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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 Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Generalidades. Los m iembros en f l e x ión son e lemen tos e s t r uc tu ra le s que es tán su je tos a cargas t ran sve r sa le s a su e je long i t ud i na l . La s v igas son m iembro s e s t r uc tu ra le s so l i c i tados p r i nc ipa lmen te a f l e x ión y co r te . En la mayo r ía de los casos la ca rga ax ia l e s desp rec iab le . Sección A E.N. E.N. W𝜎𝑐−𝑚𝑎𝑥 𝜎𝑡−𝑚𝑎𝑥 ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Generalidades. H ipó te s i s : • E l ma t e r i a l e s homogéneo y obedece la l ey de Hoo ke . • E l modu l o e lá s t i co ( E ) e s i g ua l a t r acc i ó n que a comp r e s i ó n . • E l m i emb ro e s i n i c i a l men t e r ec t o y de secc i ó n con s t a n t e . • La s s ecc i o ne s t r a n s ve r sa l e s de l m i emb ro , o r i g i na lm en t e p la na s y pe r p end i c u l a r e s a l e j e l o ng i t ud i na l a n t e s de la ca rga , pe r manecen p la na s y pe r pend i cu l a r e s de spué s de que ha comenzado la f l e x i ó n . • No hay ca rga s a x i a l e s ac t uando sob r e e l m i emb ro . • E l d i ag ra ma ten s i ó n -d e fo r mac i ó n pa ra e l ace ro e s i dea l i zado po r do s l í n ea s r ec ta s . E n cua n t o a la t e n s i ó n ced en t e , 𝑭 𝒚 , e l ma t e r i a l e s l i n ea lmen t e e lá s t i co . De spué s de que s e a l ca nza la t en s i ó n cend en t e , l a de fo r mac i ó n s e i nc r emen ta , e n g ran med iada s i n mayo r aum en t o de l a t en s i ó n . • Lo s momen to s s e a p l i can en e l p l a no de s i me t r í a de la s ecc i ó n t r a n s ve r sa l . ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Análisis elástico. De te rm i nac ión de las ten s iones deb idas a la f l e x ión : 𝐋 W ⅆ𝒙 a c b d a c db M M φ E.N. E.N. Sección Transversal: ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Análisis elástico. De te rm i nac ión de las ten s iones deb idas a la f l e x ión : a c db φ E.N. E.N. Φ = ⅆ𝜽 φ Alargamiento: 𝜹 = 𝒚. ⅆ𝜽 y Longitud inicial: 𝑳 = 𝝆. ⅆ𝜽 𝝆 Radio de curvatura Desplazamiento infinitesimales: 𝜽 𝑳 ∆ ∆= 𝑳. sin𝜽 𝜽 ≅ 𝟎 ∆= 𝑳. 𝜽 𝑳 𝝐 = 𝜹 𝑳 = 𝒚. ⅆ𝜽 𝝆. ⅆ𝜽 = 𝒚 𝝆 𝝈 = 𝑬. 𝝐 = 𝑬 𝝆 . 𝒚 Definición de tensión: Variable. Constantes. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Análisis elástico. De te rm i nac ión de las ten s iones deb idas a la f l e x ión : a c db φ E.N. E.N. φ y 𝝆 Las tensiones son variable a lo largo de la sección transversal del miembro, variando su magnitud y sentido a medida que la sección que se desea evaluar se aleja del eje neutro. 𝑭 = 𝝈. 𝑨 Plano longitudinal de las fuerzas aplicadas. y xz 𝝈𝒙. ⅆ𝑨 𝝉𝒙𝒚. ⅆ𝑨 𝝉𝒙𝒛. ⅆ𝑨 ⅆ𝑨y Recordando: ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Análisis elástico. De te rm i nac ión de las ten s iones deb idas a la f l e x ión : ⅆ𝑨 𝒚 depende Por lo tanto si hacemos σ𝑴𝒛 = 𝟎: 𝑴 = න𝒚. 𝝈. ⅆ𝑨 Definición clásica de Momento de inercia para una sección rectangular. Sustituyendo 𝝈 𝝈 = 𝑬 𝝆 . 𝒚 𝑴 = 𝑬 𝝆 .න𝒚𝟐. ⅆ𝑨 Plano longitudinal de las fuerzas aplicadas. y xz 𝝈𝒙. ⅆ𝑨 ⅆ𝑨y ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Análisis elástico. De te rm i nac ión de las ten s iones deb idas a la f l e x ión : Plano longitudinal de las fuerzas aplicadas. y xz 𝝈𝒙. ⅆ𝑨 ⅆ𝑨y 𝑰 = න𝒚𝟐. ⅆ𝑨 Momento de inercia de unas sección rectangular. 𝑴 = 𝑬 𝝆 . 𝑰 𝑬 𝝆 = 𝑴 𝑰 𝝈 𝒚 = 𝑬 𝝆 Entonces: 𝝈 = 𝑴. 𝒚 𝑰 𝝈 = 𝑴 𝑰 𝒚 𝝈 = 𝑴 𝑺 Donde: 𝑴= momento actuante. 𝑺 = Modulo elástico de sección o módulo resistente. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Análisis Elástico. De te rm i nac ión de las ten s iones deb idas a la f l e x ión : ∅ = 𝑴 𝑬𝑰 = 𝝐 𝒚 Recordando nuevamente: Tanto la curvatura como el momento están en función de la altura de la fibra que se desea estudiar. Por lo tanto: 𝒚𝒎𝒂𝒙 = 𝒉 𝟐 𝒚𝒎𝒂𝒙 = 𝒉 𝟐 𝑴 = 𝑺. 