Diseño en acero

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Diseño en acero

  1. 1. NOTAS DE CLASE CURSO DE TITULACION DISEÑO EN ACERO a) REVISION NTE-090 b) INTRODUCCION AL DISEÑO CON PERFILES PLEGADOS Dr. Ing. Carlos Zavala Profesor Asociado FIC/UNI Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  2. 2. Estructuras Metalicas de mayor uso a) Campamentos Fuente: Precor Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  3. 3. b) Edificios & Viviendas Fuente: Precor Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  4. 4. c) Galpones Fuente: Precor Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  5. 5. d) Centros Comerciales Fuente: Precor Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  6. 6. Viviendas con sistema de muros con entramado de perfiles plegados Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  7. 7. Campamento con sistema de muros con entramado Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  8. 8. Tijerales con sistema reticulado Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  9. 9. REVISION DE LA NORMA LRFD – 1999 Norma Tecnica NTE-090 Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  10. 10. Capitulo-1: Cargas & Combinaciones Cargas D : Carga muerta debida al peso propio de los elementos y los efectos permanentes sobre la estructura. L : Carga viva debida al mobiliario y ocupantes. Lr : Carga viva en las azoteas. W : Carga de viento. S : Carga de nieve. E R : Carga de sismo de acuerdo a la Norma E.030 Diseño Sismorresistente. : Carga por lluvia o granizo. Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  11. 11. Combinaciones La resistencia requerida de la estructura y sus elementos debe ser determinada para la adecuada combinación crítica de cargas factorizadas. El efecto crítico puede ocurrir cuando una o más cargas no estén actuando. Para la aplicación del método LRFD, las siguientes combinaciones deben ser investigadas: 1.4 D 1.2 D + 1.6 L + 0.5 (Lr ó S ó R) 1.2 D + 1.6 (Lr ó S ó R) + (0.5 L ó 0.8W) 1.2 D + 1.3 W + 0.5 L + 0.5 (Lr ó S ó R) 1.2 D + 1.0 E + 0.5 L + 0.2 S 0.9 D + (1.3 W ó 1.0 E) Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.4.5 1.4.6
  12. 12. Impacto (a) Para apoyos de ascensores :100%. (b) Para apoyos de maquinaria liviana accionada por ejes o motores : 20%. (c) Para apoyos de máquinas reciprocantes : 50%. (d) Para tirantes que soportan pisos y voladizos : 33%. (e) Para vigas de puentes grúas con cabina de operador y sus conexiones : 25%. (f) Para vigas de puentes grúas con control colgante y sus conexiones : 10%. Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  13. 13. Equivalencias P= Mx= My= 1000 1000 1000 Kg Kg-m Kg-m Sistema Internacional - SI P= Mx= My= Fy= Fu= E= G= 9.81 9.81 9.81 250 400 200000 77200 Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI KN-m KN-m KN-m Mpa Mpa Mpa Mpa
  14. 14. Capitulo-2: Requisitos de diseño Areas Ag: área de la seccion = S(b.t) An: área neta = S(bn .t) tal que bn se calcula - corte y tracción: ancho agujero =Fperno + 2 mm bn = b – ancho agujero - cadena de agujeros en diagonal o zigzag bn = b - Sancho agujero + s2/4g b Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI F t
  15. 15. ÁREA NETA EFECTIVA PARA MIEMBROS EN TRACCIÓN 1) Cuando la tracción es transmitida directamente a cada elemento de la sección por medio de conectores o soldadura, el área neta efectiva es igual al área neta, . 2) Cuando la tracción es transmitida por conectores o soldadura a través de algunos pero no todos los elementos de la sección, el área neta efectiva debe de calcularse como: (2.3-1) A AU e Donde A = el área como se define a continuación. U = coeficiente de reducción = 1 Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI x L 0,9
