vigas Girders publicadas por el
13
Steel Joist Institute (SJI) de EEUU y para su selección se
1.2
DENOMINACIÓN DEL PRODUCTO JOISTEC®
requerimientos y condiciones del mercado nacional.
1.2.1
Denominación de las Joistec®
El diseño de estos elementos se basa en la Edición 43
El primer número en la denominación es la altura nominal
“Standard Specifications Load Tables and Weight Tables for Steel Joists and Joist Girders (SJI, 2010, ver anexo A1)”.
en centímetros, la altura en milímetros que se incluye en la tabla es la que se adopta para el mercado nacional. Las
tomaron aquellos diseños que mejor se adaptaban a los
tablas dan también el peso aproximado en kilos por metro. Una Joistec® se puede seleccionar con la ayuda de tablas
La capacidad de carga en kgf/m entregada en las tablas
estándares de carga incluidas en este Manual. Estas tablas
para una luz determinada es garantizada por el fabricante. f abricante.
dan capacidades de carga en kgf/m, disponibles tanto
Por ejemplo, una Joistec ® 50K3 significa que tiene una
para el método LRFD como ASD, en unidades métricas.
altura real de 500 mm, y que pertenece a la serie K del SJI.
Si se observa una tabla, ASD o LRFD, éstas entregan para
La Joistec® 50K3 para una luz de 12 metros resiste una
cada combinación de luz y Joistec® un par de valores. Los
carga total de 188 kg/m y una carga viva de 100 kg/m para el Método ASD.
valores ubicados en la parte superior e inferior de la tabla para una luz dada, corresponden respectivamente a la capacidad total de carga en kgf/m y a la sobrecarga en
Tanto las cuerdas superior como como inferior de las Joistec Joistec ®,
kgf/m que producirá una deformación de 1/360 de la luz.
series K y LH, así como los elementos del alma son de acero
Para luces en la zona sombreada de la tabla se requieren
con una tensión de Fluencia de 2700 kgf/cm2 (Acero Grado
puntales (bridging) especiales.
A270ES). A270 ES). La cap capacid acidad ad de car carga ga de de las las Joiste Joistecc® de la serie K ha sido verificada por Gerdau AZA con ensayos de carga.
Todas las Joistec Jo istec ® están diseñadas como enrejados simplemente apoyados, con carga uniformemente distribuida
1.2.2
Denominación de las Girders
en la cuerda superior. Esta carga somete a la cuerda superior tanto a flexión como a compresión, por lo que se diseña
Las Girders se diseñan para soportar Joistec ®. Para una
como una viga-columna (flexo compresión). El diseño
luz determinada, el ingeniero determina el número de
considera para la estabilidad lateral, la cantidad de apoyos
espacios de Joistec ®, luego de las tablas de peso de las
laterales que se indica en la tabla 5.3. El diseño de estos
Joistec® se selecciona una altura de Girder. La Girder se
elementos de apoyo lateral se encuentra regido por las
designa especificando especificando su altura, el número de espacios de
disposiciones de las “Standard Specifications”, los cuales
Joistec®, la carga en cada punto del panel de la cuerda
deben cumplir esbelteces mínimas, y se diseñan para una
superior cargado de la Girder, y una letra para indicar si la
fuerza horizontal equivalente a un porcentaje de la capacidad
carga es factorada (“F”) o no factorada (“K”). Por ejemplo,
en compresión de los elementos de la cuerda que dan apoyo.
usando ASD, una 1,8G10N2700 es de 1.800 mm de altura, provee 10 espacios iguales para Joistec ® en la cuerda
En el caso de considerar los lo s deck de piso o de techumbre
superior, y será capaz de resistir 2700 kgf de carga en cada
como elementos de apoyo lateral continuo de la cuerda superior, se deben verificar dichos paneles según lo
posición de Joistec®. Las tablas de las Girders entregan el peso en kilógramos por punto del panel para la Girder
especificado por el Steel Deck Institute Institute (SDI).
especificada para una luz dada.
14
Capítulo 1: Información General
1.3
FABRICACIÓN FABRI CACIÓN DE LOS ÁNGULOS LAMIN ADOS
en el cual alcanza una temperatura de alrededor de 1.630ºC,
ESTRUCTURALE S GERDAU AZA AZA
el acero es trasladado a un Horno Hor no de Cuchara donde se realizará la etapa de afino y se procederá a tomar muestras
1.3.1
Fabricación del acero
de acero, para realizar el análisis de espectrometría, con el propósito de conocer su composición química. Durante
En Gerdau AZA, el proceso de fabricación del acero acer o se inicia con la selección, procesamiento y corte de trozos
toda la etapa de fusión, se inyectan al horno importantes cantidades de oxígeno para extraer y remover las impurezas
de acero en desuso, la chatarra, que es la materia prima
y cumplir así con los estándares de calidad previamente
básica. Otros elementos que también son empleados en
establecidos.
la fabricación, fabricación, son las ferr oaleaci oaleaciones, ones, oxígeno, oxígeno, cal y fundentes, entre otros.
Luegoo de conocido Lueg conocido el informe informe sobr e la composición composición química, se realizan las correcciones necesarias mediante
En primer lugar, la materia prima se carga en cestas, en
el proceso de afino, lo que permite obtener la composición
proporciones adecuadas para satisfacer las especificaciones
y purezas deseadas. deseadas. De esta esta forma, el grado del del acer o
del pr pr oces ocesoo de fabric fabricació aciónn del acer acer o, las que que son
estructural A270ES se obtiene a partir de un cuidadoso
trasladadas traslada das a la Acería para para alimentar alimentar el hor no de arco eléctrico. eléct rico. Toda Toda la carga carga es fundida fundida en el el hor no de 60
control de la composición y mediante la adición de ferroaleac ferro aleaciones iones,, como ferr oman omanganes ganesoo y ferr osilic osilicio, io,
toneladas de capacidad, mediante la aplicación de un arco
aprovechandoo la mayor afinidad química de estos elementos aprovechand
eléctrico eléct rico que desarr desarr olla una potencia potencia de 45.000 KV A.
para formar, entre otros, óxidos y sulfuros que pasan en mayor cantidad a la escoria.
Una vez terminado el proceso de fusión, en donde toda la carga pasa del estado sólido al estado líquido, momento
Cuando el acero líquido cumple con las especificaciones requeridas, tanto de composición química como de temperatura, éste es trasladado en la cuchara hasta la máquin máquinaa de colad coladaa continu continua, a, donde donde se se r eal ealizar izaráá el colado del acero.
1.3.2
Colado del acero
Obtenidoo el acer o en su estado líquido, éste Obtenid éste debe solidificarse en forma conveniente para la utilización posterior en los trenes de laminación, lo cual se hace mediante un equipo de colada continua, en el que se aplica un proceso proceso distinto del convencional, para transformar tr ansformar el acero líquido en un producto semiterminado, llamado palanquilla, que son barras macizas de 130 x 130 mm de sección. Figura 1.3.1: Palanquillas de 130 x 130 mm de sección
El acero líquido que se encuentra en la cuchara de colada,
15
Luego de esto, las palanquillas son inspeccionadas visualmente para detectar eventuales defectos superficiales o de forma. Después de aprobadas, apr obadas, las palanquillas son separadas por coladas, identificadas y almacenadas para la operación siguiente: la laminación en caliente.
1.3.3
Laminación en caliente
La laminación en caliente es un proceso de transformación termomecánico, termomecánic o, en donde se da la forma final a los productos siderúrgicos. En el caso de los perfiles ángulo laminados estructurales de alas iguales, el proceso es el siguiente: en la planta de laminación las palanquillas son seleccio sele ccionad nadas as de acu acuer er do al grado grado del del acer acer o y son son Figura 1.3.2: Líneas de colada continua de acería, Planta Colina
cargadas a un horno de recalentamiento horizontal, donde alcanzan una temperatura uniforme de 1.200ºC, lo que permitirá su deformación plástica durante el proceso de
es transferido a una artesa o distribuidor , desde donde
laminación en caliente.
pasa a las vías de colada. En este proceso, la palanquilla es tratada mecánicamente, Desde el distribuidor, el acero cae dentro de tres lingoteras
haciéndola pasar sucesivamente por trene treness de laminación,
de cobre sin fondo, de doble par ed y refrigeradas por
los cuales cuales van van r educ educiend iendoo su sección sección origina originall y
agua, donde se se inicia la solidificación solidificación del acer acer o, con la formación de una delgada cáscara superficial endurecida, que contiene aún su núcleo de metal en estado líquido. Para ayudar a acelerar la formación y engrosamiento de dicha cáscara, las lingoteras tienen un movimiento de oscilación vertical que, además, impide su adherencia a las paredes del molde y permite su transporte hacia el mecanismo extractor. Después de dejar las lingoteras, lingoteras, tr es metros debajo de éstas, el acero superficialmente sólido es tomado por juegos de rodillos refrigera refrigerados dos con chorros de agua a alta presión, solidificándose completamente, y ya convertido en palanquilla, cortado automáticamente a la longitud deseada, mediante oxicorte.
16
Figura 1.3.3: Sala de Laminación, Planta Renca
Capítulo 1: Información General
consecuentemente, consecuenteme nte, aumentando la longitud inicial. De
de Normalización Normalización – INN, NCh203 Of.2006, “Acer o para
esta forma, se lleva la sección transversal de la palanquilla
uso estructural- Requisitos”, que establece los requisitos
cada vez más próxima a la forma y espesor final del perfil
de diseño que deben cumplir los aceros destinados al uso
ángulo de alas iguales requerido.
en estructuras generales y aquellos para estructuras sometidas a cargas de origen dinámico.
En su planta ubicada en la comuna de Renca, Gerdau AZA posee un laminador continuo de 100.000
El sistema de control de calidad establece la extracción,
toneladas anuales de capacidad, que permite controlar el
identific iden tificació aciónn y r etir etiroo de muest muestras ras por por inspect inspector or es
enfriamiento enfriamien to de las barras, con lo cual cual las pr opiedad opiedades es
calificados. En nuestro caso, los ensayes y certificación
mecánicas finales son determinadas con gran precisión,
son realizados por el Instituto de Investigaciones y Ensaye
dado que los perfiles son conducidos hasta el final del tren
de Materiales de la Universidad de Chile, IDIEM y el
de laminación, a una parrilla o lecho de enfriamiento donde
certificado entregado por Gerdau AZA.
terminan de enfriarse, enfr iarse, para luego pr proceder oceder a su endere enderezado zado y corte en frío a la medida deseada, para finalmente ser
En la página siguiente, se ajdunta un facsimil de certificado
empaquetados, etiquetados y almacenados. Es aquí donde
e informe de calidad, emitido por IDIEM, el que describe
se extraen las muestras para su aprobación y certificación de acuerdo a las normas vigentes.
los controles necesarios a que son sometidos los Ángulos Laminados Estructurales y los resultados r esultados obtenidos en los ensayos.
1.3.4
Control de calidad y certificación
Las muestras son pr preparadas eparadas para ser sometidas a ensayos normalizados, midiéndose las pr opiedades mecánicas mecánicas
Todo T odo el pro proceso ceso de la gestión gestión de fabri fabricaci cación, ón, de los os perfil perfiles es
más relevantes, como la resistencia a la tracción, la tensión
ángulos laminados estructurales en Gerdau AZA, está
de fluencia y el alargamiento.
certificado bajo las normas ISO 9001, ISO 14001 y OHSAS 18001; de esta forma, a lo largo de todas las etapas de los proce procesos sos de fabr fabrica icación ción del del pr odu oducto cto existe existenn monitoreos, mediciones y ensayos. Desde la selección de la chatarra y otros insumos, pasando por la fabricación del acero acero líquido, su composición química, hasta el control de las dimensiones finales obtenidas en la laminación en caliente, conforman un complejo sistema que permite asegurar la obtención de productos de calidad, de acuerdo a los actuales estándares. La certificación de calidad de todas las partidas de ángulos fabricados por Ger Gerdau dau AZA, en sus dimensiones normales de 20x20 mm hasta 80x80 mm, da cumplimiento a las exigencias de la norma chilena del Instituto Nacional
Figura 1.3.4.1: Laboratorio Ensayos Mecánicos de IDIEM, en Gerdau AZA
17
Figura 1.3.4.2: Informe de Ensayos Mecánicos IDIEM
Otro ensaye importante a que son sometidos los perfiles
Of.2006 y se procede a certificar las partidas. La aprobación
ángulos laminados estructurales, es el de doblado; en este
de los lotes, permite la certificación y autorización del uso
caso, una probeta debe resistir el doblado sin que a simple
de las partidas de perfiles ángulo de alas iguales en
vista se observen grietas en la zona sometida a los esfuerzos
construcciones estructurales. Los resultados de los ensayes
de tracción.
se presentan en certificados de calidad, en los que se
De acuerdo a los resultados obtenidos en estos ensayes,
identifica el material ensayado y se entrega entr ega el veredicto de cumplimiento con la norma respectiva, constituyéndose en
se verifica el cumplimiento con la norma chilena NCh203
una garantía del producto para el usuario.
