DISEÑO DE VIGUETAS DE ACERO

Viguetas de acero en entrepisos y cielos.

Se han tornado de uso frecuente,  las viguetas de acero (RT), en cuadro y sencillas, de acero liviano con un fy = 33 ksi, por su carácter de in-combustibles y su facilidad de construcción de pisos, cielos y cerchas, sobretodo en ampliaciones de segunda planta.

La preocupación principal es el empirismo con que se determinan las secciones que se deben usar para determinadas cargas vivas,  muertas y cargas sísmicas.

     Tratando de transmitir un poco de certeza al diseño de este  popular método de construcción, estableceremos cargas, esfuerzos permisibles y claros seguros para la escogencia de perfiles a utilizar.

Hay 3 factores primarios que controlan el diseño de viguetas:

1- Deflexión,  2- Momento flector, 3- Doblamiento del alma-

1- Diseño Por Deflexión-  Deflexión aceptable para carga viva: L/360

                                            Deflexión aceptable para carga viva + carga muerta: L/240

Para calcular, cargas seguras en una estructura usaremos:

                  L^3 * W*Defl*Esp

          Ixx= --------------------------

                        188800000

L= claro en pies,         W= carga lb/por pie^2,         Defl= deflexión permisible, Esp=espaciamiento en pulgadas,       Ixx = inercia de la sección a utilizar en pulgadas^4.

Ejemplo:     W (carga viva+muerta)= 50psf (250kg/m2)

                    Defl. Limite= 240

                    Esp= 16 pulgadas c a c.

                    L (claro) = 13.5 pies

                    Ixx resultante = 2.5 pulg^4,  

          

                             (13.5)^3 * 50*240*16

                   Ixx = ----------------------------   = 2.5 pulg^4      Usar: 3.1375 in4 -1.0483 in3

                                    188800000

Lista de Momentos de Inercia y Sección Módulo

(medida de la rigidez para deformarse bajo carga)

Secciones de Metalco C.R.

Sección                               sencilla                           doble

              (3x2)    Ixx in4    Sxx in3                   Ixx in4     Sxx in3                                              

RT0-11              1.0141    0.7359                     2.0281     1.4718

RT0-13              0.7964    0.5780                     1.5929     1.1560 

RT0.16               0.5312    0.3811                    1.0624     0.7622

              (4x2)

RT1-11              2.3607    1.1992                    4.7213      2.3984

RT1-13              1.8364    0.9329                    3.6727      1.8657      

RT1-16             1.2120     0.6078                    2.4250      1.2157    

              (6x2)

RT3-11             6.2117      2.1037                  12.4233   4.2074

RT3-13             4.7929      1.6232                   9.5858    3.2464

RT3-16             3.1375      1.0483                   6.2750    2.0967

              (8x2)

RT4-11             12.4836     3.1708                 24.9672   6.3417

RT4-13               9.5871     2.4351                 19.1742   4.8702

RT4-16             6.2446       1.5659                 12.4892   3.1318

ASUMIR LA INERCIA INMEDIATA SUPERIOR.

1-      Diseño por Momento de Flexión

El segundo paso es comprobar si la flexión gobierna el diseño, calculando la longitud del claro más segura, si resulta menor que la L utilizada en la deflexión, se asumirá una sección módulo mayor (Sxx), que dé una L mayor o igual a la del cálculo por deflexión.

        Utilizando la fórmula:                                        1/2

                                                         (Fb * Sxx * 8000)

                                                 L=   ---------------------

                                                          W * Espac

L= longitud del claro en pies.

Fb= resistencia permisible a flexión por compresión,  0.60 fy, psi

Sxx = sección módulo pulg ^3

W = carga por pie^2, psf

Espac= espaciamiento de viguetas, pulgadas

Para el ejemplo anterior:

W= 50psf

Espac= 16 pulg.

Sxx = 1.0483 pulg^3

Fb= 19.8 ksi

                                                                                   1/2

                                                (19 800*1.0483*8000)

                                           L = ---------------------

                                                       50*16

L = 16.11 pies  > 13.5 pies, la deflexión controla el diseño.

Usar:    RT3-16              OK

                                         

   Equivalencias:       1 metro= 3.2808 pies

                                  1pulgada = 2.54 cm                                          

2-      Desgarramiento

                                                              50*(13.5*1.33)

              P.permisible  en apoyos =      ----------------- =  450 lbs

                                                                           2  

                                            450*24

                                     L=  ---------          =    13.5   pies  ok

                                              50x16

         Fy= 33 ksi    esfuerzo de fluencia  Acero     ASD Method  AISC Spec 2004

Ref: MVargasV-3/8593/2011/irridrencr.com.