METODO DE LA RESISTENCIA DIRECTA (DSM)GUIA DE DISEO

Comit de especificacionespara el diseo de elementos estructurales de acero conformados en fro

Instituto Americano del Hierro y el Acero (AISI)

PrefacioEl Mtodo de la Fuerza Directa es un mtodo completamente nuevo para aceros laminados en fro. Adoptada en 2004 como Apndice 1 a laNorth American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Memebers, esta gua ofrece consejos prcticos y detallados sobre la utilizacin de este nuevo y poderoso mtodo de diseo. Caractersticas de la Gua incluyen:Ejemplos de Diseo: Extensos ejemplos de diseo, con comentarios a fondo, que abarca 14 diferentessecciones de acero conformado en fro bajo una variedad de diferentes cargas y condiciones de contorno son proporcionados (Captulo 8). La mayor parte de los ejemplos de diseo se basan en el AISI (2002) Cold-Formed Steel Design Manual y permiten a los ingenieros hacer una comparacin directa entre el Mtodo de la Fuerza Directa y de diseo convencional.Tutorial: Material introductorio para ayudar a los ingenieros a interpretar los resultados del anlisis de pandeo elstico, el corazn delMtodo de la Fuerza directa, es proporcionado (por ejemplo, vase la Figura 2).Grficos: Directrices prescriptivas (captulo 4) y un ejemplo (Seccin 8.13) para el desarrollo de la viga se proporcionan tablas utilizando el mtodo de la fuerza directa. Ejemplos similares se dan para grficas de la columna- juntos pueden ser utilizados para crear espacio y tablas de carga basado en el mtodo de la fuerza directa.Los puntos ms finos: No se salta un solo detalle, por ejemplo, un amplio debate sobre la forma de manejar situaciones nicas en el anlisis de pandeo elstico de los miembros es proporcionado (Seccin 3.3).

AgradecimientosSe destinaron fondos para el desarrollo de esta Gua para Ben Schafer de la Universidad Johns Hopkins para el Instituto Americano del Hierro y el Acero (AISI). Miembros y amigos del American Iron and Steel Institute Comittee on Specifications for the Desgin of Cold-Formed Steel Structural Memebers. Han proporcionado informacin til en el desarrollo de esta gua. En particular, Helen Chen, Glauz Bob, Perry Green, Dick Kaehler, y Tom Miller aportaron comentarios que en gran medida han mejorado la versin final.

Nota: Esta es la imagen de la pagina 3, que se debera conservar tal cual, y poner con mejor resolucion, dicha imagen, ya que es mas que nada un cuadro informativo sobre lo que se puede encontrar en un tipico ejercicio del Manual.

Smbolos y definicionesSalvo que se defina explcitamente en el presente documento, las variables mencionadas en esta Gua se definen en la Especificacin (AISI 2001, 2004) o el Manual de Diseo (AISI 2002).Aqu se proporciona una lista abreviada de las variables para comodidad del lector. Mcri Elstica momento pandeo local crtico determinado de acuerdo con el Apndice 1 (DSM) Seccin 1.1.2 Mcrd Elstica momento de pandeo distorsional crtico determinado de acuerdo con el Apndice 1 (DSM) Seccin 1.1.2 Mcre Elstica momento de pandeo lateral-torsional crtico determinado de acuerdocon el Apndice 1 (DSM) Seccin 1.1.2 Mni Resistencia a la flexin nominal por pandeo local determinado de acuerdo con el Apndice 1 (DSM) Seccin 1.2.2.2 Mnd Resistencia a la flexin nominal para pandeo de distorsin determinado de acuerdo con el Apndice 1 (DSM) Seccin 1.2.2.3 Mne Resistencia a la flexin nominal para pandeo lateral determinar de acuerdo con el Apndice 1 (DSM) Seccin 1.2.2.1 Mn Resistencia a la flexin nominal, Mn, es el mnimo deMne, Mni y Mnd My Momento de fluencia (SyFy)