18
Capítulo 1: Información General
1.3.5
Característicass y propiedades Característica
El ángulo laminado es un perfil de acer o estructural con alas iguales que que forman un ángulo ángulo de 90º entr e sí. Las caras interiores de ambas alas, se unen en una arista
H
redonda y las exteriores, lo hacen formando una arista un poco más aguda.
e Todas las toler t olerancia anciass dimensio dim ensionales nales adopta adoptadas das en la
B
fabricación de los ángulos laminados estructurales, fabricados por Gerdau AZA, cumplen con holgura lo establecido en la norma chilena NCh697 Of.74, lo que se indica en la tabla 1.3.5.1. Las propiedades mecánicas, la composición química y los requisitos de soldabilidad del acero de los ángulos estructurales de 80x80 y menores, cumple con lo indicado en
Figura 1.3.5: Identificación y dimensiones
la Norma Chilena NCh203 Of.2006.
Tabla 1.3.5.1 Normales de la Serie de Angulos Lam inados en Caliente Gerdau AZA Tolerancias Conforme a las Tolerancias Admisibles de la Norma Chilena NCh697 Of.74 Of.74 HxB mm
Tolerancias Admisibles en el espesor del acero en las alas
En el ancho
Diferenciaa Diferenci
mm
del ala H ó B
entre alas
mm
mm mm
± 1,20
± 2,40
± 1,80
± 3,60
± 2,30
± 4,60
± 2,80
± 5,60
3
4
5
6
8
10
12
20 x 20 25 x 25
± 0,50
± 0,50
30 x 30 40 x 40 50 x 50 65 x 65 80 x 80 100 x 100
± 0,75 ± 0,60
± 0,75 ± 1,10 ± 1,10
± 1,40
± 1,30
± 1,60
19
(1) Norma Chilena NCh203 Of.2006: Acero para uso estructural. Son requisitos adicionales de esta norma el cumplir con un ensayo ensayo de doblado practicado sobre una probeta estandarizada, además de cumplir exigencias en la composición química para asegurar su soldabilidad. (2) Válido para probetas de 50 mm entre marcas. Para espesores o diámetros sobre 16 mm y menores a 50 mm, estos valores deben disminuirse en 2%; para espesores o diámetros menores o iguales a 5 mm, deben aumentarse en 2%.
En las designaciones de los aceros, según las normas chilenas, la letra A indica que el material es acero de carbono; el número se refiere a la tensión tensió n de fluencia mínima por tracción, expresada en MPa, la letra E indica que el acero es para usos estructurales y la letra S que el acero es de soldabilidad garantizada. garantizada.
1.3.6
Serie de los Ángulos
La serie de ángulos estructurales laminados en caliente Gerdau AZA, se fabrican y comercializan en los siguientes grados de acero y espesores (ver tabla 1.3.6).
Tabla 1.3.6 Dimensiones, Pesos y Secciones Normales de los Ángu Án gulo loss Lam L am in inad ados os en Ca Calie lient ntee G er erda dauu A ZA Dimensiones H x B x e mm
Masa kg/m
Sección cm 2
20 x 20 x 3
0,879
1,12
25 x 25 x 3
1,12
1,43
25 x 25 x 5
1,78
2,27
30 x 30 x 3
1,36
1,74
30 x 30 x 5
2,18
2,78
40 x 40 x 3
1,84
2,35
40 x 40 x 4
2,42
3,08
40 x 40 x 5 40 x 40 x 6
2,97 3,52
3,79 4,48
50 x 50 x 3
2,34
2,96
Los ángulos 20x20x3 al 80x80x12 inclusive, son de acero
50 x 50 x 4
3,06
3,89
Grado A270ES y se fabrican de acuerdo a lo especificado
50 x 50 x 5
3,77
4,80
por la norma chilena NCh203 Of.2006.
50 x 50 x 6
4,47
5,69
65 x 65 x 5
4,97
6,34
65 x 65 x 6
5,91
7,53
65 x 65 x 8
7,73
9,85
65 x 65 x 10
9,49
12,10
80 x 80 x 6
7,34
9,35
80 x 80 x 8 80 x 80 x 10
9,63 11,90
12,30 15,10
80 x 80 x 12
14,00
17,90
20
Capítulo 1: Información General
1.3.7
Embalaje de los productos
Gerdau AZA embala todas sus barras rectas en paquetes de 1.000 y 2.000 kg., asegurándolas con zunchos de acero.
Para identificar plenamente sus productos, se adjunta una etiqueta plástica de alta resistencia, con la información del producto y su fabricación.
Descripción del producto
Peso del paquete Número de colada
Sello indica que los sistemas de gestión están certificados de acuerdo a Normas ISO 9001, ISO 14001 y OHSAS 18001
Fecha y hora de fabricación
Figura 1.3.7: Etiqueta de identificación Ángulos Laminados en caliente Gerdau AZA
21
Capítulo 2
Bases Teóri Teó ricas cas 2.1 Definiciones 2.2 Componentes de una Joistec® 2.3 Conexión Crimped
2.4 Girders 2.5 Puntales (Bridging) 2.6 Series Sistema Constructivo JOISTEC®
Capítulo 2: Bases Teóricas
Capítulo 2
Bases Teóri Teó ricas cas ®
2.1
DEFINICIONES
2.2
COMPONENTES DE UNA JOISTEC
El Sistema Constructivo JOISTEC® se compone de tres
Una Joistec® se compone principalmente de los siguientes
elementos, Joistec®, Girders y puntales o Bridging.
elementos:
Las Joistec ® son una parte del Sistema Constructivo
Cuerda Superior : Formada por dos ángulos laminados
JOISTEC®. Son miembros estructurales del alma abierta
en caliente dispuestos en forma de T, con una separación separación
y con apoyos simples, los cuales soportan directamente
entre ellos igual a 25 mm, constante en toda la serie.
las cargas de la cubierta o entrepiso, utilizando para ello ángulos de acero laminado en caliente Gerdau AZA en el
Cuerda Inferior: Formada por dos ángulos laminados en
grado A270ES de la norma NCh203 Of.2006.
caliente dispuestos en forma de T invertida, con una separación entre ellos igual a 25 mm, constante en toda
La figura 2.1.1 muestra una Joistec ® estándar y la figura
la serie.
2.1.2 una serie de Joistec® instaladas simplemente apoyadas sobre una Girder.
Figura 2.1.1: Joistec ® estándar
Figura 2.1.2: Joistec ® en una estructura de cubierta
25
Diagonales: Se forman por ángulos laminados en caliente
y por lo tanto sería imposible de conectarlas adecuadamente adecuadamente
Gerdau AZA, éstos pueden ser individuales o dobles y se
en una cuerda con una separación determinada en todo el
conectan dentro o fuera de las cuerdas, respectivamente
largo, razón por la cual se utiliza una conexión de diagonales
mediante filetes de soldadura TIG o MIG.
y montantes a las cuerdas llamada Crimped, que tiene la virtud de eliminar la excentricidad que se produciría al unir el ángulo individual por una sola ala. Mediante la unión Crimped, el esfuerzo axial en diagonales y montantes se
Ht = 6 cm
Apoyo
encuentra centrado, y no produce momentos secundarios.
Cuerda superior
Esta unión consiste en lograr en el extremo del ángulo, de
Elemento diagonal (del alma)
diagonal y montante, una distancia total entre extremos de alas de 25 mm, aplastando de forma controlada los extremos de los ángulos señalados. a r u t l A
Muro de soporte
Cuerda inferior
viga o columna
25 mm
2 5 mm
Figura 2.2.1: Componentes de una Joistec ®
Cuerda superior (2l)
E l e m e n t o d i a g o n a l ( d e l A l A m a ) Viga de acero o Girder
l a n o g a i D
a r u t l A
Figura 2.3: Conexión Crimped
Cuerda inferior (2l)
Figura 2.2.2: Componentes de una Joistec ®
2.4
GIRDERS
Las Girders también son parte del Sistema Constructivo JOISTEC®. Son miembros estructurales primarios de alma 2.3
CONEXIÓN CRIMPED
abierta, se diseñan como elementos simplemente apoyados que soportan cargas concentradas, que
Por razones de economía, el Sistema JOISTEC ® utiliza
provienen de la reacción de las Joistec ® sobre ellas. Por
ángulos laminados en caliente individuales o dobles, tanto
esta razón, la modulación entre elementos verticales del
en diagonales como montantes en el alma. Para un diseño óptimo en cuanto a peso estructural, las diagonales y
alma es constante. Se utilizan ángulos laminados en caliente Gerdau AZA disponiéndolos espalda-espalda en cuerdas
montantes del alma pueden resultar de secciones distintas,
y ángulos dobles o simples en diagonales y montantes.
26
Capítulo 2: Bases Teóricas
G I R D E R
E R B M U H C E E T D E C T S I S J O
PUNTALES HORIZONTALES
L A M I N A D E C U B I E R T A
L O S A D E E N T R E P I S O CARGA UNIFORME
G I R D E R
S O I S P E R T N E E D E C T S I S J O
CARGA CENTRADA
Figura 2.4.1: Ejemplo Sistema JOISTEC ®
Figura 2.4.2: Girder con cargas puntuales debido a la presencia de las Joistec ®
27
Su función principal es apoyar las Joistec® y transmitir dicha
tipos: puntal horizontal y puntal diagonal, tal como se
carga a las columnas en sus extremos.
muestra en las figuras 2.5.1a y 2.5.1b.
Las Girders reemplazan elementos estructurales del tipo
a)
Puntal Horizontal
alma llena o perfiles cerrados que se han utilizado tradicionalmente, dando una solución más eficiente en cuanto a peso estructural y economía.
El puntal Horizontal consiste en ángulos laminados en caliente Gerdau AZA que unen las Joistec ® en forma horizontal para estabilizarla estabilizarlas. s. La esbeltez,
l r
del puntal,
Las cargas puntuales que las Joistec ® entregan a las
no debe ser mayor a 300, donde l es es la distancia entre
Girders, se ubican en los nudos de la cuerda superior tal
las Joistec ®, y r es es el menor radio de giro del perfil del
como se muestra en la figura 2.4.2.
puntal. En general los puntales horizontales se conectan soldados a las Joistec®.
2.5
PUNTALES (BRIDGING)
b)
Puntal Diagonal
Los puntales corresponden corresponden a los arriostramientos arriostramientos laterales que estabilizan las Joistec ®, se forman usando perfiles
El puntal diagonal consiste en ángulos laminados en caliente Gerdau AZA que unen las Joistec® diagonalmente
ángulos laminados en caliente Gerdau AZA y existen dos
para estabilizar estabilizarlas, las, y cumplen con una esbeltez
Puntal diagonal
Puntal horizontal
Joistec
Joistec
Figura 2.5.1a: Puntal horizontal
Figura 2.5.1b: Puntal diagonal
(Tip) (Tip)
Puntal Horizontal Puntal Diagonal
Figura 2.5.3: Puntal Horizontal soldado a las cuerdas de las Joistec ® y puntal diagonal conectado con pernos
28
l r
no
Capítulo 2: Bases Teóricas
mayor a 200, dónde l es es la distancia entre los puntos de
Serie Girders
unión y r es es el menor radio de giro del elemento.
Esta serie está diseñada para soportar las cargas provenientes de las Joistec ® descritas anteriorment anteriormentee
La conexión de los puntales diagonales a las cuerdas de
- Luces desde 12 a 24 metros. metros.
las Joistec® se materializa generalmente con conexiones
- Este Manual recomienda un rango de cargas
con pernos (ver figura 2.5.3).
puntuales desde 1.800 a 5.400 kgf como carga puntual.
