diseño en acero ii - capítulo 3 (flexión y corte)(1)

UNIDAD III

DISEÑO DE VIGAS ARMADAS

CAPACIDADES A DESARROLLAR:

- Desarrollar estructuras de elementos en Flexión y Corte.

CONTENIDOS

1. Metodología de Diseño.

2. Disposiciones Generales.

3. Resistencia Nominal a la Flexión, Mn.

4. Resistencia Nominal al Corte, Vn.

5. Alas y Almas con Cargas concentradas (J10)

UNIDAD III


TÓPICOS A SER EVALUADOS:

◦ Resolución de problemas de diseño de elementos en Flexión y Corte.

◦ Consideración de los distintos fenómenos de inestabilidad de Vigas.

UNIDAD III


ESTADOS DE FALLA

FALLA POR PANDEO DEL ALA COMPRIMIDA

UNIDAD III


UNIDAD III


PANDEO POR CORTE DEL ALMA

UNIDAD III DISEÑO DE VIGAS ARMADAS

1. Metodología de diseño.

Materiales: , E, Fy, , etc.

Dimensiones: Largo, ancho, espesor, etc. (Alas, alma, atiesadores, arriostramientos, refuerzos).

Propiedades de la Sección: Área, Eje neutro, Inercia, Módulo Elástico y plástico, radio de giro, etc.

Clasificación del elemento según esbeltez: Según Tabla B4.1b para Miembros en Flexión (AISC

360-10).Ala y alma: Compacta, No Compacta o Esbelta.

Resistencia Nominal

a la flexión: Según Capítulo F (F2 a F12).

al corte: Según Capítulo G (G2 y G3).

cargas concentradas: Según Capítulo J (J10).

Cargas de diseño: Según las combinaciones de carga correspondientes.

Verificaciones (Factores de utilización): Comparación entre resistencias nominales y cargas de

diseño con sus correspondientes factores de diseño.



Resistencia requerida en flexión (Caso 1)

De acuerdo al punto B3.7 de la norma ANSI/AISC360-10, para determinar la

resistencia requerida a flexión (Mu o Ma) en vigas se puede utilizar una redistribución

de momentos tanto en ASD como LRFD si se cumplen las siguientes condiciones:

i) Vigas clasificadas como compactas según Tabla B4.1b.

ii) La Longitud No Arriostrada (Lb) no debe exceder Lm que se determina como sigue:

(a) Vigas Doble-T de doble simetría y de simetría simple con el ala en compresión

igual o mayor que el ala en tensión cargada en el plano del alma.

(b) Barras sólidas rectangulares y vigas de cajón simétricas flectadas sobre su eje

mayor




Donde:

Fy = Tensión de fluencia mínima especificada en el ala en compresión

M1 = Menor momento en el extremo de la Longitud No Arriostrada (Lb)

M2 = Mayor momento en el extremo de la Longitud No Arriostrada (Lb)

ry = Radio de giro en torno al eje menor

M1/M2 = Es positivo cuando los momentos producen doble curvatura

Es negativo cuando los momentos producen curvatura simple

Nota: No hay límite en Lb para miembros con secciones transversales cuadradas o

circulares o para cualquier eje flectado sobre el de menor inercia.




La redistribución de momentos se realiza de acuerdo a lo siguiente:

i) En los puntos de apoyo, los momentos negativos producidos por la carga gravitacional

y determinados de acuerdo a un análisis elástico, pueden ser reducidos en (1/10), es

decir, multiplicados por (9/10).

ii) Y el momento máximo positivo debe ser incrementado en (1/10) del momento

negativo promedio determinado de acuerdo a i).

Esta redistribución es aplicable únicamente cuando los diagramas de momento son

obtenidos a través de un análisis elástico y es aplicable sólo a vigas.

Una redistribución inelástica es posible en estructuras más complicadas como marcos,

pero la reducción/amplificación del 10% ha sido verificada sólo para vigas.

Por lo tanto, para otras estructuras, el Anexo 1 “Diseño por análisis inelástico” de la

norma debería ser aplicado.




