IIEdificios comerciales y de oficinas

215. Tlpos y usos. El grupo de estructuras que discutiremos eneste capítulo incluye los almacenes, los edificios para oficinas de mode-rada altura y los edificios para almacenes o apartamentos con se¡viciode ascensores. Tales edificios pueden tener de cuatro a diez pisos sinestar sometidos a importantes empujes de viento, ya que los murosexteriores e interiores o{recen, usualmente) una ¡esistencia suficiente

, al viento en estructuras de menos de 100 pies de altura. De hecho,éste no es el factor determinante, sino la relación alto-ancho. Algunoscódigos de la construcción han permitido Ia omisión de un arriostra-miento especial contra el viento cu¿,ndo la altura del edificio no es supe-rior al doble del ancho mínimo. Un almacén con muros de ladrillo,que ocupe en planta media manzana, puede tener veinte pisos sin quesea necesario dar importancia a los esfuerzos del viento. Si el edificiotiene un envolvente de cristal, entonces el problema es más serio. Eneste capítulo estudiaremos los casos en que no tiene importancia laconsideración de los empujes de viento, pero el ca"pítulo 12 abarcatálo concerniente al viento.

Las diferencias entre las estructuras metálicas de edificios de ofi-cinas y almacenes son pequeñas aunque, naturalmente, las últimassoportan cargas mayores y son más robustas. En Ia figura 186 se indi-can muchos detalles de una típica estructura de acero. Hoy en díaestos edificios suelen tener un esqueleto o estructura de accro cuyoenyolvente a base de muros exteriores carece de valor estructural. Talesmu¡os corüna son sustentados por completo en la est¡l¡ctura metálica.La construcción con muros de carga o poftantes, en la que pesadosmuros exteriores no solamente eran autoportantes sino que de hechosoportaban una parte de las cargas transmitidas por los pisos, ha sidodesplazada por la técnica del esqueleto de acero. Los mode¡nos edifi-cios tienen una propórción tan grande de sus muros sustituida porcristal que actualmente sería imposible la utilización de la construccióna base de muros portantesJ de no haber sido abandonada ya hace añossu construcción por incosteable. Se ha demostrado que el edificio deSeguros Home, construido en Chicago en i885, fue el primero enemplear la técnica est¡ucrural del e<quelero dc ¿cero.*

.. Robins _Fleming, Wh¿n.¿ t1¡e !h|s.r.a[e), (]i!il Iinginccring, octl¡trre &] I.f):]1,páginas 505-509.

r

F.DTFTCTOS COMERCIAL¡:S Y D¡: O¡'ICINAS 30g

216. L.+ ¿srnucruRA DE AcERo. La €structura metálica del edifi-cio consiste en soportes verticales de acero separados, usualmente, de

I igltra 186. nstru(t1rra protegida (ontta...p! luego d? t¿¡t ediÍido Lon e:queleto¡,t?t4lt.o

d) Construcción ¡ormal 1r) aonsrrucción especial

Ftgurt 187. Iis trltc t1o a(i ó1t tipi de rut üódulo de entrePiso

16 a 24 pies, enlazados ent¡e sí cn ambas direcciones por vigas y vigue-tas a la a.ltura del piso. La disposición de vigas v viguetas depende deltipo de entrepiso por utilizar y de Ia medida de los arriostramientos.

Revestimiento de

ti0 LI\l(r\ L (,Rf \ll: 1l

Una disposición rrsual es dispriner las vigas principaies entrc los sopor-tes, cn la dirección corresponcliente a la m:r,vor dimcnsión del ¡ródulodc piso, teniendo las viguetas o vigas secundari¿rs cnt¡c las vigas maes-

tras o principales en la di¡ección corrcspondicnte a la menor dintcnsió¡r(sección a) dc l:r figura 187). l,a distancia ent¡e las viguet¡Ls está

limitada por la hrz libre admisible del cntrcpiso, Donde la altu¡a es

limitada, las vigas principales o nr¿estras, dispuestas ct¡ro indica lafigura 187 aJ, pueden ser redur:idas en peralte o canto con el empleodc canales dobles, dobles pcr{iles I o una viga únit:a dc ala ancha colo-

cada en di¡er:ción opuesta como sc indir:a cn ó). Naturalmente, se

requieren viguetas de mavo¡ sección v ¡esulta por clkr incrementadoel peso total del accro, pero pueden aho¡rarse varios centímetros dealtura. Si se ahorran 6 pulgadas de altura cn cada piso, en un edificiode 20 la reducción de altura es cquivalente a un piso completo. Estcahorro representa una importante economía.

217. Nunos REMAcHADos. Las conexiones entre vigas principales,vigas secundarias v soportes son partes imPofta-ntes de la e-structura.

Para edificios bajos (menos de diez pisos) las uniones ent¡e vigas prin-cipales y columnes no se consideran usualmentc resistcntes a momentos.

rle vige ¿l (lorx xión

(loblcs

dtuffiffi-1_f- [_f, [___F

a) Co¡cxión l,) ,rng'tl(isdc viga dcnormal asicnto

l'ieur( 188. Nodo! ren¡a(hado!. d€ tltilizn(iótt ttslnl ¿n l( ronsbtrción de ertifi(ios

Sc utiliza la unión sencilla con angulares de la figura 188 a). Los edificios mís altos, construidos sin arriost¡amiento diagonal, requieren el

empleo de nodos qrre resistan a momentos debidos a los empujes deviento. f'ambién pueden utilizarse uniones resistentes a momentos Parilreducir los momcntos flecto¡es en cla¡os sencillos para vigas sccundarias

o principales, obtcniendo r:on ello sistemas de entrepiso nrás eshcltos.

Los voladizo-" apLicadcis a los soporte-s, quc deben soportar cargas excón-

tric;rs, también deben se¡ resistentes a monlentos. Parra lograr resistencia

a momentos son nccesana:j corrcxiones a las ala^s de ias vigas maestras.

Puede emplearse la unión ¿¡. basc de ángulos dc asicnto que sc indica

¿l) ajoncxiól

IiDrltrclos (x)MtrRCIALIlS Y l)Ii Orra]INAS 311

en la figura 188 ál y en la ligura 186 cuando solamente es nccesaria

una pequeña resistencia a momentos. Los ensayos* han demostrado queeste tipo de unión cs inadecuado para resistir momentos importantesporqrre la defo¡mación de los angulares de conexión permite que se

produzca una rotación considerablc de la viga respecto al soporte. Laresistencia a momentos de este tipo de enl¿rce no mejora mucho conla adición de ángulos sujetadores al alma de la viga

Conexión con medio.t ferfiles. El tipo de conexión roblonada resis-

tente a momentos más comúnmente utilizado en la actualidad es elindicado en la figura lBB c). Además de los angulares de sujeción delalma de la viga, cuya finalidad es resistir a esfucrzos cortantes verti-cales, existen enlaces en las cabezas o alas. Estos últimos compuestos

de ¡erfiles en T obtenidos al eliminar una de las cabezas en un tramocorio de perfil en I. Como existen perfiles laminados en I hasta de36 pulgadas de canto y 3001b/pie de peso, la resistencia a momentos

de este tipo de unión puede ser relativamente elevada. Antes de que se

dispusiera de vigas más grandes de este tipo, se utilizaba la conexiónacartelada indicada en las figuras 188d) y 198. Este tipo de nododebe utilizarse para resistir momentos en extremo importantes a menos

\ fó- ";ll-i/ i\ I

-nfmg (co'tuaolS ¡ 139

lt lF: ffiJt Jt 4lRebalüP'

lt ,) d)

Figúrn t89. Cott?xiones esPeciiles P tu r¡gttt P¿1'f¿ndi'1Llttr6 ¿ntrc \i

que se emplee soldadura. La ventaja del enlace con perfiles en I corta-

io..t qu. no hay elementos o ca¡telas salientcs que dificulten el trata-

miento arquitectónico del interior del edificio.Conexiones entre uiguetas y uigas maestras Est¿us uniones se rea-

lizan preferentemente mtdiante las cc¡nexiones usuales o norm{es a base

de ángulos de asiento indicadas en todos los manuales de construcciones

metálicas. En la ligura \89 a) ¡- b ) se dan detalles de empalmes nor-

males rebajados y iin rcbajar' Pueden ser necesarias uniones especiales

como la-s indicadas en c) y d) en los casos en que los elemcntos se

encuentran a diferentes niveles. Tales uniones se Presentan usualmelteen la estructuracióa clc escaleras, descansos y rampas. Rara vez se ad-

-IW. U. Wilson 1' fI. } Moorc, 7 ¿rlJ to f)ekr¡n¡ne liígiditl ol llivelc(l Jointsot' sr¿et Stru.h1r.\,lloictí'r nr'rrncro t0't, I:nivcrsity of llLnois Engince¡ing }]xpcrrmentsiation.

.Rebaiadoe\¿r===t¡6r Ip _,Jl[-llJtt

312 LI¡-f ON la. (; RIN'II,lR

mite que las vigas secundarias sc apoyen cn la cabeza superior de lasprincipales ya que en esta form¿! se desperdicia altura.

La ilustración dc la figura 190 mucstra una estructuración carac-terística de vigas v columnas en un edificio bajo. Pueden verse angu-lares de asiento o estante unidos a l¿i cara exterior de la estructura parasustentar los muros de ladrillo. Se observará que no se ven uniones muyrobustas, por Io que resulta evidente que los esfuerzos debidos al vientocarecen de importancia como consecuencia de la altura reducida de laestructura.

I;igüru 190. listructltrd co¡npu¿lta de tigr: \' colt¡Dtnat n ü ¿difído á¿rd. Estiest¡ucturr corrcsponde ¿ una c¡srL de c¡lder¡s Sc.omponr dr vigxs \ soportcs simplcssin a¡riostramicntos contra el vicnto. .|bsérvcr)sc loi arrgrlarer saiicrrirs dtt plino

de la csrruclrrra para soporrar bs muros dc ladrillo

218. Nuoos sor,DADos. lodas las uniones cue hemos discutidohasta ahora son del tipo roblonado. La conexión ioldada sc ha exten-dido conside rablemente en la construcción de edifir:ios, Las unionessoldadas sencillas indicad¿rs en la figura 191 a) pretenden ser lo sufi-cientemente flexibles para permitir que la viga gire cn su extremoeliminando ca^si por completo toda sujeción de momentos. Las piezasestán taladradas para su montajc. Puede lograrse cic¡t¿r rcsistencia a[tomentos en l¿s uniones prolongando ]os cordoncs dc soldadura a loslados del angular supcrior, pcro para cstc fin cs rncjor la disposición

¿)) Resistencia a momentos

Figlnñ 1el. Can(xiones Mldad^ ¿n ¿dilí(íos ordin¿rio\

¿) Nodo sold¿rlo f b) Nodo ¡otal¡¡entcrol)kmado sol.lado

tigrlr4 t92. Itnio,¡es tolth¿as ¿? ri{t:i \' .olu}¡nrs

La conexión parcial¡nente soldada indicada en la figula 192 a) es satis-f¿rctoria en cuanto a resistcncia de momentos en nturos extenores einteriores donde el esquinal no sobres¿rle por encima dei piso, Su prin-

Viga principalcon colümn¿

r.) tJniones soldadas simples

Viga secundariacon principal

I l)lfl( lO\ IOMfR(.I \I | \ \ lrl ()l l( l\j\j 3t3

indicada en la {igura 192 b). En las vig:r-s continuas y cn los voladizosco¡tos es necesario obtener la totalidad del momento calculado. paracuvo fin se recomiendan las uniones indicadas en la figura 19i á).