El puntal diagonal se utiliza en un Sistema Constructivo
- Sus alturas alturas van de 1.000 a 2.300 mm.
JOISTEC® y se deben especificar de acuerdo a las celdas sombreadas indicadas indicadas en las tablas 5.1 y 5.2. Como son diagonales cruzadas, se conectan en el punto de
Notas:
intersección mediante un perno, a modo de disminuir la
• Para luces o cargas distintas a las indicadas anteriormente
longitud efectiva, permitiendo utilizar desde el punto de
(Joistec® y Girders), consultar al Departamento Técnico
vista de diseño un factor de longitud efectiva
JOISTEC® de Gerdau AZA.
k
= 0,5.
• Para luces intermedias utilizar la Joistec® de la tabla de 2.6
SERIES SISTEMA CONSTRU CTIVO JOISTEC ®
carga con la luz inmediatamente mayor a la buscada.
Las Joistec® se dividen en dos series que se diferencian principalmente en sus rangos de sobr ecargas y luces. Joistec® Serie K:
Esta serie está diseñada para ser utilizada cuando se requieran luces de hasta 18 metros. - Luces desde 6 a 18 metros. - Este Manual incluye un rango sobrecargas sobrecargas para la serie K desde 100 a 818 kg/m. - Sus alturas van de 400 a 750 mm. Joistec® Serie LH:
Esta serie está diseñada para ser utilizada cuando se requieran luces mayores. - Luces desde 12 a 26 metros. metros. - Este Manual incluye un rango sobrecargas sobrecargas para la serie LH desde 141 a 492 kgf/m. - Sus alturas alturas van van de 800 a 1.100 mm. mm.
29
l s
Panel extremo Cuerda superior
Cuerda inferior l
Tabla 3.4 Número de líneas de Puntales de la Cuerda Superior* Joistec ® Serie K
Tabla 3.5 Espaciamiento máximo para líneas de Puntales de la Cuerda Superior Joistec® Serie LH
2.700 (kgf)
2.700 (kgf)
2.700 (kgf)
2.700 (kgf)
2.700 (kgf)
2.700 (kgf)
2.700 (kgf)
2.700 (kgf)
2.700 (kgf)
Capítulo 7
Ca sos Esp Especiales eciales de Dise Diseño ño 7.1 Joistec® con Pendiente 7.2 Girder con Pendiente 7.3 Joistec® como Puntales de Cubierta
7.4 Marcos Rígidos 7.5 Joistec® con Succión de Viento 7.6 Vibraciones 7.7 Recomendaciones de Estructuración del Sistema Constructivo JOISTEC ® 7.8 Estructuración para Sistemas de Piso 7.9 Estructuración Eficiente
Capítulo 7: Casos Especiales de D iseño Capítulo
Capítulo 7
Casos Especial Esp eciales es de Diseño D iseño ®
7.1
a partir de la longitud descrita anteriormente. La carga que aparece en las tablas de capacidades corresponde a la
JOISTEC CON PENDIENTE
Para Joistec ® con pendiente, se permite el uso de las
componente normal de la carga aplicada en la Joistec ®.
tablas de carga siempre que se utilicen los l os siguientes criterios de Carga y Longitud para una cierta Joistec ®.
Carga:
Cuando la sobrecarga de diseño sea aplicada verticalmente sobre la longitud horizontal, y la carga muerta muerta de diseño
Largo:
La longitud de las
Joistec ® con
inclinación debe medirse
a lo largo de la pendiente. La altura mínima, capacidad de
sea aplicada verticalmente sobre la longitud inclinada, se selecciona una Joistec ® con una capacidad total de:
carga y requerimientos de puntales deben determinarse
Figura 7.1: Joistec ® con pendiente
79
7.2
tenga una capacidad insuficiente. Se puede dar también el
GIRDER CON PENDIENTE
caso que sea necesario instalar una Joistec ® distinta de La pendiente máxima adoptada para las Girders en el
mucha mayor capacidad para tomar adecuadamente las
presente manual corresponde a 5%. Para pendientes
combinaciones de cargas eventuales.
mayores a este valor, consultar al Departamento Técnico JOISTEC® de Gerdau AZA (
[email protected]). (
[email protected]).
El sistema de arriostramientos de cubierta podrá ubicarse en el plano de la cuerda superior de las Joistec ® bajo la cubierta, o bien en el plano de la cuerda inferior de las
7.3
JOISTEC ® COMO PUNTALES DE CUBIERTA
Joistec®.
Es común que algunas Joistec® de cubierta sean utilizadas
En cualquier caso que se utilice Joistec® de cubierta como
como parte del sistema de arriostramiento, para lo cual
puntales, el diseñador deberá indicar la posición de éstas,
se disponen como puntales longitudinales. Estos elementos
si el plano de arriostramientos se ubica en la cuerda inferior
van a traspasar esfuerzos en su propio plano debido a
o superior de la Joistec® y los esfuerzos axiales producto
solicitaciones horizontales de viento o sismo.
de las cargas horizontales, de modo que el Departamento
Como las Joistec ® han sido diseñadas para cargas
Técnico JOISTEC® de Gerdau AZA indique que Joistec ® debe utilizar o qué refuerzos o modificaciones realizar a
gravitacionales de peso propio y sobrecarga, es necesario
la Joistec® típica de cubierta.
en estos casos verificar que los elementos puedan transmitir en conjunto con las cargas gravitacionales estos esfuerzos, producto de las mencionadas solicitaciones horizontales.
Las combinaciones de carga recomendadas según la norma chilena NCh3171 Of.2010 para estados de viento
Los estados de viento y sismo corresponden a cargas
y sismo son:
eventuales que no se combinan con la sobrecarga o con el total de la sobrecarga y el propio esfuerzo horizontal, por
Q1 = D + W
®
lo que en general las Joistec que fueron dimensionadas únicamente desde el punto de vista gravitacional, pueden
Q2 = D + E Q3 = D + 0,75L + 0,75W
sin problema actuar como puntales. En algunos casos se
Q4 = D + 0,75L + E
deberá reforzar o bien sustituir algún elemento puntual que
Q5 = 0,6D + W
F
F
Figura 7.2: Joistec ® utilizada como puntal de cubierta
80
Capítulo 7: Casos Especiales de Diseño
7.4
posible que la resultante de esta combinación corresponda
MARCOS RÍGIDOS
a succión neta y por lo tanto todos los esfuerzos en la La resistencia lateral de los edificios puede estar dada por arriostramientos (marcos (marcos arriostrados) o marcos de momento, o una combinación de ambos sistemas. El
Joistec® se verán invertidos, pasando las compresiones
Sistema Constructivo JOISTEC® corresponde a un sistema muy apropiado para resistir cargas gravitacionales y se encuentra diseñado diseñado para eso, pero podría ser una solución eficiente hacer trabajar las Girders en conjunto con las columnas, formando marcos de momento.
Cuando hay succión neta la cuerda superior diseñada
a tracciones y viceversa.
originalmente para compresiones pasa a estar traccionada, por lo que su dimensionamiento no cambia. La cuerda inferior pasa de un estado de tracción a un estado de compresiones y por lo tanto se deberá chequear la
En este caso aparecen momentos negativos en los extremos de las Girders que pueden significar la inversión de esfuerzos en algunas barras y al mismo tiempo una modificación de los esfuerzos en el tramo que tienden a ser inferiores.
adecuada capacidad de ésta, y por otro lado se deberá considerar los arriostramientos necesarios para la estabilidad como columna en compresión en el extremo, ya sea disponiendo de una línea de Puntal en el primer nudo inferior, o extendiendo la cuerda inferior hasta la columna
Para materializar la unión de momento es necesario dar continuidad a la cuerda inferior de la Girder y verificar los esfuerzos en los elementos del alma próximos al apoyo que pueden sufrir un cambio importante en sus esfuerzos. El cambio más importante corresponde a la generación de compresiones importantes en la cuerda inferior de la Girder en sus extremos, y se deberá verificar la capacidad en compresión de este elemento. Cuando se requiera utilizar las Girders como vigas de marcos de momento, se deberá entregar la información JOISTEC® de
necesaria al Departamento Técnico Gerdau AZA, para para que éste entregue entregue la solución adecuad adecuadaa a este este caso. El Technical Digest No. 11 - Design of Lateral Load Resisiting Frames Using Steel Joist and Joist Girders del SJI presenta informacion de diseño y ejemplos para el sistema utilizado como marcos rígidos.
o Girder, con una conexión que evite el desplazamiento en el plano perpendicular. Hay que cuidar que la presencia de esta extensión de la cuerda inferior no signifique dar continuidad a la Joistec®, ya que han sido calculadas como elementos simplemente apoyados, disponiéndose de conexiones deslizantes adecuadas. El estudio de la serie Joistec ® ha demostrado que para velocidades de viento iguales o menores a 80 km/h en cubiertas planas, (factor de forma -0.4) no se produce succión ®
neta. En caso de vientos mayores, las Joistec podrán seguir verificando adecuadamente para la combinación de viento, pero deberá ser chequeado mediante cálculo. Para el caso que exista succión, se ha determinado que la cuerda inferior resiste al menos menos un 70% de la capacidad capacidad de la cuerda superior en compresión.
7.5
JOISTEC ® CON SUCCIÓN DE VIENTO 7.6
VIBRACIONES
Las Joistec® de cubierta son elementos diseñados para cargas gravitacionales, sin embargo en algún momento
En sistemas de piso con vigas de acero, en especial
deberán resistir adicionalmente al peso propio, esfuerzos
cuando se trata de vigas con luces importantes, es
de viento que en general serán de succión, siendo muy
necesario poner atención a las vibraciones que éste puede
81
tener, ya que el sistema posee un amortiguamiento bajo, lo que implica poca disipación de energía del mismo,
7.7
RECOMENDACIONES DE ESTRUCTURACIÓN DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO JOISTEC ®
teniendo como consecuencia que estos pisos permanezcan en vibración y pueda generar problemas de confort en las
Tradicionalmente Tradici onalmente las estructuras estr ucturas livianas l ivianas de acero han
personas que se encuentran sobre el piso. Esto es
presentado un marco o bien sistema de vigas maestras
especialmente incómodo en pisos de oficinas ya que tiene
ubicado a distancias iguales, que varían en módulos de
que ver con la sensación de las l as personas que se encuentran
6,0 a 12,0 metros, con columnas ubicadas a no más de
en reposo y trabajando.
30,0 metros de distancia y con un valor frecuente entre 20,0 y 25,0 metros de luz. De esta forma, las vigas de
Existe una serie de recomendaciones para estimar los
techumbre tienen luces no mayores a los 20,0 metros, y
límites adecuados de las vibraciones de piso en función
las costaneras de apoyo de cubierta desde los 6,0 hasta
de la utilidad que éste presta. Para pisos de oficina se
los 12,0 metros de luz, que es posible mediante perfiles
recomienda que el sistema de piso presente como mínimo
conformados en frío.
una frecuencia natural de oscilación de 4,0 Hertz. Otras situaciones distintas se pueden analizar en el documento
Con el Sistema Constructivo JOISTEC® es posible cambiar
del AISC “Floor Vibrations Due Human Activity”.
esta estructuración tradicional, ya que las Joistec ® de apoyo de cubierta pueden tener hasta 26,0 metros de luz
La forma de determinar la frecuencia de oscilación del
simplemente apoyadas, incluso mayores luces, lo que
sistema de piso es mediante una modelación del mismo,
implica un cambio de mentalidad a este respecto, siendo
que considere la interacción de las Joistec® y la losa de
perfectamente posible con cubiertas planas invertir el
piso, realizándose un análisis dinámico del mismo. Otro
sentido tradicional, apoyando las Girders en este caso,
documento específico es el documento del SJI “Vibration
que reemplazan las vigas de los marcos, a distancias
of Steel Joist Concrete Slab Floors” , que entrega
menores, y permitiendo que las Joistec® se desarrollen en
procedimientos y recomendaciones similares al texto
luces importantes, de hasta 26,0 metros o más. Es decir,
del AISC.
una estructura tradicional tradicional modulada con marcos a 10,0
Para la modelación del sistema de piso, será necesario
metros y columnas cada 20,0 metros, podría perfectamente por razones económicas modularse con Girders de 10,0
considerar la rigidez de las Joistec®, para lo cual se cuenta
metros de luz y Joistec ® de cubierta de 20,0 metros,
con una expresión que entrega el valor del momento de
cambiando el paradigma de marcos transversales por
inercia de éstas, (ver capítulo 4).
marcos longitudinales.