Sin embargo, esta redistribución de momentos no es permitida cuando:

i) Fy excede 450 Mpa (4574 kg/cm2)

ii) Cargas en voladizo

iii) Diseño de conexiones parcialmente restringidas (PR)

iv) Diseño mediante análisis inelástico según Anexo 1 de la norma.

v) La resistencia axial requerida excede:

(a) 0,15· c · Fy · Ag (LRFD)

(b) 0,15· Fy · Ag / Wc (ASD)



Resistencia requerida en flexión (Caso 1I)

De acuerdo al punto Anexo 1 de la norma ANSI/AISC360-10 trata el diseño por

análisis inelástico, en el que se permiten consideraciones relativas a la redistribución de

fuerzas y momentos en miembros y conexiones como resultado de fluencias

localizadas.

Sin embargo, este análisis puede ser realizado sólo cuando se diseña por el método

LRFD.

Estas disposiciones no se aplican al diseño sísmico.

Un método muy satisfactorio usado para el análisis inelástico de estructuras es el

método del trabajo virtual.




Para aplicar este análisis se debe cumplir las siguientes condiciones:

i) Fy no debe exceder 450 Mpa (4574 kg/cm2)

ii) La sección transversal de los miembros en donde se ubiquen las rótulas plásticas

deben ser de doble simetría con razones ancho-espesor en sus elementos

comprimidos sin exceder pd, donde pd es igual a p definido en la Tabla B4.1b,

excepto como se modifica a continuación:

(a) Para razones ancho-espesor (h/tw) del alma de secciones Doble-T, HSS

rectangulares y secciones cajón sujetas a flexión y compresión combinadas:




ii) La sección transversal de los miembros en donde se ubiquen las rótulas plásticas

deben ser de doble simetría con razones ancho-espesor en sus elementos

comprimidos sin exceder pd, donde pd es igual a p definido en la Tabla B4.1b,

excepto como se modifica a continuación:

(a) x

(b) Para las razones ancho-espesor (b/t) de las alas de secciones cajón rectangulares

y tubulares, planchas de refuerzo en las alas, y planchas de diafragma entre líneas

de conectores o soldaduras:

(c) Para las razones diámetro-espesor (D/t) de tubos circulares en flexión:




Donde:

h = De acuerdo a sección B4.1

tw = Espesor del alma

Pu = Resistencia axial a compresión requerida

Py = Fy· Ag = resistencia de fluencia axial

c = 0,9 = Factor de resistencia para compresión

b = De acuerdo a sección B4.1

t = De acuerdo a sección B4.1

D = Diámetro exterior del miembro HSS redondo




iii) La Longitud No Arriostrada (Lb) no debe exceder Lpd que se determina como sigue:

(a) Para miembros Doble-T con simetría doble flectada sobre su eje fuerte:

Donde:

ry = radio de giro en torno al eje menor

Cuando la magnitud del momento flector en cualquier ubicación

dentro de la Longitud No Arriostrada (Lb) excede M2.

Sino:

Cuando

Cuando





(a) Para miembros Doble-T con simetría doble flectada sobre su eje fuerte:

Donde:

M1 = Menor momento en el extremo de la Longitud No Arriostrada (Lb)

M2 = Mayor momento en el extremo de la Longitud No Arriostrada (Lb)

Mmid = Momento en la mitad de la Longitud No Arriostrada (Lb)

M’1 = Momento efectivo en el extremo opuesto de M2

Los momentos M1 y M2 son individualmente tomados como positivos cuando causan

compresión en la misma ala así como lo contrario es para el momento M2 y negativos.





(a) d

(b) Para barras rectangulares sólidas y vigas cajón simétricas, flexionadas en torno a

su eje fuerte:

Para todos los tipos de miembros sujetos a compresión axial y que contengan

rótulas plásticas, las Longitudes No Arriostradas (Lb) sobre los ejes fuerte y débil

de la sección transversal no debe exceder 4,71𝑟𝑥 𝐸 𝐹𝑦 y 4,71𝑟𝑦 𝐸 𝐹𝑦 ,

respectivamente.




Nota: No hay límite en Lb para miembros que contengan rótulas plásticas en los

siguientes casos:

(1) Miembros con sección transversal circular o cuadrada sujetos solo a flexión

o a la combinación de flexión y tracción.

(2) Miembros solicitados solo a flexión sobre su eje débil o a la combinación de

tracción y flexión sobre su eje débil.