𝝈𝒎𝒂𝒙 ∅ = 𝝈𝒎𝒂𝒙 𝑬. 𝒚𝒎𝒂𝒙 𝑴𝒚 = 𝑺. 𝑭𝒚 Conociendo entonces la tensión cedente, 𝑭𝒚 , podemos reescribir las expresiones de manera tal obtener el momento necesario para que ocurra la cedente del miembro, 𝑴𝒚: ∅𝒚 = 𝑭𝒚 𝑬. 𝒚𝒎𝒂𝒙 𝑴𝒚= Momen to ceden t e de la s ecc i ó n . ∅𝒚 = Curvatura de cedencia. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Análisis Plástico. De te rm i nac ión de las ten s iones deb idas a la f l e x ión : 𝑬 𝟏 𝑭𝒚 𝝐𝒚 𝝐 𝑓 Diagrama idealizado tensión-deformación para el acero: 𝑭𝒚 𝝐𝒚 𝑬 𝟏 𝝐 𝑓 ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Caso A: elástico (aun no se alcanza la cendencia del material). Análisis Plástico. De te rm i nac ión de las ten s iones deb idas a la f l e x ión : 𝒚𝒎𝒂𝒙 = 𝒉 𝟐 𝒚𝒎𝒂𝒙 = 𝒉 𝟐 ∅ 𝝐 < 𝝐𝒚 𝝈 < 𝑭𝒚 E.N. E.N. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Análisis Plástico. De te rm i nac ión de las ten s iones deb idas a la f l e x ión : 𝒚𝒎𝒂𝒙 = 𝒉 𝟐 𝒚𝒎𝒂𝒙 = 𝒉 𝟐 ∅𝒚 𝝐𝒚 𝑭𝒚 Caso B: Momento de cedencia, 𝑴𝒚. 𝑭𝒚 𝑪𝒚 𝑻𝒚 𝒆𝒚 E.N. E.N. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Análisis Plástico. De te rm i nac ión de las ten s iones deb idas a la f l e x ión : 𝝐𝒚 𝑭𝒚 Caso C: Parcialmente plástico. 𝑭𝒚 E.N. E.N. Zona Elástica. Zona Plástica. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Análisis Plástico. De te rm i nac ión de las ten s iones deb idas a la f l e x ión : 𝑭𝒚 Caso D: Completamente plástica. 𝑭𝒚 E.N.P. E.N.P. Zona Plástica. 𝑪𝒑 𝑻𝒑 𝒆𝒑 Deformacion es infinitas. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Análisis Plástico. De te rm i nac ión de las ten s iones deb idas a la f l e x ión : Como ambas secciones tanto por encima como por debajo del eje neutro plástico han alcanzado la cedencia las fuerzas que gobiernan son: 𝑴𝒑 = 𝑪𝒑 . 𝒆𝒑 = 𝑻𝒑 . 𝒆𝒑 = 𝒃. ⅆ 𝟐 . 𝑭𝒚 . ⅆ 𝟐 = 𝒃. ⅆ𝟐 𝟒 . 𝑭𝒚 = 𝑨𝒑. 𝒆𝒑. 𝑭𝒚 𝑴𝒑 = 𝒁.𝑭𝒚 Donde : 𝒁= Modu lo de secc ión p lás t i co. 𝑴𝒑= Momen to p lás t i co de la secc ión . ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Análisis Plástico. Fac to r de fo rma : La re lac ión en t re e l momento p lás t i co, 𝑴𝒑, y e l momen to ceden te, 𝑴𝒚, e s una carac te r í s t i ca geomét r ica de la secc ión t ran sve r sa l y se denom ina fac to r de fo rma, 𝜶, y s u va lo r e s s i emp re mayor que 1 : 𝜶 = 𝑴𝒑 𝑴𝒚 = 𝒁.𝑭𝒚 𝑺. 𝑭𝒚 = 𝒁 𝑺 E l va lo r de l fac to r de fo rma es un índ ice de la capac idad de momen to ad ic iona l , mas a l lá de la pr ime ra cedenc ia , que la secc ión t ran sve r sa l de un mate r ia l dúc t i l puede desar ro l la r deb ido a la red i s t r ibuc ión p lás t i ca de ten s iones en una secc ión t ran sve r sa l . ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Estabil idad de Miembros a Flexión. Pandeo la te ra l : 𝐋 Soportes laterales en el patín superior. M M M M ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Pandeo la te ra l : 𝐋 M M 𝜽 𝜽 Flexión únicamente en el plano del alma. 𝑪𝒇 𝑪𝒇 𝑻𝒇 𝑻𝒇 Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Pandeo la te ra l : 𝑪𝒇 𝑪𝒇 𝑻𝒇 𝑻𝒇 𝐋 = 𝑳𝒃 𝑪𝒇 𝑪𝒇Idealización del patín de compresión como una columna cargada en sus extremos: 𝑳𝒃=Longitud libre no arriostrada. Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Pandeo la te ra l : E l pat í n de compre s ión de una v iga que actúa como co lumna d i f i e re de las co lumnas en 2 aspec tos impo r tan te s : • En pr ime r l uga r, e l pa t í n de compres ión no es un m iemb ro a i s lado, s i no que es ta bas tan te re s t r i ng ido por e l a lma en toda su long i t ud . • En segundo luga r, la fue r za de compre s ión en e l pat í n no es, hab lando de manera gene ra l , con s tan te en toda su long i t ud : po r e l con t ra r io, va r ia con e l momen to f l e x ionan te . Ambas cond ic iones son favo rab le s , de modo que la ca rga l im i t e de es tab i l idad de l pat í n de compre s ión de una v iga es mayo r que la de una co lumna a i s lada con la m i sma área de secc ión t ran sve r sa l . Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Pandeo la te ra l : ∅ 𝒖 𝒗 2 1 1 Sección transversal del patín superior: 2 Pandeo restringido debido a su unión con el alma. Pandeo Lateral-Torsional. Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Pandeo la te ra l : Ba jo la acc ión de l momen to ap l i cado, la v iga se f l e x iona ra en un pr i nc ip io en e l p lano de l a lma . A med ida que e l momen to M aumenta , de manera g radua l , se a lcanza ra un es tado l im i te en e l que e l p lano de f le x ión de la v iga se vue lve i ne s tab le y es pos ib le una l ige ra de f l e x ión y una fo rma to rc ida de la v iga . A es te compor tam ien to de equ i l ib r i o neu t ro se le denom ina pandeo la te ra l - to r s iona l ( La te ra l - to r s iona l buck l i ng – LTB ) . Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Pandeo la te ra l : M M x x y y z∅ 𝒖 𝒗 x y ∅ z Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Pandeo la te ra l : E l equ i l i b r i o ex te r no a lo la rgo de la secc ión debe sa t i s face r : 𝑴𝒙𝒆𝒙𝒕 = 𝑴 𝑴𝒚𝒆𝒙𝒕 = 𝟎 𝑴𝒛𝒆𝒙𝒕 = 𝟎 Deb ido a que es tos momentos se or ig i nan deb ido a l momen to M, e s tos tend rán componen te de l m i smo. Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Pandeo la te ra l : E l equ i l i b r i o ex te r no a lo la rgo de la secc ión debe sa t i s face r : 𝑴𝒙𝒆𝒙𝒕 = 𝑴𝒙𝒆𝒙𝒕. cos ∅ . cos 𝜽 ≈ 𝑴𝒙𝒆𝒙𝒕 ≈ 𝑴 𝑴𝒚𝒆𝒙𝒕 = 𝑴𝒙𝒆𝒙𝒕. sin ∅ . cos 𝜽 ≈ ∅.𝑴𝒙𝒆𝒙𝒕 ≈ ∅.𝑴 𝑴𝒛𝒆𝒙𝒕 = 𝑴𝒙𝒆𝒙𝒕. sin 𝜽 ≈ 𝑴𝒙𝒆𝒙𝒕. tan𝜽 ≈ ⅆ𝒖 ⅆ𝒛 .𝑴𝒙𝒆𝒙𝒕 ≈ 𝒖 ′.𝑴 Donde : • ∅.𝑴 = momento flexionante lateral inducido por el Angulo de torsión ∅. • 𝒖′.𝑴 = torsión inducida por la deflexión lateral, 𝒖, de la viga. Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Pandeo la te ra l : Debido a que se supone que los desplazamientos 𝒖 y 𝒗, y sus respectivas pendientes son pequeñas, las curvaturas en los planos principales de la sección transversal flexionada pueden considerarse como 𝒖 ′′ y 𝒗′′ . Por lo tanto las resistencias internas a la flexión y torsión están dadas por: 𝑴𝒙𝒊𝒏𝒕 = −𝑬𝑰𝒙. 𝒗 ′′ 𝑴𝒚𝒊𝒏𝒕 = −𝑬𝑰𝒚. 𝒖 ′′ 𝑴𝒛𝒊𝒏𝒕 = 𝑮. 𝑱. ∅ ′ − 𝑬. 𝑪𝒘. ∅ ′′′ Donde : • 𝑬𝑰= Rigidez a flexión. • 𝑮𝑱 = Rigidez torsional. • 𝑬𝑪𝒘 = Rigidez de alabeo. Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Pandeo la te ra l : Al igualar los momentos internos con los externos, se obtienen las tres ecuaciones de equilibrio: 𝑬𝑰𝒙. 𝒗 ′′ +𝑴 = 𝟎 𝑬𝑰𝒚. 𝒖 ′′ + ∅.𝑴 = 𝟎 𝑮. 𝑱. ∅′ − 𝑬. 𝑪𝒘. ∅ ′′′ − 𝒖′.𝑴 = 𝟎 Es una ecuación desacoplada debido a que depende de una única variable. Son ecuaciones acopladas o dependientes entre si debido a que ambas depende de los términos de deflexión, pendiente y curvatura de la sección. Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Pandeo la te ra l : E l aná l i s i s de l p rob lema de l pandeo la te ra l e s , po r na tu ra leza, mas comp le jo que e l p re sen tado para co lumnas some t idas a cargas ax ia le s de compre s ión . Po r lo tan to a par t i r de las 2 ecuac iones acop ladas se obt iene e l momento de pandeo la te ra l - to r s iona l e lá s t i co de una v iga de secc ión I : 𝑴𝒄𝒓 = 𝝅 𝑳 . 𝑬. 𝑰𝒚. 𝑮. 𝑱. 𝟏 + 𝝅 𝑳 𝟐 𝑬. 𝑪𝒘 𝑮. 