PcriCarga local elstica crtico de pandeo de la columna determinada de conformidad con el Apndice 1 (DSM) Seccin 1.1.2 Pcrd Carga de distorsin elstica crtica de pandeo de la columna determinada de conformidad con el Apndice 1 (DSM) Seccin 1.1.2 Pcre Mnima de la carga de pandeo de columna elstica crtica en la flexin, torsin o torsionalflexural pandeo determinado de acuerdo con el Apndice 1 (DSM) Seccin 1.1.2 PniResistencia axial nominal para el pandeo local determinado de acuerdo con el Apndice 1 (DSM) Seccin 1.2.1.2 Pnd Resistencia axial nominal para pandeo de distorsin determinado de acuerdo con el Apndice 1 (DSM) Seccin 1.2.1.3 Pne Resistencia axial nominal de flexin, torsin o pandeo por torsin y flexin determinada de conformidad con el Apndice 1 (DSM) Seccin 1.2.1.1 Pn Resistencia axial nominal, Pn, es el mnimo de Pne, Pne y Pnd Py Carga de aplastamiento (AgFy)

Trminos

Salvo que se defina explcitamente en el presente documento, los trminos mencionados en esta gua estn definidos en la Especificacin(AISI 2001, 2004). Se proporciona una lista abreviada de los trminos aqu para comodidad del lector.

Valor de pandeo elstico. La carga (o momento) en que el equilibrio del miembro es neutral entre dos estados alternativos: la forma pandeada y la forma deformada originales. Pandeo local. Pandeo que implica una distorsin significativa de la seccin transversal, pero esta distorsin incluye slo la rotacin, no la traslacin, en las lneas de plegado internos (por ejemplo, las esquinas) de un miembro. La media de la longitud de onda del modo de pandeo local debe ser menor, igual o superior a la mayor dimensin de la pieza bajo tensin de compresin. Pandeo de distorsin. Pandeo que implica una distorsin significativa de la seccin transversal, pero esta distorsin incluye la rotacin y la traslacin en una o ms lneas de plegado internas de un miembro. La media de la longitud de onda es dependiente de la carga y la geometra, y se encuentra entre el pandeo local y global. Pandeo global. Pandeo que no implica una distorsin de la seccin transversal, en lugar detraslacin (flexin) y/o rotacin (torsin) de la totalidad de la seccin transversal producida.Modos de pandeo Global, o "Euler": flexin, torsin, torsin y flexin de las columnas, lateral-torsional para vigas, ocurre como el modo mnimo a la media larga longitudes de onda. Totalmente arriostrados. Una seccin transversal que se prepar de tal manera que el pandeo global est restringido.

Definiciones Relacionadas de la North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members (AISI 2001) Pandeo local. Pandeo de elementos slo dentro de una seccin, donde los cruces de lnea entre elementos permanecen rectos y los ngulos entre los elementos no cambian. Pandeo distorsional. Un modo de pandeo que implica cambio en la forma de seccin transversal, excluyendo pandeo local. Pandeo de torsin y flexin. Modo de pandeo en el cual los miembros de compresin, doblan y retuercen simultneamente sin cambio en la forma de la seccin transversal. Resistencia admisible de diseo. Resistencia admisible, Rn / , (fuerza, momento, segn el caso), siempre por el componente estructural. Resistencia de diseo. Resistencia factorizada, Rn (fuerza, momento, segn el caso), proporcionada por el componente estructural. Resistencia nominal. La capacidad {Rn} de una estructura o componente para resistir los efectos de las cargas, como se ha determinado de acuerdo con esta especificacin utilizando resistencias de los materiales especificados y dimensiones. Fuerza requerida admisible. Efecto de la carga (fuerza , momento , segn el caso) que acta sobre el componente estructural determinado por el anlisis estructural de las cargas nominales correspondientes TEA (utilizando todas las combinaciones de carga apropiados). Fuerza requerida.Efecto de la carga (fuerza, momento, segn el caso) que acta sobre la estructura componente determinado por el anlisis estructural de las cargas factorizadas para LRFD (utilizando todos combinaciones de carga apropiado).

