Universidad Catlica Andrs Bello Especializacin en Ingeniera Estructural

Acero Estructural

ESTUDIO COMPARATIVO DE LAS NORMAS COVENIN 1618:1998 Y AISC 360-10 DISEO DE MIEMBROS EN COMPRESIN Y SOLDADURAS.

Profesor: Sigfrido Loges.

Autor: Miguel Sambrano. C.I.: 18.885.626.

Abril 2015.

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ndice. Introduccin 03 Diseo de Miembros en Compresin 04 Soldadura 20 Conclusin 28 Bibliografa 29

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Introduccin.

Desde su publicacin en el ao 1998 hasta el presente, la norma COVENIN 1618 Estructuras de Acero para Edificaciones. Mtodo de los Estados Lmites no ha recibido modificacin ni actualizacin alguna, siendo esto una limitante importante a considerar, ya que a nivel mundial, el criterio de diseo ha recibido modificaciones, cambios, actualizaciones, bajo un criterio regido por la experimentacin y el estudio riguroso de las estructuras de acero, adems de la constante revisin de los criterios normativos que rigen el diseo de las estructuras metlicas.

Aproximadamente 16 aos ya han pasado, sin que en Venezuela, tengamos una norma actualizada, que nos permita renovar y disear bajo ms conservadores y que se adapten a una realidad actual, por citar un ejemplo, el diseo de estructuras con perfiles tubulares; limitante en nuestra norma y que adems es un da a da en el presente.

El presente trabajo, no busca actualizar la norma Venezolana, sino ms bien, comparar la COVENIN con la norma americana, AISC 360-10. Para el trabajo, se han tomado 2 captulos de la COVENIN, el nmero 15, que habla sobre el diseo de los Miembros a Compresin, y el captulo 23 que indica los requisitos a tomar en cuenta a la hora de disear las Soldaduras en estructuras metlicas, comparndolas con sus pares en la AISC, Captulo E: Diseo de Miembros en Compresin y la Seccin J2: Soldaduras, respectivamente.

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Comparacin del captulo 15 de la COVENIN 1618-98, Miembros a Compresin, con el captulo E, de la ANSI/AISC 360-10, Miembros a Compresin.

Norma COVENIN 1618-98.

Norma AISC 360-10.

Observaciones.

15.1 ALCANCE. Este Captulo se aplicar a los miembros prismticos sometidos a compresin normal aplicada en su baricentro. El diseo de los miembros con secciones de altura variable linealmente se trata en el Captulo 19 y la resistencia de los miembros flexocomprimidos se determinar segn las disposiciones del Captulo 15. Las columnas mixtas acero - concreto se tratan en el Captulo 26.

Este captulo abarca el diseo de miembros solicitados a compresin axial aplicada en el eje centroidal El capitulo est organizado de la siguiente manera:

E1. Disposiciones Generales

E2. Longitud Efectiva

E3. Pandeo por Flexin de Miembros sin Elementos Esbeltos

E4. Pandeo Flexo-Torsional para Miembros sin Elementos Esbeltos

E5. Compresin de ngulos Simples

E6. Miembros Armados

E7. Miembros con Elementos Esbeltos

Nota: Para miembros que no se incluyen en este captulo, las siguientes secciones aplican:

La norma COVENIN no toma en cuenta en dicho captulo los miembros con secciones de altura variable, la resistencia de los miembros flexocomprimidos, ni las columnas mixtas acero-concreto; mientras que, la AISC no considera los miembros con combinaciones de compresin axial+flexin, la flexo torsin, los compuestos cargados axialmente, ni la resistencia de compresin de elementos de conexin, tratados en el cap. J. La AISC indica cmo se organiza el captulo al inicio de ste.

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H1-H2 Miembros solicitados a combinacin de compresin axial y flexin. H3 Miembros solicitados a compresin axial y torsin. I2 Miembros compuestos cargados axialmente J4.4 Resistencia de compresin de elementos de conexin.

COMENTARIO: C-15.1 ALCANCE.

La presentacin general que en esta Norma se ha hecho del problema de los miembros comprimidos, ha permitido que las frmulas de este Captulo sean aplicables a los perfiles angulares Laminados en caliente. Las expresiones del factor de reduccin de pandeo local, as , tiene un formato diferente en la Norma AISC Specification for Load and Resistance Factor Design of Single - Angle Members, pero los valores son esencialmente los mismos del Apndice A.

COMENTARIO: E1. DISPOSICIONES GENERALES.

En este punto, hay que hacer nfasis en que la norma COVENIN define su alcance como el ttulo lo indica, relativo a perfiles angulares, el factor de reduccin de pandeo local, los factores de minoracin en perfiles normales y angulares. La AISC indica una serie de cambios debido a experimentos realizados, haciendo nfasis en el cambio de =0,85 por =0,9. Respaldando el cambio, adems, por tablas y grficas, resultados de los experimentos citados.

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15.2 LONGITUD PARA EL DISEO 15.2.1 Longitud efectiva. 15.2.2 Factor de longitud efectiva en prticos de desplazabilidad impedida. 15.2.3 Factor de longitud efectiva en prticos de desplazabilidad permitida.