𝑱 Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Pandeo la te ra l : 𝑴𝒑 𝜽𝒚 𝑴 𝑴𝒚 𝑴𝒓 Capacidad de rotación 𝑳𝒃 M M 𝜽 𝜽 M o m e n to so b re e l e je m a y o r Rotación en el extremo 𝜽𝒎𝒂𝒙 Curva 2: PLT Inelástico Curva 3: PLT Elástico Curva 1: Plástica Curva 1: Endurecimiento por deformación 𝑳𝒓 < 𝑳𝒃 𝑳𝒑ⅆ < 𝑳𝒃 ≤ 𝑳𝒑 𝑳𝒑 < 𝑳𝒃 ≤ 𝑳𝒓 𝑳𝒃 ≤ 𝑳𝒑ⅆ Curva 1 Curva 1’ Curva 2 Curva 3 Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Pandeo la te ra l : 𝑴𝒑 𝑴 𝑴𝒓 𝑳𝒃 M M M o m e n to so b re e l e je m a y o r Longitud sin soporte lateral, 𝑳𝒃. Pandeo ElásticoPandeo Inelástico Pandeo Plástico Pandeo Plástico con endurecimiento por deformación. Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Pandeo la te ra l : 𝑴𝒑 𝑴 𝑴𝒓 M o m e n to so b re e l e je m a y o r Longitud sin soporte lateral, 𝑳𝒃. 𝑳𝒑 𝑳𝒓 Pandeo Inelástico Pandeo ElásticoPlástico 𝑴𝒏 = 𝑴𝒑 = 𝒁.𝑭𝒚 𝑴𝒏 = 𝑪𝒃. 𝑴𝒑 − 𝑴𝒑 − 𝟎, 𝟕. 𝑭𝒚. 𝑺𝒙 . 𝑳𝒃 − 𝑳𝒑 𝑳𝒓 − 𝑳𝒑 ≤ 𝑴𝒑 𝑴𝒄𝒓 = 𝑪𝒃. 𝝅 𝑳 . 𝑬. 𝑰𝒚. 𝑮. 𝑱. 𝟏 + 𝝅 𝑳 𝟐 𝑬. 𝑪𝒘 𝑮. 𝑱 Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Pandeo la te ra l : Long i t udes l im i t e s s i n sopo r te la te ra l : 𝑳𝒑 = 𝟏, 𝟕𝟔. 𝒓𝒚. 𝑬 𝑭𝒚 𝑳𝒓 = 𝟏, 𝟗𝟓. 𝒓𝒕𝒔. 𝑬 𝟎, 𝟕. 𝑭𝒚 . 𝑱. 𝒄 𝑺𝒙. 𝒉𝟎 + 𝑱. 𝒄 𝑺𝒙. 𝒉𝟎 𝟐 + 𝟔, 𝟕𝟔. 𝟎, 𝟕. 𝑭𝒚 𝑬 𝟐 Donde: • 𝑳𝒑 = longitud no arriostrada mas larga de un segmente de viga sujeto a momento uniforme para el que desarrolla el momento plástico. • 𝑳𝒓 = longitud no arriostrada de un segmento de viga bajo momento uniforme en que comienza el régimen de pandeo lateral-torsional elástico. • 𝑪 = para perfiles H con doble simetría es igual 1 𝒓𝒕𝒔 = 𝑰𝒚. 𝑪𝒘 𝑺𝒙 Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Fac to r de mod i f i cac ión de pandeo la te ra l - to r s iona l , 𝑪𝒃: 𝑪𝒃 = 𝟏𝟐, 𝟓.𝑴𝒎𝒂𝒙 𝟐, 𝟓.𝑴𝒎𝒂𝒙 + 𝟑.𝑴𝑨 + 𝟒.𝑴𝑩 + 𝟑.𝑴𝒄 ≥ 𝟏 Donde: • 𝑴𝒎𝒂𝒙= momento máximo en el segmento no arriostrado. • 𝑴𝑨 = momento en el primero cuarto del segmento no arriostrado. • 𝑴𝑩 = momento en el centro del segmento no arriostrado. • 𝑴𝑪 = momento en el tercer cuarto del segmento no arriostrado. Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Fac to r de mod i f i cac ión de pandeo la te ra l - to r s iona l , 𝑪𝒃: 𝑳 W 𝑳 W Longitud del patín superior que actúa como “columna”. 𝑴𝒎𝒂𝒙 = 𝑾.𝑳𝟐 𝟖 𝑴𝒎𝒂𝒙 = 𝑾.𝑳𝟐 𝟐𝟒 𝑴𝒎𝒂𝒙 = 𝑾.𝑳𝟐 𝟏𝟐 𝑴𝒎𝒂𝒙 = 𝑾.𝑳𝟐 𝟏𝟐 Longitud del patín superior que actúa como “columna”. Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Fac to r de mod i f i cac ión de pandeo la te ra l - to r s iona l , 𝑪𝒃: 𝑴𝒑 𝑴 𝑴𝒓 M o m e n to so b re e l e je m a y o r Longitud sin soporte lateral, 𝑳𝒃. 𝑳𝒑 𝑳𝒓 Pandeo Inelástico Pandeo ElásticoPlástico 𝑪𝒃.𝑴𝒏 𝑪𝒃. 𝑴𝒏 𝒏𝒐 ⅆ𝒆𝒃𝒆 𝒔𝒆𝒓 > 𝑴𝒏 = 𝑭𝒚. 𝒁 𝑽𝒂𝒍𝒐𝒓 𝑻𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐 Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Pandeo la te ra l : Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Sopor te la te ra l : Losa de concreto Conector soldadoSoporte Lateral Continuo Soporte lateral Discreto Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Pandeo loca l : E l pandeo loca l de lo s m iembros de p lacas pueden causa r fa l la p rematu ra de toda la secc ión o, en e l u l t imo de los casos, t en s iones que se vue lve no un i fo rmes y reducen la re s i s tenc ia gene ra l . 𝒇𝒄𝒓𝒃𝒇 𝒕𝒇 𝒃𝒇 Alma Borde libre 𝒃𝒇 𝟐 Analogía con un voladizo. Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Pandeo loca l : 𝒃𝒇 𝟐 Alma Medio patín 𝒇𝒄𝒓 𝒇𝒄𝒓 ∅ Pandeo local del ala Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER C la s i f i cac i ó n de secc i o ne s ( l i m i t e s de e sbe l t e z ) : • Secc i o ne s e sbe l t a s : l a s s ecc i o ne s f o r mada s po r e l em en t o s e sbe l t o s po seen uno o ma s e l em en t o s comp r i m i do s que pand ean e l á s t i camen t e an t e s d e a l canza r e l l i m i t e ceden t e en l a s ecc i ó n . • Secc i o ne s no comp ac ta s : p ued en d e sa r r o l l a r ced enc i a pa r c i a l d e l o s e l em en t o s comp r i m i do s an t e s que o cu r r a e l pa ndeo l o ca l , p e ro no son a p ta s pa ra r e s i s t i r pandeo l o ca l i n e l á s t i co a l o s n i ve l e s d e d e fo r ma c i ó n nece sa r i o s pa ra fo r ma r u na d i s t r i b uc i ón p lá s t i ca de t en s i o ne s en t oda la s ecc i ó n . • Secc i o ne s compa c ta s : s o n ca pace s d e d e sa r r o l l a r u na d i s t r i b uc i ó n d e t e n s i o ne s comp l e tamen t e p lá s t i ca y po seen una ca pa c ida d de ro tac i ó n de a p ro x i madamen t e 3 an t e s de l i n i c i o de l pandeo l oca l . Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Clas i f i cac ión de secc iones ( l im i t e s de esbe l tez ) : λ𝑝λ𝑟 Secciones esbeltas Secciones no compactas Secciones compactas Sentido de disminución de resistencia. Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER 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. Estabil idad de Miembros a Flexión. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER 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 ri g id iz a d o s Estabil idad de Miembros a Flexión. 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 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 Estabil idad de Miembros a Flexión. 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 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 Estabil idad de Miembros a Flexión. 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 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 Estabil idad de Miembros a Flexión. 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 Diseño de Miembros a Flexión D i spos ic iones gene ra le s : ∅𝑏 . 𝑀𝑛 Resistencia de diseño a flexión. ∅𝑏 = 0.9 (𝐿𝑅𝐹𝐷) La resistencia a flexión nominal, 𝑀𝑛, se determinara en función del estado limite de pandeo al cual se clasifique. Pandeo lateral: • Sin pandeo (adecuado soporte lateral) • Pandeo inelástico (moderadamente arriostrado lateralmente) • Pandeo elástico (deficiente soporte lateral) Pandeo local. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Diseño de Miembros a Flexión D i spos ic iones gene ra le s : ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Diseño de Miembros a Flexión D i spos ic iones gene ra le s : ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Diseño de Miembros a Flexión D i spos ic iones gene ra le s : ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Diseño de Miembros a Flexión D i spos ic iones gene ra le s : ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Diseño de Miembros a Flexión Miemb ro s compa c to s de secc i ó n H d e s i me t r í a do b l e y cana l e s f l e c tada s e n t o r no a s u e j e mayo r : La r e s i s t e nc i a nom i na l a f l e x i ó n , 𝑀𝑛 , d eb e se r e l meno r va l o r ob t en i do d e acue rdo con l o s e s tado s l i m i t e s de ced enc i a (momen t o p lá s t i co ) y pandeo t o r s i o na l . 1. Cedencia: 𝑴𝒏 = 𝑴𝒑 = 𝒁. 𝑭𝒚 2. Pandeo lateral-torsional: a) 𝑳𝒃 ≤ 𝑳𝒑 No aplica el estado limite de pandeo lateral torsional b) 𝑳𝒑 < 𝑳𝒃 ≤ 𝑳𝒓 𝑴𝒏 = 𝑪𝒃. 𝑴𝒑 − 𝑴𝒑 − 𝟎, 𝟕. 𝑭𝒚. 𝑺𝒙 . 𝑳𝒃 − 𝑳𝒑 𝑳𝒓 − 𝑳𝒑 ≤ 𝑴𝒑 ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Diseño de Miembros a Flexión Miemb ro s compa c to s de secc i ó n H d e s i me t r í a do b l e y cana l e s f l e c tada s e n t o r no a s u e j e mayo r : La r e s i s t e nc i a nom i na l a f l e x i ó n , 𝑀𝑛 , d eb e se r e l meno r va l o r ob t en i do d e acue rdo con l o s e s tado s l i m i t e s de ced enc i a (momen t o p lá s t i co ) y pandeo t o r s i o na l . 2. Pandeo lateral-torsional: c) 𝑳𝒓 < 𝑳𝒃 𝑴𝒏 = 𝑭𝒄𝒓. 𝑺𝒙 ≤ 𝑴𝒑 𝑭𝒄𝒓 = 𝑪𝒃. 𝝅 𝟐. 𝑬 𝑳𝒃 𝒓𝒕𝒔 𝟐 . 𝟏 + 𝟎, 𝟎𝟕𝟖. 𝑱. 𝒄 𝑺𝒙. 𝒉𝟎 . 𝑳𝒃 𝒓𝒕𝒔 𝟐 Nota: esta ultima ecuación proporciona soluciones idénticas a las determinadas mediante la deducción de momento resistente por estado limite de pandeo lateral: 𝑴𝒄𝒓 = 𝑪𝒃. 𝝅 𝑳 . 𝑬. 𝑰𝒚. 𝑮. 𝑱. 𝟏 + 𝝅 𝑳 𝟐 𝑬. 𝑪𝒘 𝑮. 