Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Esta es una vista previa del archivo. Inicie sesión para ver el archivo original
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 MODULO II: COMPORTAMIENTO Y DISEÑO DE MIEMBROS DE ACERO ESTRUCTURAL SOMETIDO A DISTINTAS SOLICITACIONES SEGÚN ESPECIFICACIONES AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Diseño de Miembros Sometidos a Compresión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Generalidades. Los m iembros en compre s ión son e lemen tos e s t r uc tu ra le s que es tán su je tos a fue r zas ax ia le s d i r ec tas, que t i enden a aco r ta r e l m iembro. Las cargas ap l i cadas a lo la rgo de un e je long i t ud i na l que pasa por e l cen t ro ide de la secc ión t ran sve r sa l de l m iembro y la s ten s iones pueden ca lcu la r se como: P 𝜎 = 𝑃 𝐴 Sección A E.N. E.N. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Generalidades. En rea l idad, e s te es tado idea l nunca se a lcanza y a lguna excen t r i c idad de la ca rga es i nev i tab le . Se tendrá en tonces f l e x ión que puede cons ide ra r se como secundar ia y se desp rec ia s i la cond ic ión de carga teór i ca puede aprox ima r se en buena med ida . La f l e x ión no puede desprec ia r se s i ex i s te un momen to f l e x ionan te ca lcu lab le : P 𝝈 = 𝑷 𝑨 Sección A E.N. E.N. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Teoría de Columnas. E s tados de Equ i l i b r i o : Cons ide remos una es t r uc tu ra en equ i l i b r i o y sobre es ta es t r uc tu ra se ap l i ca una pequeña fue r za pe r tu rbadora y después se re t i ra . Podemos c las i f i ca r su equ i l i b r i o con base en las 3 pos ib le s re spues ta de la es t r uc tu ra : • Equ i l i b r i o e s tab le . • Equ i l i b r i o neu t ro . • Equ i l i b r i o i ne s tab le . ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Teoría de Columnas. E s tados de Equ i l i b r i o : Equilibrio neutro.Equilibrio estable. Equilibrio inestable. Estado inicial. Posición después de aplicar la fuerza de desplazamiento. Posición después de retirar la fuerza de desplazamiento. δ δδ δ P P P ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Teoría de Columnas. E s tados de Equ i l i b r i o : Equilibrio neutro.Equilibrio estable. Equilibrio inestable. x x ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Teoría de Columnas. E s tab i l idad de e lemen tos a compre s ión : En e l año 1757 , e l g ran matemát ico su i zo Leonhard Eu le r r ea l i zo un aná l i s i s t eó r i co de la carga c r i t i ca para co lumnas esbe l ta s basado en la ecuac ión d i fe renc ia l e lá s t i ca 𝒅 𝟐𝒙 𝒅𝒚 𝟐 = −𝑴 𝑬𝑰 . x L y 𝑷𝒄𝒓 Sección x x y y ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Teoría de Columnas. E s tab i l idad de e lemen tos a compre s ión : x y 𝑃 𝑀 𝑀 − 𝑃. 𝑥 = 0 → 𝑀 = 𝑃. 𝑥 𝑀 = EI. ∅ = −𝐸𝐼. 