1 IntroduccinEl propsito de esta gua es proporcionar a los ingenieros una orientacin prctica sobre el uso del Mtodo de la Fuerza Directa (DSM) para el diseo de elementos de acero conformados en fro. ElMtodo de la Fuerza Directa fue adoptado como Anexo 1 en el Suplemento 2004 en el Supplement to the North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members (AISI 2004). El Mtodo de la Fuerza Directa es un procedimiento alternativo de la especificacin principal y no depende del ancho efectivo, ni requierer iteracin, para la determinacin de la resistencia de diseo del miembro.1.1. Usando esta gua de diseoLa North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members (AISI 2001) Este documento, que se refiere como la especificacin, o la Especificacin principal, constituye la base para el diseo de acero conformado en fro. ). El Mtodo de la Fuerza Directa, que se aadi a la especificacin en 2004 como Apndice 1 proporciona procedimientos alternativos para los captulos A a G, y los Apndices A travs de los nmeros de ecuacin en el C. Ejemplos de problemas (por ejemplo, en el captulo 8) se refieren a la especificacin.

2004 Supplement to the North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members (AISI 2004)Este documento es un complemento a la especificacin. Parte de este suplemento incluye el Apndice 1, diseo de acero conformado en fro Miembros estructurales utilizando el mtodo de la fuerza directa, que es el objeto de esta Gua. El comentario del Apndice 1 es particularmente importante para la comprensin de los antecedentes del Mtodo de la Fuerza Directa. Para el uso de esta Gua se necesita el Suplemento del Apndice 1.AISI Manual of Cold-Formed Steel Design (AISI 2002)Este Manual de Diseo no es necesario para el uso de esta gua. Sin embargo, muchos de los ejemplos de diseo que aqu se presentan se basan directamente en los ejemplos presentados en el Manual de Diseo. La seccin transversal miembro designacin proporcionada en el Manual de Diseo se utiliza en los ejemplos de esta Gua. Adems, gran parte de la Comentario de la comparacin de la Fuerza Mtodo directo a la Especificacin se deriva de los ejemplos en el Manual de Diseo.CUFSM (Schafer 2005) Finite Strip SoftwareEste software de cdigo abierto disponible gratuitamente, CUFSM, se utiliza ampliamente en esta Gua para la determinacin de pandeo elstico de formados en fro elementos de acero (www.ce.jhu.edu/bschafer/cufsm). Sin embargo, CUFSM no est obligado a utilizar esta gua, ya que (1) formada cerrado soluciones se proporcionan para formas estndar, y (2) otro software incluyendo CFS (www.rsgsoftware.com) y THIN (www.civil.usyd.edu.au / caja / thinwall.php) estn disponibles.

1.2 Por qu usar el Apndice 1 (DSM) en lugar de la Especificacin Principal?El diseo de los perfiles de acero conformados en fro optimizadas es a menudo completado ms fcilmente con el mtodo de la fuerza directa que con la especificacin principal. Como muestra la Figura 1 indica, DSM proporciona un mtodo de diseo de formas complejas que no requiere ms esfuerzo que para las formas normales, mientras que la Especificacin principal puede ser difcil, o incluso peor, simplemente inaplicable. Ventajas prcticas de DSM: no hay clculos de ancho efectivo, no se requieren iteraciones, y utiliza las propiedades de la seccin transversal bruta.