(3) Miembros solicitados solo a tracción.

iv) Para asegurar una adecuada ductilidad en miembros en compresión con rótulas

plásticas, la resistencia de diseño en compresión no debe exceder 0,75·Fy·Ag



Resistencia de diseño (LRFD) o admisible (ASD) en flexión

La Resistencia de diseño a Flexión, Øb·Mn, o la resistencia admisible en flexión, Mn/Ωb, se

deben determinar de la siguiente manera:

Para diseño a Flexión se tiene:

Øb = 0.90 (LRFD) Ωb = 1.67 (ASD)

y la Resistencia de flexión nominal, Mn, se debe determinar con las secciones de F2 a

F12.

Se supone que los puntos de apoyos de las vigas están restringidos contra la rotación

en torno al eje longitudinal (volcamiento).



Factor de modificación por pandeo lateral-torsional, Cb

El término Cb es un coeficiente de momentos que se incluye en la determinación de la

capacidad de momento de una viga para tomar en cuenta el efecto de diferentes

gradientes de momento sobre el pandeo lateral torsional (LTB).

En otras palabras, el LTB puede verse afectado considerablemente por las restricciones en

los extremos y las condiciones de carga del miembro.

Este coeficiente se debe considerar cuando la Longitud No Arriostrada (Lb) de la viga es

mayor a Lp, es decir, en los casos que se produce LTB inelástico y LTB elástico.

Al utilizar valores de Cb, la capacidad de momento obtenida al multiplicar la Resistencia

Básica x Cb, no puede ser mayor que Mp.




Caso 1: Arriostramientos laterales distanciados a Lb

i) Miembros con simetría doble

donde:

Cb: Factor de modificación por pandeo lateral-torsional para diagramas de momento

no uniformes cuando ambos extremos del segmento no arriostrado están

restringidos al volcamiento.

Mmáx: Valor absoluto del máximo momento en el segmento no arriostrado.

MA: Valor absoluto del momento en el primer cuarto del segmento no arriostrado.

MB: Valor absoluto del momento en el centro del segmento no arriostrado.

MC: Valor absoluto del momento en el tercer cuarto del segmento no arriostrado.





i) Miembros con simetría doble

Curvatura Simple Curvatura Doble

Casos particulares:

• Voladizos o extremos colgados donde el extremo libre no está arriostrado: Cb = 1,0

• Miembros de doble simetría, sin carga lateral en su Longitud no arriostrada, con:

- Momentos iguales en los extremos con signo opuesto (momento uniforme): Cb = 1,0

- Momentos iguales en los extremos con igual signo (curvatura doble): Cb = 2,27

- Uno de los momentos extremos es cero: Cb = 1,67





ii) Miembros con simetría simple

donde:

Cb, Mmáx, MA, MB,MC: Ver Caso 1.

Rm :Factor de modificación para secciones de simetría simple

- Curvatura simple

- Curvatura doble





ii) Miembros con simetría simple

donde:

Iy Top: Momento de inercia del ala superior en torno al eje y.

Iy: Momento de inercia del miembro en torno al eje y.

El valor de Rm es : mayor a 1 cuando el ala superior es mayor al ala inferior

menor a 1 cuando el ala inferior es mayor al ala superior

En miembros con simetría simple solicitados por flexión con curvatura doble, la

resistencia de pandeo lateral-torsional debe ser verificada para ambas alas. La resistencia

disponible de flexión debe ser mayor o igual que el máximo momento requerido que

causa compresión del ala bajo consideración.




Caso 2: Arriostramientos laterales “continuo” en el ala superior

i) Carga distribuida gravitacional

Se utiliza cuando una viga está sujeta a curvatura doble y el ala superior está arriostrada

lateralemente en forma “continua” por viguetas cercanamente distanciadas y/o un deck.

donde:

M0: Valor del momento en extremo de la Longitud No Arriostrada (Lb) que

genera la mayor tensión de compresión en el ala inferior.

M1: Valor del momento en el otro extremo de la Longitud No Arriostrada (Lb).

MCL: Valor del momento en el centro de la Longitud No Arriostrada (Lb)

(M0+M1)*: = M0 si M1 es positivo.

