ejemplos diseño columnas
DESCRIPTION
diseño basico de columnas...sin explicacion ...se usan diagramas de interaccionTRANSCRIPT
UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR
FACULTAD MULTIDISCIPLINARIA ORIENTAL
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA Y
ARQUITECTURA
MATERIA: DISEÑO ESTRUCTURAL
DOCENTE: ING.
ALUMNO:
CICLO II -2015
Diseño de columnas
60 cm
40 cm
1-Para la sección de columna mostrada, (60x40) cm, sometida únicamente a carga axial, determine la carga de rotura. Se considera f´c=210 kg/cm2, fy=2800 kg/cm2, compruebe que la ubicación de la carga axial corresponde al centroide de la sección.
Ac=Ag−Ast ; Ast=34.02cm2 ;
Ac=( (40cm ) (60cm ) )−34.02cm2 ¿
Ac=2365.98cm2
Po=0.85 f ´ c ( Ac )+AstFy
Po=0.85(210 kg
cm2 )(2365.98cm2)+(34.02cm2)(2800kg
cm2 )
Po=517,583.43kg
Po=517.58Ton
Ycp
fs`s fc
Po
Fs1=As1Fy=(8.51cm2 )(2800 kg
cm2 )=23,828kg=23.828Ton
Fs2=As2Fy=(5.67cm2 )(2800 kg
cm2 )=15,876kg=15.876Ton
Fs3=As3 Fy=(5.67cm2 )(2800 kg
cm2 )=15,876kg=15.876Ton
Fs4=As4 Fy=(5.67cm2 )(2800 kg
cm2 )=15,876kg=15.876Ton
Fs5=As5 Fy=(8.51cm2 )(2800 kg
cm2 )=23,828kg=23.828Ton
Fc=0.85 f ´ c Ac=(0.85 )(210 kg
cm2 ) (2365.98cm2 )
Fc=422,327.43kg=422.327Ton
∑ F=Po ( ycp )
517.58 ( ycp )=23.828 ton (4 cm )+15.876 ton (17cm )+15.876 ton (30cm )+15.876 ton (43cm )+23.828 ton (56cm )+422.327 ton (30cm )
ycp=15,528.33Ton∗cm517.58Ton
ycp=30cm ; Se encuentra en el centroide, por estar armada simétricamente al
realizar un análisis en la otra dirección dará como resultado que la fuerza está
actuando también en el centroide.
40 cm
40 cm
2-Para la sección de columna (40x40) cm mostrado, determine los siguientes
puntos:
1. Po, capacidad axial máxima.
2. Condición balanceada.
3. Mo.
Considere: f´c=210 kg/cm2 , fy=2800 kg/cm2 , además revisar si las
siguientes condiciones de carga son satisfechas por la capacidad de la
columna.
Condición 1: P=65Ton, M=10 ton-m;
Condición 2: P=75 ton, M=25 ton-m
1. Po, capacidad axial máxima. (El esquema es similar al ejercicio anterior)
Po=0.85 f ´ c ( Ag−Ast )+AstFy
Po=0.85(210 kg
cm2 )( (40∗40 )cm2−(22.68cm2) )+(22.68cm2 )(2800 kg
cm2 )Po=345,055.62kg
Po=345.055Ton
2. Condición balanceada.
C
35-C
Es1
Es2
Es3=Ey Fs3
Fs2
Fs1
Fc
35cm−C0.0021
= C0.003
C=20.59cm
20.59cm0.003
=15.59 cmεs 1
εs 1=0.0023>εy ; fs1=2800 kg
cm2
20.59cm0.003
=0.59cmεs2
εs 2=0.000086<εy ; fs3=Eεs=1754.4 kg
cm2
εs 3=0.0021; fs 3=2800 kg
cm2
Calculando fuerzas en el acero
Fs1=As1 fs1=(8.51cm2 )(2800 kg
cm2 )=23,828kg=23.828Ton
Fs2=As2 fs2=(5.67 cm2 )(1754.4 kg
cm2 )=9,947.448kg=9.95Ton
Fs3=As3 fs3=(8.51cm2 )(2800 kg
cm2 )=23,828kg=23.828TonFuerza en el concreto.