E2. LONGITUD EFECTIVA El factor de longitud efectiva, K, para calcular la esbeltez de columna, KL/r, debe ser determinada de acuerdo con el Capitulo C o el Anexo 7, donde: L = longitud no arriostrada lateralmente del miembro, cm (mm). r = radio de giro, cm (mm). Nota: Para miembros diseados solo en compresin, se recomienda que la razn de Esbeltez KL/r no sea mayor que 200.

Considerando la importancia que tiene la esbeltez en el diseo de miembros a compresin, la COVENIN brinda una explicacin detallada de cmo debe ser medida la Longitud de un miembro, mientras que la AISC no lo hace en este captulo. Igualmente sucede al explicar el factor de longitud efectiva para prticos con desplazabilidad impedida y permitida, respectivamente, salvo que la AISC lo hace en el anexo 7.2.3. La AISC nos habla en este punto, de manera general, de la razn de esbeltez; la COVENIN lo hace en una sub-seccin con ms detalles. Ver siguiente comentario.

COMENTARIO: C-15.2 LONGITUD PARA EL DISEO

En la literatura tcnicas se ha presentado considerable atencin al concepto de longitud efectiva de columna, en contraste con la longitud real no arriostrada, como un factor bsico para la estimacin de su capacidad resistente [Galambos, 1988]. El Comentario C-9.4 referente a la

COMENTARIO: E2. LONGITUD EFECTIVA

La COVENIN habla muy poco sobre el tema, especial atencin hace a la diferencia entre longitud efectiva y longitud real no arriostrada, para la estimacin de su capacidad resistente. La AISC, habla un poco sobre lo mismo, sin embargo, seala fechas de estudios relacionados con el tema, adems de dar indicaciones con respecto al lmite sealado como recomendacin sobre la razn de esbeltez, KL/r.

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estabilidad de prticos tambin se aplica a este Captulo.

15.3 RELACIN DE ESBELTEZ La relacin entre la longitud efectiva de un miembro comprimido normalmente respecto al radio de giro, ambos referidos al mismo eje de flexin, se denomina relacin de esbeltez. En la relacin de esbeltez de un miembro comprimido normalmente, la longitud se tomar como su longitud efectiva kL y r como el correspondiente radio de giro. Las relaciones de esbeltez kL/r de los miembros comprimidos no excedern, preferiblemente, de 200, salvo las restricciones de esbeltez establecidas en la Subseccin 11.4.8.2 para las columnas en conexiones no soportadas lateralmente y en el Captulo 12 para los arriostramientos de prticos con diagonales concntricas.

E2. Nota: Para miembros diseados solo en compresin, se recomienda que la razn de esbeltez KL/r no sea mayor que 200.

La COVENIN una vez ms, expresa detalladamente cmo debe ser tomado en consideracin la relacin de esbeltez; mientras que, la AISC no lo hace, sino en una pequea nota de la seccin tratada anteriormente.

15.4 DISEO POR ANLISIS PLSTICO

N/T

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Con las limitaciones establecidas en el Artculo 1.6, se permitir el diseo por anlisis plstico cuando el parmetro de esbeltez de la columna c , definido por la frmula (15-4), no excede de 1.5 k.

15.5 RESISTENCIA A COMPRESIN La resistencia minorada a compresin, c Nt , ser el menor valor que se obtenga de analizar los posibles modos de pandeo flexional, torsional y flexotorsional de la seccin del miembro comprimido normalmente. El pandeo local se ha includo en la formulacin de los modos de pandeo mediante el factor de reduccin por efecto de pandeo local as.

E1. DISPOSICIONES GENERALES La resistencia de diseo en compresin, cPn , o la resistencia admisible en compresin, Pn/c, deben ser determinadas de la siguiente manera. La resistencia de compresin nominal, Pn, es el menor valor obtenido de acuerdo con los estados limites que aplican pandeo por flexin, pandeo torsional, y pandeo flexotorsional. c = 0,90 (LRFD)

Este apartado es bastante similar en ambas normas, salvo que en la COVENIN se habla del factor de reduccin por efecto de pandeo local, as; mientras que la AISC no lo menciona. La AISC brinda una tabla (E1.1) donde seala las secciones a las que se les puede aplicar el captulo E. Esta manera de sealar las secciones es muy verstil y prctica. El factor de minoracin de resistencia en la COVENIN es igual a 0,85; mientras que, en la AISC es igual a 0,9.

15.5.1 Requisitos sismorresistentes.

N/T Aunque no aplica en el alcance del trabajo, se hace la mencin de que la COVENIN seala ciertos requisitos que se deben cumplir cuando hay aplicaciones ssmicas.

COMENTARIO:

C-15.5.1 Requisitos sismorresistentes

Aplicaciones ssmicas, fuera del alcance de este trabajo.

15.5.2 Resistencia a compresin por

E3. PANDEO POR FLEXIN DE

La diferencia principal, a manera general, radica en el hecho de que la

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pandeo flexional. La resistencia minorada por pandeo flexional de los miembros comprimidos ser cNt donde: c = 0.85. Alternativamente, en el caso de perfiles L cuando se utilice el Apndice C, c= 0.90.