Anlisis de pandeo elstico realizado en el equipo (por ejemplo, por CUFSM) se integra directamente en DSM. Esto proporciona un mtodo general de diseo de los miembros de acero conformado en fro y crea la posibilidad de extensiones mucho ms amplias que los mtodos de especificacin tradicionales, que se basan en soluciones de forma cerrada con aplicabilidad limitada. Ventajas tericas del enfoque del DSM: mtodo de diseo explcito para pandeo por distorsin, incluye la interaccin de los elementos (es decir, el equilibrio y la compatibilidad entre el ala y el alma es mantenido en la prediccin pandeo elstico), y explora e incluye todos los estados de estabilidad limitada.Ventajas filosficas del enfoque del DSM: alienta a la optimizacin de la seccin transversal, proporciona una base slida para las extensiones de anlisis racionales, potencial para una aplicabilidad y alcance mucho ms amplia, y el enfoque de ingeniera es la correcta determinacin del comportamiento de pandeo elstico, en vez de la correcta determinacin de los anchos eficaces empricos.Por supuesto, existen numerosas limitaciones de DSM (tal como se aplica en AISI 2004), as, no la menos de los cuales es que el mtodo slo se ha desarrollado formalmente para la determinacin de axial (Pn) y flexin (Mn) fortalezas hasta la fecha. Una lista detallada de las limitaciones que se presenta y discute En el punto 1.4 de esta Gua. Investigacin y desarrollo en curso se esfuerzan por atender y eliminar las limitaciones actuales.1.3 Diseo usando el Apndice 1 (DSM) y la Especificacin PrincipalEl mtodo de la fuerza directa es parte de la especificacin, y se adopt formalmente como Apndice 1 (AISI 2004). El trmino "Especificacin principal" se refiere a la especificacin excluyendo el Apndice 1. El Mtodo de la Fuerza directa proporciona predicciones alternativas para Mn y Pn que se pueden utilizar en lugar de las ecuaciones de la especificacin principal, consulte Seccin 1.3.1 y los ejemplos del captulo 8 en esta Gua. Al utilizar el Apndice 1, en relacin con la fiabilidad principal especificacin es mantenida por el uso de los factores y indicados en el Apndice 1 como se discuti en la Seccin 1.3.2 del esta Gua. En algunas situaciones el Mtodo Fuerza directo puede formar la base para unaextensin racional de anlisis a la Especificacin como se discute en A1.1 (B) de la especificacin y detallada en la Seccin 1.3.3 de esta Gua.1.3.1 Uso aprobado de Mn y PnDSM (Apndice 1 del AISI 2004) ofrece una prediccin de fuerza para Mn y Pn. Estos puntos fuertes a la flexin (haz) y axial (columna) nominal se utilizan en numerosos sectores de la especificacin principal. Tabla 1 a continuacin proporciona una hoja de ruta para la sustitucin de Mn y Pn en la especificacin principal con los valores previstos del Apndice 1. Esta tabla no cubre la extensin utilizacin de DSM como una herramienta de anlisis racional, vase la seccin 1.3.3 de esta Gua.

1.3.2 Miembros precalificadosPara DSM (Apndice 1 del AISI 2004) existe una diferencia importante en cuanto a si o no una geometra es miembro "pre-calificado." Tablas 1.1.1-1 y 1.1.1-2 en el Apndice 1 proporcionan la limitaciones geomtricas que deben cumplirse para que un miembro de ser pre-calificado. Membros precalificados podrn recurrir a los factores y que se dan en el Apndice 1.El miembro que no es pre-calificado an puede utilizar las disposiciones del Anexo 1, pero de tal caso, el mtodo representa una extensin del anlisis racional de conformidad con la Seccin A1.1 (b) de La principal caracterstica donde = 0,8 o = 2,0 segn lo dispuesto en dicho apartado. Adems de discusin extensiones de anlisis racionales a DSM se explican en la Seccin 1.3.3 de esta Gua. Para los productos que no se ajustan a los lmites pre-calificados, Secciones 7.3 y 7.4 de esta Gua proporcionan orientacin preliminar sobre la forma de ampliar o crear miembros pre-calificados adicionales, sin embargo procedimientos estandarizados no se han establecido en este momento.Los lmites de los miembros pre-calificados representan los lmites de la investigacin y desarrollo disponibles, pero no representan necesariamente lmites en donde se podra lograr una resistencia ptima. Algunos de los criterios de los miembros pre-calificados son ms amplios que la especificacin principal y por lo tanto representan una clara ventaja para el uso de DSM. Por ejemplo, un lmite elstico nominal (Fy) tan alto como 86 ksi es permitido en muchas secciones, se incluyen refuerzos de alma, y los lmites de anchura / espesor en borde puso rgido elementos son ms altos que en la Especificacin principal. En otros casos el precalificados miembros son ms limitadas que las de la especificacin principal. Por ejemplo, la precalificada miembros todos incluyen relaciones de forma, es decir, los lmites en el ancho de banda de profundidad a la brida, stas relaciones en general, no existen en la Especificacin principal.Extracto de la Seccin A1.1 (b) de la Especificacin Norteamericana para el diseo de piezas estructurales de acero conformadas en fro (AISI 2001)Cuando la composicin o configuracin de estos componentes es tal que el clculo de la fuerza [la resistencia] y/o rigidez no se puede realizar de acuerdo con las disposiciones {es decir, la especificacin}, desempeo estructural se establecer de cualquiera de los siguientes:(a) Determine la resistencia de diseo o rigidez por las pruebas, realizadas y evaluadas en conformidad con el captulo F(b) Determine la resistencia de diseo [de resistencia factorizada] o rigidez en el anlisis de ingeniera racional basado en la teora les hagan las pruebas correspondientes si los datos estn disponibles, y los criterios de ingeniera. En concreto, la resistencia de diseo [de resistencia factorizada] se determinar de la calculada resistencia nominal [resistencia] mediante la aplicacin de los siguientes factores de los factores de seguridad o de resistencia:Memebers

