estructuras metalicas - diseño de miembros en tension
Post on 07-Jul-2018
257 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
1/31
A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
Estructuras Metálicas
R. Alex Quispe Choquechambi
Ingeniero CivilUniversidad Andina N.C.V.
Juliaca, PeruSeptiembre de 2015
Diseño de miembros enTensión
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
2/31
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
3/31
A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
CONSIDERACIONES GENERALES
Los miembros a Tensión losencontramos en armaduras depuentes y techos, torres,sistemas de arriostramiento yen situaciones donde se usan
como TIRANTES.
Sólo se necesita determinar lacarga que va a sustentarse,luego se calcula el árearequerida para sustentar esacarga, y finalmente seselecciona una sección deacero que proporcione el área
requerida.
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
4/31
A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISE ODE UN MIEMBRO EN TENSION
• Forma de la seccióntransversal del miembro.
• Tipo y propiedadesmecánicas del acero
• Forma de conectar laspiezas: tornillos osoldaduras.
• Rezago por cortante (“shear
lag”).
Ñ
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
5/31
A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
REQUISITOS DE DISEÑORESISTENCIA NOMINAL DE LOS MIEMBROS A
TENSIÓN ( Pn )
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
6/31
A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
RESISTENCIA NOMINAL DE LOS MIEMBROS ATENSIÓN ( Pn )
Un miembro sin agujeros y sometido a una carga de tensiónpuede resistir, sin fracturarse, una carga mayor que lacorrespondiente al: producto del área de su seccióntransversal por el esfuerzo de fluencia del acero, gracias alendurecimiento por deformación.
Sin embargo, si es cargado hasta el endurecimiento se alargaconsiderablemente antes de la fractura; lo que le restaráutilidad, además puede causar la falla del sistema estructural
del que forma parte.
Además si consideramos este miembro con agujeros paratornillos, éste puede fallar por fractura en la sección neta que
pasa por los agujeros.
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
7/31 A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
RESISTENCIA NOMINAL DE LOS MIEMBROS ATENSIÓN ( Pn )
Los miembros sometidos a tensión axial tienen 3 estadoslimite de falla:
• Flujo plástico en la sección bruta.
• Fractura en el área neta.• Ruptura por cortante y tensión combinadas (para
perfiles de acero laminado)
Las resistencias (permisible y de diseño) dependenfundamentalmente de las características geométricas de lasección transversal del miembro y de las propiedades delacero estructural.
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
8/31 A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
RESISTENCIA NOMINAL DE LOS MIEMBROS ATENSIÓN ( Pn )
La resistencia nominal de un miembro a tensión (Pn), será elvalor mas pequeño de los obtenidos en las expresiones
siguientes:
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
9/31 A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
FLUENCIA(FLUJO PL STICO)EN LA SECCIONBRUTA
Estado límite de fluencia en la sección bruta (prevenir un
alargamiento excesivo del miembro)
LRFD:
ASD:
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
10/31 A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
FRACTURA EN LA SECCI N NETA CONTORNILLOS
Estado
LRFD:
ASD:
f ó
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
11/31 A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
Diagrama de flujo para la revisión de los estadoslímite de flujo plástico en la sección bruta y de
fractura en el área neta de miembros en tensión
S CC O
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
12/31 A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
REA BRUTA DE LA SECCIONTRANSVERSAL
Es el área total de la sección transversal, es decir, el áreasólida de la sección de un miembro.
REA NETA DE LA SECCION
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
13/31 A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
REA NETA DE LA SECCIONTRANSVERSAL
Ó simplemente “área neta”, se refiere al área bruta de lasección transversal menos la de agujeros, ranuras u otrasmuescas.
La presencia de un agujero en un miembro sujeto a tensiónincrementa el esfuerzo unitario, aunque el agujero esté
ocupado por un tornillo y habrá concentración de esfuerzos alo largo del borde del agujero.
REA NETA DE LA SECCION
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
14/31 A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
REA NETA DE LA SECCIONTRANSVERSAL
Para los cálculos se debe utilizar anchos de agujeros 1.5 mm
(1/16”) mayores que el diámetro nominal del agujero, medidonormalmente a la dirección de los esfuerzos, esta holgura esdebido a que se toma en cuenta el daño potencial del aceroalrededor del agujero durante el proceso de fabricación(punzonado).
bn: ancho neto
EFECTO DE AGUJEROS EN
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
15/31 A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
EFECTO DE AGUJEROS ENZIG ZAG
Si se tiene más de una hilera
de agujeros para tornillos oremaches en un miembro,frecuentemente esconveniente escalonar losagujeros (zig zag) con el finde tener en cualquier secciónel máximo de área neta pararesistir la carga
A lo largo de la línea diagonalexiste una combinación deesfuerzos cortantes ynormales y por ello debeconsiderarse un área menor
Añadir por cada diagonal una
cantidad dada por la ecuaciónempírica:
S = (paso) Separación longitudinaleje a eje entre dos agujerosconsecutivos.
g = gage (gramil) Separacióntransversal eje a eje entre dos
agujeros.
SECCIONES CRITICAS DE POSIBLES
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
16/31 A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
SECCIONES CRITICAS DE POSIBLESFALLAS EN PLACAS
Pueden existir varias trayectorias, cada una de las cuales
puede ser crítica en una junta específica. Debe considerarsecada una de las trayectorias posibles y usarse la que dé elmenor valor (área neta critica).
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
17/31 A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
18/31 A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
19/31 A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
20/31 A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
21/31
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
22/31 A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
23/31 A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
24/31
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
25/31 A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
26/31 A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
27/31 A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
28/31
APLICACION
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
29/31
A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
APLICACION
EJEMPLO: Determine el área neta de la placa de 3/8’’ x 8’’. La
placa está conectada en sus extremos con dos líneas detornillos de ¾’’.
APLICACION
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
30/31
A C I SESTRUCTURAS METALICAS – DISEÑO DE MIEMBROS A TENSION
APLICACION
EJEMPLO: Determine el área neta crítica de la placa de ½’’ de
espesor con perforaciones para tornillos de ¾’’, considere unaholgura para perforaciones de 1/8’’. Considere trayectorias defalla: ABCD, ABEF, ABCEF)
APLICACION
-
8/18/2019 ESTRUCTURAS METALICAS - Diseño de Miembros en Tension.
31/31
APLICACION
EJEMPLO: Un par de platinas PL12.7x300 mm unen doslaminas PL 15.9x300, los pernos están separados gage=50.8mm y paso=76.2 mm. Se usa acero grado 50 y pernos de ¾’’.Calcular Pn (resistencia nominal)
top related