MIEMBROS SIN ELEMENTOS ESBELTOS Esta seccin aplica para miembros solicitados en compresin con secciones compactas y no compactas, como se define en Seccin B4 para elementos en compresin uniforme.

AISC separa el diseo de los miembros con elementos esbeltos y los que no tienen elementos esbeltos. Por lo tanto, es esta seccin, aparece en la COVENIN el trmino as, que es Factor de reduccin que toma en cuenta el pandeo local. Al hacer un chequeo de las formulas, se encuentra que son bastante similares. Salvo por la nomenclatura, que en algunos casos es distinta. Por ejemplo, se anexa un cuadro comparativo entre ambas normas, slo algunos casos:

FACTOR COVENIN AISC

Resistencia

nominal.

Pn Nt

Factor de reduccin que

toma en cuenta el pandeo local.

as Q

rea gruesa. Ag A

La relacin de esbeltez efectiva, aparece en la COVENIN como

Mientras que en la AISC el factor

aparece separado de

.

Los trminos numricos corresponden a variaciones que atienden especficamente al sistema de unidades usados por ambas normas. Los valores para el coeficiente de reduccin por efecto de pandeo local, as, son dados en esta seccin de la COVENIN; mientras que en la AISC, se dan en la seccin E7. La AISC muestra cmo calcular la tensin de pandeo elstico, Fe, sealando que si se usa kL/r Fe, se

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obtienen los mismos resultados. La COVENIN no indica nada al respecto.

COMENTARIO

C-15.5.2 Resistencia a compresin por pandeo flexional

COMENTARIO E3. PANDEO POR FLEXIN DE MIEMBROS SIN ELEMENTOS ESBELTOS.

La norma COVENIN explica la filosofa tomada en cuenta para actualizar la norma, desplazando a la ASD, por el mtodo LRFD. Adems de citar trabajos de investigacin, respaldando el uso de las principales formulas y parmetros para el diseo. La AISC, por su parte, slo toca el tema de flexin de miembros sin elementos susceptibles a formar pandeo local. Las ecuaciones son las mismas usadas con respecto a la edicin anterior de la norma, salvo en la razn de esbeltez, adems de considerar el clculo de la tensin de pandeo elstico de manera directa. Aqu se demuestra parte de la gran diferencia entre ambas normas, la COVENIN solo menciona trabajos de investigacin en los cuales se basan sus actualizaciones; La AISC, indica trabajos de investigacin, pero tambin, muestra grficas, tablas e imgenes que facilitan la interpretacin de los parmetros modificados o actualizados.

15.5.3 Resistencia a compresin por pandeo torsional o pandeo flexotorsional.

E4. RESISTENCIA A COMPRESIN, PANDEO TORSIONAL Y FLEXO-TORSIONAL DE MIEMBROS SIN ELEMENTOS ESBELTOS.

Esta seccin se aplica a miembros con simetra simple y asimtricos y ciertos miembros con simetra doble,

En esta parte, la AISC, hace una aclaratoria con respecto al alcance de la seccin en cuestin. Limitando su alcance a miembros con simetra simple y asimtricos, algunos con

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La resistencia minorada de los miembros comprimidos determinada por los modos de pandeo torsional y flexotorsional ser c Nt , donde: Nt = A Fcr

tales como columnas cruciformes o armadas, sin elementos esbeltos, como se define en la Seccin B4.1 para elementos solicitados en compresin uniforme. Adicionalmente, esta seccin se cubre todos aquellos miembros doblemente simtricos sin elementos esbeltos, cuando la longitud no arriostrada torsional excede la longitud lateral no arriostrada. Estas disposiciones se aplican a ngulos simples, en los cuales b/t > 20. La resistencia nominal a compresin, Pn, debe ser determinada basada en el estado limite de pandeo por flexo-torsin y torsin, de la siguiente manera: Pn = Fcr Ag

simetra doble, doblemente simtricos (con limitaciones en la longitud no arriostrada torsional), siempre y cuando sean sin elementos esbeltos. Tambin aplica para ngulos simples, que cumplen con b/t>20; la COVENIN por su parte, no limita su alcance.

Similar, salvo la nomenclatura usada.

A continuacin ambas normas sealan el procedimiento y las formulas, de cmo se debe calcular Fcr. La COVENIN por su parte, de la misma manera que se calcula el pandeo flexional, seala las formulas, que en este caso, se usaran dependiendo del e. Igualmente incluye a as.

La COVENIN indica que el factor c=0,85 y para ngulos L, ser igual a 0,9.

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En este punto la AISC es ms explcita en cuanto a cmo se ha de calcular la resistencia a compresin por pandeo torsional o pandeo flexotorsional, separando el procedimiento segn la simetra de las secciones, por ejemplo, simetra doble, simetra simple, miembros asimtricos, entre otros.