  16. 16. Significado de X & L Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  17. 17. (a) Cuando la tracción es transmitida sólo por pernos (b) Cuando la tracción es transmitida sólo por soldaduras longitudinales a elementos que no son una plancha, ó por soldaduras longitudinales combinadas con transversales. A = Ag (c) Cuando la tracción es transmitida sólo por soldaduras transversales. A= área de los elementos directamente conectados U= 1,0 (d) Cuando la tracción es transmitida a una plancha a través de soldaduras longitudinales a lo largo de los bordes de ésta, la longitud de la soldadura no debe ser menor que el ancho de la plancha. A= área de la plancha. Cuando l 2w : U = 1,00 Cuando 2w > l 1,5w : U = 0,87 l w Cuando 1,5w >l w : U = 0,75 donde l = longitud de la soldadura. w = ancho de la plancha (distancia entre soldaduras). Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI A = An
  18. 18. [Cap. 2 TABLA 2.5.1 RELACIONES LÍMITE ANCHO/ESPESOR PARA ELEMENTOS EN COMPRESIÓN (Fy en MPa) Relación Límites ancho/espesor para elementos en compresión Descripción del elemento Relación ancho/espesor p r (no compacto) (compacto) Alas de vigas laminadas en forma de I, y canales en flexión bt 170 Fy [c] 370 Fy 70 425 [e] Elementos no Rigidizados Alas de vigas soldadas o híbridas en forma de I, en flexión bt Alas que se proyectan de elementos armados en compresión bt ND bt ND 250 Fy ND 200 Fy ND 335 Fy 625 Fy Lados que se proyectan de pares de ángulos en compresión en contacto continuo, alas de perfiles en forma de I y canales en compresión axial; ángulos y planchas que se proyectan de vigas o de elementos en compresión Lados de puntales de un solo ángulo en compresión; lados de puntales en compresión formados por dos ángulos con separadores; elementos no rigidizados o sea apoyados a lo largo de un borde. bt 170 Fyf Almas de secciones T d t Alas de secciones estructurales, huecas, cuadradas y rectangulares, y de sección cajón y de espesor uniforme, sometidas a flexión o compresión; Dr. Carlos Zavala 500 b tCISMID/FIC/UNI Fy F yf 115 / k c 285 Fy kc [e]
  19. 19. Alas de secciones estructurales, huecas, cuadradas y rectangulares, y de sección cajón y de espesor uniforme, sometidas a flexión o compresión; platabandas y planchas de diafragmas entre líneas de conectores o soldaduras. bt Ancho no soportado de platabandas perforadas con una sucesión de huecos de acceso. [b] bt 1680 Para Pu 1680 Fy h tw Almas en flexo-compresión Fy Py Fy 830 Fy 2550 Fy [c] b 2,33 Py 0,125 [c] Pu b 2550 Fy 1 0,74 Pu b Py 665 Py Fy ND 665 ND Dt [f] [f] Py b Fy 0,125 [c] 2,7 5Pu bt h tw Secciones circulares huecas en compresión axial en flexión [a]Para vigas híbridas usar el esfuerzo de fluencia del ala 1 b Para Pu 500 Cualquier otro elemento rigidizado uniformenenre comprendido 625 Fy ND h tw Almas en compresión por flexión. [a] Elementos Rigidizados 500 14 000 Fy [d] Fy 22 000 Fy 62 000 Fy Fyf F en lugar dey . [b]Se asume el área neta de la plancha en el agujero más ancho [c]Asume una capacidad de rotación inelástica de 3. Para estructuras en zonas de alta sismicidad, puede ser necesaria una mayor capacidad de rotación. F [d]Para diseño plástico emplear 9000/ y [e] kc 4 k , con 0,35 c h tw . 0,763 [f]Para elementos con alas desiguales, ver el Apéndice 2.5.1. y F es el esfuerzo de fluencia mínimo especificado del tipo de acero que está siendo usado. Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  20. 20. Capitulo-3: Porticos y otras estructuras a) elementos en compresión NO sujetos a cargas transversales entre sus apoyos Efecto de Segundo Orden Cm B1 M u = B1M nt Cm 1 Pu Pe1 0,6 0,4 M 1 / M 2 M1 1 M2 b) elementos en compresión SUJETOS a cargas transversales entre sus apoyos -Extremos restringidos contra rotación en el plano de flexión B2 M lt Cm = 0,85 - Extremos no están restringidos contra rotación en el plano de flexión Cm = 1,00. B2 1 1 PU H Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI ó 1 B2 oh Pu 1 L Pe 2 Ag Fy / 2 c Pe 2 c Kl r Fy E