EEUU y MxicoCnada

(ASD)(LRFD)(LSD)

2000.800.75

1.3.3 Anlisis racionalEl desarrollo del DSM es incompleto. En este punto slo Mn y Pn se incluyen. Adems, muchas secciones que pueden ser muy ptimas para su uso en estructuras de acero conformado en fro caen fuera del alcance de la especificacin principal y no son pre- calificado para el uso del DSM. En tal situacin un ingeniero se le permite utilizar el anlisis racional. La Seccin A1.1 ( b) de la Especificacin describe especficamente cuando el anlisis racional puede ser empleado y un extracto de esta disposicin es proporcionada en la pgina anterior.La ms obvia extensin de anlisis racional de DSM es para secciones que no estn precalificados, como se explica en la Seccin 1.3.2 de esta Gua. Tales secciones transversales pueden utilizar el y factores para el anlisis racional y luego proceder a sustituir Mn y Pn en la Especificacin principal, analiza en la seccin 1.3.1 de esta Gua.Una serie de situaciones puede existir donde una aplicacin de anlisis racional de las disposiciones del DSM es lgico y digno de perseguir. En general dicha ampliacin incluira ( 1 ) determinar los valores de pandeo elstico para MCRL , MCRD , MCRE , Pcrl , PCRD , Pcre a una situacin particular previsto , entonces ( 2 ) utilizar los establecidos ecuaciones de resistencia del DSM para el Apndice 1 para determinar Mn y Pn. Un nico modelado puede ser necesario para determinar los valores de pandeo elstico. Esto puede incluir un Anlisis especializado CUFSM , mtodos analticos especializados , o de propsito general de anlisis de elementos finitos (como el discutido en el Captulo 2 ) .Ejemplos en los que una extensin del anlisis racional de DSM de la naturaleza descrita anteriormente podra ser considerado incluir a los miembros: construidos de mltiples secciones , con lminas o revestimientos en un lado (brida ) slo , con revestimiento de diferente adjunta en dos lados , con orificios , o con bridas agujeros, o con refuerzos nico (por ejemplo, con los labios - labios a los apoyos que parcialmente restringen distorsional pandeo). Adems, las extensiones de anlisis racionales similares podran permitir a un ingeniero para incluir la influencia de momento gradiente en todos los modos de pandeo, la influencia de diferentes condiciones de extremo en todo modo de pandeo, o influencia de la deformacin torsional destaca en todos los modos de pandeo.En otros casos las extensiones de anlisis racionales a DSM pueden ser nada ms que hacer frente a la situacin en la que un modo de pandeo observado es difcil de identificar y hacer un juicio sobre cmo categorizar el modo. La premisa bsica del DSM: la extensin de los resultados de pandeo elstico para resistencia a la rotura a travs de la utilizacin de curvas de resistencia semi - empricos, es en s mismo una idea de anlisis racional. DSM proporciona una gua bsica para la realizacin de anlisis racional en una serie de situaciones nicas encontradas en el diseo de acero conformado en fro.