Las frmulas para calcular la tensin crtica de pandeo elstico por torsin, Fez, son diferentes en ambas normas, variando por el denominador del tercer miembro, a saber:

COVENIN

AISC

La COVENIN usa el factor ; mientras que, la AISC lo designa como H. Se calcula de la misma manera en ambas normas. No aparece en ninguna de las normas qu significa ese factor.

La COVENIN, expresa las mismas ecuaciones para calcular la resistencia por pandeo flexional que para la resistencia por pandeo torsional y flexotorsional, pero cambia la relacin de esbeltez efectiva, c, por e que se calcula mediante la ecuacin 15-7:

La AISC indica el valor del mdulo elstico de corte del acero,

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G=7,9x105 Kgf/cm2; la COVENIN no lo hace.

En lnea general, las formulas usadas en este tema son bastante similares, salvo por las pequeas diferencias mencionadas anteriormente.

COMENTARIO

C-15.5.3 Resistencia a compresin por pandeo torsional o flexotorsional

COMENTARIO Ver comentarios en la seccin E3.

La COVENIN limita esta seccin nicamente a las columnas de seccin simtricas constituidas por elementos planos delgados o columnas de seccin asimtricas. Una vez ms, la COVENIN menciona los trabajos en los que se apoya la implementacin de su articulado. Se introduce el factor de esbeltez

equivalente,

.

Se dan indicaciones con respecto a los perfiles T, perfiles con un solo eje de simetra, pares de ngulos dispuestos en T, ngulos enfrentados o CL.

15.6 RESISTENCIA A FLEXIN

En los prticos no arriostrados del sistemas resistente a sismos con Nivel de Diseo ND2 o ND3, las columnas concurrentes a los nodos cumplirn con los requisitos de la Seccin 11.4.7.

N/T Esta seccin solamente aplica para la COVENIN.

15.7 EMPALMES DE COLUMNAS Los empalmes de las columnas cumplirn con los requisitos de la

N/T La COVENIN seala la seccin donde se trata con mayor amplitud el tema de los empalmes de columnas. Considero (opinin del autor) que un problema generalizado de esta

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Seccin 21.7. norma, y otras normas COVENIN, es el hecho de que hay subttulos que envan a otras partes de la norma y as sucesivamente, se debe leer una serie interminable de artculos para poder entender un poco lo que se quiere de un aspecto. La AISC no toma en cuenta este punto.

15.8 MIEMBROS COMPUESTOS. En los extremos de los miembros compuestos comprimidos que se apoyen en planchas de reparticin o superficies precisamente planas todos los componentes que estn en contacto entre s se conectarn por soldaduras continuas de longitud no inferior al ancho mximo del miembro o por pernos separados longitudinalmente no ms de 4 dimetros, hasta una distancia igual a 1.5 veces el ancho mximo del miembro.

E6. MIEMBROS ARMADOS Esta seccin aplica a los miembros constituidos por dos secciones que pueden ser:

(a) secciones interconectadas por pernos o soldadura; o

(b) secciones con por lo menos un lado abierto interconectado por planchas de cubierta perforadas o enlaces con plancha de asiento. Las conexiones en los extremos deben ser soldadas o con pernos pretensionados contra superficies de contacto Clase A o B.

La COVENIN estudia los miembros comprimidos apoyados en planchas de reparticin, superficies planas, conectados por soldaduras continuas o pernos, ambos tipos de conexiones deben satisfacer requerimientos de longitudes, especificados. La AISC estudia secciones interconectadas por pernos o soldaduras, y secciones con por lo menos un lado abierto interconectado por planchas de cubierta perforadas, sin embargo, no especifica dimensiones para las conexiones. En lnea general, al estudiar ambas secciones, se nota que hablan del mismo tipo de elementos. En la COVENIN las conexiones en los extremos de los perfiles deben ser soldadas o empernadas sobre superficies libres de cascarilla de laminacin o limpiadas con chorro de arena para garantizar superficies con acabados Clase A. Sin embargo, la norma toca el tema para los miembros comprimidos compuestos por dos o ms perfiles separados entre s mediante planchas de relleno intermitentes; La AISC da indicaciones al principio de la seccin E6, y pudiera entenderse que aplica para todo el tema tratado en la seccin, no as en la COVENIN. La AISC indica que las superficies de contacto pueden ser de Clase A o B.

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La AISC toma en cuenta la relacin (a/ri) que es la relacin de los componentes individuales para el clculo de la esbeltez, lo cual es bastante diferente a como lo calcula la COVENIN. La AISC separa la seccin en sub-secciones, a saber:

1. Resistencia a Compresin. 2. Requerimientos

dimensionales. La COVENIN no lo hace. Todas los dems tpicos tocados en estas secciones son similares en ambas normas.

