80 - ICHA-Libro_Proyectar_en_Acero-1

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PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
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PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
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PROYECTAR EN ACERO: 
PRÁCTICA CHILENA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
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Proyecto Editorial: Instituto Chileno del Acero 
 
Equipo Profesional: 
Luis Leiva A. Ingeniero Civil, M.Sc. 
Pablo Matthews Z. Ingeniero Civil, PhD(c). 
Miguel Medalla R. Ingeniero Civil, M.Eng., PhD.(c) 
Ramón Montecinos C. Ingeniero Civil 
Marlena Murillo S. Ingeniero Civil, M.Eng. 
Carlos Peña L. Ingeniero Civil, M.Eng., PhD.(c). 
Verónica Reveco C. Ingeniero Civil en Metalurgia, M.Eng. 
Rodrigo Silva M. Ingeniero Civil, PhD. 
Cristian Urzúa A. Ingeniero Civil, M.Sc. 
 
Diseño y Diagramación: Tandem Estrategia 
 
Nueva Tajamar 481, Torre Norte, oficina 803, Las Condes, Santiago 
+56232626803
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Queda rigurosamente prohibida, sin la autorización escrita de la Corporación Instituto 
Chileno del Acero –ICHA-, bajo las sanciones establecidas por las leyes, la reproducción 
total o parcial de esta obra, por cualquier medio o procedimiento incluidos la reprografía 
y el tratamiento informático, así como la distribución de ejemplares de la misma mediante 
alquiler o préstamos públicos. 
 
Derechos reservados ®Copyright 2019 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
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Índice 
Prólogo 9 
 
1 Calidades del Acero 11 
1.1 Acero 13 
1.2 Acero estructural 13 
1.2.1 Clasificación 14 
1.2.2 Propiedades mecánicas 15 
1.2.3 Ensayo de doblado 16 
1.2.4 Composición química 17 
1.2.5 Soldabilidad 18 
1.3 Acero estructural para construcciones sometidas a cargas de 
origen dinámico 20 
 
2 Tipología de Perfiles y Productos 21 
2.1. La versatilidad del acero 23 
2.2. Perfiles laminados 23 
2.3. Perfiles soldados 25 
2.4. Perfiles plegados 26 
2.5. Perfiles conformados en frío 28 
2.6. Perfiles cerrados 30 
2.7. Uso común de los perfiles 30 
2.8. Referencias 31 
 
3 Panorama de la Normativa de Diseño en Acero 33 
3.1 Introducción 35 
3.2 Organización de las normativas de diseño en acero 35 
3.3 Diseño general de estructuras de acero 35 
3.3.1 Origen de la norma NCh427 36 
3.3.2 Norma NCh427: Condición de diseño por resistencia 
y métodos de diseño 36 
3.3.3 Principales diferencias entre la normativa 
correspondiente a perfiles soldados y laminados (Parte 1) y 
los perfiles conformados en frío (Parte 2) 38 
3.3.4 Otros temas incluidos en la norma NCh427 40 
3.3.5 Comentarios de las disposiciones de la norma 41 
3.4 Diseño de elementos y sistemas sismorresistentes en acero 41 
3.5 Comentario final 43 
3.6 Referencias 44 
 
 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
6 
4 Métodos de Diseño 47 
4.1 Introducción 49 
4.2. Rol de los códigos de diseño 50 
4.3. Estados límites 52 
4.4. Método LRFD 53 
4.5. Método ASD 57 
4.6. Relación ASD – LRFD 58 
4.7 Referencias 59 
 
5 Cargas y Combinaciones de Cargas 61 
5.1. Cargas: conceptos generales 63 
5.2. Cargas para el diseño de edificios 64 
5.3. Cargas para el diseño de estructuras e instalaciones industriales 64 
5.4. Combinaciones de cargas: conceptos generales 71 
5.5. Combinaciones de cargas en edificios 73 
5.6. Combinaciones de cargas en estructuras industriales 73 
 
6 Criterios de Estructuración 77 
6.1. El origen del ingeniero estructural 79 
6.2. Importancia de la configuración estructural 80 
6.3. Requisitos de Estructuración 82 
6.4. Irregularidades estructurales indeseables 86 
6.4.1 Irregularidades estructurales horizontales 87 
6.4.2 Irregularidades estructurales verticales 89 
6.5. Ventajas y limitaciones de los sistemas estructurales básicos 90 
6.5.1 Marcos rígidos 90 
6.5.2 Marcos arriostrados 91 
6.5.3 Sistemas mixtos 92 
6.6 Referencias 93 
 
7 Criterios de Diseño Sísmico 95 
7.1 Introducción 97 
7.2. Contexto Sismogénico 99 
7.3. Respuesta estructural 101 
7.4. Criterios de diseño sísmico para estructuras urbanas 105 
7.4.1 Recomendaciones Generales 106 
7.4.2 Marcos especiales resistentes a momento (SMF) 107 
7.4.3 Marcos especiales arriostrados concéntricamente (SCBF) 111 
7.5. Criterios de diseño sísmico para estructuras industriales 117 
7.5.1 Recomendaciones generales 118 
7.5.2 Recomendaciones para marcos arriostrados concéntricamente 119 
7.5.3 Recomendaciones para marcos rígidos 121 
7.5.4 Recomendaciones para anclajes de bases de columna 122 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
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7.6 Referencias 123 
 
8 Diseño de conexiones 125 
8.1 Generalidades sobre conexiones 127 
8.2 El concepto básico del diseño de las conexiones 128 
8.3 Los esfuerzos para el diseño de las conexiones 129 
 8.3.1 Esfuerzos de diseño para conexiones de miembros que 
soportan esfuerzos no sísmicos 130 
8.3.2 Esfuerzos de diseño para conexiones de miembros que 
soportan esfuerzos sísmicos 131 
8.4 Conectores mecánicos 131 
8.5 Soldaduras 132 
8.6 Consejos para el diseño de conexiones 134 
 8.6.1 Consideraciones geométricas 134 
 8.6.2 Diseño estructural de la conexión 135 
 
9 Modelación Estructural 137 
9.1 Introducción 139 
9.2 ¿Qué es un modelo estructural? 139 
9.3 ¿Para qué sirve un modelo estructural? 140 
9.4 Modelación con programas computacionales 142 
9.5 Análisis con elementos finitos planos (tipo Shell) 143 
9.6 Errores en la lectura de resultados en elementos planos 145 
9.7 Criterios de estandarización de la modelación 153 
9.8 Comentarios finales 154 
9.9 Referencias 160 
 
10 Marco Normativo y Códigos de Referencia 161 
10.1 Introducción 163 
10.2 Conceptos iniciales 164 
10.3 Normativa nacional general 168 
10.4 Normativa nacional de materiales 169 
10.5 Normativa nacional de cargas 170 
10.6 Normativa nacional sísmica 171 
10.7 Otras publicaciones nacionales 172 
10.8 Códigos y publicaciones internacionales generales 173 
10.9 Códigos y publicaciones internacionales de materiales 173 
10.10 Códigos y publicaciones internacionales de temas específicos 174 
10.11 Otros códigos y publicaciones internacionales 175 
 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
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PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
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Prólogo 
 
Desde el comienzo del trabajo de redacción del libro “Proyectar en Acero: Práctica 
Chilena” del Instituto Chileno del Acero - ICHA, se estableció un marco que sirviera de 
guía para unificar los trabajos de los diferentes autores, resumiendo las discusiones previas 
y sintetizando el espíritu buscado para el texto. 
En primer lugar, es bueno recordar que desde el inicio la visión de todos los integrantes 
del comité técnico de ICHA fue la misma: es necesario para la ingeniería nacional contar 
con un libro de diseño de proyectos incorporando nuestra experiencia, ya que existen 
numerosos y excelentes libros de cálculo de estructuras de acero. 
Esto nos lleva a una primera reflexión, diferenciar “diseño” de “cálculo”, ya que en general 
los libros de texto de acero tienden a incorporar en su título el de “diseño”, pero su real 
contenido es el estudio del comportamiento y del cálculo de las secciones de acero, esto 
es, la aplicación de los métodos de la mecánica de los materiales para establecer la bondad 
de las secciones y verificar su resistencia a ciertos esfuerzos, estimar las deformaciones, etc.En ese contexto y recordando al gran ingeniero español Eduardo Torroja, los libros 
disponibles enseñan a calcular las secciones de las vigas mientras que el diseño se enfoca 
en la necesidad de que la estructura tenga vigas o no. 
Ampliando, el diseño tiene relación con la concepción de la estructura, con su forma, la 
disposición de los perfiles mientras que el cálculo determina las tensiones y deformaciones 
con que esa forma estructural responde a las acciones aplicadas. 
Pero esa forma estructural que el diseño proyectó, fue resultado de un proceso de 
invención, intuición y experiencia. Poco cálculo. 
Mirado desde esa perspectiva, calcular y especialmente, enseñar a calcular, es una 
actividad para la que se cuenta con muchos recursos, los temas son ampliamente tratados 
en los cursos universitarios y se dispone de numerosos textos. 
Diseñar y especialmente, enseñar a diseñar, es un desafío para el que las guías son inciertas 
y cada cosa que se dice lleva aparejado un “si, pero...”. 
Inevitablemente el aprendizaje del diseño pasa por la propia experiencia y es esta la única 
verdad que podemos asegurar. 
Por ello, el libro “Proyectar en Acero: Práctica Chilena” que se ofrece a la comunidad es 
en esencia una muestra de nuestra experiencia como grupo de trabajo que sintetiza la 
práctica chilena en el diseño de proyectos de estructuras de acero de los últimos 50 años, 
con todas las singularidades y los “si pero...“ que sea del caso. 
 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
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Finalmente, es conveniente agregar una advertencia: 
En el mundo del diseño casi todo es algo relativo, un poco arbitrario, discutible y casi 
siempre provisorio. 
Este libro ha sido preparado con cuidado por un equipo experimentado y competente, 
que ha participado en la mayor parte de los grandes proyectos ejecutados en nuestro país 
y que desea compartir su visión y experiencia (siempre parcial, siempre provisoria) con el 
resto de la comunidad, especialmente los jóvenes que inician su vida profesional y a los 
que damos el único consejo que podemos: estudie, reflexione y tenga una visión alerta y 
crítica. 
 