Lb: Longitud No Arriostrada (Lb) en donde el giro se encuentra restringido.





i) Carga distribuida gravitacional





ii) Carga distribuida hacia arriba

En el caso que la carga se encuentre aplicada hacia arriba, como es el caso en que el

viento produce succión en los elementos de techo, se producen compresiones en el ala

inferior, las cuales pueden producir pandeo.

Yura y Helwig, en el 2009, desarrollaron tres fórmulas que permiten determinar el valor

de Cb, dependiendo del sigo de los momentos en los extremos.





ii) Carga distribuida hacia arriba




Caso 3: Carga aplicada fuera del eje neutro de la viga

Todas las ecuaciones del capítulo F relacionadas con el pandeo lateral torsional asumen

que la carga está aplicada en el eje neutro de la viga.

En estos casos, Cb puede ser considerado igual a 1.

Sin embargo, cuando existen voladizos o vigas sin arriostramientos en su luz y la carga se

encuentra aplicada en el ala superior, es incorrecto considerar Cb igual a 1, ya que en

estos casos la carga crítica de LTB debería incluso reducirse.

Esta reducción de la carga crítica de LTB se puede considerar en vigas Doble-T

compactas, en forma conservadora, asumiendo igual a 1 el término de la raíz cuadrada de

la fórmula F2-4 de la norma.

En el caso opuesto en que la carga se encuentra suspendida del ala inferior (no

arriostrada), esta carga tiende a estabilizar la viga.



La Resistencia Nominal a la Flexión, Mn, queda definida por el estado último del

elemento:

1. Fluencia de la Sección: Y (Yielding)

2. Pandeo Lateral Torsional: LTB (Lateral-Torsional Buckling)

3. Pandeo Local Ala Comprimida: FLB (Flange Local Buckling)

4. Pandeo Local Alma: WLB (Web Local Buckling)

5. Fluencia Ala en Tracción: TFY (Tension Flange Yielding)

6. Pandeo Local Ala: LLB (Leg Local Buckling) (F10)

7. Pandeo Local: LB (Local Buckling) (F8)

La Tabla F1.1 de la norma ANSI/AISC360-10 permite determinar los estados límites

aplicables (Limit State) de acuerdo a una viga sometida a flexión, de acuerdo a:

i) Tipo de sección (Cross Section)

ii) Esbeltez del ala (Flange Slenderness)

iii) Esbeltez del alma (Web Slenderness)



Tabla F1.1



Clasificación de acuerdo a la razón ancho/espesor de sus elementos

En la Tabla B4.1b, se definen las razones ancho/espesor límite (λp y λr) para partes

individuales de miembros en flexión para clasificar estas partes como:

i) Compacta (C) Cuando λ < λp

ii) No compacta (NC) Cuando λp < λ < λr

iii) Esbelta (S) Cuando λr < λ

Adicionalmente, de acuerdo a la Tabla B4.1b, los límites λp y λr dependen de las

condiciones de borde de los elementos analizados:

i) Elementos no atiesados ii) Elementos atiesados

(Unstiffened Elements) (Stiffened Elements)



Tabla B4.1b



Tabla B4.1b

Elementos no atiesados:

(a) Alas de secciones Doble-T y T:

- b es la mitad del ancho total del ala bf.

- Para alas de espesor variable, el espesor será el promedio entre el espesor medido en

el lado libre y el espesor correspondiente medido en la cara del alma.

(b) Alas de ángulos, canales y secciones Z:

- b es el ancho nominal completo.

(c) Planchas:

- b es la distancia desde el borde libre hasta la primera línea de conectores o soldadura.

(d) Almas de secciones T:

- d es la profundidad nominal total de la sección.



Tabla B4.1b



Tabla B4.1b

Elementos atiesados:

(a) Almas de secciones laminadas o plegadas (rolled):

- h es la distancia libre entre alas menos el filete o esquina redondeada que se produce

en el encuentro ala-alma.

- hc es dos veces la distancia desde el centroide a la cara interna del ala comprimida

menos el filete o esquina redondeada.

(b) Almas de secciones armadas (buil-up):

- h es la distancia libre entre alas soldadas.

- hc es dos veces la distancia desde el centroide a la cara interior del ala comprimida en

secciones de ala soldadas.

- hp es dos veces la distancia desde el eje neutro plástico a la cara interior comprimida

del ala comprimida en secciones de alas soldadas.