COMENTARIO C-15.8 MIEMBROS COMPUESTOS

COMENTARIO E6. MIEMBROS ARMADOS

La mayora de las imgenes indicadas en la norma COVENIN (fig. C-15.3 (a) a (h), son para explicar y mejorar de los requisitos del artculo de la norma. Adems, se explica la importancia de las limitaciones respecto a la separacin de los medios de unin, cuidando as la seguridad de la estructura por ocurrencia de pandeo causados por cargas menores a las requeridas. Cabe destacar el uso de la frmula 15-16, que el comentario indica expresamente que: fue derivada tericamente y verificada contra una base de datos experimental. La AISC por su parte, explica que esta seccin considera la resistencia y requisitos dimensionales de miembros armados compuestos de dos o ms perfiles interconectados por pernos o soldaduras de puntos. Esto es una buena explicacin de la seccin, que en opinin del autor, hace falta en la COVENIN.

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La AISC separa esta seccin en la parte 1 Resistencia a Compresin y parte 2 Requisitos Dimensionales, igual que el articulado. La explicacin aqu sealada, indica detalles al respecto, mediante un lenguaje ms cmodo se logra entender un poco ms lo referido en el artculo. En opinin del autor, los articulados deberan tener un lenguaje ms cmodo y de fcil interpretacin. La AISC es ms explcita o explicativa que la COVENIN.

N/T E5. NGULO SIMPLE EN COMPRESIN

En esta seccin, la norma AISC especifica cmo se ha de calcular la resistencia nominal de compresin, Pn, para ngulos simples. Toma en cuenta, la relacin b/t, ngulos con alas iguales, alas desiguales, la excentricidad. Esta ltima puede despreciarse cuando los elementos estn sujetos a compresin axial y se modifica la esbeltez del miembro dependiendo del valor de la relacin L/rx. Se hace la salvedad para ngulos simples con una relacin entre anchos de alas mayor a 1,7, donde se estudia en el captulo H. Tambin se dan disposiciones para cuando esa relacin es menor a 1,7, enfatizando en ambos casos el lado por donde se conecta el perfil. La COVENIN no toca el tema el articulado, sin embargo, en al inicio del comentario, C-15.1 seala lo siguiente: las formulas de este captulo sean aplicables a los perfiles angulares laminados en caliente (pg. C-91)

COMENTARIO. E5. NGULO SIMPLE EN

Es un procedimiento bastante simplificado para el diseo de ngulos simples sujetos a una carga

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COMPRESIN de compresin introducida por un ala conectada. El ngulo estar conectado por medio de soldadura o conexin apernada. Existe una restriccin significativa en torno al eje y, en lo que respecta a la esbeltez. Igualmente, existen comentarios explcitos en lo que respecta al clculo y revisin, cosa que no se ve en ninguna seccin de la norma COVENIN.

E7. MIEMBROS CON ELEMENTOS ESBELTOS

Esta seccin aplica para miembros solicitados en compresin con elementos esbeltos, como se define en la Seccin B4 para elementos en compresin uniforme. La resistencia de compresin nominal, Pn, debe ser determinada basada en el estado limite de pandeo por flexin, torsional o flexo-torsional.

La AISC en esta seccin toma en cuenta el clculo de la resistencia de los miembros con elementos esbeltos. Es el mismo clculo de la seccin E3, con la salvedad que aqu se introduce el trmino Q, que es un factor de reduccin neto que toma en cuenta todos los elementos esbeltos en compresin. La COVENIN lo menciona en la seccin 15.5.2 (ver comentarios al respecto). Adems la AISC, subdivide la seccin en:

1. Elementos esbeltos no atiesados,

2. Elementos esbeltos atiesados, Tomando en cuenta consideraciones como la relacin entre b/t, alas de los perfiles, ngulos, planchas proyectadas, ngulos simples, entre otros; mientras que, la COVENIN no lo hace.

COMENTARIOS E7. MIEMBROS CON ELEMENTOS ESBELTOS

Aqu la norma AISC una vez ms, contiene especificaciones y detalles para el diseo de miembros con elementos susceptibles a formar pandeo local, sin embargo, hace la mencin de que el ingeniero

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estructural que disea con planchas y perfiles laminados rara vez encontrar una ocasin para utilizar la seccin E7 de la Especificacin. Cosa que para el caso de Venezuela es bastante comn poder usar esta parte de la especificacin de la AISC ya que en la COVENIN se carece de mejores detalles para el diseo. La AISC seala entre otras cosas, la importancia que tiene el tipo de conexin de la columna para la determinacin de Q, las ecuaciones son iguales para el caso de miembros con elementos no esbeltos salvo por el uso del factor de reduccin que toma en cuenta el pandeo local, explicando el cambio que se hizo respecto a ediciones anteriores, tambin seala la distincin entre columnas con elementos no atiesados y atiesados.

15.9 MIEMBROS COMPRIMIDOS CONECTADOS CON PASADORES

Las miembros conectados con pasadores y sus conexiones se disearn cumpliendo los requisitos del Artculo 14.6, excepto que no se aplicarn las frmulas (14-3) y (14-4).

N/T

15.10 BASES DE COLUMNAS

Se tomarn las precauciones apropiadas para transferir al sistema de fundacin las cargas y momentos de las columnas. El

N/T La norma COVENIN especifica aqu las consideraciones tcnicas que deben ser tomadas en cuenta para el diseo de Bases de Columnas, lo que comnmente se conoce como Plancha Base. Seala los requerimientos de nivelacin, acabados, longitudes de anclaje para pernos, entre otras consideraciones,

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aplastamiento en los apoyos de concreto cumplir con las disposiciones de la Seccin 21.16.2.

que la AISC no menciona en el captulo E.