Las vibraciones se limitan, de acuerdo a las referencias
Este sistema mencionado, es responsable de la resistencia
bibliográficas, aumentando la rigidez del sistema de piso,
a cargas gravitacionales, en tanto la estructura resistente
por lo tanto es posible dotar de una frecuencia frecuencia de oscilación
a fuerzas laterales, ya sea de viento o sismo, puede
mayor a este, aumentando la inercia de las Joistec ®. Se
corresponder a marcos arriostrados, ubicando diagonales
puede dar el caso que las vigas Joistec® de piso queden dimensionadas por condiciones de vibración y no de
en una o dos direcciones, o bien marcos rígidos dando continuidad a algunas líneas de Girders, o bien un sistema
capacidad resistente.
mixto de marcos rígidos y arriostrados.
82
Capítulo 7: Casos Especiales de Diseño
Los elementos verticales que llevan las cargas finalmente
la losa de piso no requiere la transferencia de corte. Debido
a las fundaciones son las columnas, que pueden ser
a esto los conectores de viga a losa no requieren tener una
perfiles de acero de sección circular, rectangular, cuadrada,
capacidad de corte específica, si no que únicamente ligar
I y H,
la viga a la losa evitando el volcamiento de ésta.
columnas de hormigón armado, muros de hormigón
o albañilería con cadenas y/o contrafuertes de apoyo de hormigón y otros casos.
La recomendación para este caso es instalar conectores de un largo apropiado al espesor de la losa, que pueden ser
Es interesante mencionar que en algunos casos, en
del tipo pernos Stud, pernos Hilti, perfiles canal de acero u
general por razones de altas cargas de combustible,
otro tipo, con una separación máxima de 35 cm entre éstos.
puede ser conveniente utilizar columnas de hormigón armado en una nave, o bien columnas de hormigón arma arma--
Las series indicadas de Joistec ®, tanto las tipo K como
do y vigas prefabricadas de hormigón, que en general,
las LH, sirven indistintamente para apoyar cargas de
se ubican a distancias del orden de los 18,0 metros.
cubierta o de piso. En el caso de elementos de piso, en
Utilizar Joistec ® de apoyo de cubierta es una solución
que existe una losa de hormigón, ya sea tradicional o con
muy apropiada y utilizada.
placa de acero, el pandeo de la cuerda s uperior o
En resumen, la estructuración mediante el Sistema
volcamiento de la pieza se encuentra impedido, por lo tanto el sistema de Puntal en este caso puede ser ubicado
Constructivo JOISTEC® queda abierta a consideraciones
a distancias mayores, únicamente para mantener la esbeltez
de forma arquitectónica y económica, ya que se rompe el
de la cuerda inferior traccionada en un límite apropiado.
estigma de la distancia máxima entre líneas maestras por capacidad del elemento estructural de apoyo de cubierta.
El AISC en su especificación del año 2010 no limita la
De esta forma, el diseñador podrá analizar mayor cantidad
esbeltez de elementos traccionados, pero la especificación
de alternativas factibles, y decidir mediante criterios de
del SJI si la limita a un valor máximo de 200.
economía estructural. En todo caso, la experiencia de utilizar el sistema en Estados Unidos indica que existiría,
En cuanto a la disposición de las Joistec® en un sistema
dependiendo de las condiciones particulares, un beneficio de utilizar Joistec® largas y Girders más cortas.
de piso, la separación de éstas va a depender fundamentalmente fundamentalm ente del tipo de losa que apoyan. Si la losa es del tipo deck de acero, la separación entre estas para no requerir alzaprimado temporal se encontrará
7.8
ESTRUCTU RACIÓN PARA SISTEMAS DE PISO
entre 1.500 a 2.000 mm de acuerdo a la placa utilizada. Instalar alzaprimas intermedias temporalmente ahorra
Es corriente utilizar Joistec ® para apoyar losas de piso de
elementos de apoyo pero estos resultan más pesados,
hormigón armado o bien, losas de piso con placa de acero.
y deberán ser evaluadas desde el punto de vista
En este manual las Joistec ® se han diseñado para una
económico ambas alternativas. En general, el sistema
sobrecarga directa sobre ellas sin la colaboración de una
es más eficiente con separaciones de Joistec® de hasta
losa de hormigón, por lo tanto la conexión de la Joistec® a
2,0 metros.
83
Al igual que que para sistemas de cubierta, cubierta, cuando cuando se utilizan
y el marco perimetral mediante elementos que pueden ser
Joistec® en pisos, existe una economía de instalar las
bastante largos (hasta 15,0 metros) y en tal caso, la
Joistec® en la dirección más larga, disminuyendo la luz de
utilización única de Joistec ® es muy apropiada. Estos se
las vigas maestras de apoyo o bien las Girders.
apoyan en la viga perimetral y la viga que forma parte del exterior del núcleo del edificio.
Se recomienda que las Joistec ® sean aproximadamente 1,5 veces más largas que las Girders.
Tanto el núcleo como como el marco perimetral perimetral pueden pueden ser de hormigón armado, que es el caso corriente en Chile, o
En edificios de oficina, usualmente se estructuran mediante
bien en estructura de acero.
un núcleo central para servicios y un sistema de marcos perimetrales a modo de obtener luces libres y plena
Se recomienda ubicar los pernos conectores tipo Stud de
flexibilidad de espacio interior. Esto obliga a unir el núcleo
acuerdo a los esquemas que se muestran en la figura 7.3.
Mínimo 3d conector
Mínimo 3dconector
r t o e c n o 4 d c o m i í n M
dconector
Hormigón
Conector Cubierta metálica
a s o l e d r o s e p s E
dconector
Cuerda superior Joistec
Figura 7.3: Recomendaciones para la ubicación de los pernos conectores tipo Stud en sistemas de piso compuestos
84
Capítulo 7: Casos Especiales de Diseño
7.9
ESTRUCTU RACIÓN EFICIENTE
• El distanciamient distanciamientoo entre Joistec ® de techumbre, usualmente es del orden de 1,5 metros, que queda
La utilización del Sistema Constructivo JOISTEC® (Joistec®
limitado por el tipo de cubierta, sin embargo, lograr
y Girders) en cubiertas y entrepisos, busca reducir en
separaciones mayores lleva a disminuir el peso de estos
forma importante los costos asociados a estructuras de
elementos por metro cuadrado.
acero debido a dos factores, que son la reducción del peso estructural del elemento propio y la disminución del
• La utilización de Girders en las líneas principales resulta
peso de otros elementos del edificio, debido a una
más económico que vigas del alma llena. Las vigas
estructuración más eficiente, que es posible realizar con
Girders son más altas, así que cuando la altura disponible
la utilización del sistema que se presenta.
lo permita, es preferible utilizar estos elementos en conjunto a las Joistec®.
En cuanto al primer factor, estos elementos por tratarse de vigas del alma enrejada, reducen en forma importante
• Para plantas rectangulares de edificios, edificio s, en general,
el peso de elementos de resistencias y rigideces
resulta más eficiente utilizar las Joistec ® en los largos
equivalentes del alma llena, lo que unido a un sistema de
mayores y las Girders en los largos menores, siendo
fabricación industrializada en serie, permite reducir también los costos de fabricación.
una relación del orden de 1,5 la que resulta más óptima
El segundo factor es muy relevante relevante,, ya que la utilización de
• Hay que evitar realizar refuerzos en elementos ya fabri-
este sistema permite, por ejemplo en naves livianas de acero,
(ver Figura 3.8).
cados, lo que resulta de un elevado costo.
separar los marcos a distancias mayores a las tradicionales, sin aumentar el peso de los elementos de apoyo de cubierta.
• Utilizar las propias propias Joistec® como elementos de transferencia
Esto redunda en una disminución importante del peso de
de cargas en el plano de la cubierta es eficiente. En algunas
los marcos de las naves, menor cantidad de elementos a
situaciones se podrá utilizar como puntal una Joistec® de
montar y reducción del costo de fundaciones.
mayor capacidad para tomar las fuerzas axiales.
Los elementos del Sistema Constructivo JOISTEC® presentan la gran ventaja de tener la capacidad de salvar grandes
Girder
luces a pesos estructurales por metro lineal reducidos, con la consiguiente ganancia de superficies libres en planta a un peso unitario por metro cuadrado similar al de luces menores. Al respecto, este sistema tiene una gran eficiencia estructural en cuanto a requerir menos peso adicional para
Joistec
L 5 , 1
aumentar la superficie libre en planta. El diseñador deberá armar la estructura del edificio pensando en la optimización global del costo directo, y para ello
Girder L
entregamos algunas ideas para orientarlo: Figura 7.4: Modulación Recomendada
85
Capítulo 8
Librería de Detalles
Capítulo 8: Librería de Detalles
Joistec conectada con Soldada
Girder conectada con
pernos a la Girder
pernos a la Columna
125
100
+
+
Nota: Dimensiones en mm
8.1 Unión Girder a columna
Soldada
89
Joistec®
Placa de Anclaje Cadena H.A.
Soldadura
Albañilería
Joistec®
Placa de Anclaje
Soldadura
Muro H.A.
8.2 Unión Joist Joistec ec ® a soporte
90
Capítulo 8: Librería de Detalles
Joistec® Girder
Perforación Normal
8.3 Unión Joistec ® a Girder
91
PL6 Apoyo Riostra Perpendicular
8 0 x 8 0 x 3
3 x 0 8 x 0 8
Cuerda Inferior
8 0 x 8 0 x 3
3 0 x x 8 x 0 8
Vista en planta
Cuerda Inferior (2L)
PL6
Diagonal Cubierta
Diagonal Cubierta
PL3
PL5
(Tapa) PL6 Apoyo Riostra Perpendicular
PL6
Elevación
8.4 Arriostramiento por cuerda inferior
92
Capítulo 8: Librería de Detalles
Cuerda Superior (2L)
2 Pernos
PL6 (Doblar en Ángulo) Montaje Joistec®
8.5 Arriostramiento Arriostramiento por cuerda superior supe rior
93
PL5
PL5
A PL5
PL6
Vista A
8.6 Arriostramiento tipo tensor
94
Capítulo 8: Librería de Detalles
8.7 Joistec ® sometida a la succión succ ión del viento
95
1 93
2 93
8.8 Joistec ® como columna de viento
96
Capítulo 8: Librería de Detalles
A 92
PL8
PL8
0 5
0 3
0 0 1
PL8
PL8
0 3
1 92
8.9 Joistec ® como columna de viento
97
B
92
92
8.10 Joistec ® como columna de viento
98
Capítulo 8: Librería de Detalles
Panel de Revestimient Revestimiento o Vertical
Panel de Revestimien Revestimiento to Horizontal
8.11 Unión Joistec® a revesti revestimientos mientos
99
Tornillo autoperforante
Tornillo autoperforante
8.12 Unión Joistec® a cubierta
100
Ann e x o s A A.1 Referencias A.2 Términos y Definiciones A.3 Ensayos de Verificación del Diseño Estructural JOISTEC ® A.4 Recomendaciones para el Transporte y Montaje
Unidades A.5 Tabla Conversión de Unidades
An ex o A. 1
Anex An exoo A. A.11
REFERENCIAS •
American Institute of Steel Construction (AISC). (2010). Specification for Structural Steel Buildings. Chicago,
•
Illinois. •
Gerdau AZA. (2004). Manual de diseño para ángulos
Steel Joist Institute. (2008 Edition). Technical Digest No. 8 -Welding of Open Web Steel Joist and Joist Girders. Myrtle Beach, South Carolina.
•
Steel Joist Institute. (2008 Edition). Technical Digest
estructurales L-AZA. Santiago, Chile.
No. 9 -Handling and Erection of Steel Joist and Joist
•
Instituto Nacional de Normalización. NCh3171 Of.2010.
Girders . Myrtle Beach, South Carolina.
•
Instituto Nacional de Normalización. NCh203 Of.2006.
•
Instituto Nacional de Normalización. NCh432 Of.2010.
No.11 - Design of Lateral Load Resisiting Frames
•
Steel Joist Institute. (2003 Edition). Technical Digest
Using Steel Joists and Joist Girders. Myrtle Beach,
No. 10 -Design of Fire Resistive Assemblies with Steel
South Carolina.
