CI52R: ESTRUCTURAS DE ACERO. Programa CI52R

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1 CI5R: ESTRUCTURAS DE ACERO Prof.: Ricardo Herrera. Aux.: Phillio Correa. Programa CI5R NÚERO NOBRE DE LA UNIDAD OBJETIVOS 5 DURACIÓN 4 semaas Diseño ara flexió Ideificar modos de falla de elemeos e flexió. Diseñar elemeos e flexió CONTENIDOS BIBLIOGRAÍA 5.1. Elemeos e flexió. 5.. Esados límie Límies de comacidad esbelez Resisecia omial, elemeos de secció comaca Resisecia omial, elemeos de secció o comaca Resisecia omial, elemeos de ala /o alma esbela lexió e oro al eje débil. [Salmo&Johso, Cás. 7, 8 9] [ccormac, Cás. 8, 9 10] [AISC Cá. ] 1

2 Caíulo 5: Diseño ara lexió 5.1. Elemeos e flexió Elemeo e flexió Elemeo sobre el que acúa ricialmee fuerzas rasversales, las que uede icluir momeos e los exremos. A esos elemeos se les deomia comúmee Vigas.

3 Vigas sólidas Elemeos e flexió Elemeos e flexió Vigas erejadas 3

4 Cosaeras Elemeos e flexió Seccioes íicas de elemeos e flexió 4

5 Caíulo 5: Diseño ara lexió 5.. Esados Límie Esados límie Plasificació de la secció Volcamieo Padeo local de las alas o el alma Padeo local 5

6 Plasificació de la secció Vigas co soore laeral adecuado Elemeos comacos Volcamieo Vigas co soore laeral iadecuado Elemeos comacos, o comacos, esbelos 6

7 Volcamieo elásico Volcamieo elásico 7

8 Volcamieo ielásico Padeo local Soore laeral adecuado o iadecuado Elemeos o comacos, esbelos 8

9 Caíulo 5: Diseño ara lexió 5.3. Límies de comacidad esbelez Comoramieo de vigas 9

10 Esbelez de la secció E el caso de u miembro e flexió, se disigue dos límies de esbelez de los elemeos que coforma la secció: Límie de esbelez ara asegurar que adeo local o va a ocurrir aes de (λ r ). Límie de esbelez ara lograr deformacioes ielásicas sigificaivas (λ ). Límies esbelez AISC Elemeos o aiesados 10

11 Límies esbelez AISC Elemeos o aiesados Límies esbelez AISC Elemeos aiesados 11

12 Límies esbelez AISC Elemeos aiesados Límies esbelez AISC 4 a) 0.,35 kc 0,76 h b) L 0,7, ara: a) flexió e oro al eje meor, b) flexió e oro al eje maor de erfiles I soldados co alma esbela, c) flexió e oro al eje maor de erfiles I soldados comacos o comacos, dode S x /S xc 0,7 c) L S x /S xc 0,5, ara: a) flexió e oro al eje maor de erfiles I soldados comacos o comacos, dode S x /S xc < 0,7 d) λ es defiido ara ua caacidad de roació ielásica igual a 3 veces la roació de fluecia. E el caso de cargas sísmicas se usa u λ meor (λ s ), calculado ara ua caacidad igual a 6-7 veces la roació de fluecia. 1

13 Efeco de esbelez e r comaco o comaco esbelo λ λ r λ Esbelez del elemeo De acuerdo a la disacia ere soores (arriosramieos) laerales, la viga odrá alcazar diferees valores máximos de momeo: Límie de esbelez global ara asegurar que elemeo va a desarrollar (L ). Límie de esbelez global ara que elemeo falle or adeo flexo orsioal elásico (L r ). 13

14 Logiudes de arriosramieo límie AISC Seccioes I co doble simería caales co elemeos comacos L 1, 76r E dode 1 E J c 0,7 Sxho, ,76 0,7 L + + r rs Sxho E J c r s I S C x c h o 1 I C erfil I caal h o Logiudes de arriosramieo límie AISC Seccioes I co doble simería alma o comaca, seccioes I co simería simle alma o esbela L 1, 1r E h c / E J L Sxc ho Lr 1,95r ,76 S h E J r L xc b ho + d fc o h hod c 1 a bfc fc 1 6 a h 14

15 Logiudes de arriosramieo límie AISC Seccioes I co doble simería simería simle co alma esbela (vigas alas) L 1, 1r E L π r r E 0,7 Efeco de logiud o arriosrada momeo o uiforme e R m 15

16 Caíulo 5: Diseño ara lexió 5.4. Resisecia omial iembros de secció comaca AISC Secificaio for Srucural Resisecia a la flexió φ b 0.9 (LRD) Ω b 1.67 (ASD) será el meor valor ere la caacidad or fluecia or volcamieo del elemeo Perfiles I caales luecia (lasificació) de la secció Z x 16