COMENTARIO C-15.10.3 Pernos de anclaje y barras embebidas

Slo indica de dnde fueron tomados los procedimientos usados en el articulado. No hay ms valor agregado.

15.11 ARRIOSTRAMIENTOS

Las columnas individuales pueden ser arriostradas en puntos intermedios de su longitud mediante sistemas de arriostramientos relativos o nodales. Se supone que los arriostramientos nodales estn igualmente espaciados en toda la columna. La demanda de resistencia y rigidez de la presente Seccin podr ser sustituida por una anlisis de segundo orden que incluya la desviacin de la rectitud del miembro.

N/T Considera la posibilidad de arriostrar las columnas individuales, con un arriostramiento relativo o con un arriostramiento nodal. La AISC no hace mencin al tema.

COMENTARIO C-15.11 ARRIOSTRAMIENTOS

Slo indica de dnde fueron tomados los procedimientos usados en el articulado. No hay ms valor agregado.

N/T: No Tratado, significa que la norma en cuestin no trata dicho tema.

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Comparacin del captulo 23 de la COVENIN 1618-98, Soldaduras, con el captulo J, seccin 2, de la ANSI/AISC 360-10, Soldaduras.

La secuencia en el estudio de las secciones y divisiones de los captulos tratados en el presente trabajo responde a la secuencia de la COVENIN 1618-96, por tratarse de la norma nacional.

Norma COVENIN 1618-98.

Norma AISC 360-10.

Observaciones.

Ttulo: SOLDADURAS.

Ttulo: SOLDADURAS.

Una primera diferencia encontrada, referente al tema tratado por ambas normas, la COVENIN 1618 (de aqu en adelante COVENIN) trata el tema en un solo captulo, mientras que la ANSI/AISC 360-10 (de aqu en adelante AISC) lo trata en una seccin del captulo J, dedicado a conexiones en general.

23.1 ALCANCE. La norma COVENIN tiene una seccin para el alcance, mientras que la AISC lo seala inmediatamente despus de comenzar el captulo. Fuera del alcance de la COVENIN estn las uniones soldadas para perfiles tubulares; mientras que, la AISC no seala nada al respecto. La COVENIN Especifica el ao de la AWS D1.1, ao 1996, la AISC no.

COMENTARIO C-23.1 ALCANCE

De lo sealado en este punto en la COVENIN, se deduce que, claramente la COVENIN o gran parte de su contenido es una traduccin de la norma AISC vigente para el momento. Igualmente importante es sealar que la intencin de la AISC (vigente en ese momento) y de la COVENIN es que se le de mayor importancia a la norma AWS D1.1. La AISC por su parte, abre el tema, indicando el porqu usar un tipo de soldadura con respecto a otro.

23.2 REQUISITOS SISMORESISTENTES

No existe esta disposicin en la

Cabe destacar en este punto, el alcance general de la norma AISC,

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. norma. seccin A1.1 Aplicaciones Ssmoresistentes, donde seala que para estos requisitos se deber tomar en cuenta lo que diga la norma ANSI-AISC 341.

23.3 METAL DE APORTE COMPATIBLE.

J2.6 Requisitos del Metal de Aporte.

Su alcance es similar.

La AISC muestra en una tabla un resumen de las disposiciones de la AWS D1.1 para metales de aporte (pg. 193); mientras que la COVENIN no lo hace.

La nota (d) de la tabla 23.1 tiene un error de transcripcin. Al final de la nota, se lee: correspondientes a soldadurads...

23.4 MEZCLA DE METAL DE APORTE.

J2.7 Metal de Soldadura Mezclado.

La COVENIN seala los requisitos de tenacidad; la AISC seala la tenacidad Charpy. Pudiera entenderse que la COVENIN deja abierta la posibilidad de especificar alguna tenacidad diferente, usando cualquier ensayo, sin embargo, la AISC limita la tenacidad slo al ensayo Charpy.

COMENTARIO. C-23.4 MEZCLA DE METAL DE APORTE

COMENTARIO. J2.7 Metal de Soldadura Mezclado.

La COVENIN explica la importancia de mezclar metales compatibles, evitando as problemas de unin, de tenacidad, adems del proceso de soldadura a tomar en cuenta, los procesos de autoproteccin. La AISC por su parte tiene una explicacin bastante parecida y aade la insignificancia que tiene en el diseo los cambios en las propiedades de traccin y elongacin.

23.5 PRECALENTAMIENTO DE SECCIONES PESADAS.

Se especfica el precalentamiento al que se debe someter ciertos perfiles o planchas compuestas, para soldaduras de ranura, slo tratado por la COVENIN.

23.6 OTRAS CONSIDERCIONES EN LA CONSTRUCCIN

Se tratan temas como la interseccin de cordones de soldaduras (23.6.1) y el desgarramiento laminar (23.6.2), slo tratados en la COVENIN.