Joist. Myrtle Beach, South Carolina. •
•
•
•
Steel Joist Institute. (2007 Edition). Technical Digest
Steel Joist Institute. (2010). 43º Edition Standard
Steel Joist Institute. (1988 Edition). Technical Digest
Specifications, Load Tables and Weight Tables for
No. 5 -Vibration of Steel Joist concrete Slab Floors .
Steel Joist and Joist Girders. Myrtle Beach, South
Myrtle Beach, South Carolina.
Carolina.
Steel joist Institute. (2003 Edition). Technical Digest No. 6 - Design of Steel Joist Roofs To Resist Uplift Loads. Myrtle Beach, South Carolina.
103
An Anex exoo A. A.22
TÉRMINOS Y DEFINI DEFINICIONES CIONES Los términos destacados en negrita y sus definiciones provienen del AISC STANDARD “Definiciones Estándar
ASD (Dise (Diseño ño por p or T ensio ensiones nes Admis Admisibles ibles)) : Método de
para Utilizarse en el Diseño de Estructuras de Acero.
la fuerza admisible sea igual o exceda la fuerza requerida
proporcionar componentes estructurales que permita que del componente, bajo acción de la combinación de cargas
*
Estos ítems usualmente están calificados por el efecto
de ASD (N de T: Sin factores de mayoración de carga).
de tipo de carga, por ejemplo, resistencia nominal a tracción, resistencia a compresión disponible, resistencia
ASD Combinación de Carga : Combinación de carga en
de diseño a flexión.
el Código Aplicable de Construcción indicado para el Diseño por Tensiones Admisibles.
Las definiciones provistas para estos términos provienen de OSHA Steel Erection Standard Part §1926.757 Steel Joist con Alma Abierta. Accesorios: Componentes estructurales relacionados al diseño, fabricación y montaje de las Joistec ® y Girders, incluyendo, pero no limitados a Joistec® inclinadas, Joistec® de puntas extendidas, extensiones de techo, Puntal y Puntal de anclaje, cabezales y arriostramiento lateral del cordón inferior para las Girders.
®
Cabezal: Un miembro estructural situado entre dos Joistec o entre una Joistec ® y un muro que recibe otra Joistec ® o más de una. Usualmente está materializado de ángulos laminados, canales o vigas con conexión ángulo de silla en cada extremo de terminal de apoyo. Cable de Izaje. Una cadena, correa o cable que se adjunta a cada extremo para facilitar el transporte y elevación de Joistec®, puntales, cubiertas, etc.
Almas: Los miembros diagonales o verticales unidos en los cordones superiores e inferiores de una Joistec® o una
Cantiléver (Voladizo): La porción de un producto Joistec® que
Girder para formar así patrones triangulares.
se extiende más allá del soporte estructural. Un arriostramiento lateral debe ser ser proporcionado al final del cantiléver para para
Anidación: El posicionamiento posicionamiento de los productos Joistec®
asegurar su estabilidad durante el montaje y bajo carga.
para que cuando se los empaquete, las cuerdas de un miembro encajen perfectamente contra las cuerdas de un
Carga: Fuerzas u otras acciones que resultan del peso de
miembro adyacente en el paquete. Una vez que las amarras
los materiales de construcción, el peso de los ocupantes
usadas para el empaque de los soportes se corte, los
y sus posiciones, efectos medioambientales, medioambientales, movimiento
soportes de desanidarán.
diferencial o cambios dimensionales restringidos por confinamiento.
Apoyo de Extremos: La albañilería, hormigón estructural estructural o acero estructural que soporte los extremos de las Joistec® capaz de aguantar cargas transmitidas desde los productos
Carga Colateral: Toda carga muerta adicional que no sea carga del edificio, tal como aspersores, tuberías, cielos y
Joistec®.
componentes mecánicos o eléctricos.
104
An ex o A. 2
Carga de Construcción
(únicamente para montaje de
Joistec® ): Cualquier carga que no sea el peso del
comprar material del fabricante y que también ha acordado a los términos de venta.
empleado(s), Joistec® y paquete de puntales (ver también Regulaciones Regulacion es OSHA 1926.757(d)(1), (d)(2) y (d)(3)).
Conector : Empleado quien trabajando con equipamiento
Carga de Diseño: Carga aplicada determinada de acuerdo
de izaje, instala y conecta miembros y/o componentes estructurales.
a combinaciones de cargas, ya sea LRFD o ASD, la que se aplique.
Conexión : Combinación de elementos estructurales y
uniones utilizadas para transmitir fuerzas entre dos o más Carga de Servicio. Carga bajo cual se evalúan los estados
miembros. (Ver también Empalmes).
límite de serviciabilidad serviciabilidad.. Constructibilidad: La capacidad de montar miembros Carga Nominal: Magnitud de la carga especificada por el
estructurales de acero de acuerdo a Subparte R de la
Código de Construcción Aplicable.
OSHA, sin tener que alterar el diseño general de la estructura.
Carga Permanente: Carga en que las variaciones a través
del tiempo son poco usuales o de pequeña magnitud.
Contraflecha: Una curvatura ascendente de las cuerdas de una Joistec® o Girder inducida durante la fabricación.
Toda otra carga se considera carga carga variable.
Nota: Este es un aditamento a la pendiente de la cuerda superior. La contraflecha se usa para absorber la
Carga Variable : Carga que no ha sido clasificada como
carga permanente. Cargas Gravitacionales: Cargas producidas por cargas vivas o peso propio, que actúan hacia abajo. Clip de Apuntalamiento : Dispositivo que se adjunta a una Joistec ® para permitir la conexión con pernos del puntal a la Joistec®. Código de Construcción Aplicable : Código de
Construcción bajo el que se diseña la estructura.
deformación por peso propio. Control de Calidad: Sistema de control implementado en taller o terreno por el proveedor y montajista para asegurar que los requerimientos de contrato y compañía, fabricación y el montaje se cumplen. Costanera : Miembro estructural horizontal que apoya la
cubierta de techo y está sujeto principalmente a flexión bajo cargas verticales como cargas muertas, nieve o viento. Cuerda: Los miembros superiores e inferiores de una Joistec® o Girder. Cuando una cuerda se constituye de dos ángulos laminados usualmente, existe un espacio
Combinación de Carga LRFD : Combinación de carga
entre estos miembros.
en el código de construcción aplicable hecho para obtener la fuerza de diseño (Diseño por Factores de Carga y
Deck: Cubierta de piso o techo hecha hecha de metal galvanizado, galvanizado,
Resistencia).
pintado o no pintado, soldado o unido mecánicam mecánicamente ente a ® las Joistec , Girders, vigas, costaneras u otros miembros
Comprador: La persona natural o entidad que ha acordado
estructurales.
105
Diafragma: Techo, piso u otra membrana o sistema de
torres de perforación, torres de grúa, pescantes y sistemas
arriostramiento que transfiere fuerzas hacia el sistema
de puentes grúas.
resistente de fuerza lateral. Esfuerzo de Fluencia Esperado: La tensión de fluencia de Diagonal Terminal del Alma: El primer miembro del alma en cualquier extremo de la Joistec® o Girder que empiece en
un material es igual a la mínima tensión de fluencia especificada Fy, multiplicada por Ry.
la cuerda superior en la silla de anclaje o asiento y termine en el primer punto de la cuerda inferior de la Joist Joistec ec®.
Esfuerzo de Fluencia : Término genérico para denotar ya
sea el punto de fluencia o la resistencia a la fluencia, el que Dueño o Propietario: Persona natural o entidad identificada identificada
sea más adecuado para el comportamiento comportamiento del material.
como tal en los Documentos Contractuales. Contractuales. Efecto de Carga : Fuerzas, tensiones y deformaciones
producidas en un componente estructural por las cargas
Eslinga : Un alambre metálico o material sintético que se utiliza para unir una carga al equipo de grúa.
aplicadas. Especificaciones Estándares: Documentos desarrollados
Elementos del Alma: Los miembros verticales y diagonales que se juntan en la cuerda superior e inferior de una Joistec® o una Girder, que forman patrones triangulares estructuralmente estables.
y mantenidos por el SJI para el diseño y manufactura de las Steel Joist y Steel Girders de alma abierta. Estabilidad: Condición alcanzada en la carga de un componente estructural, marco o estructura en el que una
Empalme: Conexión entre dos miembros estructurales
pequeña alteración en las cargas o geometría no produce
unidos en sus extremos, por ya sea con pernos o soldadura,
desplazamientos desplazamie ntos importantes.
para formar un miembro único, más largo. Estado Límite: Condición en la cual una estructura o Encofrado: El material que se coloca sobre las Joistec ® utilizado para losas colaborantes y que pueden ser de
componente se vuelve no apto para el servicio y se determina que ya no puede ser utilizada para su función
láminas de metal acanalado, láminas de acero corrugado,
(estado límite de servicio) o que ha alcanzado su capacidad
malla electrosoldada de respaldo, moldaje removible o
de carga (estado límite de resistencia).
cualquier otro material apropiado, capaz de soportar la losa en el espacio designado de apoyo. El encofrado no
Estado Límite de Resistencia: Condición limitante que
deberá desplazar lateralmente la cuerda superior de apoyos
afecta la seguridad de una estructura, en la cual se alcanza
durante su remoción o vertido del hormigón.
la capacidad de carga.
Equipamiento de Izaje : Equipo comercialment comercialmentee fabricado
Estado Límite de Serviciabilidad: Condiciones límites que
y diseñado para izar y posicionar cargas de tamaño
están afectando la habilidad de una estructura para preservar
conocido hacia una ubicación, en una altura y distancia
su apariencia, la capacidad de ser mantenida, la durabilidad,
horizontal conocida desde el centro de rotación del equipo.
o el confort de sus ocupantes, el funcionamiento de
Este equipamiento incluye, pero no se limita a, grúas, g rúas,
maquinarias, bajo condiciones de uso normales.
106
An ex o A. 2
Estado Límite de Servicio: Condición limite que afecta la
Extremo Extendido: La parte de la cuerda superior de una
capacidad de una estructura a preservar su apariencia,
Joistec® que es extendida con los ángulos de asiento, los
mantenimiento, durabilidad o la comodidad de sus
cuales se extienden desde el extremo de la Joistec
ocupantes, o función de maquinaria bajo uso normal.
extendida hacia el interior de la Joistec ® y mantiene la
®
altura de apoyo estándar sobre todo el largo de la extensión. Extensión de Cielo: Una extensión de la cuerda inferior, tal que únicamente un ángulo de la cuerda inferior de la
Factor de Carga : Factor al que se le atribuye las
Joistec® se extiende desde el primer panel de la cuerda
desviaciones de la carga nominal contra la carga actual,
inferior hacia el final de la Joistec®.
por incertidumbre en el análisis que transforman la carga a un efecto de carga y para la probabilidad que más de
Extensión de la Cuerda Inferior: Extensión de dos ángulos
una carga extrema ocurra simultáneamente.
de la cuerda inferior de la Joistec®, desde el primer panel de la cuerda inferior hacia la punta de la Joistec®. Se usa
Factor de Resistencia, : Factor que cuenta para desviaciones
principalmente para Joistec ® donde controla el diseño
de la resistencia actual con respecto a la resistencia nominal, desviaciones de la carga actual con respecto a la carga
por succión.
nominal, incertidumbre en el análisis que transforma la carga
Extensión de la Cuerda Superior: La parte extendida de
en una carga efectiva y la manera y consecuencias de la falla
la cuerda superior de una Joistec®. Este tipo de extensión
(N de T: Usado para el diseño LRFD).
únicamente tiene los dos ángulos de la cuerda superior extendidos por sobre el asiento de la Joistec®.
Factor de Seguridad, : Factor que cuenta para desviaciones
de la resistencia actual con respecto a la resistencia nominal, Extremo de Anclaje: Unión apropiada de los extremos de una Joistec® con la albañilería, hormigón armado armado o acero estructural. Extremo Diagonal o del Alma: El primer miembro del alma en cualquier extremo de la Joistec® o Girder que empiece al final de la cuerda superior y termine en el primer punto del panel de la cuerda inferior. Para una Joistec® colgante, el extremo diagonal empieza en el asiento.
desviaciones de la carga actual con respecto a la carga nominal, incertidumbres en el análisis que transforma la carga en una carga efectiva y la manera y consecuencias de la falla (N de T: Usado para el diseño ASD). Fuerza de Diseño *: Factor de resistencia multiplicado por
la fuerza nominal,
Rn.
