APÉNDICE F. VIGAS Y OTRAS BARRAS EN FLEXIÓN

Transcripción

1 APÉNDIC F. VIGAS Y OTRAS BARRAS N FLXIÓN La Sección A-F.1. del Apéndice F especifica la resisencia de diseño a flexión de vigas y vigas armadas. La Sección A-F.. del Apéndice F especifica la resisencia de diseño al core de almas con y sin rigidizadores ransversales. Tamién especifica las exigencias a saisfacer por los rigidizadores ransversales. La Sección A-F.3. del Apéndice F da especificaciones aplicales a arras con alma de alura variale. Se deerán respear las olerancias dimensionales indicadas en la Sección M..7. A-F.1. DIMNSIONAMINTO A FLXIÓN La resisencia de diseño a flexión en arras flexadas será: φ M n con: φ = 0,90 M n la resisencia nominal a flexión, en knm. La Tala A-F.1.1 presena un resumen aulado de las expresiones (F.1.1) a (F.1.15) para la deerminación de la resisencia nominal a flexión de vigas y vigas armadas. Para deerminar los facores de eselez de secciones ransversales no incluidas en la Tala A-F.11, ver el Apéndice B, Sección A-B.5.3. Para arras flexadas con alas de áreas desiguales, ver en el Apéndice B, Sección A-B.5.1. la deerminación de λ r para el esado límie de pandeo local del alma. La resisencia nominal a flexión es el menor valor oenido de los correspondienes a los esados límies de plasificación, pandeo laeral-orsional (LTB), pandeo local del ala (FLB) y pandeo local del alma (WLB). La resisencia nominal a flexión deerá ser deerminada para cada esado límie según las siguienes expresiones y especificaciones: Reglameno CIRSOC 301 Apéndice Cap. F - 109

2 (a) Cuando λ λ p : M n = M p (A-F.1.1) () Cuando λ p < λ λ r : Para el esado límie de pandeo laeral-orsional : M n = C M p λ λ λr λ p p ( M p M r ) M p (A-F.1.) Para los esados límies de pandeo local del ala y alma : M n = M p λ λ p ( M ) p M r λr λ p (A-F.1.3) (c) Cuando λ > λ r : Para los esados límies de pandeo laeral-orsional y pandeo local del ala: M n = M cr = S F cr 3 ( 10 ) M p (A-F.1.4) Para el dimensionamieno de vigas armadas de alma esela, el esado límie de pandeo local del alma no es aplicale. Ver el Apéndice G, Sección A-G.. Para λ del ala mayor que λ r en formas seccionales no incluidas en la Tala A-F.1.1, ver el Apéndice B, Sección A-B.5.3. Para λ del alma mayor que λ r ver el Apéndice G. n las expresiones aneriores, A-F.1.1 a A-F.1.4, la simología y las unidades uilizadas son las siguienes: M n M p M cr M r la resisencia nominal a flexión, en knm. el momeno plásico = F y Z (10-3 ) 1,5 F y S (10-3 ), en knm. el momeno críico de pandeo, en knm. el momeno límie de pandeo (igual a M cr cuando λ = λ r ), en knm. Reglameno Argenino de srucuras de Acero para dificios Apéndice F - 110

