ensayo

ESTRUCTURAS DE ACERO
Diseño de Miembros en Tensión

Roberto Gamboa García

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Tensión en la
Naturaleza
• Los miembros en tensión son los
más eficientes y económicos de
todos los elementos estructurales

Miembros a
Tensión Típicos

Cuerda a tensión

Cuerda a compresión

Cuerda a tensión
T = Tirante (miembro a tensión)
S = Puntal o strut (miembro a compresión)

4Introducción - Miembros en Tensión
• Son elementos estructurales que están sujetos a fuerzas
de tensión axial, en los que comúnmente se incluyen:
▫ Miembros en armaduras
▫ Cables de atirantado y puentes colgantes
▫ Arriostramientos en marcos para resistir fuerzas laterales
debidas a explosiones, viento y sismo.

Puente Forth, Queensferry, Inglaterra
Longitud total: 1,634 m
Claro máximo: 521 m(2), 4 claros en total
Construido: 1890

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Introducción - Miembros en Tensión
• Los esfuerzos (f) en miembros cargados
axialmente se calculan usando la
ecuación
P

f 

A

donde P es la carga y A es la sección
transversal normal a la carga.
• El diseño de este componente incluye
cálculos para
▫ Miembro a tensión (área bruta)
▫ Miembro a tensión en la conexión (área
neta)
▫Placa de unión en la conexión (área neta)
▫ Placa de unión en el soporte

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Resistencia de Diseño
Un miembro a tensión puede fallar por
• Deformación excesiva (fluencia) – Se previene la
deformación excesiva limitando los esfuerzos sobre la
sección bruta a un valor menor que el esfuerzo de fluencia.
Para fluencia sobre la sección bruta, la resistencia nominal
es:
Tn = Fy Ag
yφt=0.90
• Fractura – La fractura es evitada limitando los esfuerzos
sobre la sección neta a un valor menor que la resistencia
última a tensión. Para fractura sobre la sección neta, la
resistencia nominal es:
Tn = Fu Ae = Fu (UAn)
y
φt=0.75
donde Ae es el área neta efectiva, An es el área neta y U es el
coeficiente de reducción (un factor de eficiencia)

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Área Neta
Área Neta Eldesempeño de un miembro a tensión es frecuentemente
gobernado por la respuesta de sus conexiones. El Manual de
Acero AISC presenta una medida del desempeño de la
conexión conocida como eficiencia de la junta, que está en
función de
•
•
•
•

Propiedades del material (ductilidad)
Espaciamiento de los sujetadores
Concentraciones de esfuerzos
Retraso o rezago del cortante (La más importante de lascuatro y señalada específicamente por el Manual de Acero del
AISC)

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Área Neta (continuación)
El Manual de Acero del AISC presenta el concepto de área
neta efectiva para considerar los efectos del retraso del
cortante.
• Para conexiones atornilladas: Ae = UAn
• Para conexiones soldadas: Ae = UAg
donde
U  1  x  0.9
L
y x es la distancia del plano de la conexión al centroidedel miembro conectado y L es la longitud de la conexión
en la dirección de la carga.

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Área Neta (continuación)/ x

Manual de Acero AISC
Salmon & Johnson

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Área Neta (continuación)/L
Placa de unión
Miembro a
tensión

Sección
(a) Atornillado

(b) Soldado

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Área Neta (continuación)/U
• Para conexiones atornilladas, la Tabla D3.1 del
AISC da valores para U quepueden ser usados en
lugar del cálculo detallado.

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Área Neta (continuación)/U
• Para conexiones soldadas, Tabla D3.1 del AISC

Miembros con
Conexiones de
Extremo
Soldadas

Ejemplo

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Conectores Alternados
• Línea de Falla – Cuando un miembro tiene agujeros de
tornillos alternados, se toma un enfoque diferente para
determinar Ae para el estado límite de fractura. Esto sedebe a que el área neta efectiva es diferente, pues la línea
de fractura cambia a la alternancia de los agujeros. La
revisión para el estado límite de fluencia se mantiene sin
cambios (el área bruta sigue siendo la misma).
• Para el cálculo del área neta efectiva, la Sección B2 del
Manual de Acero del AISC hace uso del producto del
espesor de placa y del ancho neto. El ancho neto es...