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Diseño de columnas de una nave industrial por el metodo LRFD y las especificaciones AISC 2010
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Departamento de estructuras
Realizo:
Proyecto:HOWA TEXTILE INDUSTRYReviso:
Ubicacin:AguascalientesFecha:
COLUMNA C1-M1La seccin transversal ser variable a lo largo de los 7 m de la columna.
1. Diseo de la seccin superior.Los datos de diseo son los siguientes:Mux=14.86Ton-m
1486000.00kg-cm
Muz=0.15Ton-m
15000.00kg-cm
Pu=6380.66kg
a) Revisin de la seccin bajo compresin pura.La seccin que se propone considera el uso de planchn de 6 x 20, de modo que las dimensiones de patines y alma se consideran mltiplos de 6 para la disminucin de desperdicio en la fabricacin, adems se considera que por cada corte que se le hace al planchn se tiene una prdida de 4 mm. Datos de la seccin
bf=199.8mmJ=14.61cm4
19.98cmCw=438940cm6
tf= 3/8 inA=61.10cm2
0.953cm
tw= 1/4 in
0.635cm
hw=362.8mm
36.28cm
h=38.19cm
h0=37.23cm
Eje fuerteEje dbil
Ix=15719.26cm4Iy=1266.55cm4
Sx=823.32cm3Sy=126.80cm3
Zx=917.44cm3Zy=193.73cm3
FF=1.11FF=1.53
rx=16.04cmry=4.55cm
Revisin de la esbeltez de los elementos.Patines (elementos no atiesados).
Alma (elemento atiesado).
Calculo del factor de reduccin Q.
Para secciones formadas solo por elementos atiesados esbeltos
Si
Estado lmite de pandeo general.Los datos de diseo son los siguientes:Lbx=700.00cm
Kx=1.00
rx=16.04cm
Lby=700.00cm
Ky=1.00
ry=4.55cm
Estado lmite de pandeo lateral torsional.
Si la resistencia nominal a compresin se calcula con la ecuacin en donde el esfuerzo critico se calcula con la ecuacin:
Si la resistencia nominal a compresin se calcula con la ecuacin en donde el esfuerzo critico se calcula con la ecuacin:
b) Revisin de la seccin bajo flexin pura en torno al eje mayor.Revisin de la compacidad de la seccin propuesta.Revisin de la compacidad en patines.
Revisin de la compacidad en el alma.
Revisin del estado lmite de pandeo lateral torsional.Para nuestro caso la longitud no soportada lateralmente es igual a la longitud total de la columna.
Como
Revisin del estado lmite de pandeo local del patn en compresin.Para secciones con patines no compactos el momento nominal se calcula con:
Rige el estado lmite de pandeo lateral torsional
c) Revisin de la seccin bajo flexin pura en torno al eje menor.La revisin de la flexin en torno al eje menor de la seccin se realizara con base en el captulo F6 de las especificaciones AISC 2010.Revisin del estado lmite de fluencia.
Revisin del estado lmite de pandeo local del patn.Para secciones con patines no compactos el momento nominal se calcula con:
d) Revisin de la interaccin de flexin y compresin.La revisin de la interaccin de flexin y compresin se realizara con el captulo H seccin H1 de las especificaciones AISC 2010. Los datos de diseo son los siguientes:Pr=6380.66kg
Pc=41056.68kg
Mrx=14.860Ton-m
Mcx=18.070Ton-m
Mry=0.150Ton-m
Mcy=5.716Ton-m
Si
e) Calculo de la soldadura.Obtencin del cortante nominal.Para almas sin atiesadores y con ,
Como
Se usara electrodo 7018 que tiene una resistencia FEXX=4,920 kg/cm2.La resistencia nominal se calcula con la siguiente ecuacin:
El flujo de cortante se calcula como sigue:
El espesor del filete de soldadura se calcula de la siguiente manera:
El espesor mnimo para el filete de acuerdo con la tabla J2.4 de las especificaciones AISC 2010 es de 5 mm, por lo tanto se decide utilizar 7 mm de espesor de filete.