  21. 21. Capitulo-4: Elementos en tracción Carga Limite Pu < F Pn a) Para fluencia en el área total: = 0,90 t Pn = Fy Ag b) Para rotura en el área neta: t Esbeltez Limite L < 300 r = 0,75 Pn = Fu Ae Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  22. 22. Capitulo-5: Elementos en compresión Carga Limite donde si si Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  23. 23. Problema de la Esbeltez Columna Corta Columna Intermedia Columna Larga Pandeo Inelastico Pandeo Elastico (Euler) 200 valor limite Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  24. 24. Ejemplo: Determine la resistencia limite de la seccion W 14x90 arriostrada como se muestra Area= rx= ry= Lx= Ly= Arriostres Kx= Ky= KLx/rx= KLy/ry= KLy/ry= 26.5 6.14 3.7 32 10 12 0.8 1 50.0 32.4 38.9 in2 in in ft ft ft Fy= E= 0.56 < Fcr= Fcr= mm2 mm mm mm mm mm 50.0 32.4 38.9 36 ksi 29000 ksi l= 17096.7 156.0 94.0 9753.6 3048.0 3657.6 < 200 31.53 ksi 218.93 Mpa F Fcr= 1.5 Pandeo Inelastico 26.80 ksi F Fcr= 250 Mpa 200000 Mpa 186.09 Mpa F Pn= F Pn= Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI 3181578.17 N 710.13 Kip 3181.58 kN
  25. 25. Capitulo-6: Elementos en flexión Comportamiento Pandeo Plastico –Mp Inelastico Pandeo Elastico (Longitud no arriostrada del ala en compresión) Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  26. 26. Gradiente de Momentos Estados Limites a verificar • Fluencia •Pandeo Local de ala y alma •Pandeo Lateral Torsional •Corte •Deflexion Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  27. 27. Zona -1 Mn= Mp = Z Fy Zona -2 Zona -3 Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  28. 28. Capitulo 9: Elementos Compuestos Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  29. 29. Capitulo 10 : Conexiones Conexiones Simples Conexiones de Momento Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  30. 30. 10.1.6 RESISTENCIA MINIMA DE CONEXIONES En conexiones que transmiten esfuerzos de diseño Rn Pu > 45 kN en LRFD En conexiones de armaduras por cargas de diseño Rn Pu > 0.5 Pn en LRFD Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  31. 31. 10.1.9 LIMITACIONES EN LAS CONEXIONES EMPERNADAS Y SOLDADAS Se emplearan soldaduras o pernos de alta resistencia en: • Empalmes de columnas (estructuras de varios pisos de 60m o +) • Empalmes de columnas (estructuras de 30 a 60 m. si dimensión horizontal mas pequeña es menor a 40% de la altura) • Empalmes de columnas (estructuras menores a 30 m.si dimensión horizontal mas pequeña es menor a 25% de la altura) • Conexiones en vigas y columnas que dependa del arriostre en las columnas (estructuras de mas de 38 m. de altura) • Todas las estructuras con grúas con levante mayor a 45 kN (empalmes de techos, conexiones de armaduras a columnas, empalmes de columnas, arriostres de columnas y soportes de grúas). • Conexiones para soporte de maquinaria en funcionamiento o carga viva que produce impacto o inversión de esfuerzos. Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  32. 32. 10.2 SOLDADURAS 10.2.1 Soldaduras Acanaladas Bisel en V Sin bisel Bisel en U le t1 t2 te = (t1 t2)min Ver tabla 10.2.1, Dr. Carlos 10.2.3 10.2.2 y Zavala CISMID/FIC/UNI Bisel simple
  33. 33. Bisel en V Sin bisel Bisel en U le t1 t2 te = (t1 t2)min Ver tabla 10.2.1, 10.2.2 y 10.2.3 Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI Bisel simple