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SOLDADA.

COMENTARIO

C-23.6 OTRAS CONSIDERCIONES EN LA CONSTRUCCIN

Slo indica el desgarramiento laminar por medio de una figura (Fig. C-23.2) a la cual cita. Una oportunidad de mejora que tiene la COVENIN para futuras actualizaciones, es colocar las imgenes, figuras, cuadros y tablas explicativos inmediatamente despus de mencionarlo o lo ms cercano posible al comentarlo, ya que facilita leer el texto y tener la imagen cerca.

23.7 RESISTENCIA. 23.7.1 Combinacin de soldaduras. TABLA 23-1

J2.4. Resistencia J2.5 Combinacin de soldaduras. TABLA J2.5

La resistencia que especifica la norma COVENIN es amplia y se puede tomar la seccin como aplicable a los tipos de soldadura descritos en el captulo; sin embargo, el tema propuesto por la seccin de la AISC, incluye una descripcin ms ampliada sobre el tema: metal base, metal de soldadura, soldadura de filete, segn el tamao de alas, grupos de soldadura, entre otros. Siempre especificando las formulas a usar. La COVENIN no lo hace. Similar en ambas normas. Cabe destacar aqu, con relacin a las tablas, en un sentido general, que la COVENIN muestra las tablas al final del captulo; mientras que, la AISC lo hace inmediatamente despus de nombrarla o en lo posible lo ms prxima donde se nombra, esto hace ms fcil su estudio. El factor de minoracin es diferente, para traccin normal al rea efectiva en el material base, donde en la COVENIN es =0,9, y en la AISC es =0,75; Igualmente sucede con la

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Tensin o compresin paralelas al eje de soldaduras, donde la COVENIN indica un =0,9, mientras que la ASIC gobierna el criterio formulado en la seccin J4. Para electrodos, resistencias tericas, requisitos de metal de aporte, ambas tablas son bastante similares. No se tom en cuenta los requisitos de la ASD.

COMENTARIO C-23.7 RESISTENCIA.

COMENTARIO

J2.4 Resistencia

En la COVENIN se hace referencia a las Tabla 23.1 del articulado, dando breves explicaciones de la misma, entre una de ellas, cabe destacar que se especifica la misma resistencia para soldaduras dispuestas transversalmente y para las dispuesta longitudinalmente. En la figura C-23.3 se muestran los planos de corte para soldaduras de filete y el mismo material. Igualmente se indican otras imgenes explicativas. La COVENIN tiene ms imgenes y detalles en este captulo que en el captulo correspondiente a Compresin, estudiado en este trabajo tambin. La AISC por su parte, explica ms detalladamente los procesos sealados en el articulado adicionando la justificacin del requerimiento normativo. Por ejemplo, se seala que las juntas en traccin con soldaduras de tope CJP son realizadas para proveer una resistencia equivalente a la del metal base, por lo tanto se necesita de la compatibilidad o ajuste de la resistencia del metal de aporte con la resistencia del miembro. Y as, son varios los aportes que se ven excluidos de la COVENIN, y que la AISC indica.

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El uso de imgenes detalladas, acompaadas de explicacin y formulas ayuda a entender un poco ms los requerimientos del articulado de la norma AISC. Mucho de los trabajos de investigacin citados en esta seccin por la AISC son de aos anteriores al de la publicacin de la COVENIN. Un aporte significativo de la AISC es con respecto a la relacin carga-deformacin, su grfica y frmula de resistencia de soldadura. El desempeo de la resistencia y deformacin en la soldadura depende del ngulo que produce la fuerza elemental resultante con el eje del elemento de soldadura.

23.8 SOLDADURAS DE RANURA.

J2.1 Soldaduras de a Tope.

El espesor de la garganta de soldadura, en la COVENIN, cuando es de ranura de penetracin completa ser el espesor de la parte unida ms delgada; en la AISC, se considera la penetracin parcial (PJP), segn tabla J2.1, y la de penetracin completa (CJP), ser igual que la COVENIN. Las tablas 23-3 y J2.2 son distintas en cuanto a la nomenclatura indicada del proceso de soldadura. La AISC muestra las tablas lo ms prximo posible al mencionarlas; la COVENIN las coloca todas al final del captulo.

COMENTARIO

C-23.8 SOLDADURAS DE RANURA.

COMENTARIO

J2.1 Soldaduras de a Tope.

La COVENIN especifica en esta parte que los ingenieros no deben especificar en los documentos tcnicos del proyecto la dimensin de la ranura sin conocer el proceso que se va a usar para soldar, quedando

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en los planos nicamente lo referente a gargantas efectivas, entre otros. No se debe usar el esfuerzo de la soldadura en la determinacin del espesor efectivo de la garganta de una soldadura de ranura. La AISC seala por medio de tablas que las gargantas efectivas de soldaduras de tope de penetracin parcial y de bisel curso depende del proceso de soldado y de la posicin de la soldadura. Recomienda adems que los planes de diseo muestren la resistencia requerida, el tamao de la garganta y permita al fabricante seleccionar el proceso de soldadura adems de determinar la posicin requerida para cumplir los requisitos especificados.