1.4 Limitaciones de DSM: prcticas y tericas.Limitaciones de DSM (como fue implementado en 2004) Ninguna disposicin de cizallamiento No hay disposiciones paralizantes en red. No existen disposiciones para miembros con agujeros. Nmero limitado / geometra de los miembros pre-calificados. No existen disposiciones para aumentar la fuerza, debido a trabajo en fro de formar.Discusin: De corte y de la tela disposiciones paralizantes existentes pueden ser utilizados cuando sea aplicable. De lo contrario, el anlisis racional o pruebas son un posible recurso. Se discuten los Miembros con agujeros en la Seccin 3.3.9 de esta Gua, y este es un tema de investigacin actual. Miembros precalificados se discuten en la Seccin 1.3.2 y el Captulo 7 de esta Gua.Limitaciones prcticas del aproximamiento de DSM. Demasiado conservador si se utilizan elementos muy delgados Cambio en el eje neutro se ignora Mtodo emprico calibrado slo para trabajar para secciones previamente investigados.Discusin: DSM realiza un anlisis de pandeo elstico para toda la seccin transversal, no para los elementos aislados. Si una pequea porcin de la seccin transversal (un elemento muy delgado) iniciapandeo de la seccin transversal, DSM predecir una baja resistencia para todo el miembro. El enfoque anchura efectiva de la especificacin principal slo predecir una baja resistencia para el elemento infractor, pero permitir que el resto de los elementos que componen la seccin transversal para llevar la carga. Como resultado DSM puede ser demasiado conservador en tales casos. La adicin de rigidizadores en elelemento infractor puede mejorar la fuerza, y la prediccin de la fuerza, de manera significativa. Cambio enel eje neutro se produce cuando los elementos muy delgados estn en compresin en una seccin transversal. DSMconservadora contabiliza dichos elementos como los descritos anteriormente, como tales, ignorando el pequeo cambio ha demostrado ser exitoso. Las ecuaciones de resistencia DSM son empricos, en mucho la misma manera quela ecuacin de ancho efectivo , o las curvas de la columna ; Sin embargo , la gama de secciones transversalesinvestigado es bastante amplio. Extensin a completamente secciones nicas pueden requerirconsideracin de expresiones nuevas o modificadas de fuerza DSM.

Limitaciones de la determinacin de pandeo elstico por el mtodo de la tira finita, tal como se aplican en CUFSM Seccin transversal no puede variar a lo largo de la longitud Ni los agujeros Ni los miembros cnicos Las cargas no pueden variar a lo largo de la longitud (es decir, sin gradiente de momento) condiciones de contorno globales en los extremos miembros estn puestas (es decir, simplemente apoyada) Asignacin de modos a veces difcil, sobre todo para pandeo distorsional No automatizado fcilmente debido a la necesidad manual para identificar los modosDiscusin: El captulo 2 y el apartado 3.3 de esta gua discutir determinacin pandeo elstico, y las limitaciones de la mtodo de la tira finita (por ejemplo, CUFSM). Orientacin sobre alternativas ms robustas utilizar para fines generales de anlisis de elementos finitos se da en la seccin 2.4 de esta Gua.

2. Pandeo elstico; Pcrl, Pcrd, Pcre, Mcrl, Mcrd, McreLa clave para la flexibilidad de la Fuerza Mtodo directo es que ningn mtodo en particular esta prescrita para la determinacin de las cargas y / o momentos de pandeo elstico: Pcrl, PCRD, Pcre, MCRL, MCRD, MCRE. Por supuesto, esta misma flexibilidad puede conducir a algunas complicaciones desde un camino prescriptivo es no proporcionado. En este captulo de la Gua complementa el comentario del mtodo de la fuerza directa. Mtodo que proporciona un importante debate acerca de la determinacin de pandeo elstico.Este captulo trata de la definicin de los modos de pandeo bsicos (Seccin 2.1) y proporciona orientacin sobre cundo un modo puede ser ignorado, ya que no tendr un impacto en la prediccin de la fuerza (Seccin 2.2). Cuatro alternativas son proporcionados y discutidos para la determinacin de pandeo elstico: Banda Finita (Seccin 2.3), de elementos finitos (Seccin 2.4), la teora de vigas generalizada (2,5), y soluciones de forma cerrada (Seccin 2.6).