De preferencja seentregatá sepafadamente

Vig¿s continu¿s

Ala o alma

Cartel¿

---! <ñhró¡ if¡o,¡

..r de ser oos¡ble

'?,t 4 l, INto\ lt. (i1{INt.IR I'I)IFICIOS (iolf ¡IRCI^I.I¡.S y l)li outctNAs 315

viguetas de a{ero en I por pc¡files de placa deleada o triangulacionesligerzr-s de ¡edondos o metal desplegado.

l'ig1t¡a t9l. Losa ¿? (on(teta \ tun!t¡.urció ¿( / tt¿.li\o u has¿ dc úisueta¡

Omísión tle las uiguetas d¿ acero. Se observará, fácilmenre. ouepodría utilizarse la protección contra incendios que rodea cada visuitade acero dc la figura 193 para fo¡ma¡ el alma de una vigueta en 1 cleconcreto a¡mado. Algunos proycctistas consideran económico sustituirlas viguetas de acero por trabes en T de concreto. Sin embargo, nose logra por completo esta aparente economía porque en ta! caso debenutilizarse puntales de acero entre columnas v perpendicularmente a ladirección de las vigas maestra-s, para arriostrar la estructura de aceroantes de colar el concreto del entrepiso. Si se emplean viguetas deaceroJ éstas cumplen por sí solas esta finalidad.

Tableros de acero prefabricado¡. Láminas metálicas delgadas, or-denadas en una serie continua de secciones en canal (conocidas tam-bién como tableros Q), permiten obtener económicas cubiertas planasent¡e las viguetas de ¿rcero. Una de las caras tiene aspecto de una placacasi plana, mientras que la otra presenta una serie de ondulacionesprofundas. Cualquiera de los dos lados puede ponerse hacia arriba oabajo. Puede situarse hacia a¡¡iba Ia superficie lisa, cubriéndola conun impe rmeabilizante multicapa o ponerli hacia abajo rellenando conconcreto ligero las ondulaciones que quedan en la parte superior. Laprofundidad del corrugado puede variar desdc 3 o 4 pulgadas hastal2 pies o más, lo que permite cubrir una amplia gama de luces v cargas.

220. Vrcas DE coNcRETo r,AuA prsos. Auusceronrs METÁr,rcos.Pucden colocarse sobre una plataforrra provisional de madera o sus-tentarse de cualquier otro modo, tal como indica la {igura 194 u) , filasde ahuecadores rnetálicos, hormisonando después para conseg-uir unalosa continua con vigas en T. Estos ¿rhuecado¡cs o artesas se eliminanuna vez que el concreto ha fragLraclo, por lo que rer¡ulta necesa¡ia laconst¡ucción de un falsó plafón o ciclo raso. Aunque en la figura 194 a)sc aprecia la utilización de las artesas en serie continu¿¡ a lo largo Cevarias luces de 20 puleadas, es usual el empleo de ahuecado¡es a"isla-dos. En este caso, Ia distancia entre éstos regula Ia anchura de la viga,cuvo fondo se cimbra o encofra con un tablón. La construcción conviga-s cruzadas (se sitúan artesas con extrenros cerrados separadas entrc

r:ipal ventaja es que puede re¡rlie¡r¡sc Ia sc¡lcladu¡a clespués dc montarl¿L cstructur.a por los métodos ordinarios. Sin emba¡{¡o. iomo los r.oblo-ncs admiten cicrto deslizamiento antes dc ci.sa¡roliar l¡ totalidad desu tesistenci¿t, ,v por consiguientc t¡ansmiten sus ca¡gas a las solcladura-s,nc¡ se rccomienda el empleo de roblones y sold;rdu¡a cn el mismo nodo.Para el montaje dc las estructuras soldadas se utilizan tornillos. En ó)vemos ut't nodo totalmentc soldldo. Pucde hacerse que este nodo clesa-r¡olle la totalidad de la ¡esistcnri¡ ,r nronrcntu,\ dt i-r viga, aunque los<:o¡dones dc soldadura pueden resultar excesivamente gruesos. Ademásde srrvir como arriostramiento (ontrit cl vicntc,, los nnáos soldados deltipo resistente a momentos obligan a la cstructura a trabaiar con.lo unr.¡r, o rícido.

Construcción de entrepisos y muros

219. Vrces DE AcERo pRENSADo pARA prsos. f,l sistema cie nisonrás_sencillo se compone de una losa de concreto apoyada sobrc vigue_tas de acero en I. Las vigueta-s de acero se cnvuelvin en concreto paraprotegerlas contra cl fuego. Generalmente se cuelga de la cara inferiorde las vigas una lámina de metal que permite sáportar un plafón deveso u otro material. Pucde hacerse va¡iar consideral¡lemente i] .roaao.de Ia- losa de concreto según la luz correspondiente entre las viguetas,sin efectos importantes en Ia economía de la construcción. Las condi_ciones promedio están representadas satisfacto¡iamente por una luz.lprnximad,i de 6 pies cntre viguetas,

.Losas precoladas de entrepiso y cubierta. En muchos lugares es

posible utilizar losas nervadas, precoladas, de poco peso. T.ales losasson. usualmente de pequeño claro, aunque se han patentado alguna^sutilizables hasta en luces de 20 pies. Las losas precolidas no se utilizancon frecucncia en entrepisos, pero se han poprrlarizado mu¡:ho en l¿rconst¡r¡cción de cubiert¿¡.s donde las carsas solt mucho ntás ligeras.Pueden apoyarse sobre vigas de ace¡o no¡males o sobre viguetas trian_quladas ligera".

Armatlo de losas. Las losas se a¡nral con va¡illas ibarras o redon_das) v mallas de alanrbrón, prcfiriéndose este riltimo purl losas hastade 4 pulgadas de espcsor. Paralelamente a las visuetas sc r:oloc¿r usual_mente un armado por tcmperatura equivalente aproximadamcnte al0.1'1.1, dc la sección. Su linalidad es, simplcnrente. cvit.,r las urictas porcontracción, ya que la carga se transmitc cn ciirección deJ armaclo prin_r:ipal. En la fi.g-ura 193 se puede apreciar la sccción t¡ansvcrs¿rl de unaJosa de entrcpiso. En ocasiones se omitc la protcccirin cont¡¿r incencliosparil entrepisos v cubiertas mrrv ligeras. Fl¡ t¿rles c¿rsos st, sr¡stituven jas

316 LIN'f ON E, CRf NTER

sí 4 puleadas en ambas direcciones) resulta económica en entrepisosde almacenes que soportan carga-s extremadanente pesadas. Puedenobtenerse fácilmente artesas metálic:u con profundidades de 4 a 12 pul-gada"s y anchuras de 20, 22 y 24 pulgadas. Hav varios tipos de enco-frados patentados.

Artesas deacefo móviles

LDIFTCfOS coMER(;IALriS y Df oII(irNAS 317

soportes y za.patas, ha conducido a la adopción de Ia const¡uccjón conencofrados en artesa v plafones suspendidás.

.. wLL wLL__pl1*ñ'2224

de yeso

ó) Constrl¡cción con bovcdillascc¡ámlcas

I;ig1ot t9l. Ca)t!ttut(ión ro úgalt de (o t(to

Construcción de losa.t. El empleo del concreto de alta resistenciaha permitido el uso de losas de hormigón a¡mado relativamente del-gadas, armadas en ambas direcciones y soportadas únicamente portrabes de borde. Si se puede proyecta¡ una losa de 9 pulgadas de espe-sor o menos que pueda soportar la carga, resultará frecuentementemenos costosa que la construcción a [.¡ase de encofrados en artesa vcielo raso.

Construcción con elementos cerámicos y uiguetas de concreto. Flstetipo de entrepiso, que con anterioridad se utilizó mucho, se re¡lresentacn la figura 194 á). Se aplican filas de elementos cerámicos cuadradosde l2 pulgadas de lado sobre una plataforma de madera provisional endirección perpendicular a las vigas principales. Entre filas se deja unadistancia de 4 a 6 pulgadas para formar el alma de las T. Bar¡as derefuerzo son colocadas entre las cerárnicas a I pulgada sobre la plata-forma, Fin¿lmente se vierte el concreto en la totalidad del entrenisohasta alcanzar una altura de 2 a 4.pulgadas sobre los elemento" ...á.i-cos. Cuando el concreto ha fraguado se elimina la sustentación demadera v la car¿ inferior se enyesa directamente sob¡e la cerámica.Estos bloques de barro recocido ligeramente, con acabado estriado,logran una buena adherencia tanto al concreto como al veso. En estaforma podemos evitar un falso plafón que pueda *er costoso. Puedenconseguine estos bloques con espesores de 4 a 12 pulgadar.s, modifi-cando de esta manera la resistencia del alma. La losa puede tener laprofundidad que se desee. A pesar de estas ventajas el creciente costodc los elementos cerámicos )'su peso muerto, que exige una susten-tación temporal dur¿rnte la const¡ucción v mavor resisten(:i¿ dc vigas,

Figltra r9t. E ttepiso tlorekldo ontí ndo

221. Co¡-srnuccróN ne encentrepiso adoveradas, ."_.,;oo::*i ";il:..j1""T:t1^ .,Lffi

Tri:han caído totalmente cn desuso p..o., poribl. qu... p..,"r,,L lu n..._sidad de comprobar la resistencia de un sistema de este tipo. El em_puje de las cargas vivas no equilibradas es absorbido por ios tirantesque usualmente se componían cle bar¡as de:/a, distribuidas uniforme-menle en el piso. Los empujes debidos al peso propio o muerto estánequilibrados, por lo que el peso muerto haie traiajar los tirantes sola_rnente en las cercanías de los muros, Usualmente se suponía que laflecha á del adovelado era inferior en 2tl oulgadas a

'ia altura del

elemento cerámico f tigura 195 ) .

- Esluerzo en el tirante. El empuje que debe producir. el tira¡te t,n rrn arcode piso puede determinarse de forma nruy sencilla si se supone qüe la carga esunifor¡ne. El momento flexionantc en el centro se supondrá igual a cero, ya queesta hipótesis dará el máximo valor posible del emptje que resisrj¡á el tensor.Refi¡iéndonos a Ia figura 196 podemos escribir

Yeso sobre metal desplegado

¿) Construc.ión con artesas(le acero

de donde

t) ^ ur,2

th

Obsérvese que si ¿¿, está expresada en lb/pie2, I y á deben iexpresarse en pres.En esta fo¡ma el vaior de p en lb/pie de anchu¡a del entrepiso.

