
Posibilidad de refuerzo de una viga de acero
| Ernesto F. Valdes | Publicaciones | No hay comentarios en Posibilidad de refuerzo de una viga de acero
1. Introducción
En ciertas ocasiones se originan cambios en la edificación provocando incrementos en las cargas actuantes. Esto trae como consecuencia que algunos elementos estén sometidos a acciones que puedan sobrepasar su diseño original, dando lugar a que sea necesario incrementar su capacidad mediante un refuerzo adicional. Consideremos el caso de una viga de acero sometida a flexión simple a la cual se le incrementa la carga en 60 psf. La luz de la viga metálica W12x58 es de 14 pies. Los datos geométricos de la sección, resistencia del acero y la carga total se muestran en la Fig. 1.

Fig. 1 Datos generales
La tensión admisible de una sección es: Fb := 0.6 · fy Fb = 30000 · psi El momento flector máximo para la carga total es: M := 1/8 · q · L² M = 220.5 · kip · ft la tensión máxima en la fibra extrema de la sección es: fb := M/Sx fb = 33923.1 · psi fb/Fb = 1.1 Check := if (fb > Fb, “N.G.” , “O.K.”) Check = “N.G.” Dando como resultado que la sección es insuficiente para resistir las nuevas cargas.2. La posibilidad de refuerzo
Existe la posibilidad de reforzar la viga con planchas de acero, sección canal o angulares soldadas al ala inferior, ya que en el ala superior generalmente no existe la posibilidad de reforzar por ese lado. No obstante, si se utilizan barras soldadas al alma, esta pueden ser colocadas arriba y abajo, manteniendo el centro de la sección a mitad de la altura de la viga. Procederemos al reforzamiento de la sección metálica con cuatro barras de acero colocadas en las cuatro esquinas interiores, a cada lado del alma de la viga. En la Fig. 2 se muestran las 4 barras que localizamos a T/2 desde el centroide. Las barras estarán soldadas a intervalos iguales a lo largo del elemento.
3. La distribución de la soldadura a lo largo de la viga de acero
Haremos la siguiente consideración, las barras superiores están trabajando a compresión, luego entre los tramos de soldadura debe haber una distancia tal que la barra no falle por estabilidad. En las columnas, el espaciamiento entre estribos debe cumplir que sea igual o menor que 16 veces el diámetro de la barra longitudinal para cumplir el mismo tipo de fallo. Un análisis de la fórmula de Euler da resultados similares. Por tanto, usaremos un espaciamiento máximo de 16db. S := 16 · db S = 16 · in Por otro lado, la soldadura deberá ser capaz de soportar una carga lateral que sea suficiente para mantener la barra en la posición. En las columnas de barras # 10 o menores se utilizan estribos de #3. En las esquinas se tendrán barras dobladas a 90 grados, luego la fuerza resultante de servicio será igual a: N := 0.11 · in² · 0.6 · 60000 · psi · 1/cos(45°) N = 5600.3 lb La soldadura debe de soportar la carga N. En la Fig. 3 se muestra la soldadura de la barra a la sección metálica, semejante a la soldadura de las barras en la conexión de las barras en las ménsulas o brackets.

4. Aspectos a tener en cuenta al soldar
Considerando que la soldadura sea E70XX con 70000 psi de capacidad. Siendo lw la longitud de la soldadura, se tiene: Cortante admisible = 0.3*70000 psi = 21000 psi = Fw Dimensión de la soldadura = db/2 N = Fw(db/2)lw Iw := N/(21000 · psi · db/2) Iw = 0.5 · in Según el AISC la longitud mínima de la soldadura debe ser 4 veces la dimensión de la soldadura, se tiene: Longitud mínima = 4*db/2 = 2 in Después, se utilizarán soldaduras de f db/2 = ½ i con una longitud de 2 in.(Fig. 4) espaciadas a 16 in y en los extremos se utilizará una longitud de 5 in.
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