AdvertenciaSe le recuerda tambin que la fuerza de un miembro que no es equivalente a la carga de pandeo elstico (o momento) del miembro. La carga de pandeo elstico puede ser menor que la fuerza real, por miembros delgados con una considerable reserva de post-pandeo; o la carga de pandeo elstico puede ser ficticiamente alta debido a ignorar los efectos inelsticos. Sin embargo, la carga de pandeo elstico es una referencia til para determinar la resistencia a travs de las ecuaciones del Mtodo Fuerza directo.2.1 Pandeo Local, distorsin, y GlobalEl mtodo de la fuerza directa del Apndice 1 (AISI 2004) asigna el comportamiento de pandeo elstico en tres clases: locales (subndice ' l ') , distorsin (subndice ' d ') y global (el subndice ' e', donde la 'e' es sinnimo de pandeo de Euler). El comentario DSM (AISI 2004) define elstica pandeo y las tres clases. Las definiciones bsicas son revisadas aqu para su uso en la presente Gua.Valor de pandeo elstico es la carga (o momento) en el que el equilibrio del miembro es neutral entre dos estados alternativos: la forma de hebilla y la forma deformada originales. Pandeo local implica una distorsin significativa de la seccin transversal, pero esta distorsin incluye slo la rotacin, no la traduccin, en las lneas de plegado internos (por ejemplo, las esquinas) de un miembro. La longitud meda de la onda del modo de pandeo local debe ser menor o igual que la mayor dimensin del miembro bajo tensin de compresin.Pandeo de distorsin implica una distorsin significativa de la seccin transversal, pero esta distorsinincluye la rotacin y la traduccin en una o ms lneas de plegado internas de un miembro. La longitud meda de la onda es la carga y dependiente geometra, y se sita entre el pandeo local y global.Pandeo global no implica la distorsin de la seccin transversal, en lugar de la traduccin (flexin)y / o rotacin (torsin) de la totalidad de la seccin transversal se produce. Globales, o "Euler" modos de pandeo:flexin, torsin, torsin y flexin de las columnas, lateral - torsional de vigas, se presentan como el modo de mnima a media larga longitud de onda.Investigacin para proporcionar ms definiciones basadas en la mecnica que se pueden implementar de forma automtica entira finita y software de elementos finitos estn en marcha (Schafer y Adany 2005), pero en este momentolas definiciones basadas en fenmeno dado anteriormente representan los mejores disponibles.

2.2 Pandeo elstico lmites superioresPara todos los modos de pandeo: local, de distorsin, a nivel mundial, si el valor de pandeo elstico es lo suficientemente alta a continuacin, la seccin transversal se desarrollar su capacidad total (es decir, el momento de fluencia en flexin, Mi, o la carga de aplastamiento en la compresin, Py). Usando las ecuaciones de prediccin Fuerza directo del Apndice 1 delos siguientes lmites se pueden generar: Vigas si MCRL> 1.66My entonces ninguna reduccin se producir debido a pandeo local si MCRD> 2.21My entonces ninguna reduccin se producir por pandeo distorsional si MCRE> 2.78My entonces ninguna reduccin se producir por pandeo global Columnas si Pcrl> 1.66Py entonces ninguna reduccin se producir debido a pandeo local si PCRD> 3.18Py entonces ninguna reduccin se producir por pandeo distorsional si Pcre 3.97Py un 10% o menos de la reduccin se producir por pandeo globalSi Pcre 8.16Py un 5% o menos de reduccin se producir debido a pandeo globalSi Pcre 41.64Py un 1% o menos de reduccin se producir debido a pandeo globalNotas: Al considerar los lmites anteriores para pandeo local, los valores indicados son conservadoras. Desde el pandeo local interacta con pandeo global, Mi y Py pueden ser reemplazados por Mne y Pne, para los lmites superiores de pandeo local, donde Mne y Pne son las resistencias nominales determinadas en el apndice 1. Al comparar el pandeo local y distorsin, deformacin distorsin probablemente resulte en una menor resistencia a valores de pandeo elstico ms altos que el pandeo local. Debido a la naturaleza de la curva de pandeo global de la columna, una cierta reduccin de la fuerza es casi inevitable debido a pandeo global.