𝑱 ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Diseño de Miembros a Flexión Miemb ro s de secc i ó n H de s i me t r í a do b l e con a lma s comp ac ta s y a la s no compac ta s o e sbe l t a s f l e c tada s en t o r no a s u e j e mayo r : La r e s i s t e nc i a nom i na l a f l e x i ó n , 𝑀𝑛 , d eb e se r e l meno r va l o r ob t en i do d e acue rdo con l o s e s t ado s l i m i t e s de pa ndeo l a t e r a l - t o r s i o na l y pand eo l o ca l de l a l a a comp re s i ó n : 1. Pandeo lateral-torsional: Deben aplicarse las mismas disposiciones para secciones compactas. 2. Pandeo local del ala a compresión: a) Para secciones con alas no compactas: 𝑴𝒏 = 𝑴𝒑 − 𝑴𝒑 − 𝟎, 𝟕. 𝑭𝒚. 𝑺𝒙 . λ − λ𝒑𝒇 λ𝒓𝒇 − λ𝒑𝒇 b) Para secciones con alas esbeltas: 𝑴𝒏 = 𝟎, 𝟗. 𝑬. 𝒌𝒄. 𝑺𝒙 λ𝟐 ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Diseño de Miembros a Flexión Miembros de secc ión H de s ime t r ía dob le con a lmas compactas y a las no compactas o esbe l ta s f l ec tadas en to r no a su e je mayo r : La re s i s tenc ia nom ina l a f l e x ión , 𝑀𝑛 , debe se r e l menor va lo r obten ido de acue rdo con los e s tados l im i te s de pandeo la te ra l - to r s iona l y pandeo loca l de l a la a compre s ión : 2. Pandeo local del ala a compresión: λ = 𝒃𝒇 𝟐. 𝒕𝒇 𝝀𝒑𝒇 = 𝝀𝒑 es la esbeltez limite para ala compacta. 𝝀𝒓𝒇 = 𝝀𝒓 es la esbeltez limite para ala no compacta. 𝟎, 𝟑𝟓 ≤ 𝒌𝒄 = 𝟒 𝒉 𝒕𝒘 ≤ 𝟎, 𝟕𝟔 𝒉 Esbeltez de la media ala. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Diseño de Miembros a Flexión Ot ro s m i emb ro s de secc i ó n H de s i me t r í a dob l e con a lm a s compac t a s o no compac ta s f l ec tada s en t o r no a s u e j e mayo r : La r e s i s t e nc i a nom i na l a f l e x i ó n , 𝑀𝑛 , d eb e se r e l meno r va l o r ob t en i do d e acue rdo con l o s e s tado s l i m i t e s de ced enc i a de l a l a a comp r e s i ó n , pand eo l a t e r a l - t o r s i o na l , p andeo l oca l d e l a l a a comp re s i ó n y ced enc i a d e a la a t r acc i ó n : 1. Cedencia del ala a compresión: 𝑴𝒏 = 𝑹𝒑𝒄. 𝑴𝒚𝒄 = 𝑹𝒑𝒄. 𝑭𝒚. 𝑺𝒙𝒄 2. Pandeo lateral-torsional: a) 𝑳𝒃 ≤ 𝑳𝒑 No aplica el estado limite de pandeo lateral torsional b) 𝑳𝒑 < 𝑳𝒃 ≤ 𝑳𝒓 𝑴𝒏 = 𝑪𝒃. 𝑹𝒑𝒄.𝑴𝒑 − 𝑹𝒑𝒄.𝑴𝒑 − 𝑭𝑳. 𝑺𝒙𝒄 . 𝑳𝒃 − 𝑳𝒑 𝑳𝒓 − 𝑳𝒑 ≤ 𝑹𝒑𝒄.𝑴𝒑 Factor de plastificación del alma. ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Diseño de Miembros a Flexión Ot ro s m i emb ro s de secc i ó n H de s i me t r í a dob l e con a lm a s compac t a s o no compac ta s f l ec tada s en t o r no a s u e j e mayo r : La r e s i s t e nc i a nom i na l a f l e x i ó n , 𝑀𝑛 , d eb e se r e l meno r va l o r ob t en i do d e acue rdo con l o s e s tado s l i m i t e s de ced enc i a de l a l a a comp r e s i ó n , pand eo l a t e r a l - t o r s i o na l , p andeo l oca l d e l a l a a comp re s i ó n y ced enc i a d e a la a t r acc i ó n : c) 𝑳𝒓 < 𝑳𝒃 𝑴𝒏 = 𝑭𝒄𝒓. 𝑺𝒙 ≤ 𝑹𝒑𝒄.𝑴𝒑 2. Pandeo lateral-torsional: 𝑭𝒄𝒓 = 𝑪𝒃. 𝝅 𝟐. 𝑬 𝑳𝒃 𝒓𝒕 𝟐 . 𝟏 + 𝟎, 𝟎𝟕𝟖. 𝑱. 𝒄 𝑺𝒙𝒄. 𝒉𝟎 . 𝑳𝒃 𝒓𝒕 𝟐 Donde: Para 𝑰𝒚𝒄 𝑰𝒚 ≤ 𝟎, 𝟐𝟑, 𝑱 debe tomarse como 0 ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Diseño de Miembros a Flexión Ot ro s m i emb ro s de secc i ó n H de s i me t r í a dob l e con a lm a s compac t a s o no compac ta s f l ec tada s en t o r no a s u e j e mayo r : La r e s i s t e nc i a nom i na l a f l e x i ó n , 𝑀𝑛 , d eb e se r e l meno r va l o r ob t en i do d e acue rdo con l o s e s tado s l i m i t e s de ced enc i a de l a l a a comp r e s i ó n , pand eo l a t e r a l - t o r s i o na l , p andeo l oca l d e l a l a a comp re s i ó n y ced enc i a d e a la a t r acc i ó n : La tensión, 𝑭𝑳, tensión nominal a compresión por encima la cual aplica el estado limite de pandeo inelástico: i. Cuando 𝑺𝒙𝒕 𝑺𝒙𝒄 ≥ 𝟎, 𝟕 𝑭𝑳 = 𝟎, 𝟕. 𝑭𝒚 ii. Cuando 𝑺𝒙𝒕 𝑺𝒙𝒄 < 𝟎, 𝟕 𝑭𝑳 = 𝑭𝒚. 