Tabla B4.1b

Elementos atiesados:

(c) Alas o planchas en secciones armadas (built-up):

- b es la distancia entre líneas adyacentes de conectores o líneas de soldadura.

(d) Alas y Almas de secciones tubulares rectangulares (HSS):

- b es la distancia libre entre almas menos las esquinas redondeadas de cada lado.

- h es la luz libre entre alas menos las esquinas redondeadas de cada lado.

- Cuando la esquina redondeada no se conoce, b y h se toman como la dimensión

exterior correspondiente menos tres veces el espesor.

(e) Planchas de cubiertas perforadas:

- b es la distancia transversal entre las líneas más cercanas de conectores, y el área

neta de la plancha es considerada con el agujero mas ancho.

.



(F2) PERFIL DOBLE-T compacto de doble simetría

PERFIL CANAL sometido a flexión en torno a su eje fuerte

La Resistencia Nominal a Flexión, Mn, es el menor valor entre los siguientes estados

límites:

Fluencia de la Sección (Y)

Pandeo Lateral Torsional (LTB)




PERFIL CANAL compacto de simple simetría


Donde:

Fy :Tensión de fluencia del acero.

Zx : Módulo plástico de la sección en torno al eje “x”.






NOTA: El eje neutro elástico (elastic n.axis) no siempre coincide con el eje neutro

plástico (plastic n.axis). El eje neutro plástico se sitúa tal que las fuerzas de compresión y

tracción se encuentren en equilibrio.






No se produce el Pandeo Lateral Torsional.

.

.

Donde:

Nota: El término de la raíz cuadrada de la Tensión Crítica de LTB puede tomarse

conservadoramente igual a 1,0.

Tensión Crítica de LTB =






Donde:

Fy : Tensión de fluencia del acero.

Sx : Módulo elástico de la sección en torno al eje “x”.

Lb : Longitud entre puntos que están ya sea arriostrados contra desplazamientos laterales en

el ala en compresión o arriostrados contra giro de la sección.

E : Módulo de elasticidad del acero (200000 Mpa).

J : Constante torsional.

ho : Distancia entre los centroides de las alas.






Las longitudes límites Lp y Lr se determinan a continuación:






Determinación del coeficiente “c”

a) Para secciones Doble-T con simetría doble:

b) Para Canales:

Determinación del coeficiente “rts”

Nota: Para Secciones Doble-T con doble simetría y alas rectangulares, se tiene:

Sin embargo, en forma aproximada y conservadora, rts se puede considerar

como el radio de giro de: ala en compresión más un sexto del alma.



(F3) PERFIL DOBLE-T de doble simetría con alma compacta y alas no

compactas o esbeltas bajo flexión c/r al eje fuerte (x)


límites:


Pandeo Local del Ala Comprimida (FLB)






Se Aplica según lo indicado en Pandeo Lateral Torsional de la Sección (F2)






a) Para secciones con alas no compactas:

b) Para secciones con alas esbeltas:






Donde:

Esbeltez límite para Ala Compacta, Según Tabla B4.1b.

Esbeltez límite para Ala No Compacta, Según Tabla B4.1b.

Para efectos de cálculo, se debe considerar:

h : Distancia definida según Sección B4.1b.

=𝑏

𝑡



(F4) PERFIL DOBLE-T de doble y simple simetría con almas compactas y no

compactas bajo flexión c/r al eje fuerte (x)


límites:

Fluencia del Ala en Compresión (Y)



Fluencia del Ala en Tracción (TFY)

NOTA: Los perfiles Doble-T diseñados de acuerdo a F4 pueden ser diseñados

conservadoramente utilizando la sección F5.





Metodología para evaluar , pw y rw

Tabla B4.1b






Por lo tanto, Comparando con rw, de define si uno entra al caso F4 o F5.






Donde:

Myc : Momento de fluencia en el ala en compresión.


Sxc : Módulo elástico referido al ala comprimida en torno al eje “x”.

Rpc : Factor de plastificación del alma.

Este factor toma en cuenta el efecto del pandeo inelástico en el alma.






El Factor de Plastificación del alma, Rpc, debe ser determinado según:

i. Cuando:

a) Cuando:

b) Cuando:

ii. Cuando:






No se produce fluencia del ala en tracción

Donde:

Sxt : Módulo elástico referido al ala traccionada en torno al eje “x”.