Fuerza de Pandeo: Fuerza nominal para pandeo o estado limite de inestabilidad.
Extremo Etiquetado: El extremo de una Joistec® o Girder
Garantía de Calidad: Sistema de actividades o controles
donde se encuentra la etiqueta de identificación. El miembro
implementados de taller o terreno por el dueño o su
deberá ser montado con este extremo etiquetado siem-
representante para asegurar al dueño y otras autoridades
pre en la misma posición que se especifica en el plano de instalación.
de la construcción que se implementaron los requerimientos de calidad.
107
Girder: Miembro estructural principal que resiste cargas
corredores o para estabilizadores. Puede ser fabricado de
con un sistema de alma abierta diseñado como apoyo
dos o cuatro ángulos laminados para formar secciones
simple, normalmente soportando cargas concentradas
canalizadas o secciones de caja.
igualmente separadas de un sistema de piso o techo, actuando en los puntos donde se ubican los montantes del elemento y utilizando acero laminado en caliente.
Longitud de Apoyo: Distancia que la silla de anclaje o el asiento de una Joistec® y Girder se extiende por sobre la albañilería, soporte de hormigón o acero.
Inestabilidad: Estado Estado límite que se alcanza alcanza durante el proceso de carga de algún componente estructural, marco
Longitud no Arriostrada: Distancia entre puntos de
o estructura, en el que cualquier perturbación en las cargas
arriostramiento de un miembro, medida entre los centros
o geometría produce desplazamientos desplazamientos severos.
de gravedad de los miembros arriostrantes.
Ingeniero Estructural (Profesional Especificador): El
LRFD: (Diseño por Factores de Carga y Resistencia) :
profesional licenciado quien es responsable de sellar el
Método para diseñar componentes estructurales tal que
Contrato de Construcción, que indica que él o ella ha
la resistencia de diseño iguala o excede la resistencia
desarrollado o supervisado el análisis, diseño y ha preparado
requerida del componente bajo la acción de una
la documentación para la estructura, y tiene conocimiento
combinación de cargas definidas en el mismo LRFD. (N
del sistema estructural de cargas.
del T: Las combinaciones de carga consideran factores de mayoración para los distintos estados de carga)
Inspector Técnico (ITO): Entidad o persona independiente contratada para verificar que el montaje de una estructura
Luz Libre: La distancia libre o apertura entre apoyos de
está de acuerdo a las especificaciones de los lo s Planos de
una Joistec®, es decir, la distancia entre muros o la distancia
Montaje en Terreno, incluyendo los planos de instalación
entre bordes o alas de las vigas.
de las Joistec y los planos de instalación de cubierta. ®
Material: Joistec®, Girder y accesorios proporcionados por Joistec : Miembro estructural que resiste cargas con un sistema de alma abierta que soporta pisos y techos, ®
el Proveedor.
utilizando ángulos laminados en caliente y está diseñado como un miembro de apoyo simple.
Montajista: La persona natural o entidad responsable del montaje seguro y apropiado de materiales, de acuerdo a
Joistec® de Amarre: Una Joistec® que está conectada con
los códigos y reglamentos aplicables.
pernos en o cerca a una columna. Cuando la Joistec® está conectada con pernos a una columna, se puede
OSHA (Administración de Salud y Seguridad Ocupacional): Ocupacional):
referir a esta como una Joistec® de columna.
Agencia Agen cia gube gubernam rnamenta entall de de EE.UU. EE.UU. ded dedicad icadaa a salv salvar ar vidas vidas,, prevenir lesiones y proteger la salud de los empleados.
®
Joistec Sustituta: Miembro estructural fabricado para vanos muy cortos (3 metros o menos) donde la Joistec® de acero
Pandeo: Estado límite de algún cambio repentino en la
con alma abierta resulta poco práctica. Usualmente se los
geometría de una estructura o cualquiera de sus elementos
usa para vanos cortos en compartimentos desiguales, desiguales, sobre
bajo una condición de carga crítica.
108
An ex o A. 2
Pandeo Lateral: Modo de pandeo de un miembro en flexión
Pieza de Relleno: Un trozo corto de barra redonda, pletina
involucrando, desvío normal al plano de flexión.
o ángulo soldado entre dos ángulos de los miembros de una cuerda superior o inferior, o los dos ángulos de un
Pandeo Lateral-Torsional: Modo de pandeo de un miembro
miembro del alma que se sueldan juntos, usualmente
en flexión incluyendo deflexión normal al plano de flexión, simultáneamente con una torsión en el centro de corte de
localizados en el punto medio del miembro entre placas de conexión.
la sección transversal. Placa de Soporte: La placa de acero utilizada para una Pandeo Local *: Estado límite de pandeo de un elemento en compresión dentro de una sección transversal.
Joistec® o Girder para apoyarse cuando está soportada por albañilerías o soportes de hormigón o acero. La placa está diseñada por un ingeniero estructural para soportar la reacción de la Joistec ® o Girder hacia la estructura de apoyo.
Pandeo por Flexión: Modo de pandeo en el que un miembro en compresión se desvía lateralmente sin torcerse o cambiar su forma transversal.
Placa Estabilizadora: Placa de acero vertical en una columna, encajada entre los ángulos de la cuerda inferior de una Joistec® o Girder (ver Reglamento OSHA 1926.757(a)(1)).
Pandeo por Flexo-Torsión: Modo de pandeo en el que un
miembro en compresión se dobla y tuerce simultáneamente
Una placa estabilizadora también puede ser proporcionada cuando la estructura de soporte esta en un muro.
sin cambiar su forma transversal. Plan de Montaje en Terreno: OSHA ha definido el Plan de Pandeo Torsional: Modo de pandeo en el que un miembro de compresión se tuerce en su propio eje.
Montaje en Terreno en §1926.752(e) como uno que deberá ser desarrollado por una persona calificada y estar disponible en obra. Este plan es uno donde los empleados
Paquete: La agrupación de Joistec ®, Girders, puntales y cubiertas a ciertos tamaños, pesos, largos. etc., para un
eligen, según condiciones especificas de terreno, desarrollar métodos alternos que proporcionan protección al empleado
transporte, descarga, almacenamiento y montaje expedito en terreno.
según OSHA §1926.753(c)(5), §1926.757(a)(4) o §1926.757(e)(4).
Persona Calificada: Persona que posee un título, certificado
Planos de Instalación de Joistec®: Planos preparados que
o posición profesional, o que por su extenso conocimiento,
muestran la interpretación de los requerimientos de los
entrenamiento y experiencia, ha demostrado exitosamente
documentos de construcción para el material que debe
su habilidad de resolver problemas relacionados al tema,
ser suministrado por el proveedor. Estos planos de piso
trabajo o el proyecto.
y/o techumbre están aprobados por el profesional especificador y el comprador o dueño para estar en
Persona Competente : Individuo capaz de identificar
cumplimiento de los requerimientos de diseño. El proveedor
peligros existentes y predecibles en sus alrededores o condiciones de trabajo que sean insalubres o peligrosas
utiliza la información contenida en estos planos para el diseño final de material. Una marca numeral única se
para los empleados y que tiene autorización de tomar
muestra comúnmente para la instalación individual de las
medidas correctivas para eliminarlas.
Joistec®, Girders y sus accesorios, junto a secciones que
109
describen las condiciones de apoyos y empalme mínimo
entramado horizontal en el plano del cordón superior) u
requerido para que el material sea instalado en terreno en
otro elemento en algún punto final o intermedio de una
la ubicación correcta.
línea de puntales, que proporciona un punto de anclaje para el puntal de la Joistec ®.
Planos Estructurales: Las porciones gráficas o pictóricas de los Documentos de Construcción que muestran el
Relleno: Material colocado entre cuerdas y/o almas en
diseño (tamaño o tipo de elementos estructurales),
intervalos, para asegurar que la sección transversal sirva
ubicación, y dimensiones de trabajo. Estos documentos
como un miembro construido (también espaciador o listón
generalmente incluyen plantas, elevaciones, secciones,
si se coloca en el exterior de los cordones o alma). El
detalles, conexiones, todas las cargas, programaciones,
material puede ser un trozo pequeño de ángulo, barra
diagramas y notas.
redonda u otro tipo de forma de acero.
Puntal : En general, un miembro conectado conectado a una Joist
Resistencia Admisible *: Resistencia nominal dividida por
para arriostrarlo ante movimientos laterales (ver también
el factor de seguridad, Rn /
puntal diagonal y puntal horizontal). Resistencia a la Fluencia : Esfuerzo al cual un material
Puntal de Anclaje : La manera en que se une el puntal
exhibe una desviación límite especificada de la
de la Joistec® al terminal de apuntalamiento.
proporcionalidad de la curva Esfuerzo-Deformación, como está definido en el ASTM
Puntal Horizontal: Un ángulo laminado continuo u otra forma de acero, conectado a la cuerda inferior y superior
Resistencia a la Fluencia Esperada: Resistencia a la fluencia
de la Joistec®.
de un miembro sometido a tracción que es igual a la tensión de fluencia esperada multiplicado por A g.
Puntales de Montaje
: El apuntalamiento diagonal
conectado con pernos que requiere ser instalado antes
Resistencia a la Fluencia Mínima Especificada : Límite
de soltar los cables de izaje de las Joistec®.
de resistencia a la fluencia más bajo especificado para un material como se define en el ASTM.
Puntales Diagonales: Dos ángulos laminados, u otro tipo de perfil, conectados desde la cuerda superior de una
Resistencia a la Tracción Esperada: Resistencia a la tracción
Joistec® hacia la cuerda inferior de la próxima Joistec®, o
de un miembro que es igual a la resistencia a la tracción
anclaje para formar una “X”. Estos miembros casi siempre
mínima especificada Fu, multiplicada por Rt.
están conectados en su punto de intersección. Resistencia de Diseño *: Factor de resistencia multiplicado Punto de Fluencia: Primer nivel de esfuerzo en un material
por la resistencia nominal,
Rn.
en el cual ocurre un incremento en deformación sin un incremento en esfuerzo esfuerzo como está definido en en el ASTM. ®
Resistencia Disponible * : Resistencia de diseño o
resistencia admisible, cual sea la apropiada
Punto Terminal de Apuntalamiento: Un muro, Joistec , Joistec® Tándem (con todos los puntales instalados y un
Resistencia Nominal * : Capacidad de una estructura o
110
An ex o A. 2
componente (sin el factor de resistencia o factor de
Tensión de Fluencia : La tensión de fluencia o límite de
seguridad aplicado) para resistir los efectos de carga, tal
elasticidad de un material se define como el esfuerzo en
como se determina de acuerdo a las Especificaciones
el cual un material comienza a deformarse plásticamente.
Estándar SJI.
Ant es de la flfluen uen cia del mat eri al ést e s e def d efor orma ma
Resistencia Requerida *: Fuerzas, esfuerzos y deformaciones
elásticamente y volverá a su forma original cuando la tensión aplicada es retirada. Una vez que el límite de
producidos en un componente estructural determinado, ya
elasticidad se pasa una fracción de la deformación será
sea por análisis estructural, por combinaciones de carga
permanente y no reversible.
del LRFD o ASD, cual sea el apropiado, o como sea especificado por las Especificaciones Estándar.
Tensión de Fluencia Mínima Especificada: Límite menor
de la tensión de fluencia especificada para un material Sistema de Protección Anticaídas : Sistema de protección
como se define en ASTM.
que previene una caída del usuario. El sistema está compuesto de un cinturón de seguridad o arnés de
Unión: Área donde dos o más extremos, superficies o
cuerpo, junto con un anclaje, conectores y otros equipos
bordes se unen. Categorizada por tipo de fijación o
necesarios. Los otros componentes normalmente incluyen
soldadura utilizado y el método de transferencia de fuerza.
un acollador y también pueden incluir una cuerda de vida y otros dispositivos.
Vano: Distancia de eje eje a eje entre soportes estructurales de acero tales como vigas, columnas o Girders. Se define
Soldadura de Extremos: Soldaduras a los extremos de un
como la luz libre entre los bordes de muros de albañilería
miembro existente o a un miembro de refuerzo
y/o hormigón, más 10 centímetros.