EL arco comparado con la losa a¡mada. Como wL2lB es el mo-mento flector en una viga simplemente apoyada, vemos que el esfuerzc)en el tensor l,wL2l\h) es igual al que se obtendría en una losa deconcreto armado con canto o peralte eficaz fd cquivalente a la flecha h

Armado por

3 til ll\l¡i\Ii.r,RI\IfI{

en cl ¿irco. La onrisión del peso muerto en los t¡a¡nits interiores d¡r

al arco una ventaja qr.rr: nr¡ cstá del todo jusri{ir:acla. Reaimcnte, r:uan-

W lb/pie

do cl peso muerto pone en t¡accitinlo" t(n)irre. ule los lrrrmr¡s exleti'r-¡es, esta tensión se transmite a iolargo de la totalidad de la serie de

tensores de rnuro a rruro, exceptosi los tirantes son dcscargados porc1 piso de madera o entarimado,

222. PL¡r.q¡oaM¡ DE Pr-AcAs

sor.DADAS. Pequeñas vigas en I,:eparadas r¡roxim rtd a mcnl e 2 pies

¡' cubiertas mediante placas muy

,;rt,,.t trt, r'¿,¡i,D, e tl t¿t tút I' nttarñ IIe l)1so

delgadas cie acero soldadas entre sí y a las vigas, {orman una plataforrrarígida muv resistente. Sc ha demost¡ado*- que viguetas en I de 5 pul-

gadas y 10 libras, separadas 2 pies entre ejes y, cubiertas por una placa

áe /a, soportan una carga total de 135 lb/pie' en una luz de 20 pies

r:on flecha de 0.174pu1g. El peso del acero en esta plataforma sólo es

de 15lb/piee. Las viguetas se proyectan como secciones en T, estando

el ala supcrior formada por la placa de acero. Este procedimiento no

presenta ningún inconveniente si el esfuerzo calculado en la placa no

e*cede los 4,000 lb/pie' aproximadamente . Esfue¡zos de compresión

más elevados podrían producir pandeo.

Ensayos sobre platalormas de placa de acero' El Departamento

de Comercio de Estados Unidos realizó ensayos de carga en platafor-

mas de planchas de acero soldadas sobre las alas superiores de vigas I'Este entiepiso dc 18 pies de luz se componía de vigas en I de 4 pul-

gadas de altura v l0 libras, separadas 24 pulgadas v cubiertas por una

ilaca laminada clc /a. El empotramiento en los extremos reducía los

momentos, aProximadamente, a los de un tramo simplemente apoyado

de 14 pies. Se llegó a las sigr.tientes conclusiones:t

/) La soldadrrra a1 arco, aplicada continuanrentc, unía las viguetas y las

placás en tal forrna quc se .oDrportahan como ttna unidad hajo los efe'tos dc

cafga.

2J Los esfucrzos y defornraciones medidas coincidían fundanrentalmente con

los valo¡es calculados Por la tcoría de ias vigas ordinarias

3) El sistcma soportó Lrna carga de 420 lb/piel dLlrante cinco días y mcdict

sin ningírn síntoma cle falla total l,a dcfolmación total fue dt' 3?4 v la flech¡

perr:ranente de 2/+.

. l¡ngitle(ril:g .\'t\rs ll?.or¿ agoslo :{l (lc |,29, Prigina 327

I t,L'bli.ación Rl' ñi2 Ir. S. I)cPrrlrncnt of (bmDrer(c. Brrr.¡u (¡l Sland¡rds

4) Los lcsultados obtcnidos ¡o dicr-on ninguna indicacirin segula cle la ¿¡_chura dc 1a placa que pucda consider.arsc eficaz. Sin ernbargo, se presurrre qu¡.bajo condii:iones dc car.ga y 1uz no rrruy diier.entcs clt, las dcl ensayo pucde en_contrarse (on un ancho cfectivo hasta de 24 pulgadas al proyecta¡ uiilizanclo ¡aplaca dt /a de pulgade.*

La plataforma soldada dc pcrfiles laminados parece ideal parabuques, diques secos y estructuras en l:rs que es deseable gran resiiten_cia y peso reducido. Es más, mediante el cmpleo de este tipo de cons_trucción se reduce mucho el peso o car.ga sobre apoyos y cirnentación.

r,ll)rl'tctos coMER(iIAt,tis y Dli OIICINAS

Piso termin¿do

It9

P acas soldad¿s eneste purito a l¿ viga en J BJoques de yeso o cualquier¿

ok¿ protección hueca contraincendios

P aca de acero

Yeso Bloque precol¿doboni¡aincedios

ligltla 197. L.nt1(Piso ¿c !ürcd ¿e aceto soldada solre ri{tu.ttls IuI'rinrdas m I

Sin embargo, si es necesario utilizar bloques precolados a prueba de{uego (o a prueba de ruido) tanto por encima como por debajo de laplataforma, tal como se indica en la figura 197, se reducen mucho lasventajas del entrepiso de este tipo. En tal caso puede resultar más eco-nómico uno de los tipos anteriormente estudiados.

223. CoNsrnucc¡óN ¡ pnu¿s,{ DE rNcENDros. La necesidad deproteger contra el fuego a los elementos metálicos estructurales de los

edificios altos se ha mencionado frecuentemente. Las siguientes espe-

cificaciones cubren las más impoftantes exigencia^s de la mayor partede los códigos de construcción.f

a) El nrateriai a prueba de incendios será de ladrillo, con¡reto, bloqueshuecos de yeso o ce¡án-ricos rr otro material quc soporte los ensayos dc ¡esistenciaal fuego,

ó) Lr:s sopoltes de contorno deben protegerse l¡cdiante 4 pulgadas de ladri-llo o 3 de concreto cn sus superficies exteriores. La suPerficie interio¡ de ünsopolte de contorno debe protegeqse dc aclre¡do con la especilicación c).

c) Los soporrcs inte¡-iores dcben estar protegidos por un revestimiento de

2 puigadas d¡ lad¡i]lo hr¡cco r)tfos bloques resistentes al fucgo o por 2 pulgadasde concreto no silícco o ycso aplicado in rirz. Debc ¡odearse el soportc con

r [l auto¡ sr¡giere l00l como rncbura cficaz de la place cuando el esfueüorlirccto de comprciión en elh no supcra las 4,000lb.rpic'- Seria satisfactorio ¡edüci¡la airchura efi.áz en 5¿ para cada in¡remcnto de l,0oolb/pic" de la fariga de trabajoDo¡ encima {lc tas 4,0001b,/pie'. Iin rsta for¡nn sc ¿dlDitiiía un csfuerzó máximo deiomp¡csión dc 15,000lb/piet para r¡na luz dc la placr dc 45¿. Esto concuerda con lascxigcnci.rs para lxs cubreplac¿s o platabandas de los elementos de comp¡esión.

t Por ejcmplo, Buildíng Code, dcl Consejo Nacional dc ^scguradores

de la Aso-ti¡ci¿rn Nacio¡ral dc I'rot.c.ión Contr¿ Incc¡r.lios-

320

alanlbfe ¡jah'anizaclo dcl núrucro l2 r-r rrrayr-'r. dis¡rLrcsto en tal forrna qrrc r'rrrce

aada bloqrrc al menos una vez.

d) Las vigas de conlo¡no o de sopolte de l:r envc¡lventc del cdificio dcbe¡ánelra¡ protegidas en le car.a cxtcrior por' 4 prrlgadas de lad|illo o por :J dc co¡r-

r'rero, cxc{ipto er Ias alas o placas salientcsqLrc Prr('d.n p.oloncrtrsc hasta una distan-cia de 2 pLrlgadas dc Ia cara extefior dclnruto. La supcrficic inlefior de la viga debcestar cubierta por' 2 pulgadas dc materialresistente al fuego, siendo aplicahle cstamisnra cspecificación ¡ los dintclcs o ljn-telcs.

rJ Las vigas y vieas trjanguladas in-tcriorcs dehcn estaf protccidas por r¡n ¡e-vcstimiento de 2 pulgadas de materjalresistentc al fuego. La mínima protecciónadmitida en vigas y elernentos estructuraiessecr¡ndarios o para talones v esquinalesunidos a los clcrnentos estructu¡ales prin-cipales, es de lf pulg.

l) No sc considerará cl yeso conromaterial protector r:ontra el fuego a n¡e:nos que se acepte específicamcnte como tal.

Prr.¡tección contra el luego, delconcreto. Actualmente en casi todaslas ocasiones se utiliza concreto paraproteger contra el fuego a los elemen-tos de acero (figuras 186 y 198). Sucosto sería considerablemente inferioral de los bloques prefabricados a noser por el costo de los moldes o en-cofrados. Algunos códigos de cons-trucción permiten que se considere alconcreto que ¡odea los sopo¡tes comoelemento que absorbe cargas cuandoestá adecr¡adamente anclado. Si el có-digo de construcción contiene estaprevisión, el empleo de columnas anr-lladas dc concrcto, con núcleos deperfilcs de accro, resulta una solucióncconómica para el problenra dc laprotección contra incendios. La obje-ción que pucdc aplica¡se a estc tipoc1e construr:ción cs que el conclcto

LtNl{)¡i Ii (; 11 I\I1,; i{

Fiq|a 198. l/ísta de un ¿dificío cncoistrucción. obsérvense los encof¡a-dos ütilizados para el veciado dcl con'cleto y para cnvolver las colt¡m¡as conhormigón a p¡ueba de fr¡e€ío. Note.lasituacióD de las placas-empalme en lossoportes verticales, en l¡ Parte supc-rior de la fotogr¡fíá. Coino las vigasprincipales esián unidas a las colum-n¡s mcdirDtc cscuadras roblonadas, esevidcntc qr¡c este edificio scrá de mll-

chos ¡ivclcs

cs afectado por dcformación a largd plazo cn tal forma quc cvcntr¡irl-

¡]DII'I(JIOS COMERCIALES Y DI.] o}'ICINAS 321

mente transmite una parte considerable de su carga el núcleo de acero,Las especificaciones AISC permiten que una viga de acero empotradaen concreto se considere como una viga de hormigón armado conmayor capacidad de absorción de cargas.

Protección contra incendio coft bloques prelabricados. Como con-secuencia del cambio de las especi{icaciones que permiten tener en

cuenta la protección contra el fuego del horrrrigón como elemento

colaborador de absorción de cargas, casi todos los tipos de bloques pro-t€ctores precolados cayeron prácticarpente en desuso. Sin embargo, en

la figura 199 representamos los métirdos usuales para aplicar bloques

cerámicos protectores a los elementos estructurales, Los bloques pre-fabricados de cualquier tipo se aplicarían de igual modo. Se exige,particularmente, que todas las juntas entre los bloques se rellenen con

mortero de cemento y que el espacio entre los bloques y el acero se

rellene por completo de mortero. En ocasiones se utilizan bloques ma-cizos porosos, exigiéndose usualmenle que estén rodeados totalmentepor dos capas de mortero de cemento.

,) ViC" b) Viga deinterior conrorno

.).Columnarnteüof

Fipufa 199. Pfolección anlicua¿Ia conlÍ.l incen¿Iio de elementos estructurÚIeb 4eacero me¿líante bloques cerámicos

Muros pr,otectores. ljna característica importante de la construc-

ción a prueba de incendios es la protección de los pozos de ascerxores'

cubos de escaleras y otros conductos que comunican unos pisos con otros

mediante muros a prueba de incendios. La finalidad es evitar que tales

aberturas se transformen en chimeneas por las que pueda transmitirse

el fuego de un piso a otro. Cuando están rodeados ?or tales muros'

los pozos de asce¡sores ofrecen también una salida segura del edificio

incendiado con tal que su salida dé directamente a la calle y se abra

hacia afuera.

