diseño de plancha base_agosto 09

7/30/2019 Diseño de Plancha Base_Agosto 09

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Diseño de Planchas Bases ANSI / AISC 360-05

Elaborado por.Ing. Eliud HernándezDealer CSI - VenezuelaVicepresidente INESA.58-412-2390553

Especial colaboración del TSU Héctor A. Díaz C.

Caracas, J ulio 2009

Diplomado en Ingeniería EstructuralMexico DF Agosto 2009



Diseño de Planchas Bases

Datos preliminares y predimensionado:

a.- Columna:

- Perfil: HEB-320

Altura de la columna: d = Espesor del alma: tw =

Ancho de la columna: bf = Modulo plástico: Z =

Espesor del ala: tf = Altura de piso: H =

- Acero: ASTM - A 36 Esfuerzo cedente: Fy =

b.- Plancha base:

Longitud de la plancha: N = hs1 =( N - d ) / 2 =

Ancho de la plancha: B = hs2 =( B - bf ) / 2 =

- Acero: ASTM - A 36 Esfuerzo cedente: Fyp =

520 mm

11.5 mm

3 m

2065.72

2530

100 mm

65 mm

2530

300 mm

20.5 mm

320 mm

430 mm

Kg/cm2

Kg/cm2

X

Y

520 mm

4 3 0 m m HE

B-320

hs1

h s 2

X1

cm3

Caso 1: Plancha Base No Rigidizada



Diseño de Planchas Basesc.- Pedestal:

Longitud del pedestal: PN = Acero de refuerzo: f y =Ancho del pedestal: PB = Recubrimiento: r'c =

Concreto: f'c =250

d.- Barras de anclaje:

Dist. al borde en X: ED1 =Dist. al borde en Y: ED2 =Área de apoyo: Abrg =

- Acero: A193 Gr B7 Esfuerzo último: Fur=

Número de filas de pernos en X: 4 en Y: 4

FILA X

1 2102 903 -904 -210

e.- Definisión de cargas: f.- Soldadura:

- Tipo de electrodo: E70XXCASO

CP Resistencia límite a tracción: FEXX =4920CVSH

775.00

7.76

250.0010354.00

44.2315112.00

27

7/8

CASOS BASICOS DE CARGA

8788

27

70 mm

27/8

nrod

27

dh (mm)

27

nrod.Arod

4

70.00

15.5224

7/8

7.76

4200

V (Kg-m)

123.1712787.0062188.00

M (Kg-m)P (Kg)85.32

60 mm

CONFIGURACION DE ANCLAJES EN LA PLANCHA

7/815.52

dr (pulg)

630 mm750 mm

50 mm

Kg/cm2

cm2

Kg/cm2

Kg/cm

2

hs1

t p

Kg/cm2

Pu

Mu

Vu




Verifi cación de la resistencia al aplastamiento del concreto y tracción de las barras de anclaje:

- Comp resión pura en el diagrama de interacci ón: - Tracci ón p ura y corte en el diagrama de interacció n:

6591 3515

1.45 (Factor de confinamiento)

>

Para Ф = 0.65 Para Ф =

- Resistencia del conjunt o a flexo-compresión:

Pn = > PU

Mn = > MU =

El diseño es satisfactorio Ratico = 0.99

- Máxima tracción en los pernos para el estado

límite de agotamiento del conjunt o:

45.46 Ton-m81.39 Ton

76712.17 Kg

82.32 Ton46.02 Ton-m

230.14 Ton

0.75

19178.04 Kg

238.96 Ton

230.14 Ton

448.96 Ton

200.79 Kg/cm2

Digrama de interacción

Pn, Mn

Pu, Mu

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

0 10 20 30 40 50

M (Ton-m)

P ( T

o n )

Kg/cm2Kg/cm2

21

2

A

A

1

2'85.0

A

A f f c p

B N f P pn

rod

ro d n

T T

T

nt F nvF

nt

nv

nt urod rod nt nt P

F

F V AnF P

3.1

nt P nt P

nP




Cáculo del espesor requerido para la plancha base:

Del diagrama de interacción: Y =

a.- Flexión de la plancha en la interfase de compresión:

Flexión de la plancha en dirección a m:

Flexión de la plancha en dirección a n:

b.- Flexión de l a plancha en la inerfase de tensión:

c.- Espesor de la p lancha base, (AISC 360, Cap F, Sec F.1.1)

Espesor seleccionado tp = Ratio = 0.91

95 mm

10748.62 Kg-m/m

50 mm

N.A.