Sxc : Módulo elástico referido al ala comprimida en torno al eje “x”.

Myt : Momento de fluencia en el ala en tracción.

Rpt : Factor de plastificación del alma.

Este factor toma en cuenta el efecto del pandeo inelástico en el alma.






El Factor de Plastificación del alma corresponde al estado límite de fluencia del ala en tracción, Rpt,

y se determina según:

i. Cuando:

ii. Cuando:

Donde:

pw = p : Esbeltez para alma compacta según Tabla B4.1b.

rw = r : Esbeltez para alma no compacta según Tabla B4.1b.






No se produce el Pandeo Lateral Torsional.

.

.

Donde:

Nota: El término de la raíz cuadrada de la Tensión Crítica de LTB puede tomarse

conservadoramente igual a 1,0.

Tensión Crítica de LTB = 𝐹𝑐𝑟 = 𝐶𝑏 ∙ 𝜋2 ∙ 𝐸

𝐿𝑏𝑟𝑡𝑠

2 ∙ 1 + 0,078 ∙

𝐽

𝑆𝑥 ∙ ℎ𝑜∙

𝐿𝑏𝑟𝑡𝑠

2






Donde:


Sx : Módulo elástico de la sección en torno al eje “x”.

Lb : Longitud entre puntos que están ya sea arriostrados contra desplazamientos laterales en

el ala en compresión o arriostrados contra giro de la sección.

E : Módulo de elasticidad del acero (200000 MPa).

J : Constante torsional.

Si







Donde:

FL se determina según:

a) Cuando:

b) Cuando:






El Factor de Plastificación del alma, Rpc, debe ser determinado según:

i. Cuando:

a) Cuando:

b) Cuando:

ii. Cuando:






Donde:

Sxc, Sxt : Módulo de sección elástico referido al ala en compresión y tracción respectivamente.

pw : Esbeltez para alma compacta según Tabla B4.1b.

rw : Esbeltez para alma no compacta según Tabla B4.1b.

hc : Doble de la distancia entre el centroide a alguno de los siguientes: la cara

interna del ala en compresión menos el radio de filete o de esquina (perfiles

laminados); la línea más cercana de pernos en el ala en compresión o la cara

interna del ala en compresión cuando se usan soldaduras (secciones armadas).






Los límites de longitud no arriostrada, Lb, se determinan según:

a) Longitud no arriostrada para el estado límite de fluencia, Lp:

b) Longitud no arriostrada para el estado límite de pandeo inelástico lateral-torsional, Lr:






El Radio de giro efectivo para Pandeo Lateral-Torsional, rt, se debe determinar según:

i. Para secciones Doble-T con ala rectangular en compresión:

Donde:

bfc: Ancho del ala en compresión.

tfc: Espesor del ala en compresión.







El Radio de giro efectivo para Pandeo Lateral-Torsional, rt, se debe determinar según:

Nota: Para secciones Doble-T con alas rectangulares en compresión, rt puede ser aproximado

conservadoramente como el radio de giro de: el ala en compresión más un sexto de la zona

comprimida del alma, es decir






Secciones con Ala Compacta: No existe Pandeo Local.

Secciones con Ala No Compacta:

Secciones con Ala Esbelta:






Donde:

Rpc: Factor de Plastificación del alma.

pf : Esbeltez para alma compacta según Tabla B4.1b.

rf : Esbeltez para alma no compacta según Tabla B4.1b.



(F5) PERFIL DOBLE-T de doble y simple simetría con alma esbelta bajo

flexión c/r al eje fuerte (x)


límites:











Cuando:

No aplica el estado límite de fluencia del ala en tracción.

Cuando:






a) Cuando: No aplica el estado límite de LTB.

b) Cuando:

c) Cuando:






Donde:

Lp: Se define según (F4).

Rpg: Factor de reducción de resistencia en flexión según:

aw: Se define según (F4), pero no debe exceder de 10.

rt: Se define según (F4).






Secciones con Ala Compacta: No existe Pandeo Local.

Secciones con Ala No Compacta:

Secciones con Ala Esbelta:






Donde:

pf : Esbeltez para alma compacta según Tabla B4.1b.

rf : Esbeltez para alma no compacta según Tabla B4.1b.