23.9 SOLDADURAS DE FILETE

J2.2 Soldaduras de Filete

La COVENIN seala que el rea efectiva de las soldaduras de filete ser como lo indica la norma AWS D1.1. El espesor efectivo de la garganta de una soldadura de filete ser la distancia desde la raz del cordn a la hipotenusa del mayor tringulo rectngulo inscrito en la seccin transversal de la soldadura; mientras que la AISC lo seala como la menor distancia desde la raz hasta la superficie de la soldadura, permitiendo un aumento en el tamao, si se demuestra una penetracin consistente. Ambas normas, tienen sus limitaciones en cuanto al tamao mnimo de soldaduras de filete, bastante similares, sealando principalmente las mnimas en las tablas 23.5 y J2.4, respectivamente. Igualmente sucede, con las indicaciones para longitudes mnimas y mximas (COVENIN: 23.9.2.3.1 y

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23.9.2.3.2- AISC 2b. limitaciones) ambas con valores bastantes similares, y con diferencias poco importantes. Por ejemplo, la nomenclatura, el coeficiente de reduccin en la COVENIN se seala como lw y en la AISC como . Ahora bien, la COVENIN separa las secciones, para dar indicaciones pertinentes con respecto a: Soldaduras intermitentes de filete, Juntas solapadas, Remates de las soldaduras de filete y Soldaduras de filetes en agujeros y ranuras, indicando por separado y bien definidos los requisitos para cada caso; La AISC no lo hace de esta manera, incluyendo todo en la subseccin 2b. Limitaciones.

COMENTARIO

C-23.9 SOLDADURAS DE FILETE

COMENTARIO J2.2 Soldaduras de Filete

En ambas normas, el aparatado de rea efectiva es similar, salvo porque en la COVENIN seala que si el lado de la soldadura de filete resultante excede de 9mm, entonces se aadirn 3mm a la garganta efectiva; este criterio no aparece en la AISC. Ambas entregan en una tabla los tamaos mnimos que puede tener el filete de soldadura, segn la parte ms gruesa a unir.

23.10 SOLDADURAS DE TAPN O DE RANURA

3. Soldaduras de Tapn y de Ranura

El tema tratado aqu, todos los requisitos, longitudes, espesores, separaciones, entre otros, es igual en ambas normas.

COMENTARIO

C-23.10 SOLDADURAS DE TAPN O DE RANURA

COMENTARIO J2.3. Soldaduras de Tapn y de Ranura

Por medio de una imagen, la COVENIN muestra los requisitos para soldaduras de tapn o de ranura. La AISC seala ms detalles, primero

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definiendo la soldadura de tapn y una de ranura, aplicables a juntas de empalmes, seala que el desempeo de fatiga de estas conexiones es limitado. El rea efectiva ser calculada con el rea total del agujero o ranura donde se deposita el metal de soldadura.

N/T: No Tratado, significa que la norma en cuestin no trata dicho tema.

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Conclusiones.

Realizando el estudio en cuestin, se percibe claramente la necesidad de realizar actualizaciones a nuestra norma nacional, no por el simple hecho de actualizar un documento, sino por la necesidad intrnseca de mejorar los procesos en el clculo y diseo, de tal manera de obtener una estructura con un comportamiento ms racional y ptimo. Cabe destacar, que en los comentarios de la AISC se justifican los cambios realizados, sealando los trabajos de investigacin de ingenieros y cientficos, que por medio de los resultados experimentales, permiten cambiar y optimizar el proceso de clculo y diseo. Esto lleva al ingeniero de nuestro pas a plantearse la necesidad de investigar y actualizar la norma COVENIN. Segn los captulos estudiados, se ha podido observar un cambio significativo, el autor concluye, que la COVENIN es claramente una traduccin de la AISC 360 vigente para la poca en que se public la 1618, sin embargo, hay cambios significativos, por ejemplo, los factores de minoracin de resistencias, procedimientos de soldaduras, inclusin de perfiles tubulares, ampliacin de criterios en el estudio de ngulos sometidos a compresin, entre otros. Una diferencia notable entre ambas normas es la explicacin ms detallada de la AISC con respecto a la COVENIN. La forma en cmo se introducen los cuadros y notas, inmediatamente despus de mencionarlas en las secciones o sub-secciones. El modo de diseo empleado dependiendo la simetra de las secciones. El autor destaca, la falta de imgenes que faciliten la explicacin de los arreglos sealados en ambas normas. A veces, las normas usan un lenguaje tcnico y rebuscado, mientras que si se acompaan esas explicaciones con imgenes y detalles, sera ms fcil su comprensin.

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Bibliografa.

Asociacin Latinoamericana del Acero (ALACERO) (2010). Especificacin ANSI/AISC 360-10 para Construcciones de Acero. Santiago de Chile: ALACERO.

Comisin Venezolana de Normas Industriales (1999). Estructuras de Acero para Edificaciones. Mtodo de los Estados Lmites. Articulado y Comentario. COVENIN 1618:1998. Caracas: FONDONORMA.