 
Ramón Montecinos C. 
Comité Técnico ICHA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
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Verónica Reveco C. 
Ingeniero Civil en Metalurgia, M.Eng. 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
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PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
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1.1 Acero 
El acero es una aleación de base Hierro (Fe) y Carbono (C), hasta un máximo de 2% 
principalmente, y otros elementos tales como Manganeso (Mn) en un rango de 0,4-1,5% y 
Silicio, empleado como desoxidante en la obtención del acero, en un rango de 0,2 a 0,8%. 
Además, el acero presenta elementos considerados como impurezas, tales como Azufre (S) 
y Fósforo (P). 
 
La amplia utilización del acero en las obras de ingeniería se debe a que es posible lograr 
una amplia gama de propiedades mecánicas (desde materiales muy dúctiles y de baja 
resistencia hasta aleaciones de ultra - alta resistencia mecánica), con pequeñas variaciones 
en su composición (% de carbono y cantidad de elementos aleantes) y proceso de 
manufactura empleado (proceso de producción y/o tratamiento térmico). 
 
Lo que hace que las aleaciones fierro – carbono sean materiales tan versátiles es que el 
hierro puro presenta transformaciones alotrópicas, lo que significa que puede tener más 
de una estructura cristalina, y el carbono forma una solución sólida intersticial con el hierro, 
debido a su diferencia de radio atómico. Esto produce una serie de posibilidades de 
transformaciones, cada una con sus microestructuras típicas, resultando en una diversidad 
de propiedades. Debido a esto se puede encontrar en el mundo diferentes grados y 
calidades de acero. 
 
Los aceros son los materiales que tienen el mayor número de aplicaciones industriales y su 
consumo se relaciona proporcionalmente con el nivel de desarrollo de los países. Esto se 
debe a su presencia en diferentes campos de aplicación, como la construcción, transporte, 
minería e infraestructura en general. 
 
Los aceros se pueden clasificar según el nivel de contenido de carbono, en aceros bajo 
carbono (<0,30%), medio carbono (0,30-0,55%C) y aceros altos en carbono cuando el 
contenido supera el 0,6% C en peso. 
 
1.2 Acero estructural 
 
El acero estructural es un tipo de acero que se utiliza para la fabricación de estructuras 
urbanas e industriales. Se caracteriza por sus cifras mecánicas de tensión fluencia y máxima, 
porcentaje de elongación, composición química y requerimientos especiales para el caso 
de elementos sismorresistentes. 
 
En el acero estructural existen diferentes calidades o grados de acero. En Chile, la norma 
NCh203, estandariza las propiedades mecánicas y químicas de los aceros de uso estructural 
y los clasifica según su tensión de fluencia. 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
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Dentro de los aceros estructurales, se puede diferenciar en: 
 
i. Aceros estructurales para construcciones generales: son productos de acero 
destinados a la construcción de estructuras de usos y aplicaciones generales, en 
las cuales las cargas dinámicas no se consideran preponderantes y 
 
ii. Aceros estructurales para construcciones sometidas a cargas de origen 
dinámico: son productos de acero destinados a la construcción de estructuras 
y/o elementos proyectados para resistir los esfuerzos producidos por cargas 
sísmicas u otras cargas dinámicas. 
 
1.2.1 Clasificación 
 
Cualquier acero puede ser clasificado dentro de la nomenclatura de la norma NCh203, 
siempre que cumpla los valores de propiedades mecánicas y composición química que se 
establecen en la norma y teniendo algunas consideraciones adicionales para el caso de 
elementos sometidos a cargas de origen dinámico, según se explica en detalle a 
continuación. 
 
Las designaciones de los aceros estructurales en Chile se basan en la tensión de fluencia y 
el tipo de acero, y tienen la forma general de codificación siguiente: 
 
{A o M} ZZZESPN {RH o RP} TO 
 
La forma inicial es AZZZES o MZZZES y se le agregarán las otras letras (P, N, RH, RP, T y O), 
cuando el uso que se le dará al acero lo requiera y cumpla con las condiciones que se 
especifica para cada letra. Estas tienen el significado que se detalla en Tabla 1.1. 
 
Los dos primeros símbolos (A o M), son excluyentes entre sí y definen el tipo de acero 
especificado. Los símbolos RH o RP también son excluyentes entre sí. 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
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Tabla 1.1: Nomenclatura para la designación de los aceros. 
 
1.2.2 Propiedades mecánicas 
 
Los aceros estructurales clasificados según su tensión de fluencia, en la norma NCh203, 
tienen las propiedades mecánicas que se muestran en la Tabla 1.2. 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
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Tabla 1.2: Propiedades mecánicas de aceros estructurales. 
 
 
 
Los aceros estructurales, tanto para construcciones generales y construcciones sometidas 
a cargas de origen dinámico, pueden requerir el ensayo de tenacidad como requisito 
suplementario con valores de Temperatura del Ensayo y Energía Absorbida iguales o 
diferentes a los indicados en la tabla 1, según se especifique. 
 
1.2.3 Ensayo de doblado 
 
Los aceros deben resistir un doblado en 180o sin que se observen grietas en la zona 
sometida a esfuerzo de tracción, con excepción de los bordes cortados en ángulo recto y 
sin redondear, los que pueden contener pequeñas fisuras de largo no mayor que 6 mm. 
Este ensayo se debe efectuar según NCh201 en probetas transversales al sentido del 
proceso de laminación principal y alrededor de un mandril, cuyo diámetro se indica en 
Tabla 1.3. 
 
Tabla 1.3: Radio interior para ensayo de doblado (en 180o). 
 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
17 
 
 
1.2.4 Composición química 
 
Además, los aceros deben cumplir con los límites de composición química para análisis devaciado o análisis de comprobación según se indica en Tabla 1.4. 
 
Tabla 1.4: Análisis de vaciado y de comprobación cuando se indica en ( ). 
 
 
Los aceros A345ES, que contienen elementos de microaleación como Nb, V, N u otros 
pasan a denominarse M345ES y pueden tener una o más de las siguientes condiciones de 
elementos microaleantes: 
 
- Nb 0,005 a 0,05 (0,004 a 0,06), %. 
- V 0,01 a 0,15, %. 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
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- Nb 0,005 a 0,05 (0,004 a 0,06) + V 0,01 a 0,15 con (Nb + V) = 0,02 a 0,15 
(0,01/0,16),%. 
- V 0,01 a 0,15 + N 0,015 máx., con V 4 veces el N como mínimo, %. 
- Ti 0,006 a 0,04 + N 0,003 a 0,015 + V 0,06 máx., %. 
 
Un acero microaleado tipo M345ES con resistencia a la corrosión mejorada puede contener 
el elemento Si hasta 0,70% máx. y debe contener ciertos porcentajes de algunos de los 
elementos Cr, Ni, Mo, Cu, V, etc., para asegurar esta condición, debiendo cumplir con un 
índice de corrosión mayor que 6. 
 
1.2.5 Soldabilidad 
 
Los aceros estructurales tienen como característica ser aceros de soldabilidad garantizada, 
esto quiere decir que son aceros que, sin ser sometidos a ningún tratamiento especial, 
pueden ser soldados a la intemperie en las condiciones de una obra o en un taller, dando 
garantías de seguridad de la unión bajo las cargas de servicio prefijadas. Para el alcance 
de la norma NCh203, se entiende que la soldabilidad se refiere a la aplicación de soldadura 
eléctrica por arco protegido, efectuada por operadores, soldadores y procedimientos 
calificados de soldadura de acuerdo con las normas correspondientes. 
 
En general, estos aceros se sueldan mediante el código AWS D1.1 “Structural Welding 
Code”, el que considera las uniones estructurales precalificadas y todas las condiciones 
que se deben tener presente para un buen resultado. 
 
Como criterio preliminar se utiliza el carbono equivalente que está dado por una formula 
empírica basada en el cumplimiento de los límites de composición química que indica la 
norma para el producto y determinado con los valores obtenidos durante el análisis de 
vaciado o análisis de comprobación. 
 
Para el caso de aceros de usos estructurales generales y sometidos a cargas de origen 
dinámico, la mayoría de las normas para este tipo de productos utiliza la fórmula dada por: 
 
CE = %C + (%Mn)/6 + (%Cr + %Mo + %V)/5 + (%Ni + %Cu)/15 
 
En la Tabla 1.5 se observa el carbono equivalente máximo para los distintos grados de 
acero presentes en la norma NCh203. 
 
 
 
 
 
 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
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Tabla 1.5: Carbono equivalente (CE) máximo permisible. 
 
 
 
Además, de los aceros especificados en NCh203, es posible usar aceros ASTM, según lo 
establecido en norma NCh2369 y que se detalla en la Tabla 1.6: 
 
Tabla 1.6: Otros grados de acero estructural. 
 
 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
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1.3 Acero estructural para construcciones sometidas a cargas de origen dinámico 
 
Los aceros estructurales para construcciones sometidas a cargas de origen dinámico, 
denominados ESP deben cumplir con los siguientes requisitos adicionales, para garantizar 
su buen desempeño en los lugares donde estarán ubicados: 
 
a. La relación entre la tensión de fluencia y la tensión máxima debe ser menor o igual 
a 0,85 (fy/fu≤0,85) 
b. La tensión de fluencia debe ser menor a 450 MPa, excepto para los aceros con 
tensión de fluencia menor a 250 MPa, donde la tensión de fluencia tiene por cota 
superior 350 MPa. 
c. Para el caso de piezas de espesor mayor o igual a 38 mm*, deben tener una 
tenacidad mínima de 27 J a 20°C ± 3°C medida mediante el ensayo de impacto 
con entalle en V, según NCh926. Las probetas de ensayo se deben extraer con su 
eje longitudinal paralelo a la dirección de laminación o paralelo al eje mayor de la 
plancha. 
 
*Para espesores menores puede ser solicitado como requisito suplementario y 
según las consideraciones del diseño. 
 