  34. 34. 10.2.2 Soldaduras de Filete te Sw > tw [Cap 10 Sw TABLA 10.2.4 Espesor de la parte unida más gruesa (en mm) 3 5 6 8 te m te in Tamaño mínimo de la soldadura de filete [a] (en mm) Hasta 6 inclusive Sobre 6 a 13 Sobre 13 a 19 Sobre 19 m ax Lmin Mínimo de Tamaño= 1.5 tw Soldaduras de Filete [b] · te = 0.707 Sw [a] Dimensión del lado de la soldadura de filete. Debe emplearse soldaduras en sólo una pasada. [b] Ver la Sección 10.2.2b para el tamaño máximo de soldaduras de filete. · Sw mín Sw Sw máx · Sw mínimo: ver tabla 10.2.4 t , t < 6mm · Swmax = t-2 , t > 6mm Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  35. 35. 10.1.5 RECORTES DE VIGAS Y HUECOS DE ACCESO(soldaduras) te Sw > tw Sw m a te m te in Lmin = 1.5 tw · te = 0.707 Sw · Sw mín Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI Sw S · Sw mínimo: ver t
  36. 36. Limitaciones de Soldadura de Filete Lw min = 4 Sw Lmin = 2 Sw u u Lmin = 2 Sw Lw max 70 Sw L T 5 tmin > 25mm t1 Q Q t2 CORTE Q-Q L > 4 Sw Lmin = 40 mm Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  37. 37. 10.2.3 Soldaduras de Tapón u d t R R d em in = 4d CORTE R-R t + 8 mm < d 2.25 Sw 2 Ae d * 4 t , t < 16mm Sw > t/2 > 16mm , t > 16mm u Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  38. 38. 10.2.3 Soldaduras de Ranura u d 2 LR t LR S 10 Sw t + 8 mm < a < 2.25 Sw S 4a CORTE S-S t + 8 mm < d 2.25 Sw 2 t , t < 16mm Sw > t/2 > 16mm , t > 16mm u Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  39. 39. 10.2.4 Resistencia de Diseño Usando el Método LRFD Rn = { FBM A BM , Fw Aw } min. Los valores , FBM , Fw se obtienen de Tabla 10.2.5.1 donde: FBM = Resistencia nominal de material base Fw = Resistencia nominal del electrodo A BM = área de la sección recta del material base A w = área efectiva de la sección recta de soldadura = factor de resistencia Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  40. 40. Acciones Típicas en Conexiones Referencia: L.Zapata Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  41. 41. Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  42. 42. Metal Base y Soldadura Compatible Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  43. 43. Ejemplo: Diseño de Soldadura de Filete Perfil y Plancha Fy=250 Mpa Fu=400 Mpa Electrodo E70XX Fexx=490 Mpa. Plancha 3/8” P3 L 2.5”x2”x5/16” P1 Pu = 377.6 kN P2 Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  44. 44. A) Tamaño mínimo de Soldadura Plancha 3/8” t= 9.52 mm. Angulo 5/16” t= 7.94 mm. tmax= 9.52 mm. TABLA 10.2.4 Swmin= 5 mm. B) Tamaño máximo de Soldadura (10.2.2b) material con espesor 9.52 > 6 mm. Swmax= t - 2 =9.52 - 2 = 7.52 mm. Swmin< Sw< Swmax Plancha 3/8” 5 mm< Sw < 7.52 mm. Tomamos Sw = 6.35 mm. = 1/4” L3 L1 L2.5”x2”x5/16” L2 Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  45. 45. C) Resistencia de la Soldadura de Filete 5 mm< Sw < 7.52 mm. Tomamos Sw = 6.35 mm. = 1/4” Rn = { FBM A BM , Fw Aw } min. , FBM , Fw de la Tabla 10.2.5.1 tal que P3 Corte Pu P1 P2 Pu Tracción Corte FBM = Resistencia nominal de material base Fw = Resistencia nominal del electrodo A BM = área de la sección recta del material base =Sw.Lw A w = área efectiva de la sección recta de soldadura = (0.707 Sw).Lw = factor de resistencia Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  46. 46. Soldaduras L2 y L3 ( en CORTE) para Lw=1 mm * Base (nota [f] use apéndice 10): Rn = 0.75 Fw Aw = 0.75 (0.60 FEXX {1.0 +0.5 sen 1.5 })(Lw te) = 0.75(0.60x490x{1.0 + 0.5 sen 1.5 Lw x 0.707x 6.35) = 989.9 N/mm * Electrodo: Rn = 0.75 Fw Aw = 0.75 (0.60 FEXX Lw te )= 0.75 x 0.6 x 490 x 1 x 0.707 x 6.35 = 989.9 N/mm Soldadura L1 (en TRACCION) * Base : Rn = 0.90 Fw Aw = 0.90 Fy Lw Sw = 0.90 x 250 x 1 x 6.35 = 1428.7 N/mm Rn = 989.9 N/mm = 0.9899 kN/mm Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  47. 