2. Revisin de la seccin inferior.La seccin que se propone considera el uso de planchn de 6 x 20, de modo que las dimensiones de patines y alma se consideran mltiplos de 6 para la disminucin de desperdicio en la fabricacin, adems se considera que por cada corte que se le hace al planchn se tiene una prdida de 4 mm. Se revisara para los siguientes elementos mecnicos:Mux=0.00Ton-m
0.00kg-cm
Muz=0.00Ton-m
0.00kg-cm
Pu=6752.52kg
Datos de la seccin
bf=199.8mmJ=13.05cm4
19.98cmCw=114843cm6
tf= 3/8 inA=49.55cm2
0.953cm
tw= 1/4 in
0.635cm
hw=181.0mm
18.10cm
h=20.00cm
h0=19.05cm
Eje fuerteEje dbil
Ix=3768.30cm4Iy=1266.16cm4
Sx=376.83cm3Sy=126.76cm3
Zx=414.43cm3Zy=191.90cm3
FF=1.10FF=1.51
rx=8.72cmry=5.06cm
Revisin de la esbeltez de los elementos.Patines (elementos no atiesados).
Alma (elemento atiesado).
Estado lmite de pandeo por flexin.Los datos de diseo son los siguientes:Lbx=700.00cm
Kx=1.00
rx=8.72cm
Lby=700.00cm
Ky=1.00
ry=5.06cm
Cuando
Estado lmite de pandeo lateral torsional.
Cuando
Como se puede observar el estado lmite que rige es el de pandeo por flexin (pandeo general).
3. Revisin de la seccin bajo flexin pura en torno al eje mayor.Revisin de la compacidad de la seccin propuesta.Revisin de la compacidad en patines.
Revisin de la compacidad en el alma.
Revisin del estado lmite de pandeo lateral torsional.Para nuestro caso la longitud no soportada lateralmente es igual a la longitud total de la columna.
Como
Pero el esfuerzo crtico no puede ser mayor que el esfuerzo de fluencia por lo que en la ecuacin de esfuerzo critico se considerara el trmino de la raz conservadoramente como la unidad.
Revisin del estado lmite de pandeo local del patn en compresin.Para secciones con patines no compactos el momento nominal se calcula con:
Como puede observarse rige el estado lmite de pandeo lateral torsional.
4. Revisin de la seccin bajo flexin pura en torno al eje menor.La revisin de la flexin en torno al eje menor de la seccin se realizara con base en el captulo F6 de las especificaciones AISC 2010.Revisin del estado lmite de fluencia.
Revisin del estado lmite de pandeo local del patn.Para secciones con patines no compactos el momento nominal se calcula con:
Como puede observarse rige el estado lmite de pandeo local del patn.
5. Revisin de la interaccin de flexin y compresin.La revisin de la interaccin de flexin y compresin se realizara con el captulo H seccin H1 de las especificaciones AISC 2010. Los datos de diseo son los siguientes:Pr=6752.52kg
Pc=41044.10kg
Mrx=0.000Ton-m
Mcx=7.013Ton-m
Mry=0.000Ton-m
Mcy=5.771Ton-m
Si
COLUMNA C2-M1La seccin transversal ser constante a lo largo de la longitud de la columna.