Fc=0.85 f ´ c ab
a=(0.85 ) (20.59cm ) ;a=17.5cm
Fc=0.85(210 kg
cm2 ) (17.5cm ) (40cm )
Fc=124,950kg=124.95Ton
P=Fc+F1+F2−F 3
P=124.95 ton+23.828 ton+9.95ton−23.828ton
Pb=134.9 ton
M=Fs3 (15cm )+Fc(20cm−8.75cm)+Fs1(15cm)
M=23.828 ton (15cm )+124.95 ton(11.25cm)+23.828 ton(15 cm)
Mb=21.21Ton∗m
3. Mo.
ρ= Asb∗d
ρ= 22.68cm2
40cm∗35cm
ρ=0.0162
ρ=0.85 f ´ cfy (1−√1− 2Rn
0.85 f ´ c )
0.0162=0.85 (210 kg
cm2)
2800kgcm2 (1−√1− 2Rn
0.85 (210 kgcm2 ))
Rn=39.5966 kg
cm2
Mo=(Rn)(b)¿)
Mo=(39.5966 kg
cm2)(40cm)¿
Mo=1940233.4 kg∗cm
Mo=19.4Ton∗m
0 5 10 15 20 25 300
50100150200250300350400
Diagrama de interacción
sin factordiseñoCond1Cond2
M (Ton*m)
P(To
n)
La condición 1 si cumple con los parámetros de diseño de la columna, pero la condición 2 ni siquiera cumple para los parámetros sin la aplicación del factor de disminución.
para que la condición 2 cumpla se tiene que rediseñar la sección, ya sea incrementando dimensiones o incrementando resistencias.
3- Diseñar la columna (50x50) cm con un valor de Ɣ=0.9, tomar en cuenta los efectos de esbeltez. Considere f’c= 210 kg/cm2 y fy= 2800 kg/cm2., k=2, βd=0, la inercia de la sección de acuerdo al ACI, tomar en cuenta los efectos del sismo.
Pm,Mn= Fuerzas debido a cargas muertas,
Pv, Mv=fuerzas debido a cargas vivas,
Mg=Momento debido a cargas gravitacionales.
I viga=0.35 I g
I viga=0.35( 112 bh3)=0.35¿I columna=0.70 I g
I columna=0.70 ( 112 bh3)=0.70¿Comprobando esbeltez…
k lur
=(2 )(300cm−60cm)0.30(50cm)
k lur
=32≥22∴ Amplificar elmomento
L=3.0m
Mm=2.8Ton.m
Mv=1 Ton.m
Mg=5.15Ton.m
Mm=7.25Ton.m
Mv=3.5Ton.m
Mg=9.79Ton.m
Pm=80Ton
Pv=20Ton
Carga critica…
Pc= π 2EI(k lu)2
EI=0.40 Ec Ig
EI=0.40(15,100√210 kg
cm2 )( 112 )(50cm ) (50cm¿¿¿3 )
EI=4.558745601 x1010kg . cm2
PcAB=π2 (4.558745601 x1010kg∗cm2 )
( (2 ) (240cm ) )2
PcAB=1,952,821.86kg
Pu=1.2Muerta+1.6Viva
Pu=1.2(80Ton)+1.6 (20Ton)
Pu=128Ton; Pu=128,000 kg
Factor de amplificación…
ʆ s=1
1−ƩPu
0.75 ƩPc
ʆ s=1
1−128,000kg
0.75 (1,952,821.86kg)
ʆ s=1.1
M cabeza=1.2D+1.6 L+1.4 E ʆ
M cabeza=1.2 (2.8 ton∗m )+1.6 (1ton∗m)+1.4 (5.15 ton∗m)(1.1)
M cabeza=12.89Ton∗m
M pie=1.2D+1.6 L+1.4 E ʆ
M pie=1.2 (7.25 ton∗m )+1.6 (3.5 ton∗m )+1.4(9.79ton∗m)(1.1)
M pie=29.38Ton∗m
Tomaremos el mayor.
Encontrar puAg
y MuAg .h
PuAg
= 128,000kg50cmx 50cm
=51.2kg/cm 2
MuAg .h
= 2,938,000kg∗cm(50cm x50cm)(50cm)
=23.50kg /cm2
De diagramas aproximadamente … ρ=0.01
ρ= ASbd
As= ρbd
As=(0.01)(50cmx50cm)
As=25 cm2
50cm
50cm
7¿7=(7)(3.87 cm2); As=27.09cm2