Los aceros estructurales para construcciones sometidas a cargas de origen dinámico, con 
tensión de fluencia mayor a 345MPa y superiores deben ser calmados (desoxidados) de 
grano fino austenítico (tipo de microestructura del acero) no inferior que No5. 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
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Pablo Matthews Z. 
Ingeniero Civil Estructural, PhD.(c) 
Marlena Murillo S. 
Ingeniero Civil Estructural, M.Eng. 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
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PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
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2.1 La versatilidad del acero 
 
La maleabilidad del acero como material permite generar múltiples formas, abiertas y 
cerradas, mediante diversos métodos y técnicas, como lo es la laminación en caliente, la 
soldadura, el plegado, el conformado en frío y otros. De ese modo, hay muchas opciones 
tradicionales a considerar al momento de definir un elemento estructural. Además, es 
posible generar tantas como la imaginación y las técnicas modernas lo permitan. 
 
Es importante conocer el proceso mediante el cual se generan estas secciones, pues 
dependiendo del tratamiento térmico o la forma en que se generan los pliegues y 
deformación en frío, la respuesta estructural puede variar. 
 
2.2 Perfiles laminados 
 
En cuanto al proceso de laminación, la colada continua produce las “palanquillas”, que 
luego son procesadas en caliente por una máquina laminadora que se encarga de 
deformarlas en varios pasos a través de rodillos hasta lograr la forma deseada. En la Figura 
2.1 se muestra el proceso de laminación en caliente de un perfil doble T, denominados 
también H o I. Las formas comúnmente producidas mediante este proceso son los de alas 
paralelas (como “H” o “C”) y en ángulo (“L”) como se muestra en la Figura 2.2. 
 
Figura 2.1: Perfiles laminados. De izquierda a derecha: T, doble L (alas desiguales), L, C, 
doble T de ala ancha, doble T de ala angosta. 
 
 
 
En Chile, actualmente se produce localmente solo perfiles laminados tipo “L” para uso 
estructural, aunque también se puede encontrar barras de sección cuadrada y circular, 
fabricadas bajo norma NCh203. En general, los perfiles laminados que se comercializan y 
utilizan son importados y se fabrican bajo dos estándares: americano (ASTM A6) y europeo 
(EN 10025). Se debe notar que estos estándares describen propiedades más allá� de las 
características de resistencia mecánica, incluyendo tolerancias de fabricación (dimensiones, 
espesores). En la Tabla 2.1. se muestran las dimensiones y grados de perfiles laminados 
más comunes en Chile. 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
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Figura 2.2. Laminación en caliente de perfil “H” o doble T. 
 
 
 
Otro punto para tener en cuenta es que el origen del estándar de fabricación (norma) no 
es lo mismo que el origen o procedencia del material mismo. Muchos países con industria 
metalúrgica desarrollada (China, India, Corea del Sur, Ucrania, Brasil, por ejemplo), buscan 
abrir sus mercados fabricando bajo las especificaciones americanas o europeas, aun 
cuando cuentan con sus propias normas. 
 
Los perfiles americanos utilizan una denominación que combina la altura y el peso (por 
ejemplo, W8x31 indica un perfil H de altura aproximada de 8 pulgadas y un peso de 
31lb/pie). Por otro lado, los perfiles europeos sólo utilizan la altura, pero cuentan con 
diferentes series de peso. 
 
Tabla 2.1. Dimensiones y grados de perfiles laminados más comunes en Chile 
 
 
 
 
 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
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2.3 Perfiles soldados 
 
En general la denominación de perfiles soldados se refiere a perfiles tipo “H” o “doble T”, 
que se asemejan en forma, dimensiones y espesores a los perfiles laminados 
correspondientes. Sin embargo, en la práctica es posible combinar dos o más secciones 
cualesquiera, ya sea placas o perfiles, soldándolas ente sí para obtener un nuevo perfil que 
sea adecuado a los requerimientos del diseñador. 
 
Para los perfiles nacionales H, también se debe hacer una distinción, ya que el Manual 
ICHA del año 1971 entrega dosseries de perfiles en forma de H: la serie IN y HN. La 
primera se compone de perfiles que se utilizan comúnmente como vigas y la segunda por 
perfiles que se utilizan como columnas. En los perfiles HN, para alturas menores a 500 mm, 
el ancho de ala es igual a la altura del perfil. 
 
El proceso más común para unir las placas es el arco sumergido, recomendado en la 
práctica para espesores de 5 mm o superiores como se observa en la Figura 2.3. Espesores 
más bajos se pueden soldar mediante procesos que eviten una deformación excesiva 
producto de los efectos térmicos. En teoría, no hay límite para el espesor máximo de placa 
a unir, salvo que se debe seguir las recomendaciones de precalentado, preparación de la 
junta y del proceso de soldadura apropiado. 
 
Al especificar un perfil soldado, se debe tener en cuenta los espesores disponibles 
comercialmente dentro del contexto del proyecto, en la calidad de acero requerida. Para 
el tamaño mínimo de perfil se sugiere considerar 200 mm, para asegurar acceso de la 
boquilla de soldadura al punto de unión. Para el tamaño máximo, en teoría no hay límite, 
salvo la capacidad de manipulación de los fabricantes considerados para el proyecto (por 
ejemplo, en Chile se han fabricado vigas para puentes de hasta 2500 mm de altura y 600 
mm de ancho). 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
26 
Figura 2.3: Soldadura de perfil “H” mediante arco sumergido. 
 
 
Cabe mencionar que los perfiles soldados en forma de H se han ido optimizando, lo que 
ha generado una industria de perfiles “alveolares”, los que son más livianos al considerar 
que tienen zonas huecas. Las más comunes son las formas circulares y hexagonales. Estos 
perfiles se obtienen cortando un perfil H, y soldando las dos partes con un desplazamiento 
o paso entre ellas, como se muestra en la Figura 2.4. 
 
Figura 2.4: Perfil alveolar de sección hexagonal (Fuente: Documento Geometría de 
los Perfiles Alveolares, José́ Monfort Lleonart). 
 
 
2.4 Perfiles plegados 
 
Otra manera de obtener una gran diversidad de secciones es mediante el plegado en frío 
de planchas de acero. Si bien el espesor máximo a doblar depende de la capacidad de 
presión de la plegadora y de la ductilidad del acero, la mayoría de los perfiles comerciales 
se encuentran hasta en 6mm. de espesor. 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
27 
El método de plegado consiste en realizar el doblez colocando la plancha dimensionada 
en una prensa que cuenta con una matriz adaptada para la forma y radio que se desea 
lograr, como se muestra en las figuras 2.5, 2.6 y 2.7. Por lo mismo, el largo máximo del 
elemento suele estar limitado a los 6 m. (tamaño de las prensas más grandes), siendo 
habitual 3 m. El proceso se realiza cargando la plancha un par de veces, según sea 
necesario, controlando dimensionalmente la forma lograda. Los radios de curvatura 
resultantes son menores que los de perfiles conformados en frío. 
 
Figura 2.5: Plegadora (Fuente: Internet, mecanizado Sinc) 
 
 
 
Figura 2.6: Detalle plegado en máquina plegadora (Fuente: Internet Mecanizado Sinc) 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
28 
 
Figura 2.7: Detalle plegado donde Ri es el radio interno de plegado de la lámina, T es el 
espesor de la lámina o chapa, F es la fuerza de plegado, V es la anchura de la matriz y b 
es el ala mínima de plegado. 
 
 
 
2.5 Perfiles conformados en frío 
 
En el caso del conformado, el procedimiento de fabricación consiste en introducir flejes de 
bobinas ya pre-dimensionados dentro de máquinas conformadoras (“roll formers”), en las 
cuales se disponen una serie de rodillos formadores que van trabajando en frío (sin aporte 
de calor) el fleje y dándole forma por deformación. Los perfiles abiertos (ángulos, canales, 
sombrero, zeta entre otros) se fabrican en menos pasos, dado que los perfiles cerrados 
(tubulares y cañerías) tienen la componente de soldadura sin aporte de calor para cerrarlos, 
lo que se describe en la sección 2.6. Las secciones más comunes de perfiles conformados 
en frío se ilustran en la Figura 2.8. 
 
Los espesores mínimos para estos perfiles van desde 0.4 mm. (0.5 mm. si es acero 
galvanizado liviano) hasta 6.4 mm. Los largos fluctúan habitualmente entre 6 y 12 m como 
máximo. Este límite superior está condicionado sólo por condiciones de transporte, pues 
podrían ser de mayores longitudes. Las empresas suelen suministrar el largo exacto según 
la cantidad solicitada. En la Tabla 2.2 se presentan las dimensiones de algunos perfiles 
conformados en frío más comunes en Chile. 
 
Las normas de diseño AISI S100 contemplan el cálculo de elementos estructurales 
conformados en frío y existen estándares que definen el proceso productivo. Sin embargo, 
no existen los mismos estándares para los elementos plegados, aunque suele usarse en la 
práctica los mismos procedimientos de cálculo. En ambos casos, dado que el acero 
experimenta deformaciones plásticas producto del doblado, se produce un incremento en 
la fluencia esperada y una posible disminución de capacidad de deformación. 
 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
29 
Figura 2.8: Secciones de perfiles conformados en frío más utilizados (Fuente: Figura 1.2 
Cold-Formed Steel Design Wei-Wen Yu) 
 
 
 
 
 
Tabla 2.2: Dimensiones de algunos perfiles conformados en frío más comunes en Chile 
(en acero negro). 
 
 
 
Además de los perfiles mencionados con anterioridad, existen las placas atiesadas, que se 
ocupan tanto para techumbre o revestimiento, como para la construcción de sistemas de 
losa de hormigón con placa colaborante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
30 
Figura 2.9: Placa (deck) para techumbre y como losa colaborante (Fuente: Internet Cintac) 
 
 
2.6. Perfiles cerrados 
 
Combinan el conformado en frío con una costura de soldadura, según NCh3518. En el 
mercado se encuentran en sección transversal tubular cuadrada, rectangular y circular. Se 
utilizan para transporte de fluidos, gases como también para uso estructural. Según la 
dimensión que tengan, algunos son denominados HSS (“Hollow Steel Sections”) que 
tienen prestaciones de resistencia mayores. 
 