Soporte: La distancia que la silla de apoyo o el asiento de
Vendedor:: Compañía Vendedor Compañ ía o persona per sona natural na tural dedicada d edicada a la
una Joistec® y Girder se extiende por sobre la albañilería,
fabricación y distribución de Joistec®, Girder y accesorios.
soporte de hormigón o acero. Yu go pa para ra Iz aj e: Mi em br o es tr uc tu ra l de ac acer er o Tablas as para para Clava Clavar: r: Piezas Piezas de mader maderaa adjunta adjuntass a la cuerda cuerda
especialmente diseñado adjunto al equipo de izaje, que
superior de una Joistec® para que la madera contrachapada
puede ser utilizado para levantar Joistec ®, puntales o
u otro piso pueda ser clavada directamente al soporte.
paquetes de cubierta en dos extremos.
111
112
An ex o A. 3
Anex An exoo A. A.33
ENSAYOS DE VERIFI VER IFICACIÓN CACIÓN DEL DISEÑO ESTRUCTURAL ESTRUC TURAL SISTEMA CONSTRUCTIVO CONSTRUC TIVO JOISTEC JOISTEC DE GERDAU AZA ®
aplicaron cargas discretas, materializadas en cubos de
Objetivo de los Ensayos:
hormigón de 20 cm de arista, uniformemente distribuidos Estos ensayos se realizaron para verificar que un conjunto
sobre una plataforma de madera encargada de transmitir
de Joistec ®, representati representativas vas de las que se emplean
las cargas a las probetas. Las probetas se fabricaron con
habitualmente como estructuras de pisos y techumbres,
ángulos laminados en caliente Gerdau AZA, en acero Grado
cumplan con las propiedades mecánicas calculadas según
A270ES,, según A270ES según NCh203 NCh203 Of.2006. Of.2006.
las bases de este Manual. En cada ensayo se verificaron tres estados: Uno donde Para esto se realizaron ensayos de carga y deformación,
la sobrecarga de diseño de las tablas de carga, produce
que determinan la servicialidad de las Joistec® y dan cuenta
una deformación en la Joistec ® hasta la condición de
del tipo de fallas que podemos esperar frente a estos estados de carga llevados al extremo, previos al colapso. También én se deter determinó minó probar probar en qué qué medida medida la operación operación de crimpeado de los ángulos del alma podría afectar las propiedades resistentes del perfil y de las Joistec ® en su conjunto. Descripción de los Ensayos
Para cada ensayo y para estudiar estos fenómenos, se instalaron 2 Joistec® paralelas, las cuales fueron arriostradas entre si y confinadas para que sólo se desplazaran en forma vertical, evitando así el pandeo lateral de estas. Luego se
Figura A.3.1: Joistec ® cargada con cubos de hormigón
Tabla A.3.1 Estado de Carga Teóricos
Luz de
Carga teórica
Carga teórica
Carga teórica
Ensayo
para L/360
para L/240
de Colapso*
(cm)
(kgf/m)
(kgf/m)
(kgf/m)
50K3
1200
100
150
352,73
75K7
1800
107
160,5
364,25
Denominación Denominación Joistec®
(*) Carga determinada hasta la fluencia del acero, sin considerar factores de seguridad de diseño
113
L/360, y se midió la deformación efectiva para compararla
Después del montaje de la probeta se instalaron y calibraron
con la teórica, lo mismo se hizo con la condición L/240 y
los transductores electrónicos, los cuales son los
un último estado de carga hasta el colapso de la Joistec®.
encargados de registrar las deformaciones de los puntos de interés. En este caso se definió que los puntos a medir ®
Antes de iniciar los ensayos se procedió a determinar la carga real de colapso, la cual se determinó teóricamente teóricamente
de las Joistec fueran L/4 y L/2, además se instalaron transductores en los apoyos para verificar que no se
eliminando todos los factores de seguridad del diseño.
produjeran asentamientos de estos.
Esta carga de diseño real obtenida se asume como carga teórica de colapso. Con este valor se diseña el
Posteriormente se armó la plataforma encargada de
procedimiento de carga para el ensayo. Este procedimiento
distribuir la carga hacia las Joistec® y así se comenzó con
se repitió para las Joistec® de 12 y 18 m (ver tabla A.3.1).
el proceso de carga.
Dada la alta carga a aplicar sobre las Joistec®, se diseñaron
Previo al ensayo se determinó que los puntos críticos a
caballetes lo suficientemente resistentes para tomar el
registrar se concentran en 2 zonas (ver figura A.3.2).
peso de las Joistec ® y la carga aplicada. Además se diseñaron unos soportes que permitieran dar arriostramiento
Se tuvo especial cuidado con las zonas de posible falla
lateral a las Joistec ®, los cuales simulan la continuidad
de la Joistec®, es por ello que a medida que se aumentaba
lateral del sistema.
la carga, personal de DICTUC y GERDAU AZA inspeccionaba estas zonas de la Joistec ® buscando donde
Figura A.3.2: Zonas Críticas de una Joistec ®
Tabla A.3.2 Cargas de Colapso Teóricas v/s Reales
Luz de
Carga Distribuida
Carga Distribuida
Diferencia
Ensayo
Teórica a Aplicar
Efectiva Aplicada
Porcentual
por cada Joistec® (CDT)
por cada Joistec® (CDE)*
(CDE/CDT)*
(cm)
(kgf/m)
(kgf/m)*
(%)
50K3
1200
366,47
457,07
24,7
75K7
1800
417,04
487,90
17,0
Denominación Denominación Joistec
* Valore Valoress prom edio 114
An ex o A. 3
se estuviese iniciando la falla y así estar preparados al
sin embargo en todos los casos se deformó al menos un
momento del colapso.
14% menor a lo esperado (ver tabla A.3.3).
Análisis de los Resultados Res ultados Obtenidos de los Ensayos.
Conclusiones:
Las cargas de colapso aplicadas aplicadas son del orden orden de 30%
La experiencia realizada permitió concluir:
mayores a las esperadas teóricamente (ver tabla A.3.2). • Las Joistec® tienen un excelente comportamien comportamiento to ante • En todos los casos la falla es muy dúctil, obteniéndose
altos estados de carga.
una deformación excesiva previa al colapso, del orden de L/75. No se observaron fallas de soldaduras de los
• Las Joistec ® son capaces de resistir cargas elevadas
elementos del alma alma ni en cuerdas que alteraran los ensayos.
con respecto a la carga de diseño. El Factor de Seguridad al colapso es superior a 2.
• Las deformaciones reales obtenidas son menores a las esperadas teóricamente. No existe una tendencia clara,
• Las Joistec® presentan un excelente desempeño de las
Tabla A.3.3 Deformaciones Teóricas v/s Reales
Denominación Luz de Joistec®
Ensayo
Diferencia entre Diferencia
Diferencia
Deformación
Deformación
Deformación
Porcentual
Vertical
Vertical
Medida y
entre
Ciclo de
Condición de
Teórica
Neta
Deformación
Deformación Deformación
Carga
Carga
en L/2
medida en L/2*
Teórica
Medida y Deformación Teórica
[cm]
50K3
75K7
1200
1800
[mm]
[mm]
[mm]
[%]
Ciclo 1
L/360
33,33
27,08
-6,25
-18,9
Ciclo 2
L/240
50,00
43,68
-6,32
-12,64
Ciclo 3
Colapso
No Calculada
169,94
--
--
Ciclo 1
L/360
50,00
42,75
-7,25
-14,5
Ciclo 2
L/240
75,00
61,38
-13,62
-18,16
Ciclo 3
Colapso
No Calculada
255,82
--
--
* Va Valor lor pro me dio 115
soldaduras, tanto en los elementos del alma como el
Dos exhaustivos informes emitidos por el laboratorio que
empalme de las cuerdas.
ensayó las probetas describen el procedimiento utilizado y los resultados obtenidos de este ensayo.
• La deformación plástica en los ángulos producida por el crimpeado no afecta a la r esistencia del perfil.
• El informe N° 1026132 muestra los resultados de las Joistec® de 18 m.
• El sistema de puntales laterales es eficiente y no mostró indicios de falla en ninguna de las pruebas realizadas.
• El informe N° 1026131 muestra los resultados de las Joistec® de 12 m.
• Los resultados obtenidos de los ensayos concuerdan con los previstos por los cálculos teóricos del Sistema JOISTEC®, y por tanto validan las consideraciones teóricas
Estos documentos se encuentran disponibles para consulta
usadas en el desarrollo de este manual.
en el Departamento Técnico Joistec ® de Gerdau AZA.
Reproducción de los Informes, con la autorización de DICTUC
116
An ex o A. 4
Anex An exoo A. A.44
RECOMENDACIONES PARA EL TRANSPORTE Y MONTAJE M ONTAJE Estabilidad en el Transporte y Montaje de Productos JOISTEC®
Una vez completada la carga, esta debe estibarse bien, mediante cadenas o eslingas adecuadas, para evitar deslizamientos y caída de la carga.
Una vez seleccionados el fabricante, el montajista y el constructor, deben reunirse con el ITO y el ingeniero
Es conveniente enviar con anticipación al montajista, al
estructural, en una primera reunión, denominada reunión
ITO y a quien se defina, una copia con el listado de
de planificación de Montaje, donde estos pueden resolver
materiales que serán enviados a obra, con el objetivo de
dudas, proponer esquemas de trabajo, planificar despachos
dar tiempo suficiente al montajista para determinar donde
de elementos a obra, definir plazos de montaje, definir
se almacenarán dichos productos.
sectores de acopio de material, entre otros. Es conveniente que en esta primera reunión estén presentes todas las especialidadess y así evitar interferencias entre ellas. especialidade
A la llegada a la obra, el material debe ser revisado antes antes de descargar el camión y cualquier anomalía debe ser informada al ITO, quien se comunicará con el fabricante
Debido a la gran esbeltez individual de este tipo de
y en caso de ser necesario con el Ingeniero Estructural.
productos, se debe tener especial cuidado en las etapas
Se debe inspeccionar lo siguiente:
de transporte y montaje. • Inspección de la carga para indicaciones de posible Transporte productos Sistema Constructivo JOISTEC®
inestabilidad como producto cambiado o bandas quebradas.
Una vez fabricados los productos JOISTEC®, estos deben ser empaquetados y almacenados con la cuerda superior hacia abajo, de modo de dar mayor estabilidad al sistema
• Inspección de los productos para identificar si existe daño físico.
y bajar el centro de gravedad de la carga, haciendo más fácil y seguro el transporte.
• Verificación de ítems que se envían en comparación con el conteo de piezas y la descripción de la guía de
El empaquetado debe hacerse con zunchos metálicos,
despacho.
los cuales pueden ser materializados con bandas metálicas o alambres adecuados.
Antes An tes de soltar tar la lass cad caden enas as o esli eslingas ngas de dell cam camión ión,, el el rec recep eptor tor debe revisar que los zunchos de los paquetes se encuentren
Los paquetes deben ser cargados en el camión en forma
sin daños, para evitar caídas inesperadas del material.
vertical y de forma que ocupen toda la plataforma. Estas se pueden cargar en distintos niveles, para lo cual se recomienda separar los niveles con cuartones de madera.
La descarga debe hacerse desde el nivel más alto hasta el más bajo, de tal forma que no se pierda la estabilidad
117
de la carga, además se debe evitar izajes desbalanceados,
Montaje de productos JOISTEC®.
la idea es que los puntos de izaje sean simétricos y nunca levantar los paquetes desde los zunchos que lo amarran.
Antes de comenzar con con el izaje de elementos elementos JOISTEC®,
Una forma de evitar cargas desbalanceadas es considerar
es necesario definir cuáles son los elementos principales
puntos de izaje a los tercios de la viga. La grúa debe levantar lentamente la carga para verificar que esté
y los ejes principales, para iniciar las faenas con el montaje de estos. Una vez montadas las columnas, lo primero
balanceada,, sino debe rectificar los puntos de izaje. balanceada
que se debe montar son las Girder, las cuales reciben a las Joistec® de piso o techumbre, luego las Joistec® de
Se recomienda que los cables de izaje aseguren el nivel superior de los paquetes del producto JOISTEC ® antes de soltar las eslingas, para luego re posicionar las amarras a la capa siguiente y antes de descargar el nivel superior. Este procedimiento se repite hasta completar la descarga
columna, las cuales son encargadas de arriostrar las columnas en sentido perpendicular a las Girder. Una vez formados los cuadrantes estructurales con Girder y Joistec® de columna, se procede a montar el resto de las Joistec® que forman la cubierta.
del camión.
