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tecnología

Construcción en acero*:

Ayudas para el diseño de perforaciones de almas no reforzadas en vigas de acero y vigas compuestas con perfiles W**
Por: Gustavo De Souza Veríssimo*** Ricardo Hallal Fakury**** José Carlos Lopes Ribeiro*****

Este trabajo presenta los resultados de simulaciones computacionales de perforaciones en almas de vigas de acero no compuestas y compuestas, sobrela base de un procedimiento unificado desarrollado por Darwin (1990) y limitado a perfiles W. Se entregan ayudas de diseño que permiten identificar la zona de la viga en que perforaciones no reforzadas de características específicas no reducen la capacidad de los elementos. La aplicación de estas ayudas de diseño permite evitar el uso de complejos y onerosos métodos de cálculo analíticos.Introducción
Existen varios factores que pueden imponer limitaciones a la altura de edificios de pisos múltiples, tales como los reglamentos de zonificación, requerimientos económicos y consideraciones estéticas. Una solución para minimizar la altura de pisos consiste en cortar orificios en las almas de las vigas de acero a fin de hacer pasar ductos (Figura 1). Si estas perforaciones no han sidoreforzadas, pueden reducir significativamente la capacidad de resistencia a la flexión y al esfuerzo cortante de las vigas. Durante las décadas de 1960, 1970 y 1980 se realizaron estudios sobre diferentes configuraciones de perforaciones de alma en los Estados Unidos y Canadá, que incluyeron perforaciones cuadradas, rectangulares, circulares, concéntricas y excéntricas en vigas de acero no com-puestas y compuestas. A fines de la década de los ’80, Darwin y Donahey (1988), Darwin y Lucas (1990) y Darwin (1990) demostraron que es posible producir un procedimiento unificado que abarca los distintos casos frecuentemente empleados en estructuras de acero de edificios. Algunas normas nacionales, tales como la norma británica BSI, 2000 y la canadiense CSA, 2001, proporcionan reglas simplificadaspara el diseño de perforaciones que evitan el debilitamiento de la viga. Sin embargo, estas reglas cubren una amplia gama de posibilidades, por cuya razón son muy conservadoras y por lo general restringen la ubicación de las perforaciones al tercio medio de la profundidad de la viga y a los dos cuartos centrales del largo de la viga. Al fijar algunos parámetros sería posible lograr resultados másflexibles y más económicos en las condiciones típicas en los pisos de los edificios.

* Trabajo traducido por ILAFA con autorización de AISC. ** Elegido por los ingenieros del American Institute of Steel Construction, AISC, como el mejor trabajo publicado en la revista «AISC Engineering Journal» durante el 2006. *** Profesor Asistente del Departamento de Ingeniería Civil Universidad Federal deViçosa, Viçosa, MG, Brasil. **** Profesor de Diseño Estructural en Acero del Departamento de Ingeniería Estructural Universidad Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, MG, Brasil. ***** Ingeniero Civil, Asistente Graduado en Investigación Universidad Federal de Minas Gerais, MG, Brasil.

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Este trabajo presenta los resultados de simulaciones computacionales de perforaciones en almas devigas de acero no compuestas y compuestas, sobre la base de un procedimiento unificado desarrollado por Darwin (1990) y limitado a perfiles W. Se entregan ayudas de diseño que permiten identificar la zona de la viga en que perforaciones no reforzadas de características específicas no reducen la capacidad de los elementos. La aplicación de estas ayudas de diseño permite evitar el uso de complejos yonerosos métodos de cálculo analíticos. Estas ayudas de diseño son compatibles con la Especificación de Diseño de Factores de Carga y Resistencia para Estructuras de Acero de Edificios (Load y Resistance Factor Design Specification for Structural Steel Buildings AISC, 1999-a) y pueden servir de referencia complementaria de dicha especificación.

Rango de aplicación
Estas ayudas de diseño fueron...