3 λ el facor de conrol de eselez. para pandeo laeral-orsional: relación de eselez respeco del eje de menor momeno de inercia = L /r y para pandeo local del ala: relación ancho-espesor del ala = /, considerados como se especifica en la Sección B.5.1. para pandeo local del alma: relación alura-espesor del alma h/, considerados como se especifica en la Sección B.5.1. λ p el mayor valor de λ para el cual M n = M p. λ r F cr C el mayor valor de λ para el cual el pandeo es inelásico. la ensión críica, el MPa. el coeficiene de flexión dependiene de la variación del diagrama de momenos. Ver la Sección F.1..(a), expresión F.1.3. S el módulo resisene elásico de la sección ransversal, en cm 3. Z el módulo plásico de la sección ransversal, en cm 3. L r y la longiud laeralmene no arriosrada, en cm. el radio de giro de la sección con respeco al eje de menor momeno de inercia, en cm. Los esados límies aplicales y las expresiones para oener M p, M r, F cr, λ, λ p y λ r esán conenidos en la Tala A-F.1.1 para las formas seccionales cuieras por las especificaciones de ese Apéndice. Simología y unidades uilizadas en la Tala A-F.1.1: A F L F r F y F yf F y I yc el área de la sección ransversal, en cm² el menor valor de (F yf - F r ) ó F y.(mpa). la ensión residual de compresión en el ala, en MPa. F r = 69 MPa, para secciones laminadas. F r = 114 MPa, para secciones soldadas. la ensión de fluencia especificada del acero, en MPa. la ensión de fluencia del acero del ala, en MPa. la ensión de fluencia del acero del alma, en MPa. el momeno de inercia del ala comprimida con respeco al eje y, o, si la flexión produce una deformada con dole curvaura, el momeno de inercia del ala más pequeña con respeco al eje y en cm 4. Reglameno CIRSOC 301 Apéndice Cap. F - 111

4 J el módulo de orsión de la sección ransversal, en cm 4. R e S eff S xc S x el facor de viga armada hírida. Ver el Apéndice G, Sección A-G.. el módulo elásico resisene de la sección ransversal efeciva respeco del eje de mayor momeno de inercia, en cm 3. el módulo resisene elásico relaivo al eje de flexión y correspondiene a la fira exerna del ala comprimida, en cm 3. el módulo resisene elásico relaivo al eje de flexión y correspondiene a la fira exerna del ala raccionada, en cm 3. Z el módulo plásico de la sección ransversal, en cm 3. d f h r yc f el ancho del ala, en cm. la alura oal de la sección, en cm. la ensión de compresión calculada acuane en el elemeno rigidizado, en MPa. la disancia enre alas, menos el radio de acuerdo enre ala y alma en amas alas, en cm. el radio de giro del ala comprimida respeco del eje y, o, si la flexión produce dole curvaura, radio de giro del ala de menor área respeco del eje y, en cm. el espesor del ala, en cm. el espesor del alma, en cm. Reglameno Argenino de srucuras de Acero para dificios Apéndice F - 11

5 Tala A-F.1.1. Parámeros nominales de resisencia Sección Momeno Plásico Mp sado Límie De Pandeo Momeno Límie De Pandeo Mr Tensión Parámeros de seleces Críica Fcr λ λ p λ r Limiaciones Canales y vigas de secciones dole Te de simple y dole simería (incluyendo vigas Híridas) que flexan respeco al eje mayor x. [a] F y Z x (10-3 ) [] Pandeo laeral orsional de arras de dole simería y canales Pandeo laeral orsional de arras de simería simple F L S x ( ) 1 + λ λ F L S xc (10-3 ) F yf S x (10-3 ) [ e ] Pandeo Local del Ala F L S x (10-3 ) [ f ] Pandeo Local del Alma R e F yf S x (10-3 ) No Aplicale Canales y arras de secciones dole Te de simple y dole simería que flexan respeco al eje menor y [a] F y Z y.(10-3 ) Pandeo Local del Ala F y S y. (10-3 ) NOTA : Pandeo laeral orsional se aplica solamene para flexión respeco al eje de mayor momeno de inercia. Fórmulas para cargas en alma y ala inferior. Para cargas en ala superior ver Sección F.1.. [a] xcluyendo ángulos doles en conaco coninuo y Te. [] Calculado para una disriución de ensiones oalmene plásica para secciones híridas. [c] X 1 = π S x G J A [d] X 1 λ r = X F L F [e] F cr = donde B X = 4 C I y L M cr donde 3 ( 10 ) C ( M ) cr = I y J B B + B 1 Sxc L S G x J [ ] M p =,5 [ ( I /I ) 1]( h/l ) ( I /J ) B = 5 ( 1 I /I )( I /J )( ) 1 yc y C = 1,0 si (I yc / I y ) < 0,1 ó ( I yc / I y ) > 0,9 y yc y yc h/l C X λ X 0,69 X L r y L r yc h 1,76 1,76 Fyf Fyf,38 Fyf [c,d] Valor de λ para el cual M cr (C =1)= = M r 0 [ g ] 3,76 0,38 Fyf F yf [f] F cr = 0,69 para secciones laminadas. λ F cr = 0,90 k c para secciones soldadas λ donde [g] 4 k c = y 0,35 k c 0,763 h λ r como se define en la Sección B.5.1 0,83 λ r = 0,83 para secciones laminadas FL λ r = 0,95 para secciones soldadas ( F L / k c ) F L Unidades Aplicale a arras de secciones dole Te si h/ λ r Cuando h/ > λ r Ver Apéndice G ninguna S en cm 3 I en cm 4 Z en cm 3 J en cm 4 M en kn.m L en cm F en MPa X 1 en MPa X en (MPa) - C en cm 6 Reglameno CIRSOC 301 Apéndice Cap. F - 113