𝑺𝒙𝒕 𝑺𝒙𝒄 ≥ 𝟎, 𝟓. 𝑭𝒚 Las longitudes libres no arriostradas limites, 𝑳𝒑 y 𝑳𝒓: 𝑳𝒑 = 𝟏, 𝟏. 𝒓𝒕. 𝑬 𝑭𝒚 𝑳𝒓 = 𝟏, 𝟗𝟓. 𝒓𝒕. 𝑬 𝑭𝑳 . 𝑱 𝑺𝒙𝒄. 𝒉𝟎 + 𝑱 𝑺𝒙𝒄. 𝒉𝟎 𝟐 + 𝟔, 𝟕𝟔. 𝑭𝑳 𝑬 𝟐 ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Diseño de Miembros a Flexión Ot ro s m i emb ro s de secc i ó n H de s i me t r í a dob l e con a lm a s compac t a s o no compac ta s f l ec tada s en t o r no a s u e j e mayo r : La r e s i s t e nc i a nom i na l a f l e x i ó n , 𝑀𝑛 , d eb e se r e l meno r va l o r ob t en i do d e acue rdo con l o s e s tado s l i m i t e s de ced enc i a de l a l a a comp r e s i ó n , pand eo l a t e r a l - t o r s i o na l , p andeo l oca l d e l a l a a comp re s i ó n y ced enc i a d e a la a t r acc i ó n : El factor de plastificación del alma, 𝑹𝒑𝒄: i. Cuando 𝑰𝒚𝒄 𝑰𝒚 > 𝟎, 𝟐𝟑 ii. Cuando 𝑰𝒚𝒄 𝑰𝒚 ≤ 𝟎, 𝟐𝟑 a) Cuando 𝒉𝒄 𝒕𝒘 ≤ λ𝒑𝒘 𝑹𝒑𝒄 = 𝑴𝒑 𝑴𝒚𝒄 b) Cuando 𝒉𝒄 𝒕𝒘 > λ𝒑𝒘 𝑹𝒑𝒄 = 𝑴𝒑 𝑴𝒚𝒄 − 𝑴𝒑 𝑴𝒚𝒄 − 𝟏 . λ − λ𝒑𝒘 λ𝒓𝒘 − λ𝒑𝒘 ≤ 𝑴𝒑 𝑴𝒚𝒄 𝑹𝒑𝒄 = 𝟏 𝑴𝒑 = 𝐹𝑦 . 𝑍𝑥 ≤ 1,6. 𝐹𝑦. 𝑆𝑥 ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Diseño de Miembros a Flexión Ot ro s m i emb ro s de secc i ó n H de s i me t r í a dob l e con a lm a s compac t a s o no compac ta s f l ec tada s en t o r no a s u e j e mayo r : La r e s i s t e nc i a nom i na l a f l e x i ó n , 𝑀𝑛 , d eb e se r e l meno r va l o r ob t en i do d e acue rdo con l o s e s tado s l i m i t e s de ced enc i a de l a l a a comp r e s i ó n , pand eo l a t e r a l - t o r s i o na l , p andeo l oca l d e l a l a a comp re s i ó n y ced enc i a d e a la a t r acc i ó n : Donde: λ = 𝒉𝒄 𝒕𝒘 Esbeltez del alma. 𝝀𝒑𝒘 = 𝝀𝒑 Esbeltez limite para alma compacta. 𝝀𝒓𝒘 = 𝝀𝒓 Esbeltez limite para alma no compacta. 𝒉𝒄 𝒉𝒄 = altura efectiva del alma El radio de giro efectivo para pandeo lateral-torsional, 𝒓𝒕,: i. Para perfiles H con alas a compresión rectangulares: 𝒓𝒕 = 𝒃𝒇𝒄 𝟏𝟐. 𝟏 + 𝟏 𝟔 . 𝒂𝒘 ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Diseño de Miembros a Flexión 3. Pandeo local del ala a compresión: 𝑴𝒏 = 𝑹𝒑𝒄.𝑴𝒑 − 𝑹𝒑𝒄.𝑴𝒑 − 𝑭𝑳. 𝑺𝒙𝒄 . λ − λ𝒑𝒇 λ𝒓𝒇 − λ𝒑𝒇 a) Este estado limite no aplica para secciones de alas compactas b) Para secciones con ala no compactas: c) Para secciones con ala esbeltas: 𝑴𝒏 = 𝟎, 𝟗. 𝑬. 𝒌𝒄. 𝑺𝒙 λ𝟐 Ot ro s m i emb ro s de secc i ó n H de s i me t r í a dob l e con a lm a s compac t a s o no compac ta s f l ec tada s en t o r no a s u e j e mayo r : La r e s i s t e nc i a nom i na l a f l e x i ó n , 𝑀𝑛 , d eb e se r e l meno r va l o r ob t en i do d e acue rdo con l o s e s tado s l i m i t e s de ced enc i a de l a l a a comp r e s i ó n , pand eo l a t e r a l - t o r s i o na l , p andeo l oca l d e l a l a a comp re s i ó n y ced enc i a d e a la a t r acc i ó n : ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Diseño de Miembros a Flexión 4. Cedencia del ala a tracción: a) Cuando 𝑺𝒙𝒕 ≥ 𝑺𝒙𝒄, este estado limite de cedencia no aplica. b) Cuando 𝑺𝒙𝒕 < 𝑺𝒙𝒄: 𝑴𝒏 = 𝑹𝒑𝒕.𝑴𝒚𝒕 = 𝑹𝒑𝒄. 𝑭𝒚. 𝑺𝒙𝒕 Ot ro s m i emb ro s de secc i ó n H de s i me t r í a dob l e con a lm a s compac t a s o no compac ta s f l ec tada s en t o r no a s u e j e mayo r : La r e s i s t e nc i a nom i na l a f l e x i ó n , 𝑀𝑛 , d eb e se r e l meno r va l o r ob t en i do d e acue rdo con l o s e s tado s l i m i t e s de ced enc i a de l a l a a comp r e s i ó n , pand eo l a t e r a l - t o r s i o na l , p andeo l oca l d e l a l a a comp re s i ó n y ced enc i a d e a la a t r acc i ó n : ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Diseño de Miembros a Flexión El factor de plastificación del alma correspondiente a la cedencia del ala a tracción, 𝑹𝒑𝒕: Ot ro s m i emb ro s de secc i ó n H de s i me t r í a dob l e con a lm a s compac t a s o no compac ta s f l ec tada s en t o r no a s u e j e mayo r : La r e s i s t e nc i a nom i na l a f l e x i ó n , 𝑀𝑛 , d eb e se r e l meno r va l o r ob t en i do d e acue rdo con l o s e s tado s l i m i t e s de ced enc i a de l a l a a comp r e s i ó n , pand eo l a t e r a l - t o r s i o na l , p andeo l oca l d e l a l a a comp re s i ó n y ced enc i a d e a la a t r acc i ó n : i. Cuando 𝑰𝒚𝒄 𝑰𝒚 > 𝟎, 𝟐𝟑 ii. Cuando 𝑰𝒚𝒄 𝑰𝒚 ≤ 𝟎, 𝟐𝟑 a) Cuando 𝒉𝒄 𝒕𝒘 ≤ λ𝒑𝒘 𝑹𝒑𝒕 = 𝑴𝒑 𝑴𝒚𝒕 b) Cuando 𝒉𝒄 𝒕𝒘 > λ𝒑𝒘 𝑹𝒑𝒄 = 𝑴𝒑 𝑴𝒚𝒕 − 𝑴𝒑 𝑴𝒚𝒕 − 𝟏 . λ − λ𝒑𝒘 λ𝒓𝒘 − λ𝒑𝒘 ≤ 𝑴𝒑 𝑴𝒚𝒕 𝑹𝒑𝒕 = 𝟏 𝑴𝒑 = 𝐹𝑦 . 