9060.55 Kg-m/m

60.25 mm

208.40 mm

11709.94 Kg-m/m

45.36 mm

108 mm

11709.94 Kg-m/m

yp

p

req pF

M t

9.0

4)(

N Y

Mu

Pu

X

f

m0.95d

T

P M

2

95.0 d N m

2

8.0 f b Bn

12

EDt d N

xf

2

2m f M

p p

2

2n f M p p

B

xT M p

:mY Para :mY Para

2

Y mY f M p p




Caso 2: Plancha Base Rigidizada

Datos preliminares y pr edimensionado:

a.- Columna:

- Perfil: HEB-400

Altura de la columna: d = Espesor del alma: tw =Ancho de la columna: bf = Modulo plástico: Z =

Espesor del ala: tf = Altura de piso: H =

- Acero: ASTM - A 36 Esfuerzo cedente: Fy =

b.- Plancha base y rigidizadores:

Longitud de la plancha: N = Separación máx. Ss =

Ancho de la plancha: B = hs1 =( N - d ) / 2 =

Espesor rigidizadores: ts = hs2 =( B - bf - ts ) / 2 =

- Acero: ASTM - A 36 Esfuerzo cedente: Fyp =

400 mm 13.5 mm

3 m

3125.38

2530

150 mm

120 mm

113.5 mm

2530

300 mm

24 mm

640 mm

540 mm

13 mm

Kg/cm2

Kg/cm2

X

Y

640 mm

5 4 0 m m HEB-400

hs1

h s 2

S s

ts X1

cm3




c.- Pedestal:

Longitud del pedestal: PN = Acero de refuerzo: f y =Ancho del pedestal: PB = Recubrimiento: r'c =

Concreto: f'c =250

d.- Barras de anclaje:

Dist. al borde en X: ED1 =Dist. al borde en Y: ED2 =Área de apoyo: Abrg =

- Acero: A193 Gr B7 Esfuerzo último: Fur=

Número de filas de pernos en X: 4 en Y: 4

FILA X

1 2602 1003 -1004 -260

e.- Definisión de cargas: f.- Soldadura:

- Tipo de electrodo: E70XXCASO

CP Resistencia límite a tracción: FEXX =4920CVSH

dr (pulg)

15.52

nrod

27

dh (mm) nrod.Arod

CASOS BASICOS DE CARGA

V (Kg-m)

70 mm

8788

CONFIGURACION DE ANCLAJES EN LA PLANCHA

4200

7/815.52

24

7/8

7.767.76

277/8 27 2

750 mm850 mm

60 mm

27

4

80.00

85000.00M (Kg-m)

60 mm

7/8

2500.0016000.00 0.00

10000.00

0.00P (Kg)

60.00

27.0020000.00

Kg/cm2

cm2

Kg/cm2

Kg/cm2

L s

hs1

t p

Kg/cm2

Pu

Mu

Vu




Cargas de diseño, según AISC 341-05, Sec. 8.5.

De acuerdo con la sección 8.5. del codigo AISC 341-05, se podrán tomar las menores de las solicitaciones resultantes de los siguientes casos:

a) Para desarrollar la capacidad a flexión de la column a:

Ry =1.5 (Ver tabla I-6-1 de AISC 341-05)

b) Para alcanzar la cedencia a flexión en las vi gas del porti co (combinaciones de dis eño incluyendo el sismo amplif icado):

Combinación critica:

1.2CP +γCV +ΩoSH1.2CP +γCV - ΩoSH0.9CP +ΩoSH0.9CP - ΩoSH

Ω0 = 3 (Factor de amplificación para porticos tipo SMF)γ = 0.5 (Factor de participación la carga variable)

- Fuerzas para el diseño: Utilizar fuerzas del caso b

Mu (Kg-m)60085.50

-59946.00

Combinación Vu (Kg-m) 0.9CP - ΩoSH

69000.00 Kg60054.00 Kg-m

69000.00 Kg

-30000.00 Kg

60054.00 Kg

-30000.00

-30000.00 Kg

130468.82 Kg-m

76500.00 Kg-m

117500.00Pu (Kg)

79072.01 Kg

84000.00102500.00

30000.00

30000.0030000.00-59914.50

69000.00 60054.00

H

Vu

Pu

Mu

Pu

Z F R Mu y y1.1

H Z F RVu y y /2

Pu

MuuV




Verificación de la resistencia al aplastamiento del concreto y tracción de las barras de anclaje:

- Compresió n pura en el d iag rama d e i nteracción: - Tracción pura y corte en el di agrama de in teracción:

6591 3515

1.36 (Factor de confinamiento)

>

Para Ф = 0.65 Para Ф =

- Resistencia del conjunt o a flexo-compresión:

Pn = > PU =

Mn = > MU =

El diseño es satisfactorio Ratico = 0.90

- Máxima tracción en los p ernos para el estado

límite de agotamiento del conjunt o:

76.98 Ton67.03 Ton-m 60.05 Ton-m

69.00 Ton

76712.17 Kg

648.33 Ton

187.60

230.14 Ton

19178.04 Kg

355.43 Ton

230.14 Ton 0.75

Kg/cm2

Digrama de interacción

Pn, Mn

Pu, Mu

-300

-200

-100

0

100200

300

400

500

600

700

0 10 20 30 40 50 60 70 80

M (Ton-m)

P (

T o n )

Kg/cm2Kg/cm2

21

2

A

A

1

2'85.0

A

A f f c p

B N f P pn

ro d

rod n

T T

T

nt F nvF

nt

nv

nt urod rod nt nt P

F

F V AnF P

3.1

nt P nt P

nP




Cáculo del espesor requerido para la plancha base:

a.- Flexión de la plancha en la int erfase de compresión:

- Momento plástico p ara la cedencia en los p aneles centrales de la plancha

Patrón de lineas de cedencia 1:

Patrón de lineas de cedencia 2:

- Momento plástico para la cedencia en los p aneles laterales de la plancha

120.00 mm

113.50 mm2142.39 Kg-m/m

75.00 mm 1264.70 Kg-m/m

116.64 mm

91.23 mm 845.68 Kg-m/m

Ss

hs1

x

x

Ss

hs1

x

L2

L1 x

Patrón de líneas

de cedencia

s

ssss

S

S hhh x

2

64222

112

1

x

h

h

xS

xS h f

M s

s

s

ss p

P

1

1

1

42

32

1

21

22

4

12

s

ssss

h

hS S S x

x

S

S

h

xS hS f M

s

s

s

sss pP

1

1

412

3

),max( 211 ss hh L

)min( 2,12 ss hh L

1

21

222

22 3

L

L L L L x

2

1

2

2

1

2

2

62

L

L

L

x

x

L

x L L f

M

p

P




b.- Flexión d e la plancha en la interfase de tensión:

- Momento plástico para la cedencia en los p aneles centrales de la plancha

- Momento plástico para la cedencia en los paneles laterales de la plancha

c.- Espesor de la p lancha base, (AISC 360, Cap F, Sec F.1.1)

Espesor seleccionado tp = Ratio = 0.69

2319.18 Kg-m/m

21.27 mm

75.00 mm

31 mm

1682.28 Kg-m/m

84.85 mm

N.A.

2319.18 Kg-m/m

Ss

hs1

x

x

ED1

hS1

hS2

E D 2

ED1

1,

2min 11 EDhh

S x ss

s

14

1

1

EDh

x

x

h

T M

s

s

ro d p

P M

yp

p

req pF

M t

9.0

4)(

122

1

2

2

1

EDh

h

EDh

h

T M

s

s

s

s

rod p

1

2

2

112

1

2

2

1 EDh

x EDh

EDh xh

T M

s

s

s

s

rod p

111 EDhh x ss




Diseño de los rigidi zadores:

Longitud de los rigidizadores: Ls =a =Ancho de los rigidizadores: hs1 =b =

a.- Fuerza de diseño:

Esfuerzo de reacción en el concreto:

Esfuerzo que resiste la plancha sin rigidizadores:

Esfuerzo que deben tomar los rigidizadores:Área tributaria del rigidizador mas solicitado: At =

Fuerza de diseño: Ru =At x σst =

b.- Resistencia a la compresión del rigidi zador:

Coeficiente de longitud efectiva: K =0.65 S = Z =

Relación de esbeltez:

0.21

180.00

60.00 mm

25122.70 Kg

49.92 mm

120 mm

187.60

139.57

180 mm

48.03

18.73

cm2

Kg/cm2

Kg/cm2

Kg/cm

2

s

z

t

z

bab

a

K r

Kl 1

12

E

F

r

Kl yp z

c

u R

a

b

S

Z

B

Z l

p f

pl

p f

st




Esfuerzo crítico de pandeo:

;

Aplica caso a 2485

Resistencia en compresión:

Para Ф =0.90

> Ru Ratio = 0.87

99.85 mm 12.98

29030.13 Kg OK

Kg/cm2

cm2

5.1: cParaaCaso 5.1: cParabCaso

21 ba

a B

ypcr F F c2

658.0 yp

c

cr F F

2

877.0

cr F

Bt A sg

ucr gn RF A R

n R

diseño de plancha base_agosto 09

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