1. Diseo de la seccin.Los datos de diseo fueron seleccionados de acuerdo con la envolvente de esfuerzos generada por las 43 combinaciones de carga y son los siguientes:Mux=3.58Ton-m
358000.00kg-cm
Muz=1.48Ton-m
148000.00kg-cm
Pu=14641.35kg
a) Revisin de la seccin bajo compresin pura.La seccin que se propone considera el uso de planchn de 6 x 20, de modo que las dimensiones de patines y alma se consideran mltiplos de 6 para la disminucin de desperdicio en la fabricacin, adems se considera que por cada corte que se le hace al planchn se tiene una prdida de 4 mm.
bf=301.7mmJ=19.95cm4
30.17cmCw=1055251cm6
tf= 3/8 inA=76.62cm2
0.953cm
tw= 1/4 in
0.635cm
hw=301.7mm
30.17cm
h=32.07cm
h0=31.12cm
Eje fuerteEje dbil
Ix=15369.96cm4Iy=4358.73cm4
Sx=958.48cm3Sy=288.98cm3
Zx=1038.64cm3Zy=436.44cm3
FF=1.08FF=1.51
rx=14.16cmry=7.54cm
Revisin de la esbeltez de los elementos.Patines (elementos no atiesados).
Alma (elemento atiesado).
Calculo del factor de reduccin Q.
Para patines de columnas formadas por tres placas,
Cuando
Si
Estado lmite de pandeo general.Los datos de diseo son los siguientes:Lbx=808.00cm
Kx=1.00
rx=14.16cm
Lby=808.00
Ky=1.00
ry=7.54cm
Si la resistencia nominal a compresin se calcula con la ecuacin en donde el esfuerzo critico se calcula con la ecuacin:
Estado lmite de pandeo lateral torsional.
Si la resistencia nominal a compresin se calcula con la ecuacin en donde el esfuerzo critico se calcula con la ecuacin:
Como puede observarse rige el estado lmite de pandeo por flexin (pandeo general).
b) Revisin de la seccin bajo flexin pura en torno al eje mayor.Revisin de la compacidad de la seccin propuesta.Revisin de la compacidad en patines.
Revisin de la compacidad en el alma.
Revisin del estado lmite de pandeo lateral torsional.Para nuestro caso la longitud no soportada lateralmente es igual a la longitud total de la columna que es 808 cm.
Como el momento nominal se calcula con la siguiente expresin:
Revisin del estado lmite de pandeo local del patn en compresin.Para secciones con patines no compactos el momento nominal se calcula con:
Rige el estado lmite de pandeo local del patn en compresin.
c) Revisin de la seccin bajo flexin pura en torno al eje menor.La revisin de la flexin en torno al eje menor de la seccin se realizara con base en el captulo F6 de las especificaciones AISC 2010.
Revisin del estado lmite de fluencia.
Revisin del estado lmite de pandeo local del patn.Para secciones con patines no compactos el momento nominal se calcula con:
Como puede observarse rige el estado lmite de pandeo local del patn.
d) Revisin de la interaccin de flexin y compresin.La revisin de la interaccin de flexin y compresin se realizara con el captulo H seccin H1 de las especificaciones AISC 2010. Los datos de diseo son los siguientes:Pr=14641.35kg
Pc=99606.49kg
Mrx=3.50Ton-m
Mcx=26.20Ton-m
Mry=1.48Ton-m
Mcy=9.57Ton-m
Si
e) Calculo de la soldadura.Obtencin del cortante nominal.Para almas sin atiesadores y con ,
Como
Se usara electrodo 7018 que tiene una resistencia FEXX=4,920 kg/cm2.La resistencia nominal se calcula con la siguiente ecuacin:
El flujo de cortante se calcula como sigue:
El espesor del filete de soldadura se calcula de la siguiente manera:
El espesor mnimo para el filete de acuerdo con la tabla J2.4 de las especificaciones AISC 2010 es de 5 mm, por lo tanto se decide utilizar 8 mm de espesor de filete.
REVISIN DEL DESPLAZAMIENTO LATERAL DEL MARCO.
El desplazamiento lateral permisible de acuerdo con el RCDF 2004 est dado por la siguiente ecuacin:
De acuerdo con el programa de anlisis estructural RAM Advanse 9.5 el mximo desplazamiento lateral que presenta el marco es de 2.41 cm, por lo que se puede concluir que el diseo es satisfactorio para los estados lmite de resistencia y de servicio.
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