Para producir perfiles cerrados fabricados con soldadura por resistencia eléctrica, en los 
últimos pasos de la conformadora, después de haber tomado forma el perfil, se realiza la 
fusión de los cantos en contacto mediante corriente eléctrica de alta frecuencia. Para efecto 
de terminación, se retiran los excedentes de soldadura, quedando todas las caras iguales, 
sin ningún tipo de protuberancia producto de este trabajo. Cuando la sección es 
rectangular o cuadrada, siguen pasos con rodillos deformadores hasta llegar a dar la forma 
deseada al perfil. 
 
También se fabrican perfiles cerrados aplicando soldadura helicoidal por arco 
sumergido.Con esta opción se pueden construir tubos de mayor dimensión (diámetros 
entre 400 a 2500 mm. y espesores hasta 13 mm.) en largos entre 6 y 12 m. En esta categoría 
también existen en el mercado perfiles armados de más de una geometría, por ejemplo, 
perfiles atiesados para el alma y perfiles en forma de canal atiesada para las alas, 
generando perfiles tubulares de mayor dimensión y de distintos espesores. 
 
2.7. Uso común de los perfiles 
 
Si bien los perfiles pueden ser ocupados en múltiples formas, algunas geometrías suelen 
usarse preferentemente para ciertas funciones estructurales donde se desempeñan más 
eficientemente, como, por ejemplo: 
 
Perfiles en forma de H è Columnas 
Perfiles en forma de I y C è Vigas 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
31 
Perfiles C, CA, Z è Costaneras Techumbre 
Perfiles L, O è Arriostramientos (diagonales) 
Perfiles tubulares y HSS è Columnas y Vigas (de marcos) y arriostramientos 
Perfiles redondos macizos è Arriostramientos (diagonales), tomando especial 
cuidado con los grados y su uso sísmico 
 
2.8. Referencias 
 
1. NCh203:2006, “Acero para uso estructural – Requisitos”, Instituto Nacional de 
Normalización, Santiago,Chile. 
 
2. NCh3518:2017, “Acero – Tubular estructural de acero al carbono conformado en frío 
soldado con una costura”, Instituto Nacional de Normalización, Santiago, Chile. 
 
3. NCh428:2017, “Estructuras de acero - Ejecución de construcciones de acero - Perfiles 
laminados, soldados y tubos”, Instituto Nacional de Normalización, Santiago, Chile. 
 
4. ASTM A6 / A6M – 17a, “Standard Specification for General Requirements for Rolled 
Structural Steel Bars, Plates, Shapes, and Sheet Piling”. 
 
5. UNE-EN 10025-2:2006, “Productos laminados en caliente de aceros para estructuras. 
Parte 2: Condiciones técnicas de suministro de los aceros estructurales no aleados”. 
 
6. ASTM A500 / A500M – 13, “Standard Specification for Cold-Formed Welded and 
Seamless Carbon Steel Structural Tubing in Rounds and Shapes”. 
 
7. AISI S100-16, “Standard North American Specification for the Design of Cold Formed 
Steel Structural Members”, American Iron and Steel Institute. 
 
8. Wei-Wen Yu, “Cold-Formed Steel Design”, Third Edition, 2000 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
32 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
33 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Luis Leiva A. 
Ingeniero Civil Estructural, MSc- 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
34 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
35 
3.1 Introducción 
 
El diseño de las estructuras de acero se basa en el principio que, al aplicar todas las 
combinaciones de carga apropiadas, no se debe sobrepasar ningún estado limite, ya sea 
de resistencia o de servicio. La condición básica de diseño por resistencia de elementos 
estructurales queda definida por la siguiente desigualdad, la cual representa un estado 
límite de resistencia: 
 
Demanda < Resistencia 
 
Este capítulo trata sobre la normativa relativa a la determinación de la resistencia de los 
elementos componentes de sistemas estructurales de acero. La determinación de la 
demanda se relaciona con la determinación de las cargas que actúan sobre el sistema 
estructural y sus combinaciones. Este tema se cubre en el Capítulo 5 del presente libro. 
 
3.2 Organización de las normativas de diseño en acero 
 
Para el diseño de estructuras de acero se cuenta con dos cuerpos normativos: 
 
a. Normas relativas al diseño general de estructuras de acero 
b. Normas relacionadas con el diseño específico de elementos y sistemas 
sismorresistentes en acero 
 
A continuación, se presenta un panorama de ambos cuerpos normativos. 
 
3.3 Diseño general de estructuras de acero 
 
La normativa de diseño general de las estructuras de acero se organiza de acuerdo al tipo 
de perfiles según su fabricación. 
 
Desde el punto de vista de la forma de fabricación de los perfiles de acero, estos pueden 
ser: 
- Laminados en caliente 
- Soldados 
- Conformados en frío 
 
Si bien hay aspectos comunes para todas las secciones de acero, se presentan diferencias 
entre los perfiles laminados y soldados con respecto a los perfiles conformados en frío en 
relación a: 
 
- Los espesores de los elementos componentes del perfil (alas, alma) 
- Tamaño de las secciones de los perfiles 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
36 
- Distribución y tamaño de las tensiones residuales que se producen durante el 
proceso de fabricación 
- Tipos de fallas 
- Tipos de conexiones 
 
Estas diferencias llevan a la necesidad de contar con normas diferentes que cubran 
adecuadamente el comportamiento estructural de los distintos perfiles de acero. 
 
Las disposiciones de diseño de estructuras de acero en Chile están contenidas en la norma 
NCh427. Esta norma se organiza en dos partes según los tipos de perfiles que considera: 
 
a. NCh427 – Parte 1: Normativa relativa al diseño de estructuras compuestas por perfiles 
laminados y soldados. NCh427/1:2016 Especificaciones para el cálculo de estructuras 
de acero para edificios. 
 
b. NCh427 – Parte 2: Normativa que cubre el diseño de los perfiles conformados en frío. 
NCh427/2 (i). 
 
Si bien ambas partes de la norma se organizan según lo señalado, existe una excepción: la 
norma NCh427 – Parte 1 incluye un tipo de perfil conformado en frío, los perfiles cerrados 
de sección cuadrada y rectangular. La norma NCh427 – Parte 2 se aplica a perfiles 
conformados en frío de hasta 25 mm de espesor. 
 
3.3.1 Origen de la norma NCh427 
 
La norma chilena de diseño en acero se basa en dos normas norteamericanas. 
 
La norma NCh427 Parte 1 (perfiles laminados y soldados) constituye una traducción y 
adecuación de la norma AISC 360-10 Specification for Structural Steel Building. 
 
La norma NCh427 Parte 2 (perfiles conformados en frío) se define a partir de una traducción 
y adecuación de la norma AISI S100-12 North American Specification for the Design of 
Cold Formed Steel Structural Members. 
 
En ambas normas se han incorporado adecuaciones que se han estimado necesarias para 
su aplicación en el país. 
 
3.3.2 Norma NCh427: Condición de diseño por resistencia y métodos de diseño 
 
En ambas partes de la norma NCh427 se consideran dos métodos generales de diseño: el 
Método de la Resistencia Admisible ASD (Allowable Strength Design), y el Método de 
Factores de Carga y Resistencia LRFD (Load and Resistance Factor Design). 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
37 
De acuerdo al método ASD el diseño se realiza según la siguiente relación: 
 
Ra ≤ Rn / Ω 
 
Donde, 
Ra es la resistencia requerida de acuerdo a las combinaciones de carga ASD Rn es la 
resistencia nominal. 
Ω es el factor de seguridad. 
El cociente Rn / Ω se denomina resistencia admisible de diseño 
 
De forma análoga en el método LRFD el diseño se realiza de acuerdo a la relación: 
 
Ru ≤ ø Rn 
 
Donde, 
Ru es la resistencia requerida de acuerdo a las combinaciones de carga LRFD Rn es la 
resistencia nominal 
ø es el factor de reducción de la resistencia 
El producto øRn se denomina resistencia de diseño. 
El factor común para ambos métodos es la resistencia nominal, Rn. 
 
La resistencia nominal, Rn, representa la resistencia mínima especificada del elemento 
estructural la cual no depende del método de diseño que se utilice. Esta resistencia es 
nominal ya que se basa en la tensión de fluencia o ruptura mínima garantizada según la 
calidad del acero utilizado. Sin embargo, las tensiones de fluencia y de ruptura reales que 
se obtienen en ensayos son normalmente mayores a los valores mínimos nominales. 
 
En la norma se entregan las expresiones para la determinación de la resistencia nominal Rn 
para distintas solicitaciones. La norma define el termino resistencia disponible el cual 
abarca indistintamente la resistencia admisible de diseño (Rn / Ω y la resistencia de diseño 
Rn / Ω. 
 
Ambas partes de la norma incluyen capítulos asociados a las solicitaciones principales 
(tracción, compresión, flexión, corte) y a las conexiones entre miembros estructurales. En 
cada capítulo se entregan expresiones para el cálculo de la resistencia nominal, Rn, y los 
factores de resistencia ø y factores de seguridad Ω. En el capítulo 4 se muestran los factores 
ø y Ω correspondientes a perfiles laminados y soldados (Parte 1) para distintas 
solicitaciones. 
 
 
 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
38 
3.3.3 Principales diferencias entre la normativa correspondiente a perfiles soldados y 
laminados (Parte 1) y los perfiles conformados en frío (Parte 2) 
 
Si bien ambas partes de la norma se basan en principios comunes de ingeniería, existen 
diferencias en los enfoques relativos a: 
 
- Eventuales aumentos del valor nominal de la tensión de fluencia, 
- El factor Q correspondiente al pandeo local, y 
- Tipos de pandeo a considerar. 
 
Consideración del aumento del valor nominal de la tensión de fluencia 
 
Durante la fabricación de los perfiles conformados en frío, en las zonas de los pliegues 
entre alas y almas el acero sufre grandes elongaciones, quedando con deformaciones 
permanentes, como se muestra en la Figura 3.1. En esas zonas, la curva de trabajo del 
acero se modificaalcanzando tensiones de fluencia mayores. Debido a esto, en el diseño 
de elementos en tracción y flexión, la norma permite considerar una tensión de fluencia 
promedio que resulta mayor que la tensión de fluencia nominal. 
 