𝒅𝟐𝒙 𝒅𝒚𝟐 Las deflexiones se consideran sumamente pequeñas por lo tanto: Equilibrio de fuerzas en la sección: Entonces: 𝐸𝐼. 𝒅𝟐𝒙 𝒅𝒚𝟐 + 𝑃 . 𝑥 = 0 → 𝒅𝟐𝒙 𝒅𝒚𝟐 + 𝑃 𝐸𝐼 . 𝑥 = 0 Ecuación diferencial lineal homogénea de segundo orden. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Teoría de Columnas. 𝛼2 = 𝑃 𝐸𝐼 → Realizando un cambio de variable: 𝒅𝟐𝒙 𝒅𝒚𝟐 + 𝛼2. 𝑥 = 0 La solución de la ecuación es: 𝑥 = 𝐴. sin 𝛼. 𝑦 + 𝐵. cos 𝛼. 𝑦 Donde las incógnitas son: • A y B constantes de integración. • 𝛼 que esta en función de la carga axial aplicada. E s tab i l idad de e lemen tos a compre s ión : x y 𝑃 𝑀 ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Teoría de Columnas. 𝑥 = 0 en 𝑦 = 0 ; Condiciones de borde: 𝑥 = 0 en 𝑦 = 𝐿 De esta manera se obtienen las siguientes constantes de integración: 𝐵 = 0 y A. sin 𝛼. 𝐿 = 0 A = 0 sin 𝛼. 𝐿 = 0 Solución trivial. Por lo tanto la solución de la ecuación que nos interesa es: 𝛼. 𝐿 ≠ 0 𝛼. 𝐿 = 𝑛. 𝜋 𝛼 = 𝑛.𝜋 𝐿 ; 𝑛 = 0, 1, 2, 3,… 𝛼. 𝐿 = 0 Solución trivial. E s tab i l idad de e lemen tos a compre s ión : ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Teoría de Columnas. Regresando el cambio de variable: 𝛼2 = 𝑃 𝐸𝐼 → 𝑃𝑐𝑟 = 𝑛2. 𝜋2. 𝐸𝐼 𝐿2 Los varios valores de n corresponden a diferentes modos de pandeo y se pueden ilustrar de la siguiente manera: 𝑳 𝟐 n =1 𝑃𝑐𝑟 n =0 n =2 𝑃𝑐𝑟 𝑳 𝟐 𝑳 𝟑 n =3 𝑃𝑐𝑟 𝑳 𝟑 𝑳 𝟑 E s tab i l idad de e lemen tos a compre s ión : ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Teoría de Columnas. Carga Critica de Pandeo de Euler. Reorganizando la ecuación: 𝐼 = 𝐴. 𝑟2 𝑟 = radio de giro. 𝑃𝑐𝑟 = 𝜋2. 𝐸𝐴 𝐿 𝑟. 𝑛 2 𝑃𝑐𝑟 = 𝜋2. 𝐸𝐴 𝑘. 𝐿 𝑟 2 𝑘. 𝐿 𝑟 Factor de esbeltez. 𝑘 Factor de longitud efectiva. E s tab i l idad de e lemen tos a compre s ión : ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Teoría de Columnas. Fac to r de long i t ud e fec t i va : ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Teoría de Columnas. Fac to r de long i t ud e fec t i va : ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Teoría de Columnas. Fac to r de long i t ud e fec t i va : B A Col 2 Col 3 Col 1 Viga A1 Viga A2 Viga B1 Viga B2 𝐺 = σ 𝐸𝑐 . 𝐼𝑐/𝐿𝑐 σ 𝐸𝑣 . 𝐼𝑣/𝐿𝑣 = σ 𝐸. 𝐼/𝐿 𝑐 𝐸. 𝐼/𝐿 𝑣 Factor de longitud efectiva para pórticos no desplazables (arriostrados): 𝐺𝐴. 𝐺𝐵 4 . ൗ𝜋 𝐾 2 + 𝐺𝐴 + 𝐺𝐵 2 . 1 − ൗ𝜋 𝐾 tan ൗ𝜋 𝐾 + 2. tan ൗ𝜋 2𝐾 ൗ𝜋 𝐾 − 1 = 0 Factor de longitud efectiva para pórticos desplazables (no arriostrados): 𝐺𝐴. 𝐺𝐵 . ൗ 𝜋 𝐾 2 − 36 6. 𝐺𝐴 + 𝐺𝐵 − ൗ𝜋 𝐾 tan ൗ𝜋 𝐾 = 0 𝐺 = 10 Articulación. 𝐺 = 1 Empotramiento. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Teoría de Columnas. Fac to r de l o ng i t ud e f ec t i va : D i c ha s ecuac i o ne s s uponen cond i c i o ne s i dea l e s que ra ra s vece s s e p r e s en tan en e s t r u c t u r a s r ea l e s . E s t a s h i pó t e s i s s o n : 1 . Compo r t am i e n t o e lá s t i co . 2 . M i emb ro s de secc i ó n t r a n s ve r sa l con s t a n t e . 3 . Un i o ne s r í g i da s . 