47. d) Arreglo Balanceado Por equilibrio: Rn x (63.5 + L2 + L3) = 377.6 kN 0.9899 x (63.5+L2+L3) = 377.6 kN L2+L3 = 317.95 Por Momentos en L3: 63.5 P2 +31.75 P1 = 42.95 x 377.6 63.5x Rn L2+ 31.75x Rn L1 =42.95 x 377.6 63.5x Rn L2+ 31.75x Rn 63.5 =42.95 x 377.6 63.5x 0.989 L2 + 31.75x 0.989x63.5=16217.92 L2= 226.2 mm 228 mm = 9” L3= 91.75 mm 100 mm = 4” Lmin= 4Sw = 4x 6.35= 25.4 mm. Plancha 3/8” L3 31.75 mm L1 P3 2Ls 2.5”x2”x5/16” 42.95 mm P1 20.55 mm L2 P2 Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI Pu
  48. 48. 10.3 PERNOS Y PIEZAS ROSCADAS F H Longitud del perno H W A-307 Elementos secundarios A-325 A-490 Pernos de alta resistencia para estructuras principales Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  49. 49. 10.3 PERNOS Y PIEZAS ROSCADAS • Todos los pernos A325 y A490 deben ajustarse hasta conseguir una tracción no menor a la indicada en la Tabla 10.3.1 • El ajuste será por: - Método de giro de la tuerca - Indicador directo de tracción - Llave de torque calibrada • Los valores de resistencia nominal en la Tabla 10.3.2.1 y la Tabla 10.3.2.2 para conexiones de aplastamiento se usaran para pernos ajustados sin requintar ( pernos no sometidos a carga de tracción). • En las conexiones de deslizamiento critico con dirección de carga hacia el borde de la parte conectada, debe existir una adecuada resistencia al aplastamiento( Sección 10.3.10) Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  50. 50. 10.3 PERNOS Y PIEZAS ROSCADAS • Todos los pernos A325 y A490 deben ajustarse hasta conseguir una tracción no menor a la indicada en la Tabla 10.3.1 • El ajuste será por: - Método de giro de la tuerca - Indicador directo de tracción - Llave de torque calibrada • Los valores de resistencia nominal en la Tabla 10.3.2.1 y la Tabla 10.3.2.2 para conexiones de aplastamiento se usaran para pernos ajustados sin requintar ( pernos no sometidos a carga de tracción). • En las conexiones de deslizamiento critico con dirección de carga hacia el borde de la parte conectada, debe existir una adecuada resistencia al aplastamiento( Sección 10.3.10) Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  51. 51. 10.3 PERNOS Y PIEZAS ROSCADAS • Todos los pernos A325 y A490 deben ajustarse hasta conseguir una tracción no menor a la indicada en la Tabla 10.3.1 • El ajuste será por: - Método de giro de la tuerca - Indicador directo de tracción - Llave de torque calibrada • Los valores de resistencia nominal en la Tabla 10.3.2.1 y la Tabla 10.3.2.2 para conexiones de aplastamiento se usaran para pernos ajustados sin requintar ( pernos no sometidos a carga de tracción). • En las conexiones de deslizamiento critico con dirección de carga hacia el borde de la parte conectada, debe existir una adecuada resistencia al aplastamiento( Sección 10.3.10) Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  52. 52. Transmisión de Fuerzas en Conexiones Referencia: L.Zapata Junta de contacto Junta sin deslizamiento Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  53. 53. Modos de Falla Típicas en Uniones con Pernos Referencia: L.Zapata Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  54. 54. Esfuerzos en Conexiones de aplastamiento Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  55. 55. 10.3.2 Tamaño y uso de Huecos (Tabla 10.3.3) d max (tabla 10.3.3) Sm in =3 d L Smax = 24 tmin ó 300 mm, cuando el elemento no está sujeto a corrosión. Smax = 14 t ó 180 mm, cuando el elemento está sujeto a corrosión. L min (tabla 10.3.4 ó 10.3.6 y 10.3.7) L max = 12t < 150mm Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  56. 