Figura. 3.1: Perfil conformado en frío. Curva de trabajo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pandeo Local, Factor Q y Área efectiva 
 
Para los perfiles soldados y laminados, el diseño de miembros en compresión con 
elementos esbeltos se efectúa considerando un factor Q que reduce la tensión critica de 
pandeo global. 
 
La norma distingue entre elementos atiesados y no atiesados. Los elementos no atiesados 
son aquellos que tienen un borde libre y un borde unido al resto de la sección del perfil. 
Los elementos atiesados son aquellos que tienen ambos bordes unidos al resto de la 
sección. 
 
El factor Q está compuesto por el producto de los factores Qs y Qa. El factor Qs se obtiene 
del análisis de los elementos no atiesados. El factor Qa se obtiene del análisis de los 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
39 
elementos atiesados. El factor Qa se obtiene a partir del cociente entre un área efectiva y 
el área total del elemento. Para esto se define un “ancho efectivo”, el cual corresponde a 
la zona que permanece resistiendo una vez que la zona central del elemento atiesado ha 
sufrido pandeo local. 
 
Para los perfiles conformados en frío, NCh427, Parte 2, la norma no diferencia el 
tratamiento entre elementos atiesados y no atiesados. Para todos los elementos se 
considera un ancho efectivo (ver Figura 3.2). Considerando las zonas efectivas, al diseñar a 
la compresión se calcula un área efectiva Ae. Al diseñar a la flexión se calcula un módulo 
resistente efectivo, Se. 
 
Figura 3.2: Perfil canal. (a) Área efectiva para perfil en compresión. (b) Área efectiva 
para el cálculo del módulo resistente del perfil en flexión. (Se descuentan las zonas 
achuradas). 
 
 
 
 
(a) (b) 
 
 
 
 
 
 
 
Tipos de pandeo 
 
Para los perfiles laminados y soldados en compresión, la norma considera tanto el pandeo 
general de los miembros como el pandeo local de los elementos. 
 
Al tratar tanto el diseño a compresión como el diseño a flexión de los perfiles conformados 
en frío, la norma incorpora además el análisis de un tipo de pandeo propio de los perfiles 
abiertos de pared delgada: el pandeo distorsional. Este pandeo consiste en la distorsión 
que sufre una sección al producirse el pandeo, como se muestra en la Figura 3.3. Los 
elementos se abren al pandearse perdiéndose por ejemplo la ortogonalidad entre el ala y 
el alma de un perfil. 
 
 
 
 
 
 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
40 
Figura 3.3: Pandeo Distorsional. (a) Perfil Omega, (b) Perfil Z. 
 
 
 
a) b) 
 
 
Diseño de conexiones 
 
En el diseño de perfiles laminados y soldados se incluyen las uniones apernadas y soldadas 
(Parte 1). En el diseño de los perfiles conformados en frío (Parte 2) además de las uniones 
apernadas y soldadas se consideran las uniones atornilladas considerando tornillos con 
diámetro d en el rango 2.03 < d ≤ 6.35 mm. Se incluyen tipos de fallas específicas para las 
uniones atornilladas, como, por ejemplo, extracción y punzonamiento. 
 
3.3.4. Otros temas incluidos en la norma NCh427 
 
Además de los diseños de miembros de acero para las distintas solicitaciones, la norma 
incluye otros temas, entre ellos los siguientes: 
 
Parte 1 
 
La Parte 1 de la norma NCh427, capítulo I, cubre el diseño de estructuras compuestas de 
hormigón armado-acero estructural: columnas tubulares de acero rellenas con hormigón, 
vigas y pilares de acero embebidos en hormigón. 
 
El diseño para estados límites de servicio se incluye en el capítulo I. 
 
En el Anexo 3 se presentan las disposiciones de diseño por fatiga. 
 
En el Anexo 6 se incluyen disposiciones para el diseño de arriostramientos para proveer 
estabilidad a columnas y vigas. 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
41 
Parte 2 
 
El diseño de diafragmas de piso, techo y muro conformados por placas y perfiles se incluye 
en el capítulo D. 
 
En el apartado E4 se incluye el diseño de conexiones atornilladas. Estas disposiciones son 
diferentes a las correspondientes a las conexiones apernadas. 
 
3.3.5 Comentarios de las disposiciones de la norma 
 
Para una mejor comprensión de los fundamentos de las disposiciones de la norma se 
recomienda consultar los comentarios de las normas de origen: Comentario de AISC 360- 
10 para la Parte 1 de la norma NCh427 y Comentario de la AISI S100-12 para la Parte 2 de 
la norma. 
 
3. 4. Diseño de elementos y sistemas sismorresistentes en acero 
 
Exceptuando estructuras muy livianas, el diseño de las estructuras de acero esta� 
determinado fuertemente por las condiciones sísmicas de nuestro país. 
 
En el análisis de cada estructura se debe diferenciar los miembros que pertenecen al 
sistema sismorresistente de aquellos que solo deben resistir cargas gravitacionales. Para 
estos últimos se aplican las disposiciones de la norma NCh427. 
 
La norma NCh427 establece que, en materias relacionadas con el diseño sismoresistente, 
se deben considerar las normas: 
 
- Norma NCh433 – Diseño sísmicos de edificios 
- Norma NCh2369 – Diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales 
- Norma NCh2745 – Análisis y Diseño de Edificios con Aislación Sísmica 
- Norma NCh3411 – Diseño Sísmico de Edificios con Sistemas Pasivos de Disipación 
de energía 
 
Los requisitos definidos por estas cuatro normas prevalecen por sobre lo establecido en la 
norma NCh427. 
 
Las normas NCh433 y NCh2369 han sido desarrolladas en Chile y no se basan en alguna 
norma extranjera especifica. Sus disposiciones corresponden a la combinación de la 
experiencia de la ingeniería chilena junto con el estudio de diversas normativas de otros 
países. 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
42 
Las normas NCh2745 y NCh3411 constituyen una adaptación de los requisitos contenidos 
en la norma norteamericana ASCE 7. 
 
La norma NCh2369 cubre en una mayor extensión el diseño de estructuras de acero. 
Muchas de sus disposiciones pueden ser aplicadas razonable y criteriosamente a edificios 
de acero y no solo a instalaciones industriales. 
 
Los contenidos de las normas NCh433 y NCh2369 se pueden complementar con las 
disposiciones de la norma norteamericana AISC 341 Seismic Provisions for Structural Steel 
Buildings dependiendo del tipo de sistema sismorresistente que se analice. 
 
El capítulo 8 de la norma NCh2369 se debe utilizar para el diseño de los sistemas 
estructurales más comunes en acero: 
 
- Marcos arriostrados concéntricamente 
- Marcos rígidos 
- Sistemas arriostrados horizontales (diafragmas) 
 
Para el diseño de otros sistemas estructurales se debe utilizar el estándar norteamericano 
AISC 341 Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. Esta norma contiene 
disposiciones que cubren los siguientes sistemas estructurales: 
 
- Marcos arriostrados excéntricamente 
- Marcos arriostrados con pandeo restringido (BRBF) 
- Muros de corte de acero 
- Marcos rígidos con vigas reticuladas 
- Marcos con miembros compuestos de acero - hormigón 
- Muros de corte compuestos de acero – hormigón 
 
Cabe señalar que el sistema disipador BRBF debe ser diseñado y aprobado adicionalmente 
de acuerdo a las disposiciones de la norma NCh3411. 
 
En la tabla 5.6 de la norma NCh2369 se indican los factores de modificación de la respuesta 
R para las estructuras de acero. Estos factores varían entre R=3 y R=5. 
 
La última versión de la norma NCh2369, actualmente en consulta pública, permite que 
marcos arriostrados excéntricamente en V o V invertida sean considerados como marcos 
arriostrados concéntricamente si la separación de los puntos de trabajo de las diagonales 
es no mayor a dos veces la altura de la viga. 
 
Por otra parte, para estimar la capacidad real de los elementos en el diseño, la nueva 
versión de la norma NCh2369 incluye el concepto de capacidad esperada de los elementos 
estructurales. La capacidadesperada de los elementos se calcula considerando la tensión 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
43 
de fluencia esperada, RyFy, en lugar del valor nominal. El factor Ry da cuenta del hecho que 
la tensión de fluencia real es mayor que la tensión de fluencia nominal. La tensión de 
fluencia nominal corresponde en realidad un valor de resistencia mínimo garantizado. 
 
Para obtener el valor del factor Ry, la norma NCh2369 dirige a la norma AISC 341, Tabla 
A3.1 . A modo de ejemplo, para un perfil laminado de acero A36, los factores son Ry = 1.5 
y Rt = 1.2. 
 
Si se diseña con el método LRFD, las capacidades esperadas son: 
 
Capacidad en tracción esperada: Tye=Ry Fy Ag 
Capacidad en compresión esperada: Pne=1,14 Fcre Ag (Fcre calculado con RyFy) 
Capacidad residual en compresión esperada: 0,3 Pne 
Capacidad flexural esperada: Mpe=Ry FyZ 
 
En los casos que se requiera evaluar un diseño a la rotura, la tensión última esperada es 
RtFu. 
 
Usando el método ASD, las capacidades esperadas corresponden aproximadamente a las 
capacidades definidas para el método LRFD divididas por 1.5. 
 
Diseño de conexiones 
 
En relación al diseño de conexiones, la nueva versión de la norma NCh2369 establece que 
la resistencia requerida no necesita ser mayor que el menor valor entre: 
 
- La capacidad esperada del elemento a conectar 
- La máxima carga que el sistema puede transferir a la conexión 
 
Por otra parte, la resistencia requerida no debe ser menor que la mitad de la capacidad 
esperada del elemento. 
 
Las combinaciones de carga a considerar en el diseño están contenidas en la sección 4.5 
de la norma NCh2369. La resistencia requerida de las conexiones se define según dichas 
combinaciones, en las cuales el estado de carga sísmico se debe amplificar por 0.7R1 ≥ 
2.0. 
 
3.5 Comentario final 
 
Las normas y especificaciones son documentos que se van actualizando en el tiempo, 
incorporando nuevos conocimientos obtenidos tanto a través de la investigación como de 
la práctica de la ingeniería. 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
44 
En este capítulo se ha reseñado la normativa actual existente. Sin embargo, hay nuevas 
versiones de la normas actualmente en proceso. 
 