4 . E n e l ca so de co l umna s co n d e sp la zam i en t o l a t e ra l r e s t r i ng i do , l a s r o tac i o ne s a l o s l a do s opue s t o s de la s v i ga s , s o n i gua l e s en ma gn i t ud y de d i r ecc i ó n opue s ta , p roduc i e ndo f l e x i ó n en cu r va t u r a s i mp l e . 5 . E n e l ca so de co l umna s con d e sp la zam i e n t o t r a n s ve r sa l l i b r e , l a s r o tac i o ne s en l o s e x t r emo s de l a s v i ga s , s o n i gua l e s e n magn i t ud y d i r ecc i ó n p roduc i endo f l e x i ó n en dob l e cu r va t u ra . 6 . E l pa rám e t r o que m ide la r i g i dez 𝑳 . Τ𝑷 𝑬𝑰 de toda s l a s co l um na s e s e l m i s mo . 7 . Toda s l a s co l umna s pandean s i mu l t á neamen t e . 8 . No hay comp r e s i ó n a x i a l s i g n i f i ca t i va en la s v i ga s . ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Teoría de Columnas. Exp re s iones a l te r na t i vas de l fac to r de long i t ud e fec t i va : Dumonteil, 1992: 𝑘 = 3. 𝐺𝐴. 𝐺𝐵 + 1,4. 𝐺𝐴 + 𝐺𝐵 + 0,64 3. 𝐺𝐴. 𝐺𝐵 + 2. 𝐺𝐴 + 𝐺𝐵 + 1,28 Pórticos arriostrados. 𝑘 = 𝐺𝐴. 1,6. 𝐺𝐵 + 4 + 4. 𝐺𝐵 + 7.5 𝐺𝐴 + 𝐺𝐵 + 7.5 Pórticos no arriostrados. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Teoría de Columnas. La carga c r i t i ca de pandeo de Eu le r, puede exp re sa r se en té rm inos de ten s iones como la Ten s ión Cr í t i ca de Pandeo: 𝐹𝑒 = 𝜋2. 𝐸 𝑘. 𝐿 𝑟 2𝐹𝑒 = 𝑃𝑐𝑟 𝐴 𝐹𝑦 𝑓 ൗ𝑘𝐿 𝑟 𝑝 ൗ𝑘𝐿 𝑟 Hipérbola de Euler : Pandeo elástico. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Teoría de Columnas. La carga c r i t i ca de pandeo de Eu le r, puede exp re sa r se en té rm inos de ten s iones como la Ten s ión Cr í t i ca de Pandeo: 𝐹𝑦 𝑓 1.5 λ𝑐 λ𝑐 = 𝑘𝐿 𝑟. 𝜋 . 𝐹𝑦 𝐸 Parámetro de esbeltez: 𝐹𝑐𝑟 = 0,658 λ𝑐 2 . 𝐹𝑦 𝐹𝑐𝑟 = 0,877 λ𝑐 2 . 𝐹𝑦 Pandeo elástico.Pandeo inelástico. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Pandeo elástico. Teoría de Columnas. Fo rma a l te r na t i va de exp re sa r la s ecuac iones : 𝐹𝑦 𝑓 4,71. 𝐸 𝐹𝑦 λ𝑐 𝐹𝑦 𝐹𝑒 = λ𝑐 2 Parámetro de esbeltez: 𝐹𝑐𝑟 = 0,658 𝐹𝑦 𝐹𝑒 . 𝐹𝑦 𝐹𝑐𝑟 = 0,877. 𝐹𝑒 Pandeo inelástico. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Estados Limites de Pandeo. E s tados l im i t e s de pandeo : ex i s ten dos modos gene ra le s po r med io de los cua le s pueden fa l la r la s co lumnas de ace ro ca rgadas ax ia lmen te . E s to s son e l pandeo de l m iembro y e l pandeo loca l de la p laca . E l pandeo de l m iembro se ca rac te r i za po rque no ex i s te d i s to r s ión de la secc ión de la co lumna . Po r o t ro lado e l pandeo loca l se ca rac te r i za por d i s to r s ión de la secc ión t ran sve r sa l . E l pandeo de l m iembro puede tomar la fo rma de: • Pandeo f le x iona l - F le xu ra l buck l i ng (FB ) . • Pandeo to r s iona l – To r s iona l buck l i ng (TB ) . • Pandeo f le xo-to r s iona l – F lexu ra l - to r s iona l buck l i ng (FTB ) . ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Estados Limites de Pandeo. E s tados l im i t e s de pandeo : 𝑃𝑐𝑟 𝑃𝑐𝑟 𝑃𝑐𝑟 (a) (b) (c) a) Pandeo flexional. b) Pandeo torsional. c) Pandeo flexo-torsional. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Estados Limites de Pandeo. Clas i f i cac ión de las secc iones pa ra pandeo loca l : la re s i s tenc ia co r re spond ien te a cua lqu ie r modo de pandeo no puede desar ro l la r se s i l o s e lemen tos de la secc ión t ran sve r sa l son tan de lgados que pre sen tan de pandeo loca l . E s te t ipo de ine s tab i l idad es un pandeo l oca l i zado o ar r ugam ien to en una loca l idad a i s lada . S i e s te se pre sen ta , la secc ión t ran sve r sa l ya no es to ta lmen te e fec t i va y e l m iembro habrá fa l lado. Los pe r f i l e s I y H con pat i ne s o a lmas de lgados son su scept ib le s a es te fenómeno y su u so debe ev i ta r se s iempre sea pos ib le . La med ida de es ta su scept ib i l i dad es la razón ancho-espeso r de cada e lemen to de la secc ión t ran sve r sa l . Pa ra es to se deben cons ide ra r 2 t ipos de e lemen tos : • E lemen tos r ig id i zados . • E lemen tos no r ig id i zados . ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Estados Limites de Pandeo. Clas i f i cac ión de las secc iones pa ra pandeo loca l : ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Estados Limites de Pandeo. E lemen tos r ig id i zados : son e lemen tos p lacas sopor tados a lo la rgo de ambos bo rdes para le lo s a la carga . Po r e jemp lo, e l a lma de una co lumna de pe r f i l H se apoya en lo s pat i ne s a lo la rgo de su s bo rde s long i t ud i na le s pa ra le lo s a la ca rga . Elemento rigidizado Elemento rigidizado ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Estados Limites de Pandeo. E lemen tos no r ig id i zados : son e lemen tos p lacas con un ex t remo l ib re para le lo a la d i r ecc ión de la ca rga . Po r e jemp lo, cada med io pat í n de un pe r f i l H t i ene un ex t remo l ib re y ot ro apoyado en e l a lma . En tonces, cada med io pat í n de un pe r f i l H e s un e jemp lo de un e lemen to no r ig id i zado. Elemento no rigidizado Elemento no rigidizado ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Estados Limites de Pandeo. Clas i f i cac ión de secc iones ( l im i t e s de esbe l tez ) : • Secc iones e sbe l tas : la s secc iones fo rmadas po r e lemen tos e sbe l to s poseen uno o mas e lemen tos compr im idos que pandean e lás t i camen te an te s de a lcanza r e l l i m i t e ceden te en la secc ión . ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Estados Limites de Pandeo. Clas i f i cac ión de secc iones ( l im i t e s de esbe l tez ) : E l emen tos so l i c i tados a fue r zas ax ia le s de compre s ión : λ𝑟Secciones esbeltas Secciones no esbeltas Sentido de disminución de resistencia. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Estados Limites de Pandeo. Clas i f i cac ión de secc iones ( l im i t e s de esbe l tez ) : λ𝑟 = 𝑏𝑓 2. 