56. 10.3.3 Espaciamiento Mínimo 10.3.4 Distancia Mínima al borde 10.3.5 Máximo Espaciamiento y Distancia al Borde d max (tabla 10.3.3) Sm in =3 d L Smax = 24 tmin ó 300 mm, cuando el elemento no está sujeto a corrosión. Smax = 14 t ó 180 mm, cuando el elemento está sujeto a corrosión. L min (tabla 10.3.4 ó 10.3.6 y 10.3.7) L max = 12t < 150mm Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  57. 57. Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  58. 58. 10.9 BASES DE COLUMNAS Y APLASTAMIENTO EN EL CONCRETO Usando el método LRFD Pp = 0.60 (0.85 fc’ A1 ) > Pu A2 A1 Pp = 0.60 (0.85 fc’ A1( A1 A2 Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI (A2/A1) ) ) > Pu
  59. 59. Conclusiones •La norma NT-E90 representa un gran avance para la normalización en la construcción de estructuras metalicas. •Existe una comisión permanente de la norma se encuentra trabajando incorporando los avances que se realizan en el campo de la ingeniería local y los cambios en metodologías. Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  60. 60. REVISION DE LA NORMA AISI – 1996 aplicable a Perfiles plegados Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  61. 61. Que es un perfil plegado? Son perfiles doblados en frio cuya relacion ancho espesor no satsface la tabla B5.1 del AISC-LRFD99 Se disenan usando la norma AISI bajo cargas de servicio ASD Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  62. 62. [Cap. 2 TABLA 2.5.1 RELACIONES LÍMITE ANCHO/ESPESOR PARA ELEMENTOS EN COMPRESIÓN (Fy en MPa) Relación Límites ancho/espesor para elementos en compresión Descripción del elemento Relación ancho/espesor p r (no compacto) (compacto) Alas de vigas laminadas en forma de I, y canales en flexión bt 170 Fy [c] 370 Fy 70 425 [e] Elementos no Rigidizados Alas de vigas soldadas o híbridas en forma de I, en flexión bt Alas que se proyectan de elementos armados en compresión bt ND bt ND 250 Fy ND 200 Fy ND 335 Fy 625 Fy Lados que se proyectan de pares de ángulos en compresión en contacto continuo, alas de perfiles en forma de I y canales en compresión axial; ángulos y planchas que se proyectan de vigas o de elementos en compresión Lados de puntales de un solo ángulo en compresión; lados de puntales en compresión formados por dos ángulos con separadores; elementos no rigidizados o sea apoyados a lo largo de un borde. bt 170 Fyf Almas de secciones T d t Alas de secciones estructurales, huecas, cuadradas y rectangulares, y de sección cajón y de espesor uniforme, sometidas a flexión o compresión; Dr. Carlos Zavala 500 b tCISMID/FIC/UNI Fy F yf 115 / k c 285 Fy kc [e]
  63. 63. Alas de secciones estructurales, huecas, cuadradas y rectangulares, y de sección cajón y de espesor uniforme, sometidas a flexión o compresión; platabandas y planchas de diafragmas entre líneas de conectores o soldaduras. bt Ancho no soportado de platabandas perforadas con una sucesión de huecos de acceso. [b] bt 1680 Para Pu 1680 Fy h tw Almas en flexo-compresión Fy Py Fy 830 Fy 2550 Fy [c] b 2,33 Py 0,125 [c] Pu b 2550 Fy 1 0,74 Pu b Py 665 Py Fy ND 665 ND Dt [f] [f] Py b Fy 0,125 [c] 2,7 5Pu bt h tw Secciones circulares huecas en compresión axial en flexión [a]Para vigas híbridas usar el esfuerzo de fluencia del ala 1 b Para Pu 500 Cualquier otro elemento rigidizado uniformenenre comprendido 625 Fy ND h tw Almas en compresión por flexión. [a] Elementos Rigidizados 500 14 000 Fy [d] Fy 22 000 Fy 62 000 Fy Fyf F en lugar dey . [b]Se asume el área neta de la plancha en el agujero más ancho [c]Asume una capacidad de rotación inelástica de 3. Para estructuras en zonas de alta sismicidad, puede ser necesaria una mayor capacidad de rotación. F [d]Para diseño plástico emplear 9000/ y [e] kc 4 k , con 0,35 c h tw . 