17 17 AISC Secificaio for Srucural Volcamieo L < L b L r L b L r ( ) r b x b L L L L S C 7 0, x cr S 0, s b o x s b b cr r L h S c J r L E C π x s S C I r caal C I h I erfil c o 1 h o AISC Secificaio for Srucural Seccioes ubulares ([], O, ec.) luecia (lasificació) de la secció Z Z : modulo lásico co reseco al eje de flexió

18 AISC Secificaio for Srucural Perfiles T TL cargados e el lao de simería luecia (lasificació) de la secció Z x 1,6 (alma e racció) (alma e comresió) AISC Secificaio for Srucural Volcamieo EI GJ [ B + 1 B ] + Lb π d I B ±, 3 L Sigo se alica si alma b J esá e comresió 18

19 AISC Secificaio for Srucural Perfiles L luecia (lasificació) de la secció 1,5 : omeo de fluecia e oro al eje de flexió AISC Secificaio for Srucural Volcamieo L si resricció coiua al volcamieo e 0,17 0,9 e e e > 1,9 1,17 1, 5 e dode e es el momeo de volcamieo elásico 19

20 AISC Secificaio for Srucural e se calcula como L de alas iguales lexió e oro a u eje geomérico Si resricció al volcamieo e 3 0,66E C b L 1+ 0,78 ± 1 L b b Sigo se alica si ua del ala esá e comresió 0,8 geom Volcamieo resrigido e el uo de máximo momeo e 1,5 e geom AISC Secificaio for Srucural e se calcula como L de alas iguales lexió e oro a eje ricial maor 3 0,46E C L b L de alas desiguales e lexió e oro a eje ricial maor b e 4,9EI zc b L β + 0, 05 + β L rz 0

21 AISC Secificaio for Srucural L de alas desiguales lexió e oro a eje ricial maor β z I A ( + z ) da zo 1 AISC Secificaio for Srucural Seccioes asiméricas luecia (rimera fluecia) de la secció S Volcamieo elásico de la secció cr S 1

22 Caíulo 5: Diseño ara lexió 5.4. Resisecia omial 5.4. iembros de secció o comaca AISC Secificaio for Srucural λ r b/ λ Resisecia a la flexió φ b 0.9 (LRD) Ω b 1.67 (ASD) será el meor valor ere la caacidad or fluecia, or volcamieo, or adeo local del elemeo

23 AISC Secificaio for Srucural Perfiles I Alas o comacas Padeo local del ala e comresió (doble simería) λ λ λrf λ f ( 0,7 Sx ) f Padeo local del ala e comresió (moosimería) R c c ( R S ) c c L xc λ λ λrf λ f f AISC Secificaio for Srucural Perfiles I Alma o comaca Volcamieo L < L b L r C R R S Lb L R b c c ( c c L xc) c c Lr L L b L r Si I crsxc Rc c C 1 0,078 bπ E J c L + b cr L Sxcho r c b I 0,3 J 0 r h c / r b ho + d fc h hod c 1 a bfc fc 1 6 a h 3

24 AISC Secificaio for Srucural Perfiles I Alma o comaca luecia del ala e comresió R R c c c S xc acor de lasificació del alma R c c c c λ λ 1 λr λ c hc h c λ > λ AISC Secificaio for Srucural Alma o comaca luecia del ala e racció (alica solo si S x < S xc ) R R S x acor de lasificació del alma R λ λ 1 λr λ h c h c λ > λ 4

25 AISC Secificaio for Srucural AISC Secificaio for Srucural Seccioes ubulares ([]) Alas o comacas Padeo local del ala 0 E Almas o comacas Padeo local del alma b ( S ) 3,57 4, 738 E h ( Sx ) 0,305 0, 5

26 AISC Secificaio for Srucural Seccioes ubulares (O) Padeo local 0,01E + S D AISC Secificaio for Srucural Perfiles T TL cargados e el lao de simería Padeo local de alas de erfil T cr S xc cr 1,19 0,50 b f f E 6

27 AISC Secificaio for Srucural Perfiles L Padeo local de alas de erfil L S c,43 1, 7 b E AISC Secificaio for Srucural Seccioes asiméricas Padeo local cr S dode cr se deermia de aálisis 7

28 Caíulo 5: Diseño ara lexió 5.4. Resisecia omial iembros de secció esbela AISC Secificaio for Srucural b/ > λ r Resisecia a la flexió φ b 0.9 (LRD) Ω b 1.67 (ASD) será el meor valor ere la caacidad or fluecia del ala comrimida o raccioada, or volcamieo, or adeo local elásico del elemeo 8