𝑡𝑓 λ𝑟 = ℎ 𝑡𝑤 Elemento no rigidizado. Elemento rigidizado. E le m e n to s n o r ig id iz a d o s ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Estados Limites de Pandeo. Clas i f i cac ión de secc iones ( l im i t e s de esbe l tez ) : E le m e n to s n o r ig id iz a d o s λ𝑟 = 𝑏𝑓 2. 𝑡𝑓 λ𝑟 = ℎ 𝑡𝑤 Elemento no rigidizado. Elemento rigidizado. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Estados Limites de Pandeo. Clas i f i cac ión de secc iones ( l im i t e s de esbe l tez ) : E le m e n to s ri g id iz a d o s λ𝑟 = 𝑏𝑓 2. 𝑡𝑓 λ𝑟 = ℎ 𝑡𝑤 Elemento no rigidizado. Elemento rigidizado. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Estados Limites de Pandeo. Área e fec t i va para la res i s tenc ia po r pandeo loca l : Cuando una secc ión pre sen ta de e lemen tos e sbe l to s , d ichos e lemen tos a lcanzan su ten s ión c r i t i ca de pandeo teó r i ca an te s de a lcanza r la cedenc ia , p roduc iendo una reducc ión de l á rea to ta l e fec t i va a compre s ión deb ido a la reducc ión de r ig idez y re s i s tenc ia ocas ionada por e l pandeo de los m iembros . E s te concepto de área e fec t iva comprende 2 f i l o so f ía s : • Asume que los m iembros no r ig id izados desar ro l lan su es tado l im i t e de pandeo a l a lcanza r la ten s ión c r i t i ca de pandeo. • Los m iembros r ig id i zados cons ide ran desar ro l lan su re s i s tenc ia de pos t -pandeo inhe ren te de l m iembro. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Estados Limites de Pandeo. Área e fec t i va para la re s i s t enc ia po r pandeo loca l : Pa ra m iembros e sbe l to s exc luyendo HSS redondos : 𝐴𝑒 = 2. 𝑏𝑓. 𝑡𝑓 + 𝑏𝑒 . 𝑡𝑤 𝒃𝒆 • Cuando λ ≤ λ 𝒓 . 𝑭 𝒚 𝑭 𝒄 𝒓 𝑏𝑒 = 𝑏 • Cuando λ > λ 𝒓 . 𝑭 𝒚 𝑭 𝒄 𝒓 𝑏𝑒 = 𝑏. 1 − 𝑐1. 𝑭 𝒆 𝒍 𝑭 𝒄 𝒓 . 𝑭 𝒆 𝒍 𝑭 𝒄 𝒓 𝑭 𝒆 𝒍 = 𝑪 𝟐 . λ 𝒓 λ 𝟐 . 𝑭 𝒚 𝑪 𝟐 = 𝟏 − 𝟏 − 𝟒𝑪 𝟏 𝟐𝑪 𝟏 Donde : ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Estados Limites de Pandeo. Área e fec t i va para la re s i s t enc ia po r pandeo loca l : Pa ra m iembros e sbe l to s exc luyendo HSS redondos : Donde : ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Diseño de Miembros a Compresión. D i spos ic iones gene ra le s : ∅𝑐 . 𝑃𝑛 Resistencia de diseño en compresión. ∅𝑐 = 0.9 (𝐿𝑅𝐹𝐷) La resistencia a compresión nominal, 𝑃𝑛, será el menor valor obtenido de acuerdo con los estados limites que aplican pandeo por flexión, pandeo torsional, y pandeo flexo-torsional. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Diseño de Miembros a Compresión. D i spos ic iones gene ra le s : ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Long i t ud e fec t iva : la long i t ud e fec t i va , 𝑳 𝒄 , pa ra e l ca lcu lo de esbe l tez en lo s m iembros, 𝑳 𝒄 𝒓 , debe rá se r de te rm i nada de acue rdo con e l cap i t u lo C o e l apénd ice 7 , donde : 𝑳 𝒄 = KL, l ong i t ud e fec t i va de l m iembro. K = fac to r de long i t ud e fec t i va L = long i t ud no ar r i o s t rada la te ra lmen te de l m iembro. r = rad io de g i ro de la secc ión . Nota : para m iembros d i señados so lo en compre s ión , se recom ienda que l a razón de esbe l tez 𝑳 𝒄 𝒓 no sea mayor que 200 . Diseño de Miembros a Compresión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Pandeo por f l e x ión en m iemb ros s i n e lemen tos e sbe l to s : 𝑃𝑛 = 𝐹𝑐𝑟 . 