6 Tala A-F.1.1 (coninuación) Parámeros Nominales de Resisencia Sección Secciones siméricas sólidas, excepo arras recangulares, flexadas respeco a su eje de mayor inercia Barras recangulares sólidas flexadas respeco a su eje de mayor inercia Secciones cajón siméricas cargadas en un plano de simería Momeno Plásico M p sado Límie de Pandeo Momeno Limie de Pandeo M r Tensión Parámeros de seleces Críica F cr λ λ p λ r F y Z x (10-3 ) No aplicale No aplicale F y Z x (10-3 ) F y Z(10-3 ) Tuos Circulares F y Z(10-3 ) Pandeo laeral orsional Pandeo laeral orsional F y S x (10-3 ) F yf S eff (10-3 ) 3 (10 ) C λ S 3 x (10 ) C λ S S Pandeo local del ala F y S eff (10-3 eff ) Fy [ I ] S x Pandeo local del alma Pandeo laeral orsional Pandeo local del ala Pandeo local del alma [h] sa expresión se dee uilizar en lugar de la expresión A-F.1.4. Similar al caso de secciones I No aplicale 0,01 M = + D [ h ] M r =M n para D/=λ r 3 ( ) n Fy S 10 No aplicale x J A J A L r y L r y 0,33 D D 3 0,13 (10 ) Mp 3 0,13 (10 ) Mp J A J A 3 (10 ) M r (10 ) M 3 r J A J A 1,40 p. uular F 1,1 y F y 1,49 res.perfiles F y Similar al caso de secciones I No aplicale 0,071 F y No aplicale 0,31 F y Limiaciones Ninguna Aplicale si h 5,7 / Fy Ninguna D 0,45 < F y [i] S eff es el módulo resisene elásico de la sección efeciva para la sección con el ala comprimida de ancho e definido en el Apéndice B Reglameno Argenino de srucuras de Acero para dificios Apéndice F - 114

7 A-F.. DIMNSIONAMINTO A CORT A-F... Resisencia de diseño al core La resisencia de diseño al core de almas rigidizadas y no rigidizadas será: con: φ v = 0,90 φ v V n V n la resisencia nominal al core, en kn. La resisencia nominal al core V n se deerá deerminar con las siguienes expresiones según corresponda: Para h 1,10 kv F : y V 1 ( ) n 0,6 Fy A 10 = (A-F..1) Para h 1,10 kv Fy < 1,37 kv Fy : V n y 1 ( 1,10 k F )( 10 ) ( h/ ) = 0,6 F A (A-F..) v y Para h > 1,37 kv F : y 0,91 A kv (10) V n = (A-F..3) ( h ) -1 donde: k v = ( a h) = 5 cuando a/h > 3 ó a/h > [60/(h/)]² a h la disancia enre rigidizadores ransversales, en cm. para secciones laminadas: la disancia enre alas menos los radios de acuerdo enre ala y alma, en cm. para secciones armadas soldadas: la disancia enre alas, en cm. para secciones armadas aulonadas o remachadas: la disancia enre líneas de pasadores, en cm. Reglameno Argenino de srucuras de Acero para dificios Apéndice F - 115

