8.9 Uniones de perfiles huecos en las vigas de celosía

8.9.1 Alcance y campo de aplicación

1    Este apartado se refiere a los nudos de las estructuras de celosía planas, (vigas trianguladas) constituidas por perfiles huecos (rectangulares, circulares o cuadrados) o por perfiles huecos combinados con perfiles abiertos.

2    Se supone la continuidad de los cordones y, por tanto, las uniones a las que se refiere este apartado son de las barras de alma (diagonales y montantes) a los cordones.

3    Las resistencias de los nudos se expresan en función de las resistencias de cálculo ante esfuerzos axiles de las piezas del alma.

4    Estas reglas son aplicables tanto a perfiles huecos laminados en caliente conforme a UNE-EN 10210:1994 como conformados en frío conforme a UNE-EN 10219:1998.

5    El coeficiente parcial de seguridad_Mj  para la resistencia de los nudos será_Mj = 1,0

6    En este apartado se entiende por “nudo plano” de la estructura de celosía, cualquier unión entre elementos estructurales situados en un mismo plano y que transmiten esfuerzos esencialmente axiales.

7    Los símbolos utilizados en las tablas de este apartado se definen en el apartado 8.9.7.

8    Las reglas de aplicación que se dan en este apartado sólo pueden utilizarse cuando se cumplen las condiciones siguientes:

 a)    las secciones de las barras comprimidas son de clase 1 ó 2 ante esfuerzos de flexión pura;

b)    los ángulos entre los cordones y las barras de alma y entre estas últimas son mayores de 30°;

c)    el límite elástico del material de los perfiles huecos no superará los 355 N/mm². Para productos de límite elástico superior sin exceder los 460 N/mm² pueden usarse las resistencias establecidas en este apartado reducidas por el factor 0,9;
d)    el espesor nominal de las paredes de los perfiles huecos no es inferior a 2,5 mm ni superior a 25 mm salvo que se hayan tomado medidas especiales para asegurarse de que las propiedades del material a través de su espesor serán las adecuadas.

9    Las barras que confluyen en un nudo deben presentar extremos preparados de manera que no se produzca modificación de forma de sus secciones transversales.

10    En los nudos “con separación” ésta no debe ser inferior a (t₁ + t₂), con el fin de asegurar una holgura suficiente para realizar soldaduras satisfactorias.

11    En los nudos “con solape” éste debe ser suficiente para asegurar que en la unión de las barras de alma se produce una transferencia satisfactoria del esfuerzo cortante de la viga de una barra a la otra. El solape no será nunca menor del 25%.

12    Cuando se solapan barras de arriostramiento que tienen espesores diferentes o materiales diferentes, la barra con menor valor del producto t·f_y debe recubrir a la de mayor valor.

13    Cuando se solapan barras de arriostramiento de diferente anchura o diámetro, la menor solapará sobre la mayor.

8.9.2 Análisis
1    En el análisis de una viga de celosía se puede suponer que las barras están conectadas por nudos articulados cuando:

a)    Las características geométricas de los nudos esté dentro del campo de validez especificado en el apartado 8.9.4, la tabla 8.3 y la tabla 8.5.
b)    La relación entre la longitud de la barra y su canto o altura en el plano de la viga no sea menor que:

-    12 para los cordones.
-    24 para las barras de alma.

2    Pueden despreciarse las excentricidades que permanezcan dentro de los límites siguientes:

-0,55 d_o ≤ e ≤ 0,25 d_o    (8.82)
-0,55 h_o ≤ e ≤ 0,25 h_o    (8.83)

siendo
e     es la excentricidad (figura 8.23);
d_o    es el diámetro del cordón;
h_o    es la altura del cordón en el plano de la viga de celosía.
 

8.9.3 Soldaduras
1    Se debe soldar todo el perímetro de la sección con una soldadura a tope, en ángulo, o una combinación de ambas. Sin embargo, en los nudos con solape parcial, sólo es necesario soldar la parte escondida de la unión cuando los valores de los axiles son tales que las componentes perpendiculares al cordón no difieren en más de un 20%.
2    La resistencia de cálculo de la soldadura por unidad de longitud sobre el perímetro de la unión no debe ser inferior a la resistencia de cálculo a tracción de la sección transversal de la barra por unidad de longitud del perímetro. Se exceptúan aquellos casos en que puedan justificarse técnicamente soldaduras más pequeñas considerando tanto la resistencia del nudo como su capacidad de deformación y/o su capacidad de giro.

La resistencia de un cordón de soldadura en ángulo es suficiente si la resultante de todas las fuerzas transmitidas por el cordón por unidad de longitud F_W,Ed, no supera el valor de su resistencia de cálculo F_W,Rd con independencia de la orientación del cordón.