𝐴𝑔 𝑳 𝒄 𝑟 ≤ 4,71. 𝐸 𝐹𝑦 𝐹𝑐𝑟 = 0,658 𝐹𝑦 𝐹𝑒 . 𝐹𝑦 𝑳 𝒄 𝑟 > 4,71. 𝐸 𝐹𝑦 𝐹𝑐𝑟 = 0,877. 𝐹𝑒 𝑨𝒈= Área gruesa de la sección. 𝐹𝑒 = 𝜋2. 𝐸 𝑳 𝒄 𝑟 2 Tensión critica de pandeo elástico. 𝑭𝒄𝒓 = tensión de pandeo por flexión. E = Modulo de elasticidad del material. 𝑭𝒚 = tensión cedente mínima del material. 𝒓 = 𝑰 𝑨𝒈 = radio de giro. Diseño de Miembros a Compresión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER • para todos los casos excluyendo doble ángulos y secciones T , 𝐹𝑐𝑟 , se determinara de acuerdo a la tensión de pandeo por flexión, usando la tensión de pandeo elástico torsional y flexo- torsional, 𝐹𝑒, determinado de la siguiente manera: 1. Para miembros con simetría doble: Pandeo to r s iona l y f l e xo- to r s iona l en ángu lo s s imp le s y m iembros s i n e lemen tos e sbe l to s : 𝑃𝑛 = 𝐹𝑐𝑟 . 𝐴𝑔 𝐹𝑒 = 𝜋2. 𝐸. 𝐶𝑤 𝐿𝑐𝑧 2 + 𝐺. 𝐽 . 1 𝐼𝑥 + 𝐼𝑦 • 𝑮 = Modulo elástico de corte del acero. • 𝑮 = 790,000. ൗ𝑘𝑔𝑓 𝑐𝑚2 • 𝑲𝒛 = factor de longitud efectiva para pandeo torsional. • 𝑱 = constante torsional. • 𝑪𝒘= constante de alabeo. • 𝑪𝒘 = 𝑰𝒚.𝒉𝟎 𝟐 𝟒 • 𝒉𝟎 = Distancia entre centroides de alas. Para secciones T y doble ángulos, se omite el termino, 𝑪𝒘 , cuando se calcula 𝑭𝒆𝒛 y se toma 𝒙𝟎 igual a 0. • 𝑰𝒙, 𝑰𝒚= momento de inercia con respecto a los ejes principales. Diseño de Miembros a Compresión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER 𝑃𝑛 = 𝐹𝑐𝑟 . 𝐴𝑔 𝐹𝑒 = 𝐹𝑒𝑦 + 𝐹𝑒𝑧 2𝐻 . 1 − 1 − 4. 𝐹𝑒𝑦 . 𝐹𝑒𝑧. 𝐻 𝐹𝑒𝑦 + 𝐹𝑒𝑧 2 2. Para miembros con simetría simple donde Y es el eje de simetría: 𝐹𝑒𝑦 = 𝜋2. 𝐸 𝐿𝑐𝑦 𝑟𝑦 2 𝐹𝑒𝑧 = 𝜋2. 𝐸. 𝐶𝑤 𝐿𝑐𝑧 2 + 𝐺. 𝐽 . 1 𝐴𝑔. ҧ𝑟0 2 • ҧ𝑟0 = radio de giro polar en torno al centro de cortante. • ҧ𝑟0 = 𝒙𝟎 𝟐 + 𝒚𝟎 𝟐 + 𝑰𝒙+𝑰𝒚 𝑨𝒈 • 𝑯 = 𝟏 − 𝒙𝟎 𝟐+𝒚𝟎 𝟐 ҧ𝑟0 , constante flexional • 𝒙𝟎 , 𝒚𝟎 = coordenadas del centro de cortante. • 𝒓𝒙, 𝒓𝒚= radio de giro entorno al eje X y Y respectivamente. • 𝒌𝒙 , 𝒌𝒚 = factor de longitud efectiva para pandeo por flexión sobre el eje X y Y respectivamente. 𝐹𝑒𝑥 = 𝜋2. 𝐸 𝐿𝑐𝑥 𝑟𝑥 2 Diseño de Miembros a Compresión. Pandeo to r s iona l y f l e xo- to r s iona l en ángu lo s s imp le s y m iembros s i n e lemen tos e sbe l to s : ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER 𝑃𝑛 = 𝐹𝑐𝑟 . 𝐴𝑔 𝐹𝑒 − 𝐹𝑒𝑥 . 𝐹𝑒 − 𝐹𝑒𝑦 . 𝐹𝑒 − 𝐹𝑒𝑧 − 𝐹𝑒 2. 𝐹𝑒 − 𝐹𝑒𝑦 . 𝒙𝟎 ҧ𝑟0 2 − 𝐹𝑒 2. 𝐹𝑒 − 𝐹𝑒𝑥 . 𝒚𝟎 ҧ𝑟0 2 = 0 2. Para miembros asimétricos, 𝐹𝑒, es la raíz de la ecuación cubica : Ejemplos de Centros de cortantes. Diseño de Miembros a Compresión. Pandeo to r s iona l y f l e xo- to r s iona l en ángu lo s s imp le s y m iembros s i n e lemen tos e sbe l to s :
Compartir