8 A-F..3. Rigidizadores ransversales Los rigidizadores ransversales no son necesarios en vigas armadas en las siguienes condiciones: cuando h,45 / Fy, ó Vu 0,6 φ v A Fy Cv 10 1 donde ( ) V u el esfuerzo de core requerido deerminado por análisis esrucural cuando acúan las acciones mayoradas, en kn. C v el coeficiene de core según Apéndice G, Sección A-G.3. calculado con k v = 5. φ v = 0,90 Los rigidizadores ransversales uilizados para desarrollar la resisencia de diseño al core especificada en la Sección A-F..., deerán ener un momeno de inercia I s (cm 4 ) al que: I s a 3 j,5 con: j = 0, 5 (A-F..4) a h l momeno de inercia I s se deerminará con respeco al eje del alma si se coloca un par de rigidizadores, y con respeco a la cara del alma en conaco con el rigidizador si se coloca sólo uno, (rigidizador simple). (Ver la Figura A-F..1(a)). Los rigidizadores inermedios podrán erminar a una ciera disancia del ala raccionada, siempre que no sea necesario rasmiir a ravés de ellos cargas concenradas o reacciones de apoyo, en cuyo caso deerán unirse al ala raccionada. La unión soldada que une el rigidizador con el alma se deerá erminar a una disancia h 1 del orde de la unión soldada de ala y alma, al que 4 h 1 6, siendo el espesor del alma. (Ver la Figura A-F..1()). Cuando se uilicen rigidizadores simples, se los deerá unir al ala comprimida si ésa es una placa recangular, a fin de resisir alguna endencia del ala a elevarse por efeco de orsión. Cuando una arra de arriosramieno laeral esé unida a un rigidizador o a un par de rigidizadores, ésos deerán unirse al ala comprimida y la unión deerá rasmiir el 1 % de la fuerza oal de compresión del ala. Reglameno Argenino de srucuras de Acero para dificios Apéndice F - 116

9 eje alma Soldadura disconinua je = cara del alma 6 máximo 4 mínimo (a) je para I s () Unión soldada rigidizador-perfil Figura A-F..1. Rigidizadores. La separación máxima de los ulones que unen un rigidizador al alma de una viga armada será de 30 cm. Si la unión del rigidizador al alma se realiza con soldadura de filee disconinua, la disancia lire enre filees será menor o igual que 16 veces el espesor del alma ó 5 cm. A-F.3. BARRAS CON ALMAS D ALTURA VARIABL l dimensionamieno de arras con almas de alura variale, que saisfagan las condiciones esalecidas en esa Sección, será realizado con las especificaciones de los Capíulos D hasa H con excepción de las modificaciones esalecidas en ese Apéndice. A-F.3.1. Condiciones generales l campo de validez de ese Reglameno conempla solamene arras de alura variale que saisfagan las siguienes condiciones: (1) La sección ransversal deerá ener por lo menos un eje de simería, el cual deerá ser perpendicular al plano de flexión si la arra esuviera someida a momeno flexor. () Las alas deerán ser de igual área y ener el área consane en oda la longiud de la arra. (3) La alura de la sección deerá variar linealmene de acuerdo con las siguiene expresión: z d = d o 1 + γ (A-F.3.1) L Reglameno Argenino de srucuras de Acero para dificios Apéndice F - 117