Las normas NCh433 y NCh2369 relativas al diseño sísmico de estructuras están en proceso 
de actualización. 
 
La parte 2 de la norma NCh427, relativa al diseño de perfiles conformados en frío, está 
comenzando su proceso de oficialización. 
 
Las especificaciones norteamericanas sobre perfiles laminados y soldados (AISC) y perfiles 
conformados en frío (AISI) se actualizan cada 5 años aproximadamente. 
 
El proceso normativo continua y el aumento del conocimiento en la ingeniería no se 
detiene. 
 
3.6. Referencias 
 
Diseño de estructuras de acero compuestas por perfiles laminados y soldados 
 
1. NCh427/1:2016 – Especificaciones para el cálculo de estructuras de acero para 
edificios. 
 
2. ANSI/AISC 360-16 – Specification for Structural Steel Buildings. 
 
3. Especificación ANSI/AISC 360-10 - Para Construcciones de Acero, Versión en 
español de la norma norteamericana publicada por ALACERO. El archivo en 
formato PDF de esta norma puede bajar de la página: 
www.construcionenacero.com 
 
Diseño de estructuras de acero compuestas por perfiles conformados en frío 
 
4. NCh427/2:2019 – Especificaciones para el diseño de perfiles conformados en frío 
(Título tentativo). A la fecha de esta publicación, esta norma esta� en consulta 
pública por parte del INN. 
 
5. AISI S100-16 – North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel 
Structural Members. 
 
6. AISI S100-16-C – Commentary on the Specification, 2012 Edition. 
 
7. Especificación para el Diseño de Miembros Estructurales de Acero Conformado en 
Frio, ICHA 2009. Versión español de la especificación norteamericana AISI S100-7. 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
45 
8. Comentarios a la Especificación para el Diseño de Miembros Estructurales de Acero 
Conformado en Frío, ICHA 2009. Versión en español de los comentarios de la 
especificación norteamericana AISI S100-7-C. 
 
Normas relacionadas con el diseño de elementos y sistemas sismorresistentes en acero 
 
9. NCh2369.Of2003 – Diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales. 
 
10. ANSI/AISC 341-16 – Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. 
 
11. Norma NCh433.Of96 – Diseño sísmico de edificios. 
 
12. Norma NCh2745 – Análisis y Diseño de Edificios con Aislación Sísmica. 
 
13. Norma NCh3411 - Diseño Sísmico de Edificios con Sistemas Pasivos de Disipación 
de Energía. 
 
 
 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
46 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
47 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Miguel Medalla R. 
Ingeniero Civil Estructural, M.Eng., PhD.(c) 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
48 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
49 
4.1. Introducción 
 
Salvo contadas excepciones, el diseño de los distintos sistemas estructurales (industriales, 
habitacionales, infraestructura, etc.) esta� regido por códigos, normas o especificaciones 
de diseño. Sin importar cuanta experiencia tenga el ingeniero estructural es imposible que 
haya enfrentado todas las posibles situaciones o desafíos de diseño. Las especificaciones, 
que son generadas por diversas organizaciones especializadas, cumplen con recopilar el 
estado del arte y de la práctica para luego ponerlas al servicio de la comunidad, en este 
caso en particular de los proyectistas estructurales, y así obtener diseños con niveles de 
seguridad adecuados y factibles económicamente. 
 
En este sentido, se debe hacer notar que los países que presentan un fuerte desarrollo 
normativo (diseño, construcción e inspección técnica) establecen índices de colapso o falla 
estructural bastante menores que los presentes en países normativamente menos 
rigurosos. 
 
Aún está latente la idea de que los estándares impiden al ingeniero proponer ideas 
originales. Si bien en cierta medida esto puede ser una realidad, los beneficios asociados 
a la estandarización suelen ser inmensamente superiores a esta pérdida de “talento 
ingenieril”. Continuamente se alaba, y con razón, a los antiguos ingenieros que diseñaron 
y construyeron con escasas especificaciones grandes obras que aún perduran, por nombrar 
algunas: las antiguas pirámides (Egipto, Centroamérica, etc.), los grandes puentes 
romanos, etc. Ahora bien, ¿cuántos proyectos de los diseñados sin un control o 
estandarización adecuada perduraron en el tiempo?, ¿cuántos de estos incorporaron 
variables como los costos de materiales, mano de obra o incluso de vidas humanas? 
(McCormarc, Csernak, 2012). 
 
En la actualidad podemos encontrar diversos proyectos, tanto local como 
internacionalmente, que compiten en términos de magnitud e importancia con estas 
famosas estructuras, pero que al mismo tiempo deben ser rentables y materializados 
dentro de plazos y bajo estándares bastante más exigentes. Es evidente que dejar a libre 
elección los métodos constructivos, de diseño, e inspección aumentaría notablemente la 
probabilidad de fallas estructurales, entendiendo todo lo que esto puede significar es una 
realidad inadmisible. 
 
El presente capítulo se limita a la presentación de los métodos de diseño que han 
adoptado las normativas y/o especificaciones de diseño nacionales para el 
dimensionamiento de edificaciones de acero estructural. 
 
La normativa nacional NCh427, que rige el dimensionamiento de estructuras de acero, ha 
considerado como principal referente a las especificaciones AISC (American Institute of 
Steel Construction) y, por tanto, han adoptado y aceptado dos métodos para el 
dimensionamiento estructural: el método Diseño con Factores de Carga y Resistencia 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
50 
(LRFD: Load and Resistance Factor Design) y el método Diseño por Resistencia Admisible 
(ASD: Allowable Strength Design). Como se podrá observar, ambos métodos se basan en 
los mismos principiosde análisis estructural y definición de estados límites, y sus diferencias 
en general están más asociadas a razones de índole práctico. 
 
Sin desmedro de lo antes indicado, es fundamental entender que sin importar cuántos 
códigos, normas o especificaciones de diseño existan, estos tienen un campo de aplicación 
acotado y. por tanto, debemos entenderlos como el mínimo nivel de seguridad que las 
edificaciones deben poseer. Es responsabilidad del ingeniero estructural por tanto evaluar 
caso a caso, y bajo su criterio, todos los requisitos adicionales que deben ser considerados 
para lograr los objetivos de seguridad adecuados que cada sistema requiere, luego “el 
talento ingenieril” sigue presente en cada nuevo proyecto que se emprende. 
 
4.2. Rol de los códigos de diseño 
 
El proceso de desarrollo de infraestructura contempla, entre otros, etapas de planificación, 
diseño, fabricación, transporte, montaje o construcción, operación o uso, y en ocasiones, 
pasados los años, demolición. Es evidente por tanto que distintos individuos participaran 
de este proceso. En general será posible agruparlos en cuatro categorías principales: los 
inversionistas o dueños, los diseñadores, los constructores y los usuarios u operarios. Ahora 
bien, es esperable que cada uno de estos grupos posea distintos intereses, los cuales en 
oportunidades incluso se contraponen de manera directa. Normalmente se encontrara� a 
un inversionista que deseará maximizar utilidades y por tanto disminuir costos de 
construcción versus un usuario que deseará obtener el mayor nivel de confort y seguridad, 
lo que contrario al grupo anterior, en líneas generales es sinónimo de aumentar costos de 
construcción. En el medio de esta contienda, y bajo mucha presión, se encontrará tanto el 
diseñador como el constructor, quienes deben lograr complacer, tanto al inversionista, 
como al usuario. Es por esto que los códigos o especificaciones de diseño cumplen con el 
objetivo de dar los lineamientos generales de responsabilidad en la construcción, además 
de establecer formalmente los requisitos mínimos que un sistema estructural debe poseer 
para establecer diseños confiables y a costos razonables. El rol central del código de diseño 
se aprecia en la Figura 4.1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
51 
Figura 4.1. Rol central del código de diseño en el proceso constructivo (Adaptada de 
Nowak, A y Collins K, 2012) 
 
 
 
En esta misma dirección, y entendiendo que las fallas estructurales son sin duda eventos 
no deseados, encontraremos que los códigos de diseño, para evitarlas, tenderán a 
sobreestimar las cargas esperadas y a subestimar su homólogo en términos de resistencias 
para obtener factores de seguridad adecuados. 
 
Ahora bien, ¿qué entendemos como factor de seguridad admisible o adecuado? ¿Cómo 
podemos definir este factor? En general, esta definición ha sido establecida por la sociedad 
en términos del valor que le asigna a la vida humana, a la pérdida de materiales, a la 
interrupción de los procesos productivos, etc. Se desprende, por tanto, que la definición 
de un factor de seguridad admisible ha evolucionado a través de los años. En sus orígenes 
la definición de una estructura segura se relacionaba sólo con que la estructura no 
colapsara en un determinado periodo de tiempo. El constructor era responsable absoluto 
de que las estructuras no fallaran en dicha ventana temporal. Es así que el código de diseño 
más antiguo conservado, que corresponde al código Hammurabi de la antigua Babilonia 
(2.200 AC), presentaba entre otras, definiciones conceptuales como las siguientes: 
 
a. Si el constructor construye una casa a un hombre y esa casa no es construida de 
manera firme y por tanto colapsa y mata al dueño, el constructor deberá ser 
asesinado. 
b. Si el colapso mata al hijo del dueño de la casa, se deberá asesinar al hijo del 
constructor. 
c. Si el colapso mata a un esclavo del dueño de la casa, el constructor deberá proveer 
al dueño de un esclavo de igual valor. 
 
Inversionista 
Diseñador 
Código 
Constructor 
Usuario 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
52 
Estas extremas reglas, sin duda debatibles, han evolucionado y en la actualidad la 
definición de una estructura segura proviene del desarrollo de códigos que establecen 
ecuaciones de diseño desarrolladas con enfoques probabilísticos y bajo la supervisión de 
comités técnicos conformados por ingenieros de la práctica, investigadores, científicos, etc. 
Esta rama de la ingeniería es conocida como Confiabilidad Estructural y es la que dio inicio 
a los métodos actuales de diseño, tales como los métodos LRFD y ASD, y sin duda sentó 
las bases para el futuro de la ingeniería estructural orientada el diseño por desempeño. 
 