224. Munos LATERALT,s y DlvrsoRlos. Los muros exteriores de los

edificios de estructura de acero son usualmente de ladrillo o tabique,

322 I, IN'f ON E. CRIN'I'TR

aunque también se utilizan bloques cerámicos o de concreto, concretoarmado y cer¡amientos metálicos. Los muros de ladrillo o blooues debentener un espesor mínimo de 12 pulgadas. Este espcsor se incrementa4 pulgadas por cada 15 pies de altura adicional por encima de unaaltu¡a normal de 15 pics. Los muros de cerramiento o envolventes dehormigón armado pueden ten€r un espesor equivalente a los dos te¡ciosdel espesor de los mu¡os de tabique, pero nunca menos de I pulgadas.Los muros metálicos, por ejemplo de aluminio o de acero inoxidable,deben estar protegidos usualmente por un revestimiento de mampos-tería de no menos de B pulgadas de espesor como medida de proteccióncontra el fuego. En los edificios modernos gradualmente se adoptanmateriales de poco peso para este fin. Como las tres cuartas partes dela superficie total de envolvente exterior de un edificio moderr,,, paraoficinas o instalaciones industriales puede estar ocupada por ventanería,es evidentemente absurdo exigir más de media ho¡a de resistencia alfuego en la pequeña proporción restante de muros de albañilería. Al-gunos reglamentos especifican una iesistencia al fuego de cuatro horasen los muros exteriores, admitiendo una proporción ilimitada de ven-tanería con una protección de sólo diez minutos.

Los murm divisorios interiores son más ligeros que los exteriores.Los muros divisorios permanentes incluyen los que rodean vestíbulos yespacios ocupados, en planta, por los diferentes usuarios. Estas divisionespueden ser de tabique, bloques cerámicos o de concreto de no menosde 4 pulgadas de espesor o de concreto a¡mado o yeso macizo de espe-sor no inferior a 3 pulgadas. Los muretes temporales pueden tener3 pulgadas de espesor cuando se componen de bloques huecos o 2 pul-gadas de espesor si se componen de yeso macizo. Se supone que estosmuretes no tendrán alturas superiores a 15 pies sin sustentación lateral.El espesor mínimo de un muro interior de tabique, de protección con-tra el fuego, debe ser de 12 pulgadas.

225. P¡so DE I¡ATERTALES pARA ENl,REprsos y l,tunos, puedenutilizarse los datos siguientes para hacer la estimación preliminar delpeso propio o muerto. Después de realizar el proyecto debe comprobarsela primera estimación empleando los pesos tomados de los catálogosde los fabricantes. Pueden obtene¡se muchos datos sobre los tipos exis-tentes de puertas, vcntanas, ascensores, etcétera, del catálogo de arqui-tectrra Sueet, mientras que otros datos esenciales pueden obtenerse delArchiao Mecánico Sweet. Se trata de publicaciones del Swcet's Cata-logue Service, I l9 West 40th St., Nr¡ev¿r York.

EDIFICIOS COMERCIAI,ES Y DE OIICINAS323

lblpiesAluminioHie¡ro fundidoAceroMaderaAlbañiie¡la

Concreto

Bloques cerámicos(huecos)

Barro cocido(huecos)

Bloques de yeso(huecos)

Pi,ro u-^.iilo,.obl" o nogot . . . . . . .

100 a 150 tblpiesTabique tipo mcdio

Agregado de piedra nachacadaAgregado de escoriasAgregado de arcilla calcinada

P¡otección contra incendios alrededor de las vigas.60 a 80lb/pie3, disminuyendo el peso unitario al au-mentar cl tamaño

Muros y muretes3 pulgadas de espesor con enlucido doble .

4 pulgadas de espesor co¡ enlucido doble .

6 pulgadas de espesor con enlucido doble .

B pulgadas de espesor con e¡lucido doble .

Muros y muretes3 pulgadas de espesor con enlucido doble .

4 pulgadas de espesor con enlucido doble .

6 pulgadas de espesor co¡ enlucido doble .

B pulgadas de espesor con enlucido doble .

Sobre rejilla metálica, 2 pulgadas de espesor, con apli-cación en ambos ladosPlafón falso o sr.rpendido, enyesado en una cara sola-mente 10Construcción ligera, montantes de ace¡o o maderacon metal desplegado enyesado en ambos lados IBMontantes de 2 \ 4 pulgadas, rejilla metálica, tablerode made¡a o yeso, enlucido po¡ ambas caras 18Láminas de acero rigidizadas, sin yeso 4Tabiclues B y 12 pulgadas 8+,121Ventanas, vidrio, marcos, hojas 3Bloques cerámicos 6, B y 12 pulgadas 30,33,45Tabiques 4 pulgadas, cámara de aire B pulgadas 75

16545049040

125

140110

BO

70

22253035

t72025

30

20

Yeso

Mu¡os divisorios

Mu¡os

Mu¡os normales

226. Psso DEL AcERo ¡¿ cosro DD EDrFrcros pARA oFIcINAs. Elpeso total del acero estructural varía usualmente de I lb/pies de volu-men interiorJ para un edificio bajo, hasta 2.5 a 3.5 lb/fiestdel volumeninte¡ior. El peso unitario crece con Ia a.ltu¡a del edificio y tarnbién conel aumento de los empujes de viento y las cargas vivas. Para obtenerdatos sobre el peso de las estructuras en varios edificios conocidos,véase el S¿ructural Engineer's flandbook, de Ketchum. Estos datospueden ser útiles al hacer una estimación preliminar de costos, perosi al hacer su diseño el proyectista avanza hacia abajo d€sde la parte

324 LIN'ION E. CRIN'I'ER

lniás elevada del edificio, siempre se dispondrá de cifras exactas paraestimar el peso muerto de encima de r^ualquier pi.o.

El costo del acero estructural varía mucho según los gastos de trans-porte. Puede resultar interesante estudiar las cifras obtenidas para loscostos de construcción en un estudío realizado en 1934 y publicado porel Engineering News-Record. Las siguientes cifras representan costos

promedio, en 1934, par¿ un edificio hipotético de 7.400,000 pies cúbi-cos (aproximadamente 40 pisos) cuyo costo de 5.600,000 dólares se

transforma unitariamente en 76 centavos por pie cúbico. Hacia 1949rstos costos se habían duplicado, por lo que es evidente que deben revr-sarse los costos cada mes.

¡]l)I¡'tclos coMERcIALlis y D¡t orIcINAs 325

Reducción admisible de La, sobrecarga en el proyecto tle utgas ycolumnas. Cada elemento debe proyectane para resistir la tot;lidaádel peso muerto inherente. Por otro lado, la carga viva es modificadapor la probabilidad. Las especificaciones exisen usualmente que se pro_yecte una viga de tal manera que pueda soportar la totalidal delas cargas tributarias. Una viga principal recibe carga en forma de lasreacciones de apoyo de varias vigas, todas las cuales, probablemente,no esta¡án cargadas a la vez. Por ello algunos especificaciones permitenque la sobrecarga para el diseño de la viga principal se reduzia hastaen un 157á. El ingeniero debe estudiar la probabilidad de que se pre-sente una carga completa antes de aplicar esta reducción admisible.

Cuando se considera la sobrecarga en una columna debe tenerseen cuenta la extrema improbabilidad de que todos los pisos situadospor encima estén cargados a la vez. También aquí varían las especifi-caciones, pero una exigencia usual es que se utilice la totalidad de lasobrecarga previsible sobre la techumbre juntamente con el 90/6 dela sobrecarga en el piso superior. Las cargas vivas en los pisos inferio¡esse reducen sucesivamente en el ljTo, esto es, se utiliza el 100% de lascargas sobre la cubierta y el 90, 80, 70, 60 y 50/, de la sobrecarga delos pisos superiores. Se considera. que todos los pisos inferiores soportanuna sobrecarga equivalente al 50% del máximo valor especificado. Enciertos tipos de almacenes puede, incluso, resultar más probable quese presente simultáneamente la totalidad de la sobrecarga en todos lospisos. por lo que la rcducción que acabamos de indicai sería excesiva.

Estudio de las cargas de los edíficios. Se han hecho estudios expe-rimentales de las sobrecargas que se presentan en los edificios parao{icinas y almacenes. Un estudio presentado por C. W. Dunham* llegaa las conclusiones siguientes:

l) La carga viva básica para cualquier módulo de un edificio debe ser laryláxima sobrecarga promedio que se desea admiti¡ sobre e¡te módulo.

2) Cuando la carga viva básica es de 1001b/piez o menos, para cualquier.tipo de empleo cxcepto reuniones, debe reducirse la sobrecarga básica pari el

-proyerto de cualquier elemento a razó¡ de 0.86/p pot pie cuadrado de área tri-

butaria; pero Ia reducción máxima no debe ser superior a w""*"r/433w0r.3) Cuando el local pueda ocuparse para reuniones no debe ¡educi¡se la

sobrecarga básica para el proyecto de cualquier elemento.4) Crando la carga viva básica es supcrior a l00lb/pie2,'no debe reducirse

PaJa e.l- proyecto d.e entrepisos, vigas principales o secundarias y vigas triangu-

ladas. Puede reduci¡se a tazón de 0.86/o por metro cuadrado de árá tributariaen eJ_proyecto de columnas, pero la reducción máxima para estas cargas, consi-derablementc más pesadas, debe ser. inferior. al 20l,.

. : C.y.Dunham, lr€rig'¡ lh)e loarti i1t buitdings, A(as ASCE, volumen ll2, 1947,páEiñas 12É 744.

d) Cimentaciones,, Estructura de aceroc) Obra de concreto y cemento

Subtotal de la estructura1) Acabado exteriore) Acabado interiorl) Accesorios mecánicos y eléctricosg) Elementos diversos incluyendo derechos,

ensayos, etcéteraTotal

8.0/s del total: 5.9 cts/pies13.2/¿ del total: 9.98.9/¿ del total: 6.7

30.1% :22.510,8/¿ deI totál: 8.219.4/6 del total: 14.723.4/¿ del total: 17.8

16.3/¿ d,el total: 12.7\oo.o% :75.9 fts,/pie3

227. C¡nc¡s vrvAs EN ENTREprsos. Las sobrecargas especificadaspor los reglamentos de constr;cción de diversas ciudades varían consi-derablemente. Como consecuencia de esta falta de uniformidad. lascargas que damos a continuación representan simplemente valores pro-medio para cada tipo de estructura. El proyectista debe utilizar unacarga de acuerdo con el código de construcción particular que rija enel sitio considerado. Las cargas vivas especificada^s representan valoresmínimos,

tb/piezApartamentos, hospitales, hoteles, etcétera 40a 75Edificios de oficina 50 a 100Edificios públicos de gran asistencia 75a125Tiendas 100 a 150Almacenes Más de 150Crrbieltas planas 30 a 50

Las sobrecargas especificadas para log cntrepisos de los edificios iricluyen elimpacto. Sin embargo, en los pu¡tos {é gran concentración de personas comopor ejemplo en un vestibulo que con{rzca a una salida de urgencia para Incen-dios, es posible considerar una carga tstática de 175 lb/pie'. Nuevamente, en loscasos en que una nruchedur¡b¡e pueda moverse al unísono, como ocurre en unestadio o en un auditorio, el efecto de irrpacto o de vibración puede llegar- a

exigir un aurnento en la sobrecarga especificada por cl rcglamcnto de constmcción.