29 AISC Secificaio for Srucural Perfiles I Alas esbelas Padeo local del ala e comresió 0,9EkcS λ xc AISC Secificaio for Srucural Perfiles I Alma esbela (vigas alas) luecia del ala e comresió R R g c g S xc Volcamieo R g cr S xc 9

30 30 AISC Secificaio for Srucural Perfiles I Alma esbela Volcamieo L (4) < L b L r L b L r r b b cr L L L L C 3 0, b b cr r L E C π + d h h a d h b r o o fc fc fc c b h a h c / r E r L 0,7 π AISC Secificaio for Srucural Perfiles I Alma esbela (vigas alas) Padeo local del ala e comresió Alas o comacas Alas esbelas f rf f cr λ λ λ λ 0,3 xc cr g S R 0,9 f f c cr b Ek

31 AISC Secificaio for Srucural Perfiles I Alma esbela (vigas alas) Padeo local del ala e comresió acor de reducció de la caacidad de flexió R g a 1 hc E 5,7 1, a a 10 AISC Secificaio for Srucural Perfiles I Alma esbela (vigas alas) luecia del ala e racció (alica solo si S x < S xc ) S x 31

32 AISC Secificaio for Srucural Seccioes ubulares ([]) Alas esbelas Padeo local del ala S S eff módulo efecivo, calculado usado b e del ala e comresió eff E 0, 38 be 1,9 1 b E b AISC Secificaio for Srucural Seccioes ubulares (O) Padeo local 0, 33E cr D cr S 3

33 AISC Secificaio for Srucural Perfiles T TL cargados e el lao de simería Padeo local de alas de erfil T cr S xc cr 0,69 E b f f AISC Secificaio for Srucural Perfiles L Padeo local de alas de erfil L cr S c cr 0,71 E b S 0,8 Si flexió es e oro a eje geomérico c S c _ geom 33

34 AISC Secificaio for Srucural Seccioes asiméricas Padeo local cr S dode cr se deermia de aálisis Caíulo 5: Diseño ara lexió 5.4. Resisecia omial lexió e oro al eje débil de seccioes I C 34

35 AISC Secificaio for Srucural E el caso de seccioes I caales e flexió e oro al eje débil, el modo de falla or volcamieo o es alicable, a que la flexió es e oro al eje de meor resisecia. Por ao, los modos de falla osibles so solo lasificació de la secció adeo local de las alas. AISC Secificaio for Srucural Resisecia a la flexió φ b 0.9 (LRD) Ω b 1.67 (ASD) será el meor valor ere la caacidad or fluecia or adeo local de las alas Perfiles I caales luecia (lasificació) de la secció Z 1,6 S 35

36 AISC Secificaio for Srucural Padeo de las alas Alas o comacas ( 0,7 S ) λ λ λrf λ f f Alas esbelas E 0,69 S λ f Caíulo 5: Diseño ara lexió 5.4. Resisecia omial Reducció or erforacioes 36

37 AISC Secificaio for Srucural Resisecia limiada or la fracura del ala raccioada Si A < Y u f A fg u A A fg f S x Y u 0.8 oro caso Caíulo 5: Diseño ara lexió 5.4. Resisecia omial Cargas coceradas 37

38 AISC Secificaio for Srucural Almas alas bajo cargas coceradas lexió local del ala φ 0,90 Ω 1,67 R 6,5 f f o chequear si acho de carga 0,15 b f si fuerza es alicada a meos de 10 f del borde del elemeo, reducir caacidad e 50% AISC Secificaio for Srucural Almas alas bajo cargas coceradas luecia local del alma φ 1,00 Ω 1,50 fuerza es alicada a más de d del borde del elemeo ( k N ) R 5 + fuerza es alicada a meos de d del borde del elemeo (, k N ) R

39 39 AISC Secificaio for Srucural Almas alas bajo cargas coceradas Arrugamieo del alma φ 0,75 Ω,00 fuerza es alicada a más de 0,5d del borde del elemeo f f E d N R + 1, ,80 AISC Secificaio for Srucural Almas alas bajo cargas coceradas Arrugamieo del alma fuerza es alicada a meos de 0,5d del borde del elemeo f f f f E d N R d N E d N R d N + > + 1,5 1,5 0, 4 1 0,40 0, 3 1 0,40 0,

40 AISC Secificaio for Srucural Almas alas bajo cargas coceradas Padeo laeral del alma AISC Secificaio for Srucural Almas alas bajo cargas coceradas Padeo laeral del alma φ 0,85 Ω 1,76 Ala comrimida esá resrigida a la roació ( h ) ( l b ) f,3 R C 3 r h f h 1+ 0,4 l b f 3 40

41 AISC Secificaio for Srucural Almas alas bajo cargas coceradas Padeo laeral del alma φ 0,85 Ω 1,76 Ala comrimida o esá resrigida a la roació ( h ) ( l b ) f 1,7 R C 3 r h f h 0,4 l b f 3 41