En conclusión, el rol principal de los códigos y especificaciones de diseño es lograr sistemas 
estructurales confiables que permitan proteger tanto los intereses propios de los usuarios, 
de los dueños, de la producción, etc. así como también de los diseñadores y constructores 
del proyecto. 
 
4.3. Estados límites 
 
Como se ha indicado, el diseño normativo nacional de elementos de acero considera dos 
métodos aceptables, los métodos LRFD y ASD. Tal como se mostrará durante el desarrollo 
de este capítulo, ambos métodos basan sus disposiciones en el objetivo de controlar 
ciertos estados límites, siendo estos quienes definen los márgenes para la aceptación o 
rechazo de un elemento o sistema estructural. 
 
Los estados límites son definidos por los especialistas o la autoridad como las condiciones 
que debe verificar un sistema o elemento estructural para dar cumplimiento a la función 
proyectada. En este sentido podemos clasificar a los estados límites en dos grandes 
grupos: los de resistencia y los de servicio. 
 
Los estados límites de resistencia son los que definen la estabilidad contra fallas locales o 
globales que pueden ocurrir durante la vida útil proyectada de la estructura. Se incluyen 
dentro de esta categoría la fluencia excesiva, la fractura, el pandeo, la fatiga, etc. Algunos 
ejemplos asociados al estado límite de resistencia se muestran en la figura 4.2. 
 
A su vez, los estados límites de servicio están orientados al confort y operatividad de los 
sistemas estructurales. Se encuentran dentro de esta categoría las deformaciones 
excesivas, el agrietamiento, la amplitud de vibraciones, etc. Como un ejemplo de control 
de estados límites de servicio, el gráfico de la Figura 4.3 muestra las aceleraciones 
vibratorias máximas recomendadas para un adecuado confort en distintas estructuras 
donde se desarrollen actividades humanas (AISC, 2003). A diferencia de los estados límites 
de resistencia, que están bastante normados, los estados límites de servicio son 
establecidos muchas veces en base al criterio y juicio del diseñador considerando los 
objetivos específicos de cada proyecto en particular. 
 
 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
53 
Figura 4.2. Ejemplos de Estado Límite de Resistencia 
 
 
a. Estado Límite de Pandeo Local en 
columnas. (Crisafulli, 2012) 
 
b. Estado Límite de Ruptura de 
arriostramiento en cruz. (Naeim, 2001) 
 
 
Figura 4.3. Ejemplo de Estado Límite de Servicio 
 
 
4.4. Método LRFD 
 
Desde hace 30 años, el método general de diseño por estados límites, ha sido aceptado 
ampliamente como el método para el dimensionamiento de elementos estructurales. 
Desarrollado y dirigido originalmente por T.V. Galambos, el método de Diseño con 
Factores de Carga y Resistencia LRFD (por su nombre en inglés Load and Resistance Factor 
Design) es un método basado en definiciones probabilísticas de la seguridad estructural 
y/o del riesgo. A diferencia de sus predecesores, el método LRFD define explícitamente a 
las cargas Q y resistencias R como variables aleatorias estadísticamente independientes 
entre sí, permitiendo de esta forma, tal como se observa en la Figura 4.4, establecer 
racionalmente cuán probablees sobrepasar cierto nivel de carga (cambio de uso, 
deficiencias constructivas, simplificaciones de diseño, etc.), o en la otra dirección cuán 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
54 
probable es desarrollar una resistencia menor a cierto nivel (imperfecciones geométricas, 
tensiones residuales, aproximaciones de diseño). 
 
Figura 4.4. Definición método LRFD para las cargas Q y resistencias R. 
En adición a la definición probabilística antes indicada, el método LRFD, definido en los 
códigos de diseño nacionales para el dimensionamiento de acero estructural (basados en 
AISC), fue formulado considerando otros dos aspectos: 
 
1. La calibración con el método predecesor de diseño, ASD 1978, para algunos 
miembros seleccionados que en base a la experiencia presentaban niveles de 
seguridad adecuados. El método fue calibrado para la relación de carga L=3D, 
donde: L = Cargas Vivas y D = Cargas Muertas. 
2. Evaluación de las disposiciones resultantes mediante el juicio, experiencia y 
comparación con estructuras representativas de oficinas de diseño estructural. 
 
La Figura 4.5 vincula en el mismo gráfico las distribuciones probabilísticas de carga Q y de 
resistencia R. Es posible apreciar que el no cumplimiento del estado límite de resistencia, 
en oportunidades definido como falla, es definido por el área achurada. En términos 
matemáticos podemos describir dicha porción como 𝑅 − 𝑄 < 0. 
 
Cuan probable sea la falla dependerá por tanto de qué tan grande sea el área achurada. 
Esta a su vez dependerá, entre otros, de la intersección de las distribuciones probabilísticas 
de carga y resistencia. Dicha intersección se define por la relación entre los parámetros 𝛾 y 
∅ que acompañan a las cargas 𝑄𝑐 y a las resistencias 𝑅𝑐 respectivamente. 
 
 
 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
55 
Figura 4.5. Definición de Falla método LRFD. 
 
 
Reescribiendo la definición de falla en términos logarítmicos se tiene la Ecuación 4-1. La 
distribución de 𝑙𝑛(𝑅/𝑄) se aprecia en la Figura 4.6. 
 
𝑃(𝑅 − 𝑄 ≤ 0) = 𝑃 (𝑅 ≤ 1) = 𝑃 (ln (𝑅) ≤ 0) (4-1) 
 
El estado límite es superado si 𝑙𝑛(𝑅/𝑄) es negativo y la probabilidad de falla nuevamente 
es representada por el área achurada, la que variará en tamaño de acuerdo con la distancia 
entre el valor medio de 𝑙𝑛(𝑅/𝑄) y el origen. Dicha distancia es comúnmente denominada 
como margen de seguridad. Esta distancia dependerá de dos factores: la desviación 
estándar de la distribución 𝜎𝑙𝑛(𝑅/𝑄) y un factor 𝛽 definido como índice de confiabilidad. Se 
desprende que mientras mayor sea 𝛽, menor será la probabilidad de superar un 
determinado estado límite. Lamentablemente las distribuciones de probabilidad de R y Q 
se conocen sólo para pocas configuraciones de cargas y resistencias. Afortunadamente la 
determinación de valores medios y desviaciones estándar sí pueden se obtenidos. Dado el 
conocimiento de estas variables y de algunas aproximaciones razonables, es posible definir 
al índice de confiabilidad de acuerdo con la expresión indicada en la Figura 4.6, donde 𝑉 
es conocido como el coeficiente de variación (relación entre la desviación estándar y el 
valor medio de una determinada distribución). Cabe notar, que la definición del índice de 
confiabilidad proviene de análisis probabilísticos bastante rigurosos, que por su extensión 
se presentan en este capítulo de manera superficial. Se recomienda la lectura de (Nowak, 
2012). 
 
 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
56 
Figura 4.6. Distribución 𝒍𝒏(𝑹/𝑸) , e índice de confiabilidad. 
 
 
 
 
 
Finalmente, la expresión general del método LRFD se indica en la Ecuación (4-2). La 
obtención de los factores de mayoración de carga, γ, y de minoración de resistencia, φ, se 
relacionan directamente a través de la definición de índices de confiabilidad adecuados y 
por tanto son dependientes entre sí. 
 
 (4-2) 
∑𝛾𝑖𝑄𝑖 ≤𝜙𝑅𝑛 
 
La Ecuación (4-2) establece que los efectos obtenidos por la combinación de los estados 
de carga mayorados por sus correspondientes factores γ deberán ser menores, o iguales, 
a las resistencias minoradas por sus correspondientes factores 𝜙.	 Algunos índices de 
confiabilidad considerados en la formulación original del método LRFD se presentan a 
continuación: 
 
Tabla 4.1. Índices de confiabilidad. 
 
 
Falla
𝛽 =
l n( 𝑅' 𝑄'⁄ )
𝑉,- + 𝑉/-
Frecuencia
Falla
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
57 
Finalmente, es posible apreciar que el método LRFD permite a los ingenieros estructurales 
considerar cargas, resistencia o situaciones que estén fuera del marco estándar o normativo 
sin alterar el nivel de riesgo estándar de los diseños. Recomendaciones respecto de valores 
objetivos para el índice de confiabilidad, así como también respecto del procedimiento de 
cálculo puede observarse en la sección de comentarios (ASCE, 2010). 
 
Distintas combinaciones de carga con sus correspondientes factores de amplificación 
pueden observarse en el capítulo 6 del presente documento. 
 
4.5. Método ASD 
 
Denominado originalmente como Diseño por Tensiones Admisibles ASD (por su nombre 
en inglés Allowable Stress Design), este método se rige por la Ecuación (4-3) que establece 
que un determinado patrón o combinación de cargas no puede superar un cierto nivel 
tensional dividido por su correspondiente factor de seguridad Ω 
 
(4-3) 
∑𝑄𝑖 ≤𝑹𝒏
𝛀
	
 
Si bien los factores de seguridad originales fueron utilizados sin mayores modificaciones 
por aproximadamente 75 años, estos provenían del juicio y experiencia de diversos 
especialistas, obteniendo en general buenos resultados con estructuras que demostraron 
comportamientos adecuados. Ahora bien, el nivel de riesgo asociado a la diversidad de 
cargas, tipos de falla e incertidumbre de cada una de ellas no era cuantificada en términos 
formales. Algunos análisis desarrollados por Galambos y otros (1982) mostraron que la 
variación del índice de confiabilidad 𝛽 era notablemente mayor en el método ASD que en 
el método LRFD, esto influenciado principalmente por la inexistencia de factores de 
amplificación definidos para cada tipo de carga. 
 
Conceptualmente usado durante los últimos 100 a 110 años aproximadamente, este 
método evolucionó, y el año 2005 fue definido por la especificación AISC como un método 
alternativo al método LRFD, pero esta vez modificando su nombre a Diseño por Resistencia 
Admisible y por tanto manteniendo su sigla ASD (Allowable Strength Design). Esta nueva 
era del método ASD, que responde principalmente a la presión de la práctica ingenieril 
acostumbrada a utilizar este método de diseño, reconoce que el diseño, al igual que el 
método LRFD, debe estar basado en estados límites, considerando por tanto las mismas 
definiciones para la estimación de las resistencias nominales que el método LRFD. 
 