326 If \1O:! F. (iRINlrR

R-7+-' 5.4 A

donde ¡o es la sobrecarga unitaria y I el á¡ea t¡ibutaria de carga cxcluyendola cubicrta.

228. A¡rrop¿cnos o vrcAs DE MURo. En las construccionc! conestructura metálica es necesaria la uti]ización de vigas de muro quesustenten el peso de éste. Estas vigas deben estar situadas en el ladointerior del muro. Sin embargo, las normas en cuanto a protección con-tra incendios exigen que la cara de la viga se proteja con no menos de4 pulgadas de tabique o 3 de concreto, siendo aplicables los mismos

requerimientos a las .columnas. Se deduce deaquí que la disposición de las vigas puede afec-tar la disposición de los soportes exteriores. Porejemplo, si una viga antepecho es un perfil nor-mal en I de 15 pulgadas y 42.9 libras situadoen el exterior de una columna de 14 pulgadasy 87 libras como se indica en la figura 200, ladistancia mínima común desde el eje de la co-lumna a la cara exterior del muro será de 14pulgadas. La distancia mínima absoluta será de12 pulgadas si el reglamento o código de cons-trucción permite que el ala de la viga esté a2 pulgadas de la cara del muro. En el caso deque la cara exterio¡ del muro sea de piedra uotro material que no se conside¡e satisfactorio

como protccción contra incendios, esta distancia d,e 12 o 14 pulgadasscrá incrementada por el espesor de Ia capa exterior, En todos los casosIas columnas para muro se sitúan lo más cerca posible de la cara exte-rior del edificio. Un perfil en I sería preferible a un perfil de ala anchade igual resistencia en este tipo de usos porque su ala estrecha reducela excentricidad de Ia carga del muro sobre el soporte. Sin embargo,si la carga del muro cs necesariamente excéntrica raspecto al eje dela viga de muro, puede ser necesaria- una sección de mayor resistenciatonional.f Obsé¡vense las vigas y cerramiento de la figura 190.

IDIIIICIoS C]oMIIRCIAI,IIS Y DI' O}.ICINAS 321

EmpLeo de dos o más uiga.r de muro. Se observará en la fieura200 que la carga transmitida por la viga de muro a la coluurna tieneurra excentricidad dc 7 pulgadas respecto al eje del sopo¡te. Para redu-

{]"qug "1 cambio repentino de rnétodo al pasar las cargas por el limite de

l00lb/pic, puede nrcrecer objeciones, este rrabajo es impor.tánte y requierc ade_cuada atención. Orlo reporte publicado por C. W. Barber* proplnc ia fórmrrlariquiente pare I¿ reduc¡jón R de la ,ol'r¡¡erg¿ .n I'or.enraje.

5,000cir el momento flector producidopor esta excentricidad puede ser

deseable emple. r dos vigas dc

muror una de las cuales se sitúacomo se indica en la figura 200v la otra centrada respecto al eje

del soporte o incluso a la de-recha de éste. La viga exteriorsoportará el muro exterior, mien-tras que la interior trabajará fun-damentalmente como vigueta deentrepiso aunque puede absor-ber también una parte de lacarga del muro. Fígura 201, Sec¿iones de uigas ile muro

... . o)vrga oe muro con

ángulo'estantenobte

átga de

E

.9

Column¿ en H En Ia figura 201 a) podemos apreciar una viga de muro com-puesta, uno de cuyos componentes sirve para sustentar tanto el murocomo el entrepiso, Dos angulares unidos al ala inferior forman un re-borde en el que se apoya el revestimiento exterior de tabique del muro.El angular inferior puede servir también como dintel sobre ventanasque no se ven en la figura.

En Ia figura 201 á) podemos apreciar una viga de muro compuestade tres elementos. Un perfil adyacente al muro soporta el borde delentrcpiso. Un perfil en canal, situado a la altura del eje del soporte,sustenta una parte de la carga del muro y otro perfil en canal, alineadocon la cara exterior de la columna. sirve para sustentar el muro exteriorde tabique y el revestimiento de piedra del edificio. Observe el em-pleo de anclajcs metálicos para mantener unídas las tres partes del muro.

229. DI¡.¡r¿res. Un dintel es una viga que cubre el vano de unmuro de albañilería sustcntando el material situado encima. Como con-secuencia del acartelamiento o acción de arco por encima del vano,el dintel sólo debe sustentar una parte triangular o trapezoide del murocomo se ve en la figura 202. El dintel puede ser un árigular o un perfilen canal para las aberturas amplias, trabajando estos elementos comovigas simplemente apoyadas sometidas a la carga del muro. Usualmentese ca.lcula esta carga para inclinaciones de 45o aunque, como se indicaen Ia figura 202, el ángulo es realmente mucho menor. Debe obser-varse que la distribución de la carga exige que el muro se prolongueuna distanci¿r considerablc a ambos lados del vano. Cr¡ando no se cum-

V¡ga de muroin f@ 4 2.9 /b

l'igura 200. Disposícióndcl soporle dc muro

' C. W. Barber, A proPosed lirle load 1c¿u.tiüt lorülh Íor buil¿ín$, C.íyilEngineering, abril de 19,i2, página 191.

+ J. Ii. I-others, -forríon in stel \fdnhpl girr?.'r. A{Jas .{S(itr. volumcn ll2,194?, páginas 345'376. '

328 I, IN'TON T, {JRIN'I'IiR

ple esta exigencia no sería prudente tener en cuenta tal acción al dcter-minar las medidas del dintcl. Frecuentemente el dintel de acero estácubierto por Ia albañilería, tanto para lograr un buen aspccto comopara protegerlo del fuego.

¡ll)IrlCtOS COMERCIALE-S Y l)¡t OII(itNAs 32g

Las escaleras exígen una disposición estructu¡al especial alrededordel pozo. Las cargas de los largueros dc la escalera pueden estimarsepara medir adecuadamente los elementos de sustentación. l.¡ccuente_mente los esfuerzos a que están sometidos son relativamente pequeños,en cuyo caso se componen de perfiles ligeros, en canal, de I o 10 pul-gadas. EI último tipo de sección permite mejores uniones con los lar-gueros de la escalera. La estructuración de otros vanos, como los pozos'de los ascensores, conduce a problemas similares.

Los descansos pueden cstar sustentados por tirantes colgados del pisosuperior, por columnas que se apoyan en pisos inferiores o, en algunoscasos, por vigas en voladizo a su nivel. La medición de tales elementosexige detalles complicados pero no es un problema estructural imporranre.

Las cubiertas pueden construirse de manera similar a los entrepisos.I)e hecho, la estructura de la techumbrc.es usualmente idéntica a ia delos entrepisos, salvo que s€ emplean seccioncs algo menores. Si se utilizacomo cubierta una losa de concreto, debe cubrirse mediante una mem-brana impermeable de material de techado. Sobre esta capa de imper-meabilización puede aplicarse como capa de desgaste una superficie deelementos cerámicos. Si se desea utilizar el último piso como zona habi-table, debe agregarse un aislamiento lamina¡ a la ca¡a inferior de lasviguetas de cubierta.

Problemqs

.190. Determine las dimensiones de los pelfiles y compare los pesos del aceroen los módulos de entrepiso indicados en la figura 187. Suponga que el entlepisose compone de una losa de concreto a¡mado de 5 pulgadas de espesor.crrbiertacon un pavimento de baldosa flexihle de I pulgada de espesor que pesa 9lb/pie?.Incluya una carga viva de 125 lb/picr. Las vigas se ¡odearán con 2 pulgadas deprctección contra incendios, de concreto, como en la figura 193 y se tendrá encumta una catga de 193lb/pie2 conespondiente a un plafón suspendido, Lascolumnas se componen de perfiles de 12 pulgadas de canto. Prescind¡l de losempujes de viento, admitjendo un esfue¿o a la flexión de 20,0001b/pic2. Re-duzca la sobrecarga er rn 15/¿ para el diseño de las vigas principales. En lafigura 187 ó) pueden sustituirse los dos pcrfiles en canal por una viga de alaancna.

19.1. Forme una tabulación en la que se indiquen los rcquelirnientos de lostres códigos de construcción, incluido el del Consejo Nacional dc AseguradoresContra Incendios, en cuAnto al espesor de la protección contra el fuego eI1

soportes interiores y perimetrales, vigas interiores y de muro.192, Forme una tabulación que coltenga las exigencias de los tres códigos

de construcción, incluyendo las del Consejo Nacional de Aseguradores Cont¡aIncendios, en relación con las sobrecargas mínimas ¡encionadas en ia sección 227.

193. Una plataforma metáiica se compone de perfiles en I de 5 pulgadas,l0 libras, separados entre sí 24 pulgadas y cubie¡tos con una pJaca de tl. La \uz.es de 20 pics. Calcule la capacidad de abso¡ción rle sobrecargas del eltrepiso si

Acción de arco Car¿ de i¿drilto

lVIuro de apoyo

A¡gul¿res del dintel

* Cerámica incom¡ustib¡e

'lo,lit)tu"o n. u'nt'nu

Fígx 1 202. Diitel protegido eo|t'( ittc¿t1dio

230. Vz,Nr,rN,ls, ruERTAS, ETcÉTERA. I,,a elección de los elemen-tos interiores del edificio corresponde más bien al arquitecto que alespecialista en estructuras. Para obtener información al día sobre losméritos de los muchos tipos de puertasr v€ntanas, ascensores, accesoriosde iluminación, instalaciones hidráulicas, etcétera, puede consultarse elcatálogo de Sweet y los folletos de los fabricantes. Los manuales y librosde t€xto rara vez están completamente al día. Por ejemplo, la tablaque damos a continuación es un caso típico de un tipo de informa-ción que sólo puede obtenene del fabricante.

'fesI,¡ 7 :

7'amaños y cap dda¿cr de Iot mon!aaarra

Tamaño no¡malde la Platalorma

Tamaño

dc la Puerta

Ancho Alto(pier) (p;es)

Ar¿a

Prolundídatl (píesP )

Capacídad normalde

carga - Ib

5 pies 4 pulg6 pies 4 pulgB pies 4 pulgB pies 4 pulg

10 pies 4 puig

B

B

IB

7 picsB pies

l0 piesl2 pies14 pies

32.5 5

45676 B

928135 10

2,500,3,000,2,500, 3,000, 4,000,4,000, 5,000, 6,000, 8,0005,000, 6,000, 8,000, 10,000

10,000

Sección

No¿¿i El ancho libre en el i¡tcrior del camarín o jau¡a es 4 pulgadas inferioral dado cn la tabla. La profu¡didad libre cs 6 y 8 pulgadas jnferior para prrcrtasen Ia par.e delantera v trasera. lD¡tos dc Westinghouse Electric Co).