10 d o d L la alura de la sección en aquél exremo de la longiud no arriosrada de la arra que enga menor alura, en cm. la alura de la sección en aquél exremo de la longiud no arriosrada de la arra que enga mayor alura, en cm. γ (d L -d o )/d o al menor de 0,68 (L/d o ) ó 6,0. z L la disancia desde la sección de alura d al exremo de la longiud no arriosrada con menor alura de sección, en cm. la longiud no arriosrada de la arra medida enre los cenros de gravedad de las arras del sisema de arriosramieno, en cm. l análisis de las arras de alura variale que no cumplen las condiciones anedichas deerá ser deidamene fundamenado por el Proyecisa o Diseñador srucural y deerá ser aproado por la Auoridad de Aplicación. A-F.3.. Resisencia de diseño a la racción La resisencia de diseño a racción de arras de alura variale será deerminada con las especificaciones de la Sección D.1. A-F.3.3. Resisencia de diseño a la compresión. La resisencia de diseño a la compresión de arras con almas de alura variale será deerminada con las especificaciones de la Sección.. uilizando un facor de eselez efeciva λ eff calculado de la siguiene forma: S Q Fy λ eff = (A-F.3.) π S = k k γ r ox r oy F y kl/r oy para el eje de pandeo de menor momeno de inercia, y k γ L/r ox para el eje de pandeo de mayor momeno de inercia. el facor de longiud efeciva para una arra prismáica. el facor de longiud efeciva para arras de alura variale, deerminado por un análisis racional. el radio de giro con respeco al eje de mayor inercia de la sección uicada en el exremo de la arra que enga la menor alura, en cm. el radio de giro con respeco al eje de menor inercia de la sección uicada en el exremo de la arra que enga la menor alura, en cm. la ensión de fluencia especificada, en MPa. Reglameno Argenino de srucuras de Acero para dificios Apéndice F - 118

11 Q el facor de reducción por pandeo local para secciones con elemenos eselos. = 1, si la sección es compaca o no compaca. = Q s Q a deerminados de acuerdo con la Sección A-B.5.3. si la sección iene elemenos eselos. el módulo de elasicidad longiudinal del acero, igual a MPa. Para el valor de A g en la expresión (..1) se uilizará el área de la sección de menor área de la arra de alura variale. A-F.3.4. Resisencia de diseño a flexión La resisencia de diseño a flexión para el esado límie de pandeo laeral-orsional en arras de alura variales será: φ M n con φ = 0, M n la resisencia nominal a flexión, en knm. M S' F ( ) = γ (A-F.3.3) 3 n x 10 S' x el módulo resisene elásico de sección de la sección críica de la longiud no arriosrada que se esá analizando, en cm 3. F F y γ = 1,0 Fy 0,60 Fy (A-F.3.4) 3 6 B Fs + F γ γ a menos que F F 3 en cuyo caso: γ y F γ B Fsγ + γ = F (A-F.3.5) n las expresiones aneriores 0,41 F sγ = (MPa) (A-F.3.6) ( hs L d o ) Af 5,9 F γ = (MPa) (A-F.3.7) ( h L r ) To h s el facor igual a 1,0 + 0,30 γ L d o A f Reglameno Argenino de srucuras de Acero para dificios Apéndice F - 119