®
Para mantener la estabilidad de los elementos JOISTEC en la etapa de montaje, se recomienda seguir las siguientes Las Joistec® deben almacenarse de la misma forma como
recomendaciones:
son transportados, es decir, en posición vertical con el cuerda superior hacia abajo. Si hay Joistec ® que fueron transportadas horizontalmente, estas deben mantener su posición al almacenarlas en terreno. Bajo las Joistec® se debe colocar unos cuartones de madera para recibir las vigas. La finalidad de los cuartones es separar las Joistec® de un contacto directo con el suelo. Estos cuartones también se deben utilizar para separar los distintos niveles de almacenamiento, teniendo cuidado de colocar los cuartones en los nudos, para evitar ejercer una carga que produzca flexión en alguna cuerda. Se recomienda no acopiar más de 3 o 4 niveles de
Joistec ®,
dependiendo
de la altura de cada elemento y cuidando mantener la
1. Cuando sea necesario que un montajista se suba a un elemento del Sistema Constructivo JOISTEC® antes de apuntalarse, debe tomarse las medidas necesarias para evitar una pérdida de estabilidad del elemento producto del peso del montajista. Es por ello que se recomienda que todas las faenas de montaje y transporte estén documentadas en un procedimiento y visados por un Experto en Prevención de Riesgos responsable, para ello, existen procedimientos estudiados y aprobados por el Steel Joist Institute que se encuentran en las OSHA, en el capítulo Steel Erection Standard §1926.757, §192 6.757, Open Web Steel Joist.
estabilidad del material acopiado. Es por eso que antes de permitir que cualquier persona Para ayudar a la identificación y montaje, se recomienda
se suba a un Joistec®, se debe asegurar que para una
orientar las etiquetas hacia el mismo lado l ado e indicar en
Joistec® de columna (Joistec® entre columnas, que
los planos de montaje la posición de la etiqueta, esto evita que las Joistec® se monten en forma errada debido
forma un cuadrante) ambos extremos estén fijos en sus apoyos. Para todas las otras Joistec®, deben estar
a que ambos lados son muy similares.
ubicados en su posición final y se deben tener como
118
An ex o A. 4
mínimo uno de los extremos fijos a ambos lados de
Puntales. Lo mismo ocurre con las Joistec® que requieren
la silla de apoyo.
puntales de montaje a L/3, no se deben soltar los cables de izaje hasta que no se hayan instalado correctamente
2. Cuando se utilicen sillas de apoyo conectadas con
los puntales diagonales.
pernos, como mínimo los pernos deben estar instalados y apretados. Para verificar este proceso se recomienda
No más de un colaborador se permite sobre este tipo
un apriete tal que ambas superficies a unir mediante
de joist hasta que se instalen todos los puntales
pernos estén en contacto firme. Esto se puede lograr
horizontales restantes.
con una llave de torque o dándole unos cuantos golpes a la llave de apriete normal.
5. Cuando por condiciones de obra no se puedan instalar todos los puntales permanentes, en especial en los
Algunos Algu nos mont montaji ajistas stas util utilizan izan unos tabl tablones ones que se
puntos terminales, se debe instalar puntales temporales
apoyan en la cuerda inferior para darle soporte a los
para proveer estabilidad.
colaboradores encargados de la instalación de los puntales, ya sean horizontales o diagonales.
6. Después que la Joistec® tenga todos los puntales debidamente instalados, anclados y que se encuentre
3. En Joistec ® que no requieren puntales de montaje (puntales diagonales) según las tablas de carga, sólo se permite que un trabajador se suba a la Joistec
aplomada y alineada, se debe fijar definitivamente a la estructura de apoyo.
®
antes de que todos los puntales horizontales estén
Algunos montajistas mon tajistas pueden elegir armar un “árbol “ár bol de
instalados y anclados.
navidad”, que consistente consistente en izar una serie de Joistec ® individuales a distintos niveles. Cuando este tipo de montaje de Joistec® se implementa, una persona calificada deberá
Tabla A.4 A.4.1 .1
realizar el aparejo de la Joistec ® y siempre deben ser
Requerimiento de Apuntalamiento de Montaje
usadas técnicas que prioricen la seguridad de las personas. Este método no debe ser usado para elevar varios paquetes
Luz de la Luz
Joistec®
Apuntalamiento Diagonal Diago nal
12 a 18 m
1 línea en el centro
18 a 30 m
2 Líneas a L/3 de los extremos
sobre 30 m
Todas las líneas
de Joistec®. En otros casos se puede optar por el montaje panelizado, para ello se deben dejar instalados todos los puntales ya sean diagonales y horizontales antes de comenzar con
4. En el caso de de Joistec® que requieren puntales de montaje
el izaje del panel.
en el centro del vano, los cables de izaje de la Joistec ® no deben ser soltados hasta que el puntal diagonal no
También Tambi én se s e puede pued e realiza re alizarr el mont montaje aje de d e Joiste Jo istecc ® en
se encuentre debidamente instalado y apernado, a menos que algún método alternativo asegure la estabilidad del
pares, instalando previamente los puntales diagonales o instalarlas de a una y dejando fijo los puntales diagonales
elemento durante el procedimiento de instalación de
para así fijarlos a la Joistec® contigua.
119
Al elegir cualquiera de los sistemas antes mencionados, se debe tener la precaución de dejar instalados todos
2. No levante paquetes de Joistec ® por sus correas metálicas o zunchos.
los puntales y en especial los puntales terminales. Estos puntales terminales son los que le entregan al sistema
3. No una cables, cadenas o ganchos a los miembros ®
un apuntalamiento lateral efectivo, ya que los puntos terminales son puntos duros en la estructura.
del alma de las Joistec . 4. No almacene las Joistec ® de costado.
Descenso y Posicionamiento de Cargas
5. No posicione cargas de construcción en Joistec ® Las primeras cargas que se aplican a una estructura son
no apuntaladas.
las de construcción. Para este tipo de edificaciones consiste en paquetes de Puntales (Bridging) horizontales, paneles de cubierta, circulación de obreros, entre otros.
6. No produzca daños a las Joistec ® al momento de soldar en terreno. 7. No corte una pierna de puntal puntal en la zona de transición transición
Antes de aplicar c ualquier carga de construcción sobre cualquier las Joistec ®, estas deben estar fijadas, ya que pueden
vertical; Suelde piezas separadas de puntal en la
perder su estabilidad si no están apuntaladas.
intersección (ponga perfiles L espalda con espalda y suelde o conecte con pernos la zona de intersección).
Las cargas deben ser aplicadas de tal forma que no superen la capacidad resistente del elemento cargado,
8. No use soldadura por puntos (pinchazos) para
para ello se recomienda apoyar las cargas en a lo menos
asegurar el apuntalamiento de la cuerda inferior.
3 Joistec®. En caso de posicionar Joistec ® sobre vigas de acero o sobre Girders se recomienda que estas se ubiquen en el centro de la luz, y desde ahí distribuir hacia
9. No socave el material al soldar el apuntalamiento apuntalamiento de cuerdas inferiores.
los extremos. En cambio, para los puntales laterales horizontales, estos deben posicionarse a no más de 30
10. No sobrecargue las Joistec®.
cm del apoyo de la Joistec ® y cada paquete no debe 11. No posicione las Joistec® entre los puntos del panel
pesar más de 445 kg.
en las Girders, a no ser que se muestre específicamente lo contrario en los Planos de Instalación de Joistec ®.
NO HAGA LO SIGUIENTE:
® desde
el camión
12. No repare o altere las Joistec® sin la aprobación del
distribuidor, ni los deje caer de cualquier manera.
Ingeniero Estructural y/o el Fabricante de Joistec ®.
1. No tire o empuje las Joistec
120
An ex o A. 4
Detalles de Apuntalamiento
Pernos de expansión Soldadura
Puntal horizontal Anclaje de puntales Soldadura Soldado en terreno
Figura A.4.1: Puntales Horizontales (Bridging)
Nota: no soldar el puntal a miembros del alma. No colgar elementos mecánicos, eléctricos eléctricos u otros al puntal.
Pernos de expansión Anclaje de puntales Perno (tip.)
Todas las conexiones soldadas en terreno
Figura A.4.2: Puntales Diagonales Soldados (Bridging)
Figura A.4.3: Puntales Diagonales conectados con pernos (Bridging)
Notas: a) Se deben usar unidades de apuntalamiento horizontal
b) Para el tamaño adecuado del perno, refiérase a la
en el espacio adyacente al muro, para permitir la deflección
tabla de puntales (Bridging). La configuración del clip de
apropiada de la Joistec® cercana al muro.
apuntalamiento puede variar a lo mostrado.
121
Puntal (Bridging) horizontal empalme en terreno de traslapo mínimo 50 mm en todos los casos 50 mm 3
3
(TIP.
(TIP.
3
(TIP.
50 mm
Figura A.4.4: Puntal Horizontal (Bridging)
Exigencias de Seguridad
• Protección visual: anteojos de seguridad, certificado de acuerdo a la Norma Chilena Nº 1301 y 1302 Of.77, Con
a) Equipos de Protección Personal
protección lateral y de vidrios planos templados o policarbonato claro, resistente a los impactos.
El Contratista debe proporcionar a cada trabajador que deba efectuar obras o actividades, todos los elementos de protección personal adecuados a los peligros a que se expone el trabajador. Los siguientes elementos de protección personal se consideran como estándar mínimo:
• Protección a los pies: botín/bota Certificado de acuerdo a la Normas Chilenas Nº 721 Of.97; 772/1 Of.93; 772/2 Of.92, Botín cubre pie, tobillo y parcialmente la pierna, con puntera de acero y plantilla metálica, Bota caña corta o larga, cubre pie, tobillo y canilla, fabricada en goma, caucho natural o PVC, con puntera y plantilla de acero.
• Casco de seguridad clase “A”, tipo copa. Certificado de acuerdo a la Norma Chilena Nº 461 Of.77.
• Protección a las manos: guantes de seguridad de cuero o cabritilla, definición según NCh Nº 502 Of.70. Los
• Protección auditiva: fonos adheridos al casco o tapón,
guantes de cuero deben cumplir especificaciones de
fonos adosados al casco y certificado de acuerdo a la NCh Nº 1331/1 y Nº 1331/2 Of.98, tapón, dispositivo para
NCh1251/1 Of.96.
insertar en canal auditivo, expansible y desechable con
• Buzo/Overol 100% algodón o retardante a la llama con
atenuación del nivel de presión sonora superior a 20 dBA.
logotipo de la empresa.
122
An ex o A. 4
• Cuerdas de vida construidas por cables de acero de
Obra de cualquier daño o falta de material respecto de
1/2 pulgada de diámetro y distancia máxima de 15 metros
la Guía de Despacho.
entre extremos, afianzadas con tres prensas Crosby por cada extremo.
• Disponer de las herramientas y elementos necesarios para ejecutar el trabajo como faena segura.
• Cola y arnés y de seguridad para trabajos en altura sobre 1,80 m, certificados de acuerdo a NCh.
• Verificar la ubicación y nivel de los pernos de anclaje. Cualquier discrepancia que se detecte con la información
Además Ade más , s e deb debee c on onsi sider derar ar el us usoo d e e lem ent os
de planos deberá ser informada a la ITO, quien definirá
protección personal nuevos adecuados para la zona y
el plan de acción a seguir.
época en que se ejecutarán los trabajos. De igual manera se deberá acreditar su calidad por medio de la certificación
• Proveer de todo el arriostramiento temporal que sea
de algún organismo nacional autorizado para este efecto,
requerido en la etapa de montaje. Esto incluye tamaño,
cumpliendo con lo estipulado en el D.S. Nº 18 sobre la
tipo, ubicación y cantidad.
certificación de calidad de los elementos de protección personal contra riesgos ocupacionales.
• Mantener el arriostramiento temporal hasta que se concluya totalmente el montaje de la estructura.
b) Obligaciones del Montajista
Será obligación del montajista: • Recibir en obra las estructuras y verificar el estado en que es entregada, dejando constancia en el Libro de
123
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