Mercedes López Salinas

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1 ANÁLISIS Y DISEÑO DE MIEMBROS ESTRUCTURALES SOMETIDOS A FLEXIÓN Mercedes López Salinas PhD. Ing. Civil Correo: elopez@uazuay.edu.ec ESTRUCTURAS DE ACERO Y MADERA Facultad de Ciencia y Tecnología Escuela de Ingeniería Civil y Gerencia de Construcciones Curso: Marzo-Julio 2017

2 Índice 1 DISEÑO DEVIGAS

3 Diseño de vigas. Contenido y Objetivos Contenido Ojetivos Análisis y diseño de vigas laminadas Análisis y diseño de vigas construidas Ejemplos de aplicación Conocer y saber utilizar las expresiones para el diseño de vigas laminadas Conocer y saber utilizar las expresiones para el diseño de vigas construidas Ejercitar el diseño de las vigas

4 Diseño de vigas. Introducción Generalmente se dice que las vigas son miembros que soportan cargas transversales. Se usan generalmente en posición horizontal y quedan sujetas a cargas por gravedad o verticales. Los miembros metálicos que trabajan a flexión (comúnmente llamados vigas) pueden ser construidos con perfiles laminados en caliente simples, dobles o reforzados con planchas, o construidos con planchas La selección de uno u otro está dada, fundamentalmente, por los momentos flectores que deben resistir, aunuqe en ocasiones el criterio de rigidez es el que prevalece en el diseño. Dentro de lo posible el proyectista debe procurar utilizar secciones laminadas simples pues las mismas requieren menos labores de fabricación, o si es necesario, reforzar esto con planchas.

5 Diseño de vigas. Introducción La limitación de producción de los perfiles laminados se presenta cuando los miembros estructurales a flexión están sometidos a grandes cargas, grandes luces, o ambas inclusive. Por este motivo se hace necesario diseñar miembros estructurales mediante la utilización de perfiles construidos con planchas, por lo regular una plancha vertical para conformar el alma y dos planchas horizontales para conformal los patines. En la actualidad se emplea frecuentemente los miembros estructurales en flexión trabajando en colaboración con el hormigón armado, ya sea con placa colaborante o con un perfil de acero embebido dentro del hormigón armado (estructura mixta), donde en ambos casos de aprovcha el aporte de los dos materiales.

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8 Especificaciones de la AISC para miembros a flexión y cortante Capítulo F. Diseño de miembros en flexión F1. Consideraciones generales F2. Miembros de secciones compactas de doble simetría y canales flexionando alrededor de su eje mayor F3. Miembros de secciones I de doble simetría con almas compactas y no compactas o patines esbeltos flexionando alrededor de su eje mayor F4. Otrso miembros de secciones I con almas compactas y no compactas flexionando alrededor de su eje mayor F5. Miembros de secciones I de doble simetría con almas esbeltas flexionando alrededor de su eje mayor

9 Especificaciones de la AISC para miembros a flexión y cortante Capítulo F. Diseño de miembros en flexión F6. Miembros de secciones I y canles flexionando alrededor de su eje menor F7. Miembos de sección cajón, rectangulares y cuadradas F8. Miembos de sección circular (HSS) F9. Miembos de seccines T y de doble angular cargados en el plano de simetría. F10. Angulares simples F11. Barras rectangulares y redondas F12. Secciones sin simetría

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12 F1. Consideraciones generales Momento flector resistente La resistencia de diseño por flexión, φ b M n, se determina como sigue: 1 Para todas las consideraciones de este capítulo: φ b = 0,9 y la resistencia nominal por flexión, M n, debe ser determinada de acuerdo a las secciones F2 hasta la F12. 2 Las consideraciones des este capítulo están basadas en suponer que los apoyos de las vigas están restringidos contra la rotación alrededor de su eje longitudinal.

13 F1. Consideraciones generales Los siguientes términos son comunes a las ecuaciones de este capítulo, excepto donde se anote: C b : Factor de modificación debido al pandeo lateral-torsional para diagramas de momento flector no uniformes C : b = 12,5M max 12,5M max +3M A +4M B +3M C R m 3, 0 M max : Momento máximo absoluto en el segmento no arriostrado (Nmm) M A : Momento máximo absoluto a 1/4 del segmento no arriostrado (Nmm) M B : Momento máximo absoluto en el centro del segmento no arriostrado (Nmm) M c : Momento máximo absoluto a 3/4 del segmento no arriostrado (Nmm)

14 F1. Consideraciones generales R m : Parámetro de monosimetría de la sección transversal R m = 1,0 Secciones transversales de doble simetría R m = 1,0 Secciones transversales de simple simetría sujetos a flexión de curvatura simple R m = 0,5 + 2(I yc /I y ) 2. Secciones transversales de simple simetría sujetos a flexión de curvatura simple I y : Momento de inercia alrededor del eje principal Y. I yc : Momento de inercia del patín en compresión alrededor del eje principal Y, o si tiene curvatura doble del patín más pequeño.

15 F2. Miembros de secciones compactas de doble simetría y canales flexionando alrededor de su eje mayor La viga puede fallar por dos estados: 1 Por fluencia (plastificación): si L b L p 2 Por pandeo lateral torsional: Donde: si L p L b L r : Pandeo lateral torsional inelástico si L b L r : Pandeo lateral torsional elástico L b : Longitud sin soporte lateral del patín de compresión L p : Longitud plástica L r : Longitud máxima sin soporte lateral con la que aún se puede alcanzar F y en un punto. L p y L r dependende de las propiedades geométricas de las sección y de la resistencia del material (tipo de acero).