𝑍𝑥 ≤ 1,6. 𝐹𝑦. 𝑆𝑥 ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER Diseño de Miembros a Flexión Miemb ro s de secc i ó n H d e s i me t r í a dob l e y s i me t r í a s i mp l e con a lm a s e sbe l t a s f l e c tada s en t o r no a s u e j e mayo r : La r e s i s t e nc i a nom i na l a f l e x i ó n , 𝑀𝑛 , d eb e se r e l meno r va l o r ob t en i do d e acue rdo con l o s e s tado s l i m i t e s de ced enc i a de l a l a a comp r e s i ó n , pand eo l a t e r a l - t o r s i o na l , p andeo l oca l d e l a l a a comp re s i ó n y ced enc i a d e a la a t r acc i ó n : 1. Cedencia del ala a compresión: 𝑴𝒏 = 𝑹𝒑𝒈.𝑴𝒚𝒄 = 𝑹𝒑𝒈. 𝑭𝒚. 𝑺𝒙𝒄 2. Pandeo lateral-torsional: a) 𝑳𝒃 ≤ 𝑳𝒑 No aplica el estado limite de pandeo lateral torsional b) 𝑳𝒑 < 𝑳𝒃 ≤ 𝑳𝒓 𝑴𝒏 = 𝑹𝒑𝒈. 𝑭𝒄𝒓. 𝑺𝒙𝒄 𝑭𝒄𝒓 = 𝑪𝒃. 𝑭𝒚 − 𝟎, 𝟑. 𝑭𝒚 . 𝑳𝒃 − 𝑳𝒑 𝑳𝒓 − 𝑳𝒑 ≤ 𝑭𝒚 ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER 2. Pandeo lateral-torsional: c) 𝑳𝒓 < 𝑳𝒃 𝑭𝒄𝒓 = 𝑪𝒃. 𝝅 𝟐. 𝑬 𝑳𝒃 𝒓𝒕 𝟐 ≤ 𝑭𝒚𝑴𝒏 = 𝑹𝒑𝒈. 𝑭𝒄𝒓. 𝑺𝒙𝒄 Donde: 𝑳𝒓 = 𝝅. 𝒓𝒕. 𝑬 𝟎, 𝟕. 𝑭𝒚 𝑹𝒑𝒈 = 𝟏 − 𝒂𝒘 𝟏𝟐𝟎𝟎 + 𝟑𝟎𝟎. 𝒂𝒘 . 𝒉𝒄 𝒕𝒘 − 𝟓, 𝟕. 𝑬 𝑭𝒚 𝒂𝒘 ≤ 𝟏𝟎 Diseño de Miembros a Flexión Miemb ro s de secc i ó n H d e s i me t r í a dob l e y s i me t r í a s i mp l e con a lm a s e sbe l t a s f l e c tada s en t o r no a s u e j e mayo r : La r e s i s t e nc i a nom i na l a f l e x i ó n , 𝑀𝑛 , d eb e se r e l meno r va l o r ob t en i do d e acue rdo con l o s e s tado s l i m i t e s de ced enc i a de l a l a a comp r e s i ó n , pand eo l a t e r a l - t o r s i o na l , p andeo l oca l d e l a l a a comp re s i ó n y ced enc i a d e a la a t r acc i ó n : ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER 3. Pandeo local del ala a compresión: 𝑭𝒄𝒓 = 𝑭𝒚 − 𝟎, 𝟑. 𝑭𝒚 . λ − λ𝒑𝒇 λ𝒓𝒇 − λ𝒑𝒇 a) Este estado limite no aplica para secciones de alas compactas b) Para secciones con ala no compactas: c) Para secciones con ala esbeltas: 𝑭𝒄𝒓 = 𝟎, 𝟗. 𝑬. 𝒌𝒄 λ𝟐 𝑴𝒏 = 𝑹𝒑𝒈. 𝑭𝒄𝒓. 𝑺𝒙𝒄 Diseño de Miembros a Flexión Miemb ro s de secc i ó n H d e s i me t r í a dob l e y s i me t r í a s i mp l e con a lm a s e sbe l t a s f l e c tada s en t o r no a s u e j e mayo r : La r e s i s t e nc i a nom i na l a f l e x i ó n , 𝑀𝑛 , d eb e se r e l meno r va l o r ob t en i do d e acue rdo con l o s e s tado s l i m i t e s de ced enc i a de l a l a a comp r e s i ó n , pand eo l a t e r a l - t o r s i o na l , p andeo l oca l d e l a l a a comp re s i ó n y ced enc i a d e a la a t r acc i ó n : ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360 ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER 4. Cedencia del ala a tracción: a) Cuando 𝑺𝒙𝒕 ≥ 𝑺𝒙𝒄, este estado limite de cedencia no aplica. b) Cuando 𝑺𝒙𝒕 < 𝑺𝒙𝒄: 𝑴𝒏 = 𝑭𝒚. 𝑺𝒙𝒕 Diseño de Miembros a Flexión Miemb ro s de secc i ó n H d e s i me t r í a dob l e y s i me t r í a s i mp l e con a lm a s e sbe l t a s f l e c tada s en t o r no a s u e j e mayo r : La r e s i s t e nc i a nom i na l a f l e x i ó n , 𝑀𝑛 , d eb e se r e l meno r va l o r ob t en i do d e acue rdo con l o s e s tado s l i m i t e s de ced enc i a de l a l a a comp r e s i ó n , pand eo l a t e r a l - t o r s i o na l , p andeo l oca l d e l a l a a comp re s i ó n y ced enc i a d e a la a t r acc i ó n :
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