8.9.4 Nudos soldados entre perfiles huecos circulares
1    Las resistencias de cálculo de los nudos pueden determinarse aplicando las fórmulas dadas en la tabla 8.2, que corresponden a los modos de fallo por plastificación de la cara del cordón, o punzonamiento por cortante de viga de la pared del cordón, siempre que la geometría de los nudos permanezca dentro del campo de validez siguiente:

a)    0,2 ≤ d_i/d_o ≤ 1,0
b)    Clase 1 ó 2 y  (10 ≤ d_i/ t_i ≤ 50)
c)    Clase 1 ó 2 y (10 ≤ d_o/ t_o ≤ 50) en general, pero (10 ≤ d_o/ t_o ≤ 40) para nudos en X
d)    λ_ov ≥ 25% (proporción de solape, véase Anejo B)
e)    g ≥ t1 + t2 (separación, véase Anejo B)

2    Para los nudos que queden fuera del campo de validez dado anteriormente, debe realizarse un análisis más detallado, considerando los modos de fallo por hundimiento o pandeo de la pared lateral (o el alma) del cordón, por fallo por cortante del cordón, por fallo por reducción de la anchura eficaz en la unión de la pieza de alma, o por abolladura local, análisis que debe considerar los momentos secundarios en los nudos provocados por su rigidez a flexión.

8.9.5 Nudos soldados entre barras de alma y cordones de sección cuadrada o rectangular

8.9.5.1 Barras de alma de sección cuadrada o circular y cordones de sección cuadrada
1    Siempre que la geometría de los nudos permanezca dentro del campo de validez especificado en la tabla 8.3, las resistencias de cálculo de los nudos pueden determinarse aplicando las fórmulas que se dan en la tabla 8.4.
2    Para los nudos que quedan fuera del campo de validez especificado en la tabla 8.3, se aplicará el apartado 8.9.5.2.

8.9.5.2 Secciones rectangulares
1    Las resistencias de cálculo de los nudos entre secciones huecas rectangulares y de los nudos entre secciones huecas cuadradas fuera del campo de validez de la tabla 8.3 deben basarse en los criterios siguientes:

a)    fallo por plastificación de la superficie o de la sección transversal del cordón;
b)    inicio de una fisura que conduzca a la rotura de las barras (punzonamiento por esfuerzo cortante);
c)    fisuración en las soldaduras o en las barras de alma (reducción de la anchura eficaz);
d)    hundimiento o pandeo local de las paredes laterales del cordón bajo la barra de alma solicitada a compresión;
e)    pandeo local en las zonas solicitadas a compresión de las barras;
f)    fallo por esfuerzo cortante del cordón;
La figura 8.25 ilustra los modos de fallo.
 

8.9.6 Nudos soldados entre barras de alma de sección hueca y cordón de sección en doble T o en H

1    En los nudos de tipo separación, las resistencias de cálculo de los cordones teniendo en cuenta el esfuerzo cortante transmitido entre las barras de arriostramiento a los cordones deben determinarse despreciando los momentos secundarios asociados, de la forma siguiente:

2    Siempre que la geometría de los nudos quede dentro del campo de validez indicado en la tabla 8.5 las resistencias de cálculo de los nudos deben determinarse aplicando las fórmulas dadas en la tabla 8.6. que corresponden a los modos de rotura por plastificación de la pared del cordón o rotura de barra de alma por reducción de la anchura eficaz.

3    Para los nudos que queden fuera del campo de validez dado en la tabla 8.5, habrá que realizar un análisis más detallado considerando el resto de los modos de fallo posibles. Este análisis debe tener en cuenta, también, los momentos secundarios en los nudos causados por su rigidez a la flexión.

8.9.7 Símbolos utilizados en las tablas

A_i       área de la sección transversal de la barra i.

A_v      área de esfuerzo cortante de la sección del cordón.

N_i        esfuerzo axial en la barra i.

N_{i, Rd}    resistencia de cálculo del nudo para un esfuerzo axial en la barra i.

a         espesor de garganta de una soldadura de ángulo.

b_i         anchura exterior de la sección hueca cuadrada o rectangular de la barra i (i = 0, 1 ó 2).

b_ef      anchura eficaz del enlace o conexión de una barra de alma con un cordón.

b_e.ov    anchura efectiva del enlace o unión de la barra de alma solapante con la solapada.

b_w       anchura efectiva del alma del cordón.

d_i         diámetro de la sección hueca circular de la barra i.

d_w      altura del alma de un cordón de sección en I o en H.

e        excentricidad de un nudo.

f_yi       valor de cálculo del límite elástico de la barra i.

g        separación entre las barras de alma de un nudo en K o N.

h_i       altura exterior de una sección de una barra i.

i         subíndice utilizado para designar una barra de un nudo, i = 0 denota un cordón e i = 1 y 2 designa a las barras de alma. En los nudos con dos barras de alma, i = 1 designa normalmente a la riostra comprimida e i = 2 a la riostra traccionada.

i, j      subíndices utilizados para designar a las barras solapante y solapada.

k_g, k_p  coeficientes definidos en la tabla 8.2.

k_n       coeficiente definido en la tabla 8.4.