330 I IN'I ()N F,, (; RIN']'¡]R

su pcso muerto total, incluycndo un plafón falso de seEundo ordefl para p¡.otec-ción contra incendios y ün pavimento dc I pulgada de terr.azo armado con ant-llos soldados al piso. es de 40lb/pie2. Limite la rensión fibrosa a 18,000 y 4,000libras en compr-esión bajo los efectos de un momento de \,\2wL2. Íl peso deün entrepiso cerá¡lrico con viguetas dc concreio sería aproximadamentc de 75lb/pie? para la ¡risn¡a sob¡ecarea, pero sería isualmente resistente al fueqo.

RcspllsT ¡: q0lbhie2.194. Co¡¡to cn el problema lg3, pero utilizando perfik:s en I de 3 pulgadas,

5.7 libras y una placa de 3A6 para una luz de 15 pies. Suponga que cl pcsr)propio o muerto es de 35 lb/pie2.

R¡:spu¡:sr¡: 50lb/piee./95. Obtenga en una rcvista de construcción datos sobre cj costo de un edi-

'icio reciente¡nente construido comparándolos con los proporcionados e¡ la sec-:ión 226.

196. Fo¡mc una labla de dinlensiones de los dinteles formados oor dosaneulales para cubrir luces de 4,6, B y l0 pies que deberán soportar un tnurole tabique de 12 pulgadas de espesor. Admita un esfuerzo de fibra máximo de10,000 lb/pie, basando lo¡ cálculos en una .arga triangular supe¡puesta, conrendienre de 35'.

EsÍuerzot en los elementos y sus uninncs

231, Es¡u¿nzos EN coNExroNES RESTsTENTEs AL MoMÉ,NTo. Larnión usual utilizando perfiles en I cortados resulta un ejemplo fácille estudiar. Considérese el nodo indicado en la figu¡a 203, en el que

hay 8 roblones por cada cabeza dela viga. En la figura 204 se venconexiones similares unidas al so-

Porte.Esfuerzo en los roblones. Lpa-

rentementc el esfuerzo cortante ho-rizontal en cada grupo de robloneses de 170,000 -:- 2 : 85,000 lb. Elesfuerzo cortante por roblón seríade 85,000-8: 10,600 lb. Si elesfuerzo cortant€ por roblón es de15,000 lb/pie'?, incrementado en el33.31¿ para efectos de viento, de-

erían utilizarse roblones de /6. El misrno esfuerzo de 85,000 librasebe ser resistido en tracción por el grupo superior de roblones quetraviesan el ala del soporte. Como los ensayos han demostrado quer tracción admisible en un rcmache es al mcnos igual a su resistcncian cortc simple,'x son nccesarios ocho roblones dc 7/s en cada grupo a

'avés de Ia cara de la columna.

I W. M. Wilson y lV. r\. Olivc¡, 7-tr k,t 'l'(sts ol lli ets, llobtnt nrlmero 210,'nivclsitv of f]linois FngineerinB ErperirDent Station. página 55.

;iCuM 20). Con¿riótt roblona¿¿ de |'igoc l corlad

IIDI}-ICIOS COI\'ÍIRCIALES Y DD OIICINAS331

Naturalmente, siempre puede plantearse la cuestión de si el esfuerzode tracción está distribuido por igual entre los diversos remaches queIorman la unión. Ensayos ¡ealizados en la Universidad de Toronio*demuestran que una unión adecuadamente proyectada desarrolla comomínimo una rcsistencia de tracción igual al 907á de la suma cle las resis_tencias a la tracción de los remaches individuales.

Fi(ur¿ 204. Sopor!¿ J¿ t¡t' pisa\ & a.ltura con uníotes d¿ .lerfit I cortado. Loslaladros abíe¡to< en el cxtrcmo de lá ilquiefLla son para Ios róbloncs de las placas-empaime. La secrión sc compone de un ¡ertil laniinu'do cn H.305 lihras, con cuatro{ubYePl¡cirs .lc l6 v 7; pulg. Són m:is frecuc|lres lot soporrr,s de tlos pisos dc altura

E1r.¡{oto. Flexiótt de la unión de r)íga cortada. El esfuerzo principal que sepresenra en este tipo de empaimes cs la flexión causada por la tracción de losroblones de tensión. Existen bastantes dudas sobre si debe iuoonerse oue las alasdel pnrfil .e doblan com,r voladizo.irrrple o eonro voladi,,o doble.

El trazado de doble curvatura de la figura 205 a) corresponde a la situaciónreal antes de que la rensión inicial del ¡oblón sea superadi por el empuje p.Después de que esta tensión inicial ha sido superada, se produce una situaciónanáloga a la indicada en el dibujo ó) en la quc el ala del perfil trabaja en unaIorma que puede describirse co¡no flexión en voladizo simple. En la figura 205 a)el rnomento flexionante cn el ala del perfil será apr-oximadamente tn 50/e infe-rior al existente en b). Sin embargo, como las fuerzas C1 y C2 (presiones dc losextremos de las alas sobre la cara de la colunrna) trabajan con el empuje P, esevidente que los esfi¡erzos en los r-oblones T, y T, son consid€rablemente supe-

7*

t*

I¡igltr¿ 201. An¿lisis ¿¿ n¿ thtitht de.&llo¡¡nu torktda

' C. R. Young y J. I]. Jackson, 'I'td retatir. ti]i¿ity oJ úelde(l an.t tiucfta @¡-'rl

/tor\. (.,r,.ldi1n To'¡rnal ot RFsc^rr h 1931. p.lgi'ras 62 t34.

332 I, IN'ION ¡]. (;RIN'I'I.jR

Ii",ll-1_P{1, l)e }recho, si ta pr.esión bajo el bordc del ala se su¡rons distribuidaen rorma tüangutar, como se indica en la figura 205.], l"

"Ju".ión- d" ,rur_menros respecto al punto de inflexión da la exr¡resión

r:: ! p,!-B.

Hasta ahora no ha sido costumbre proyectar. los roblones teniendo en cuenraesta tensión increnrentada. pol Io tanto, Ia figura 205 ój ;;;" ';;;;i;;";"".

p"r,el proyedo dc ala con vigas cor-tadas.El oro¡nenlo flector. eri el ala dc la fieur.a 2050) es

de dondc ¡rbtencnros

3,) ,:i+":l 0 r,r)

4)

't:;(: :)Como

-g vale siernpre 5f para los grandes perfiles larninados y I vale co¡ho ¡nl_nimo I pulgada, el ¡nomento en el ala no excede¡á ¿l ,raloi 1.25p en lb/pie,

P]^ lódylo necesa¡io pa.a un empuje de 85,000 jb ,*1"''iS5,0ó'0 X Lzsl*(20,000X 1.33).:4. Si la lonsitud'de r" p",," .*,"*" áir iiilu"iá, p".r' ".12 pulgadas, puede obtenerse

"'i ".p".n. "r, la forrna siguiente:

- 12d.2 ii \ 4.t= l- 4, d2:-f- z. /i - 1.4 puts

Los únicos perfiles laminados con este espesor de ala son las secciones de 33 y 36

llgil::-:""_ ry::. aproximadamenre 25b lblpie. st ".

n".".u.io-utiiizai un perrirrnas rgerot puede reducirse el mo¡¡ento del ala aproximadamente en un 50%(y el espesor del ala de 1.4 se reduce a I pulgada) n,"¿;ante "i ","ol"u

¿" ro¡lo-nes suplementarjos para rcsistir er mayor esfiirzo'd" tru,,.ián-¿"-ii'".,".u0,,i¿n ¡)y Ja figura 205 e).*

232, CoN¡xlotrs soLDAD^s DE vrcAs y coLUMNAS, Los ensayos dela Univen'dad de Toronto, antes mencionados, demuestran "ú.u-arr,"que la uniformidad de la distribución de .riue."os puru urru ,rrión

soldada es mucho más difícil de obtener que pu.u urru'.árl.*ián .._o_chada. Por ejemplo, una sección soldada de'perfil I.,niJu-ul utu ¿"I1-po't:,.I. Y

= ,t-o,u con sólo el 49?á d. ,u esfuerzo de proyecto.

.t-sto se debio indudrblemente a Ia falta de uniformida,l .n lo di._tribución de los esluerzos en Ia soldadura. placas de arriostramiento

-*:"

maJor información respecto at rrabajo de una cotrcxión dc viga rorraoa,lonsulte la opinión dcl autor." las ¡cr¿:, ASCÉ, v"tum.¡, llJ, p,rgt,*' ::¡JT -r*t,.,irs¡rn¡smo. la opinión,1. L |. tt.rÉ, t,lgil|:¡ 7 .

I,DIFIOIOS COMERCIAI,ES Y DT.] OFI(]INAS333

horizontales, soldadas entre las cabezas del soporte a la altura de launión, meioraron la distribución de esfuerzos a lo largo a. las.rotda¿u_ras evitando la deformación del¿¡-s alas del soporte. Sin embar-go, los resultados de esros ensa- Ylg: ..:jl19j_^*"alas reducidas

f*:i'ilil::'#::.'*"i::1 |fffu ,""i:h:coneiiónenr acortatta. En iñlp4( ;il;;: -llJ lT;,T:l'Jra rigura 206 puede verse una il lllN\ ,_llfgig,*u,*,

i:'i:,li ::"":'iirp: d,' "nió"".:' ll lll hVla que Ias alas de los perfiles ll 1]l t¡ 1 u

cortados o secciones T sá u.o.- lKll --f / ¿) conexión

tan para evitar la acción indi- ll >l R.... l, :;J'.ticada en b ) de Ia figura 205, Ltu- u.----\22 fi ñque er identemente iroduciría lN- Ltcuadra de

i;;".;;,;;'i;il;.,";;;;: ,);g;,"* lry'"sales en los cordones situados u arrio.srraáas [J

lo largo de los costados del ala c) conexió¡idel perfil cortado. Podría pen- de

rn.sJ qu. la mejora ,..íu *,iÁ escuad¡a

mayor sustituyendo el perfil cor_tado por ..""' pr";;.'¡i;;;

*' - Fisu ru, " .i;;?i" :;;:!"!,';rq

üe pef ni ten

go, la cxcentricidad de la fuerzaZ respecto a las soldaduras en la cara de la columna indica que seúadeseable separar estas soldaduras a una distancia 1, mayor que el espe_so¡-de una placa para mejorar la reparación a. r'.rrtr.'i, il;. u¿^.la figura 206 ó). Podríamos int.ntu, ujusta, l^ n".ii"i., 'r"lutiuu, ¿.fos cordones opuestos a Tt v T:z para *.¡.u. u,ir, il-,1" iu l"¡"iri¡".i¿"qe csluerzos. No debe deducirse de esto que la unión con placas de11 figur-a 1.92 b ) no es satisfactoria. El empleo a.i o..lii'."í"a, -"ala¡ ¡educidas es mejor solución cuando Él .r-*1;

-.;Jnoi.o po.

resistir es srande_

Escuarlras y esquinales. Como una alternativa para la unión deperfil cortado con alas reducidas puede utilizarse Ia escuadra de en_samble ,.como- se indica en la figura 206 c). Este tipo a. ,"L"o

"rortr¿una resistencia excelente en los ensayos de la Universidad de lbronto.Otra posible alternativa es el esquinal o jabalcón rol¿uio in¿i."Oo.r,la.figura 207. En la figura puede lre.r. .i.rá-.rrt. .i _*oao"¿. uoalisis para el esquinal en una conexión sometida a momentos. podríascr preferible sustituir la unión de la cabeza infe.io. po, un perfilco¡tado de alas reducidas. En la mayor parte de los .^or, iu uniOn

33+ I, I N'I'O N !]- (; R I N,I']] R

vertical para esfuc¡zo cortante a la ca¡a de soporte se comDone dcángulos sujetadores atornillados para faciliclad de montaje. Driprle, a.

realizada la soldadura, los iornillos

Cara decolLtm¡a

F¡guru 207. N.odo .on e\g indt

\¡ no ar lúan. Sc supone que la tota_lidad de la reacción cle cxt¡emo dela viga es absorbida por Ia conexiónsoldada al alma para Ia altsorción clcesfuerzos cortantes.