La Resistencia Nominal al Corte, Vn, queda definida por el caso que corresponda:


2. Miembros con Almas No Atiesadas o Atiesadas (Sin campo de Tracciones)

3. Campo de Tracciones.



Disposiciones Generales

Aquí se presentan dos métodos para determinar la resistencia de Corte,Vn:

(G2) Miembros con almas No Atiesadas o Atiesadas:

No considera la resistencia post pandeo (Sin Campo de Tracciones).

(G3) Campo de Tracciones.



Pandeo del Alma por Corte



Resistencia Post Pandeo



(G2) Miembros con Almas No Atiesadas o Atiesadas

1. Resistencia al Corte

Se aplica a almas de miembros de simetría doble o simple y canales solicitados a corte en el plano

del alma.

Aw

a) Para Almas de miembros laminados de Sección H con: tw h



(G2) Miembros con Almas

No Atiesadas o Atiesadas


b) Para Almas de todos los otros perfiles de simetría doble o simple y canales, excepto tubos circulares:

i. Cuando:

ii. Cuando:

iii. Cuando:





Donde:

Aw: Área del alma, calculada como altura total del perfil por espesor del alma.

h: Para secciones soldadas es la distancia libre entre las alas.

tw: Espesor del alma.

Cv: Coeficiente de corte del alma.

kv: Coeficiente de pandeo por corte del alma, se determina según:

i. Para Almas sin atiesadores transversales y con:

Excepto para alma de perfiles T, donde:





ii. Para almas atiesadas:

Donde:

a: distancia libre entre

atiesadores transversales.

h: Para secciones soldadas

es la distancia libre entre

las alas.

a

h




2. Atiesadores transversales

i. No se requieren atiesadores transversales cuando se cumple alguna de las siguientes condiciones:

a) Cuando:

b) Cuando la resistencia disponible de corte según G2.1 para kv=5,0 sea mayor que la resistencia requerida de corte.

ii. En caso contrario, sí se requieren atiesadores transversales, y estos deben disponer de un momento de inercia Ist mínimo:

- respecto a un eje que pasa por el centro del alma para pares de atiesadores

- en torno de la cara en contacto con la plancha del alma para atiesadores simples

Donde: b: menor valor entre “a” y “h”.



(G2) Miembros con Almas

No Atiesadas o Atiesadas


iii. Requisitos de instalación



(G3) Campo deTracciones

1. Límites en el uso del campo de tracciones

Se permite en miembros con alas cuando la plancha del alma es soportada por sus cuatro lados

por alas o atiesadores. No se permite el campo de tracciones en los siguientes casos (En estos

casos,Vn se determina según G2):

a) Para paneles extremos en todos los miembros con atiesadores transversales

b) Cuando:

c) Cuando:

d) Cuando:

Donde:

Afc: Área del ala en compresión.

Aft: Área del ala en tracción.

bfc: Ancho del ala en compresión.

bft: Ancho del ala en tracción.




2. Resistencia de corte considerando campo de tracciones

a) Cuando:

b) Cuando:

Donde:

kv y Cv son definidas en G2.1.





Los atiesadores transversales necesarios para la formación del Campo de Tracciones deben

cumplir los requerimientos de la Sección G2.2 y las siguientes limitaciones:

1) (Esbeltez del atiesador: razón ancho/espesor)

2) (Momento de inercia del atiesador, respecto

a un eje que pasa por el centro del alma

para pares de atiesadores, o en torno de la

cara en contacto con la plancha del alma

para atiesadores simples)





Ist1: Momento de inercia mínimo del atiesador transversal requerido para el desarrollo

de la resistencia por pandeo de corte del alma (Según G2.2).

Ist2: Momento de inercia mínimo del atiesador transversal requerido para el desarrollo de la

resistencia total por pandeo de corte del alma más la resistencia por campo de

tracciones en el alma, Vr = Vc2

Vr: Carga de corte de diseño (requerida) según combinaciones LRFD o ASD.

Vc1: Menor resistencia de corte disponible considerando el atiesador, según G2.1.

Vc2: Menor resistencia de corte disponible considerando el atiesador, según G3.2.

Fyw: Tensión de fluencia mínima del material del alma.



(G3) Explicación del Campo deTracciones

diseño en acero ii - capítulo 3 (flexión y corte)(1)

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