Las distintas combinaciones de cargas para este método pueden observarse en el capítulo 
6 del presente documento. 
 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
58 
4.6. Relación ASD - LRFD 
 
Para lograr diseños que presenten los mismos niveles de confiabilidad y seguridad 
descritos por el método LRFD, y considerando que las resistencias nominales son 
equivalentes para ambos métodos, el método ASD relacionó a los factores de minoración 
de resistencia 𝜙 con los factores de seguridad Ω. Esta relación adoptó la calibración original 
del método LRFD al método ASD 1978 considerando nuevamente la razón L = 3D junto 
con la combinación estándar de cargas muertas D y cargas vivas L. Se tiene por tanto la 
siguiente relación para 𝜙 y Ω: 
 
𝜙𝑅𝑛	 =1.2𝐷	 1.6𝐿(𝐿𝑅𝐹𝐷)|	𝑅𝑛	Ω=𝐷	𝐿	 (𝐴𝑆𝐷)	𝜙𝑅𝑛	 =1.2𝐷	 1.6∙3𝐷(𝐿𝑅𝐹𝐷)|	𝑅𝑛	Ω=𝐷	 3𝐷	 (𝐴𝑆𝐷)	𝑅𝑛	
=6𝐷
𝜙
=4𝐷∙Ω 𝜙	
Ω =	1.5	 
 
 𝜙𝑅: = 1.2𝐷 + 1.6𝐿	(𝐿𝑅𝐹𝐷)	|		𝑅: Ω⁄ = 𝐷 + 𝐿		(𝐴𝑆𝐷) 
 
𝜙𝑅: = 1.2𝐷 + 1.6 ∙ 3𝐷	(𝐿𝑅𝐹𝐷)	|	𝑅: Ω⁄ = 𝐷 + 3𝐷		(𝐴𝑆𝐷) 
 
𝑅: =
6𝐷
𝜙
= 4𝐷 ∙ Ω		 
 
	Ω =
1.5
𝜙
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(4-3) 
 
La Ecuación (4-3) define la relación entrelos factores 𝜙 y Ω que son considerados por la 
especificación (salgo algunas excepciones de calibración). Conforme a aquello podemos 
encontrar que los típicos factores de minoración 𝜙 = 0.90 y 0.75 (falla dúctil y frágil 
respectivamente) están relacionados con los factores de seguridad Ω = 1.67 y 2.00 
respectivamente. No obstante, el método ASD presentará algunas diferencias respecto al 
método LRFD para relaciones de carga L/D distintas a 3. La Tabla 4.2 presenta un listado 
con factores de minoración 𝜙 y factores de seguridad Ω para distintos estados límites a 
verificar en elementos prismáticos. 
 
En resumen, el presente capítulo permite establecer que el método LRFD presenta una 
formulación racional probabilística adaptable a nuevos estados de carga y a distintos 
materiales, y de la misma forma es flexible para poder controlar los distintos niveles de 
riesgo a considerar en el diseño. Por otro lado, el método ASD no tan robusto en términos 
teóricos, aunque es un método que ha demostrado buenos resultados y por tanto aún es 
considerado por los ingenieros estructurales. Sin embargo, a medida que avanzan los 
tiempos este método ha comenzado a quedar atrás para el cálculo de las resistencias 
nominales. 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
 
59 
Finalmente, es importante mencionar que en la actualidad el método LRFD es el preferido 
para el dimensionamiento de los elementos estructurales a través de criterios de 
resistencia. A su vez, el método ASD sigue siendo considerado de manera predominante 
en criterios de verificación de serviciabilidad, estabilidad y diseño de refuerzos, definiendo 
usualmente nivel de diseño como esfuerzos de trabajo. 
 
Tabla 4.2. Factores de minoración de resistencia y seguridad.	
	
 
4.7. Referencias 
 
1. AISC, 2010, “Specification for structural steel buildings, ANSI/AISC 360-10”. 
American Institute of Steel Construction, Inc., Chicago, IL. 
 
2. AISC, 2003, “Floor Vibrations Due to Human Activity -11 Steel Design Guide 
Series”. American Institute of Steel Construction, Inc., Chicago, IL. 
 
3. ASCE, 2010, "Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures", 
ASCE/SEI 7-10, American Society of Civil Engineers, Reston, Virginia. 
 
4. Crisafulli, F., 2014, “Diseño sismorresistente de construcciones de acero”, 
Asociación Latinoamericana del Acero – Alacero, Santiago, Chile. 
 
5. Galambos T.V, 1972, “Load Factor Design of Steel Buildings”, Engineering Journal, 
AISC, 9, 3, 108-113. 
 
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60 
6. Galambos T.V, Ellingwood B., MacGragor J, Cornell C, 1982, “Probability Based 
Load Criteria: Assessment of Current Design Practice”, Journal of the Structural 
Division 108(5):959-977. 
 
7. McCormac, J., Csernak, S., “Structural Steel Design”, Pearson Education 5ta 
Edición. 
 
8. Naeim, F., 2001, “Seismic Design Handbook, Chapter 9. Seismic Design of Steel 
Structures” Kluwer Academics Publisher, USA. 
 
9. NCh427/1:2016, 2017, “Estructuras de Acero – Parte 1: Requisitos para el cálculo 
de estructuras de acero para edificios”, Instituto Nacional de Normalización, 
Santiago, Chile. 
 
10. Nowak, A. Collins, K., 2012, “Reliability of Structures”, CRC Press Taylor & Francis 
Group, Abingdon, Reino Unido. 
 
11. Salmon, C. G. y Jhonston, B. G., 2008, “Steel Structures, Design and Behavior”, 
Harper Collins Publishers, 5ta Edición. 
 
 
 
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61 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ramón Montecinos C. 
Ingeniero Civil Estructural 
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62 
 
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63 
5.1 Cargas: conceptos generales 
 
Probablemente el mejor nombre para designar las acciones que la naturaleza o el uso 
imponen a una estructura, sería justamente ese: “acciones”, sin embargo, lo frecuente es 
denominarlas “cargas” en una referencia a la solicitación histórica original: la carga o peso 
que una estructura recibe. 
 
Con esa salvedad, que no es irrelevante pues alerta al error frecuente identificar las cargas 
únicamente con fuerzas que recibe la estructura ignorando otras acciones de diferente 
naturaleza, seguiremos el uso y nos referiremos a “cargas” en el sentido más amplio que 
le corresponda. 
 
La determinación de las cargas es una tarea engañosamente simple y es frecuente que el 
diseñador invierta en ella una fracción menor del tiempo para dedicar la mayor parte al 
modelo de análisis, ignorando que el mejor modelo si es solicitado por un sistema errado 
o incompleto de cargas, entregará un resultado peor que el que se obtiene con un modelo 
simple con cargas bien estimadas. 
 
Al referirnos a las cargas y su determinación, ilumina usar el verbo “estimar”. En efecto, 
cualquiera sea la estructura, nuestra aproximación a sus cargas solo será una estimación 
con el contenido de incertidumbre que la palabra transmite, lo que debe inducir al 
diseñador a tener presente que el análisis más refinado sólo entregará aproximaciones de 
los esfuerzos internos con un nivel de certeza no superior al que tengan las cargas. 
 
Para establecer las cargas, el diseñador debe comenzar por entender la naturaleza de cada 
acción, recordando que siempre es preciso idealizar para comprender: ¿Se trata de una 
fuerza concentrada como la descarga de la rueda de un vehículo sobre una losa? ¿Es una 
presión como la que ejerce el viento? ¿Una aceleración en la base como la que impone un 
sismo? ¿Una dilatación como la que genera un incremento de temperatura?. 
 
Una vez comprendida la acción, podemos cuantificar y para ello se cuenta con normas para 
las cargas más comunes, literatura técnica para casos especiales y necesidad de pensar 
para los casos únicos. Pero todo comienza con la comprensión. 
 
Rara vez el conjunto de cargas se reduce a una única carga. Por el contrario, lo usual es 
que exista un número variable de cargas actuando sobre la estructura en general y sobre 
cada miembro de ella en particular. 
 
Es por consiguiente necesario comenzar siempre por identificar en extenso el número de 
cargas que están presentes y para ello lo mejor es preparar un listado completo de todas 
las cargas, sean relevantes o no, ya que la peor es la carga olvidada. 
 
PROYECTAR EN ACERO: PRÁCTICA CHILENA 
 
64 
5.2. Cargas para el diseño de edificios 
 
En los edificios las cargas que siempre es preciso considerar son las permanentes, las 
sobrecargas o cargas de uso, el viento y el sismo. 
 
De manera adicional y normalmente afectando sólo de manera local, se agregan algunas 
cargas debidas a la operación de equipos menores, temperatura, retracción, etc. Para 
construcciones ubicadas en zonas cordilleranas es necesario agregar la nieve. 
 
Las cargas permanentes son aquellas que no experimentan variaciones significativas a lo 
largo del tiempo. En general se identifican con las fuerzas gravitacionales o peso de los 
miembros y partes de la construcción que no varían en el tiempo. También se denominan 
“peso propio” o “dead load”. 
 
De acuerdo con esa definición restringida, bajo ese concepto se debe incluir a: 
 
- Peso propio de los elementos estructurales y las terminaciones. 
- Peso propio de equipos fijos y sus instalaciones. 
 
La identificación del peso como única carga permanente, es una visión limitada: en el 
sentido más amplio, cargas permanentes son todas las que tienen una variación muy 
pequeña en el tiempo y en ese sentido es razonable designar de esa manera, por ejemplo, 
los empujes permanentes que experimenta un estanque siempre lleno de agua. 
 
Sin embargo por razones de comodidad, lo normal es que se reserve la denominación 
“carga permanente” para las derivadas del peso, pero el concepto de carga permanente 
como todas aquellas que presentan variaciones marginales en el tiempo, se debe retener 
al momento de construir las combinaciones de cargas, ya que para todas aquellas cuya 
variación es marginal en el tiempo y que se pueden estimar con un grado de certidumbre 
similar al