12 h el facor igual a 1,0 + 0,00385 γ L rto r To A f el radio de giro con respeco a un eje uicado en el plano del alma, de una sección uicada en el exremo de la arra con menor alura, que incluya el ala comprimida más 1/3 de la alura comprimida del alma, en cm. el área del ala comprimida, en cm². l facor B de la expresión (A-F.3.4) se dee deerminar de la siguiene forma: (a) Cuando el máximo momeno M en res segmenos adyacenes de la arra de aproximadamene igual longiud no arriosrada se encuenre en el segmeno cenral; y M 1 sea el mayor momeno en la sección exrema de alguno de los res segmenos adyacenes de la arra: M1 M1 B = 1,0 + 0,37 1, ,50 γ 1,0 + 1,0 (A-F.3.8) M M () Cuando la mayor ensión normal por flexión calculada f ocurre en la sección exrema de mayor alura de dos segmenos adyacenes de aproximadamene igual longiud no arriosrada; y f 1 sea la ensión normal por flexión calculada en la sección exrema de menor alura de los dos segmenos adyacenes de la arra: f1 f1 B = 1,0 + 0,58 1,0 + 0,70 γ 1,0 + 1,0 (A-F.3.9) f f (c) Cuando la mayor ensión normal por flexión calculada f ocurre en la sección exrema de menor alura de dos segmenos adyacenes de aproximadamene igual longiud no arriosrada; y f 1 sea la ensión normal por flexión calculada en la sección exrema de mayor alura de los dos segmenos adyacenes de la arra: f1 f1 B = 1,0 + 0,55 1,0 + +,0 γ 1,0 + 1,0 (A-F.3.10) f f n las expresiones aneriores: γ = ( d L - d o ) /d o será deerminado para la longiud no arriosrada donde ocurra la máxima ensión normal por flexión calculada. M 1 / M f 1 / f será considerado negaivo cuando los momenos originen una deformada con simple curvaura. n el caso poco común de ser M 1 / M posiivo se recomienda adopar M 1 / M = 0. será considerado negaivo cuando los momenos originen simple curvaura. Si exise un puno de inflexión en uno o en los dos segmenos no arriosrados adyacenes se adopará f 1 / f posiivo. f 1 / f 0 Reglameno Argenino de srucuras de Acero para dificios Apéndice F - 10

13 (d) Cuando la ensión normal por flexión calculada en la sección exrema de menor alura de una arra, o de un segmeno de ella, sea igual a cero, se deerminará B con la siguiene expresión: 1,75 B = (A-F.3.11) 1,0 + 0,5 γ el valor γ = ( d L - d o ) /d o será calculado para la longiud no arriosrada adyacene a la sección donde la ensión normal por flexión es nula. A-F.3.5. Resisencia de diseño al core La resisencia de diseño al core de arras de alura variale será deerminada con las especificaciones de la Sección F.. A-F.3.6. Cominación de flexión con fuerza axil Para arras de alura variale con alma simple (sólo un alma) de alura variale someidas a compresión y a flexión alrededor del eje de mayor inercia, se podrán aplicar las expresiones (H.1.1a) y (H.1.1) con las siguienes modificaciones: P n y P ex deerán ser deerminados con las propiedades de la sección exrema de la arra que enga menor alura, usando los apropiados facores de longiud efeciva. M nx, M u y M px deerán ser deerminados para la sección exrema de mayor alura: M nx = (5/3) S' x F γ (10-3 ) S' x el módulo resisene elásico de la sección exrema de mayor alura, en cm 3. F γ la ensión de cálculo a flexión de la arra de alura variale, en MPa. l coeficiene C mx definido en el Capíulo C, será reemplazado por C' mx deerminado de la siguiene forma: (a) Cuando la arra esé someida a momenos flexores exremos, aproximadamene iguales, que originen una deformada de simple curvaura: C' m Pu P u = 1,0 + 0,1 + 0,3 φ Pex φ Pex (A-F.3.1) () Cuando el momeno flexor en el exremo del segmeno no arriosrado de alura más pequeña sea igual a cero: C' m Pu = 1,0-0,9 φ P ex + 0,6 Pu φ P ex (A-F.3.13) Reglameno Argenino de srucuras de Acero para dificios Apéndice F - 11

14 Cuando el facor de eselez efeciva λ eff 1,5 y las ensiones cominadas sean conroladas sisemáicamene a lo largo de oda la longiud de la arra, para la sección analizada se podrán uilizar el área real de la sección y el módulo resisene elásico real. Reglameno Argenino de srucuras de Acero para dificios Apéndice F - 1