233. CoN¡xróN DE LA EScuADRA DF,

ENSAMBLE REMAcHADA. otTo tipode enlace importante es el de placis_escuadra ¡oblonadas, como indica lafigura 208. El análisis de esfuerzosen las líneas horizontales de remachesque unen los angulares de la viga aIa placa-escuadra es idéntico al ante-riormente estudiado. El momemo sedivide, la distancia vertical l¿, entre

las filas horizontales de roblones, para obtener el empuie que debe serrcsistido por una fila horizontal de remaches traUi¡ánaá en corta_dura doble o por aplastamiento sobre el alma de Ia escuadrá.

Remaches en columna y escuadra. Las lilas verticales de roblonesque atraviesan la cabeza del soporte trabajan en tracción por encimadel eje neutro, mientras que por debajo dó éste trabajan po, .o-p.._sión contra la c¿ra del soporte. El área efectiva de ia sección trans_versal se compone- de Ia superficie de los roblones en tracción porencima y la superficie de apoyo por debajo del eje neutro, como seindica en la figura 2ogb). El eje neutro está situado a una alturaaproximadamente equivalente a fi d,e la profundidad /¿ por encima delcxtremo inferior de los angulares de conexión. La tensión inicial de losremaches elevaría al eje neutro aproximadamente hasta la mitad dela altura para_ Ias- fatigas normales de trabajo, pero en el instantede Ia rotura. El esfuerzo en el roblón má. alejado'se .nl.riu po. nfti-cación de la fórmula M c I I , utjljzan<lo 1 con el valor del -orrr.n,ode inercia de la sección eficaz, y c con el valor de la distancia desdeel eje neutro al roblón tensional más alejado, como se indica en lafigura 208 á).

L¿¡ fila vertical de roblones que atraviesan ]a cscuadra en la figura208 a), debe contener aproximadamente el mismo núme¡o rle roblonesque se utiliza en fila única a tr¿rés dcl ,rla dcl soportc. \r que estosremaches están sometidos a cortrdrlra doble y el esiuerzo'tensional dct¡no de ellos se supone igual al quc ¿dmite en cortadl¡r.r sinrple. Natu_

EDIF¡CIOS COMERCIAI,I.],S Y DE 0¡'ICÍNAS N5

:-1lI:",-., en tal c¡so, debc emplearse una placa-escuadra de cspesorsutrclente para que el valor al aplastanriento de r¡n roblón sobre la

en,ort.dura doble. H|E;--E , [lffil I234. BueN DrsEño DE co¡r¡.xrorr¡n¡. ffi8l 13:l ., ( I l:lll:l ,

RESrsrENrEs AL voMEl\ro. Nn '""- H:l l3:l )" lrl l:llll:l I

::ilx;'rj"iill?Ji'",:1":T' ff; tii;-,1" ff:t@dl ]:]l]l:l'l'

,aras del angrrtar. Como t^ r*u aa fZl{ ri.,.,,. . i:llll:l I::::]:_:: l:ti,i"i1.i.: trcxihre , prá, - PV

'a,ciavaao, - ' Hffi' ,

en,ort.duradobre. fi:fu-e, [illT]f234. BueN DrsEño DE "o*n.*,o"n". fliSl iBE ., ( I llil lll , r

RESrsrENrEs AL voMEl\ro. Nn '""- H:l Fl:l )" l,l l:llll:l I I

::ilX;.lj"iill?Ji.",:l',:T. ff; rii;-,1" ff:t@#l l,ilil,l

.l I

, aras def angrrlar. Como n cura aa flZl{ ri. n.,r,o . iiiJll'lá.nqulo cs relitivamente tt.*ir,t", p.a, - Py'

' ,,r,oo"oo, -- I ' '- ||{ffi"_]

:f:::x': ? :3'lg,"o,o' ernPujá será lI "' h) fóJabsorbida por Ia fila de roblonés más ,.1 *próxima a la arista. El mismo razo_ ''s"'' ,'n

pf:J-""'jórt rcbtonacla de

namiento nos conduce a poner enduda el valor práctico de cuatro filas de roblones de tracción a travésde una de las alas de una conexión de perfii cortado. En.a,"

"^o,

escuadra sca, al menos, igual al es-fuerzo quc el roblón pueda admitir

F.í.gura 209, Rigidizador dealolra&tna ,parr un soporte

sin embargo, el espesor del ala lusrifica quev.R¿ de .onto,no se atribuya cierta colaboración a las filas ix-

terio¡es de roblones. Se sugiere que un pro_

vn, n¡iñ,i4,, r'cdimiento razonable scría reduci¡ el esfuirzov,gd pr, Lr¡rdr ,r . Iatribuido a los remaches exteriores en uns0%.

La columna en sí puede requerir unarigidización local para absorber loi esfuerzosintroducjdos por una unión pesada resistentea momentos. El alma de la columna puedeser demasi¡do delgada para resistir el em-puje de la conexión, micntras que las alasde la columna necesitan atiesadores, especial-mente si el empuje es excéntrico. La figura

209 ilustra el empleo de un diafragma ,oldido .r, un soporte de con_torno o muro a fin de reforzar tanto el alma como el aia. Tales dia_fragmas deben situarse en puntos en los que no dificulten la soldadurade campo. Es práctica satr'sf¡ctoria soldai tales elementos como riEidi-zadores incluso cuando todos los nodos principales están remachaáos,

235. Es¡u¡nzos coMBrNADos pARA vrGAS MA¿srRAS. 'I eniendoen cuenta que las vigas maestras o principales deben ¡esistir t¿nto alas cargas como a los momentos producidos por el viento. los esfuerzoscombinados que se presentan .n .jlu, ,on importantes. En la fiqura 210se indican las curvas de momentos debidos e l¡s carsas. a los

"esfuerzos

debidos al viento y a las cargas combinaclasl Una vi-ga con conexiones

336 I, INTO¡' E. CRIN,J'[]R(:xtremas resistentes a rlromentos no es simplemente apoyada (jotno en 4)ni empotrada como en ó), sino r¡na viga simiempotra'aa como indica c).

é

,,rfl flfl il'r fl ülrTilIljfi iltlrl",'1rl viga sinrple¡nenrr apoyada

t'p + cy

I'e? i lr11 ",,rm!*roro22./) Moinenros deb¡dos at vienro

w[ É wl, I

l M*l{_-I

EDI}'ICIOS COMERCIAL¡]S Y l)tr OFICINAS337

e)-'t)+ d.) ft=tt-+¿l(.rrrva dF m(,menlos cornbinr(los t:r¡¡.ra de mónicnio¡ másincorrecta aproximada ¿ la realidadl'¡gura 210. Diagrnnú de moúentos combinados para ¿l prorecto de nryas

Como el grado- de ffjación varía y en ningún caso se conoce perfecta-mente, se ha elegido la curva de momentás de Ia figura 210 c) comorepresentativa de una situación promedio entre el slmple apoyo y elempotramiento. En la figura 210 d) se representa un diaLgrama teóricode momentos para esfuerzos de viento án el punto ai inil.*i¿r, omomento nulo en el centro de Ia viga.

Curaa de momentos combinados. La práctica usual ha sido com-

!T"._l^,--^ a) y d),12 quc produce. ü curva e), u p.ru, a. qu.esta pxede no representar el momento máximo ni en el nodo ni eilaviga.. La curva_ l), que se obtiene combinando c) y d) sería más razo-nable, En cualquier caso, obsérvese que el momento máximo positivose presenta a un lado del centro de la luz.

Un estudio de las curvas e) y-l) de la figura 210 demuestra quela prácrica común - emplco de la curva e)" ha sido proporcionarmedrdas

-excesivas a la viga e insu{icientes a la unión extrema, excepto

cuando los momentos debidos al viento eran ¡elativamente alau.dor,en cuyo caso resultaban insuficientes las dimensiones tanto de la vigacomo de la conexión. Como en tales condiciones el nodo estarí¿r some_tido a esfuerzos excesivos, se produciría un desplazamiento en los roblo-ncs con tendenci¡ a permirir a la viga rrabajár bajo las cargas gravi_tacionales en forma más parecida l.la de una viga simplem"ente apo_yada. Al menos) esta teoría ha serviclo dc ba." para el empleo de la

<.urva e). Sin embargo, ahora los ingenieros han llegado a la conclusiónde que Ia rigidez de los nodos. extremos cs casi tan importan¡e comola resistencia. Se dedu-ce de aquí que debe desteuarse tod'a sobremeAi¿adc Ios nodos que produzca deslizamientos en los remaches, y debe utili_za¡se como base la curva f) o una curva similar, preieriblementedeterminada de manera que concuerde .on lu, .onji.i_r'"J' la.i.* yreales de fijación en los ext¡ernu".

Longítud de Ia luz. Debe considerarse como longitud de la vigala distanci¿ libre. cntre nodos, a menos qr¡e se utilicen escuadras. Eneste caso la sección de la viqa, neces"ria paru ..ririi. ioJ-Lo_"rr,o.negativos,

.depende del momento en el extremo del esqul"ál' o pta"a_escuadra. EI momento en el nodo es el momento -¿*.o.t.¿il .,rurr¿oel nodo está roblonado al alma del soporte, pero .r,"'-._'.n"ro t.O¡.opuede reducirse por acortamiento de Ia iu; *unao lu .*"*lOn ..hace en la cabeza del soporte. Desde tu"go,_.1 rno_.n1o-|rJáu.iao po,el viento es igual al esfuerzo corrante debido "i,i".ir'.i'li p"r" a.inflexión multiplicado por la ursrancra al punto en que se calcula el,'nomenfo.