0,763 [f]Para elementos con alas desiguales, ver el Apéndice 2.5.1. y F es el esfuerzo de fluencia mínimo especificado del tipo de acero que está siendo usado. Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  64. 64. Consideraciones de Cargas & Combinaciones Cargas D : Carga muerta debida al peso propio de los elementos y los efectos permanentes sobre la estructura. L : Carga viva debida al mobiliario y ocupantes. Lr : Carga viva en las azoteas. W : Carga de viento. S : Carga de nieve. E R : Carga de sismo de acuerdo a la Norma E.030 Diseño Sismorresistente. : Carga por lluvia o granizo. Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  65. 65. Combinaciones La verificacion del perfil se realiza usando el criterio de los esfuerzos permisibles versus la demanda de las cargas de servicio. El metodo de diseño por servicio es conocido con las siglas ASD (Allowable Stress Design). Las siguientes combinaciones deben ser investigadas: D D + L + (Lr ó S ó Rr) D + ( W ó E) D + L + (Lr ó S ó Rr) + (W ó E) Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI 1. 2. 3. 4.
  66. 66. Propiedades de las secciones: Metodo de la linea Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  67. 67. Metodo de la linea: Ejemplo C al e elM odul de secci Sx para elperfi m ostrado cul o on l En l Fi a gura (a) se m uestra l secci recta a on En l Fi a gura (b) se m uestra l lnea alcentro de l secci a i a on En l Fi a gura (c) se m uestra l esqui curva a na Se di de elel ento en secci vi em ones: 3-> al a m 2-> curva 1-> al a 1) Zona pl de al (el ento 1) ana as em Lf = 1. - 0. 5 292 = 1. 208 i n 2) D i stanci desde ej X-X alcentro de l lnea delal a e a i a 3- 0. 105/2 = 2. 948 i n 3) C al o de propi cul edades de l esqui curva (Fi a na gura c - El ento 2) em R '= 0. 1875 +0. 105/2= 0. 240 i n Lc = 1. (0. 57 240) = 0. 377 i n c = 0. 637 (0. 240) = 0. 153 i n 4) A ncho pl delel ento al as (el ento 3) Dr. Carlos Zavala ano em m em Lw = 6. - 2 (0. 0 292) = 5. 416 i CISMID/FIC/UNI n
  68. 68. Lc = 1. (0. 57 240) = 0. 377 i n c = 0. 637 (0. 240) = 0. 153 i n 4) A ncho pl delel ento al as (el ento 3) ano em m em Lw = 6. - 2 (0. 0 292) = 5. 416 i n 5) D i stanci desde ej X- X alcentro de gravedad de l esqui curva a e a na y = 5. 416 /2 + 0. 153= 2. 861 i n 6) M om ento de i nerci de l lnea m edi de l pl a a i a a ancha m etalca (I ) i x' Al as: Esqui nas: A l a: m 2(1. 208)(2. 948)2 = 2(0. 377)(2. 861)2 = 1/12 (5. 416) 3 = Total= 21. 00 6. 17 13. 24 40. 41 i n i n i n i3 n 7) M om ento de I nerci actual a I =I t x x' 4. i 4 24 n 8) M odul de Secci (Sx) o on Sx = I (d/2)= 4. x/ 243/3 = 1. i 3 41 n Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  69. 69. Errores del metodo de la linea Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  70. 70. Efecto de los esfuerzos residuales Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  71. 71. Esfuerzos residuales Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  72. 72. Pandeo local en elementos Vigas Columnas Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  73. 73. Tipos de elementos en el perfil -Atiesados -No Atiesados Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  74. 74. Ancho efectivo para flexion y compresion Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  75. 75. Factor de longitud efectiva por esbeltez de plancha Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  76. 76. Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI
  77. 77. Dr. Carlos Zavala CISMID/FIC/UNI

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