236. Esruenzos coMBrNADos eARA ooLUMNAS. Bajo la acción delas cargas gravitacionales un soporte interior no está sámetido a mo_mentos flectores si las luces de las dos vigas adyacentes son iguales yambos tramos están sometidos a la misma carga,' Se produce momentoen el soporte cuando la carga viva se aplica álr.,o illo de Ios tramosadyacentes o cuando éstos son de longitudes desiguales. Evidentemente,tanto el peso propio como la sobreca¡ga producán momentos similaresen las columnas exteriores. La importincia de los momentos debidosa. cargas gravitacionales depende de las conexiones extremas de lasv¡gas. Las uniones normales de angulares sujetadores _figura lgga)y figura l9l a)- no pueden transÁitir a los soportes -orienios ¿ebi_dos,a las cargas verticales, pero tampoco pueden resistir los momentosproducrdos por el viento. Si se emplean conexiones extremas resistentesa momentos, el prescindir de los momentos debidos a las cargas verti-ca.les en los soportes equivale a dar por hecho quc los robloies deslizarán y los nodos se deformarán po, gi.o crru.udo estén sometidos aesfue¡zo-s excesivos, lo que constituye uná hipótesis inquietanie. ), difícilde justificar. Naturalmente, una medición apiopiada d'.b..íu b*u.r..nlos.momentos calculados para la estructura como un conjunto o marcorlgrdo, lo que exige el conocimiento de los rtÉtodos de cálculo de lasestructLrras estáticamente indeterminadas. (Véanse los capítulos 16 y l7)...Carga excéntríca en los soportes. El momento fleionante produ_

cido en una columna exterior por Ias cargas verticales excéntricas siem_pre debe tenellre en cuenta en el proyecto, Como las ügas principales

MW

,) Viga emporfada pp + cr

¿r) Viga ser¡riemporradaPP+Cy

I. IN I'oN E. GRINI-I'R

normales al mu¡o deben unirse al ala del soporte exterior más bienque al alma, y como las vig¿ts de contorno que soportan los murosexteriorcs deben estar sustentadas por voladizoi "n ai ludo exterior delos soportes, los momentos producidos por estas cargas excéntriczu pue_den ser muy importantes. Su acción produce un punto de inflexióncerca de la mitad de la altura del soporte exterior (figura 211). porlo tanto, pueden combinarse estos momentos directamente con los debi-dos a la acción del viento, que tienen la misma distribución. Es impor-tante saber que los momentos debidos a la exccntricidad no se acumu.lan de un piso a otro, sino que son contrarrestados por los momentgsproducidos por los esfuerzos directos (Relh) en las vigas. La figura Zllse explica por sí sola. El momento debido a Ia excentricidad es Re, yel correspondiente momento flector del soporte es Re/2 para el puntode inflexión situado a la mitad de la altura del sooorte.

Combinaciones de esluerzos- Las co]umnas deten proyectarse pararesistir "1) los esfuerzos directos reproducidos por las cargas verticales,2) Ia flexión debida a las cargas gravitacionales excéntricas, 3) el es-fuerzo directo producido por el electo de volteo del viento y 4) la lilexiín

causada por el vientocuando no se utiliza unarriostramiento diagonalde gran canto. El esfuer-zo máximo combinadoen el soporte puede sercalculado con la fórmu-la: l:PlAiMclJ. Enocasiones es convenienteexpresar Ias cargas ex-céntricas en forma deuna carga central equi-valente. Si ,4y' representael momento flector de-bido a la excentricidad(equivalente a Re l2para el soporte de va-

rios pisos de la figura número 211),la carga centrada equivalente es

P* Recl2f . Aquí, r es el radio de giro de la sección del soporte res-pecto al eje flexional y 2c es el canto correspondiente, Esta fórmula es

de empleo cómodo si se conoce el tamaño de la columna pero no susccción. En tal caso, puede estima$e r determinando la carga ctntradaequivalente. Una sección medida en tal forma quc pueda absorber estacarga nos da el primer proyecto aproximado.

IiDIIICIOS COMORCTALTS Y DE OITICINAS 339

Como la-s fatigas de trabajo admisibles se incr€mentan frecuente-mente en un 33.33/6 cuando se considera el viento, no es necesarioaumentar las dimensiones dc los soportes de los edificios de altura ord!naria para tener en cuenta los csfuerzos del viento. Lo mismo puededecirse de las columnas superiores de los edificios muy altos. En cual-quier edifício rrsulta poco frecr¡ente que ia flexión debida al vientosobrepase a la compresión debida al peso muertor produciendo ten-siones en las fib¡a-s extremas de una columna. Solamente en los rasca-cielos muy esbeltos el efecto de volteo del viento puede sobrepasar lascompresiones producidas por las cargas verticales, haciendo necesarioanclar los soportes a sus cimentaciones. De cualquier manera, las espe-cificaciones exigen frecuentemenle el anclaje de los apoyos como uncoeficiente de seguridad suplemehtario.

237. Eup¡l,uns DE coLUMNAS. Los soportes se construyen usual-mente en tramos de dos pisos de longitud y que se empalman de 2 a 4pies por encima del entrepiso, en un punto donde los empalmes delsoporte y de viga no se estorben mutuamente. El empleo de tranos d€longitud equivalente a dos pisos exige el desperdicio de una pequeñacantidad de material que podría ahorrarse modificando la sección anivel de cada piso, pero la economía obtenida en costos de montaje yde empalme supera muy sobradamente este pequeño desperdicio de

t

¡

\

material. A pesar del material suplementarionccesario. se utilizarían tramos aún más largos [f-llr no ser porque esto requeriría un equipo de ü ffimontaje especial. En varios edificios sr han uti- ff]l;a¡rffilizado soportes dc tres pisos de altura (figu- ffiref,ra 204). ffi H

En la figura 2 ] 2 se ven emp¿lmes caracte- ll llrísticos de soportes. Si no hay platabandas derelleno, los roblones de obra deben disponerse a)

como en a) para facilidad de montaje. La uniónse rea.liza por remachado mediante el empleo delos cubreplacas laterales que, en general, no se

supone transmitan ningún es{uerzo, sino que se emplean simplementepara alinear los perfiles. Cuando la sección cambia de anchura, es

necesaria una placa horizontal, así como placas laterales y de rellenocomo se indica en ó). Muchos ingeníeros calculan Ias cubreplacas oplacas-empalme en forma que puedan translerir el 25/o del esfuerzodel soporte simplementc para garantizar la rigidez de la unión. Actual-mente se mecanizan los extremos de las piezas hasta lograr una super-ficie perfectamente plana, lo que nos garantizv que prácticamentc latotalidad del esfr¡erzo se t¡ansmite por apoyo directo. Nahtralmente,

Figura 212. Empalmes .lesoportes

Figna 211. NIoñentos Producidos en eI sopoúe porIa! (arg6 exc¿ntricas

I

34r-) LIN'I ON f , CRINTtrRen el ca,so poco usual de que los esfuer-zos de flexión invierten el esfuerzo a latensión en la fibra extrcma, las placas-empalme deben calcula¡se en tal formaque den la necesaria ¡esistencia a ¡no-m€ntos.

238, Innrcur,en¡oAD EN EL ARREGLoDE CoLUMNAS. No es poco usual laeliminación de un soporte cerca dela parte infcrior del edificio para lograr

F¡+ura 211. viga triangulada toldadafan na L¿nttal de la Ceneral l:-lec,

tríc Co.

liI)I¡'lCIOs COMEIICIALIIS Y DI,, OFICINAS 341

cación en cl cspaciamiento de la-s columnas. Los soportes desplazadospueden disponerse como se indica en la figura 215 en la que la vigatriangulada sc utiliza también para cubrir un amplio vestíbulo o salón.

Problemas

197. Dli,ja una conexió[ roblonada dc pcrfiles cortados para desar.rollar el50/¿ del rnomento rcsistente de una viga cn I de 30 pulgadas, 108 libras, par.aun esfuerzo de fibra de 18,0001b/pier. I-os roblones pueden someterse a unesfuerzo de 13,5001b/pic2 en cortadula simple o en traceión (incremenre entn 33.33/6 para efectos de vicnto). Base ur ployecto preliminar en la ligura205 ó) y después en los diagramas a) o c). Utilice un talón dc viga de aproÍi-rnadame¡te 12 pulgadas de longitud con ¡-oblones de I pulgada.

REspu¡sr¡s: 36 pulgadas, 260 libras. WF co¡ I ¡oblones en t¡acción, o 36pulgadas, 160 libras I/F con 12 Íoblones en tracción.

198. Como en el problcma anterior, salvo que la conexión debe desa¡rollal.la totalidad de la rcsistencia a momentos de un perfil en I de 24 pulgadas,76 libras. Utilice las fatigas de trabajo especificadas por la AISC.

199. Proyecte una conexión soldada para la viga del problema 197. Loscordones de soldadura pueden som€tersc a esfuerzos de 1,2001b/pie lineal porcada /6 de pulgada de soldadura con fileie. Este esfuerzo de trabajo puede incre-rnenta¡se también en el 33.33/¿ para efectos de viento.

200. Ptoyecte rrna unión con esquinal para la viga del problema 198. Elesquinal tiene una inclinación de 45 grados y la longitud a lo largo de su ejees dc 36 pulgadas. Estudic la figura 207 y apliquc las fatigas de trabajo actual-mente especificadas por la AISC.

20l. Suponga que la separación vertical entre los ¡oblones de t/a de pulgadade la unión con escuadra de la figura 208 es de 4 pulgadas y que los angularessujetadores de 4 \ 4 \ /r pulgadas de unión con la car¿ del soporte miden4 pies y 3 pulgadas de longitud. Calcule la resistencia a momentos de esta uniónhasándose cn la sección transversal indicada en ó) si la tracción en un roblónno debe superar los 1001b/pie2.

REspu¡:srA: 1.750,000 lb/piee.202. Repita el problqma 201 basándose en la hipótesis de que el eje neutro

csiá situado a 1/, de \a altura á sobre el borde inferior de los angulares suje-tadores. llsualmenie ésta es una hipótesis basrante satisfactoria. ¿Qué porcentajede esta resistencia a momentos se obtendría en un cálculo basado en la situacióndcl eje neutro a la mitad de la altura, suponiendo que las secciones de los ¡oblo-nes dan la sección transversal efectiva tanto por encima como por debajo deleje neutro?

RESPUESTA: 61%.203. Lo mismo que el problenra 201, pero utilizando las fatigas de trabaio

de la AISC actLralmente especificadas.?d4. Suponga que en la figura 210 ¡¿ vale 4,000Jb/pie, que Ia luz de la viga

cs de 20 pies y que M,, vale 75,0001b/pie. T¡ace las curvas e) y l) discutiendoel efecto que te¡rd¡ía el empleo de la curva incorrecta ¿), tanto sobre el proyectode la viga como sobr-e cl de la unión.

205. Repita el problema 204 para estas otras condiciones: ¡¿:3,000lb/pie,M, : 200,000 lb/pic. ¿En qué fo¡ma afectaría el enrpleo de la c¡rva e) a esteproye.to respecto al cstudir) en el ptoblema 204?

Figuru 2lJ. Yíg t an+ula¿la pe-sada, con nodos artitulados. Es-tas armaduras se utilizaron en elhotel Stevens (Chicago) para li-berar el €sp¡cio cn el salón defiestas. Las armaduras tiencn dogpisos de altura y absorben lascargas de los sopoites intcrmedios

un salón de espacio libre. Esto exige Ia introducción de una viga rnacs_tra pesada (figura 165) o triangulada que transmita la carga de estesoporte a las columnas adyacentes. En la figura 213 se ve una vieatriangulada de este tipo, con nodos articulados, mientras que en laÍigura 214 se puede apreciar una viga triangulada similar, ion nodossoldados. Ocasionalmente, los planos del arquitecto exigen una modifi-

Fig,tr.¡1 2ts. ¿ttnlúns p'ot,:, tada' patr ¿l apo),, , \ofor!¿\ n/¡/,,,ddjo\. Oblirr,.s,.qr¡, i^. sopor les se desvian lra(ja el (xt.rior trra pc,mirir una mñdiri,¿ción en l¡scpar ión ¡i/ ¡os snpo)r¡s rir: los iisos srrp¡r;olcs