Estos lmites de pandeo elstico tienen una serie de fines tiles. En la optimizacin de una seccin transversal, refuerzos u otras modificaciones que aumentan la carga elstica de pandeo [o momentos] ms alto que los lmites anteriormente sealados no tendrn un impacto en la fuerza final. En la realizacin de un anlisis de la tira finita puede ser difcil identificar un pandeo en modo particular, esto ocurre a menudo cuando el modo est en una carga relativamente alta [o momento]. Si el pandeo o momento de la moda es ms alto que los lmites arriba indicados determinacin de su valor exacto no es necesario, ya que no tendr impacto en la resistencia final. Al realizar un anlisis de pandeo de elementos finitos elstica (a menudo llamado la estabilidad valor propio o anlisis de intrnsecamente en pandeo) es comn a necesitar un intervalo en el que las cargas de pandeo [] o momentos deben determinarse. Los lmites anteriormente proporcionan una aproximacin conservadora de este rango.

2.3 Soluciones de banda finitaEsta seccin de la gua trata sobre la determinacin bsica de pandeo elstico utilizando el mtodo de la tira finita. El mtodo de la fuerza directa enfatiza el uso del anlisis de tira finita para ladeterminacin de pandeo elstico. Anlisis tira finita es una herramienta general que proporciona informacin precisa elsticapandeo soluciones con un mnimo de esfuerzo y tiempo. Anlisis tira finita, como se aplica enprogramas convencionales, tiene sus limitaciones, las dos ms importantes son el modelo asume los extremos del miembro son compatibles con sencillez , y la seccin transversal puede no variar a lo largo de su longitud .Estas limitaciones impiden que algunos anlisis de facilidad est logrando con elmtodo de la tira finita, pero a pesar de estas limitaciones de la herramienta es til, y un gran avance sobre la placa de pandeosoluciones y los coeficientes de pandeo de placas (k) de la que slo explican parcialmente la importantecomportamiento de estabilidad de los elementos de acero conformados en fro. La superacin de las dificultades especficas asociadascon determinacin pandeo elstico por el mtodo de la tira finita se discute en la Seccin 3.3 de esta Gua, siguiendo los ejemplos detallados en el captulo 3 de esta Gua.

2.3.1 CUFSM y otros programasAISI ha patrocinado la investigacin que, en parte, ha llevado al desarrollo del programa de libre acceso, CUFSM, que emplea el mtodo de la tira finita para determinacin del pandeo elstico de la seccin transversal de cualquier acero conformado en fro. El programa est disponible en www.ce.jhu.edu / bschafer / cufsm y se ejecuta en cualquier PC con Windows 9x, NT, 2000, XP. Tutoriales y ejemplos estn disponibles en lnea en la misma direccin. Los anlisis estn realizados en esta Gua son en CUFSM. Se alienta a los usuarios de esta Gua para descargar y utilizar el software. Los pasos bsicos para realizar cualquier anlisis de la tira finita son definir la geometra de la seccin transversal, determinar las medias longitudes de onda para ser investigados, definir el (referencia) tensin aplicada; los resultados o el factor de ocupacin son los multiplicadores de este esfuerzo aplicado, Realizar un anlisis de pandeo elstico, y examinar la curva de carga del factor vs media longitud de onda para determinar mnimo el factor de ocupacin para cada forma modal.

2.3.2 Interpretando una solucinUn anlisis de la tira finita proporciona dos resultados para la comprensin de anlisis de pandeo elstico, ( 1 ) la media longitud de onda y los factores de carga correspondientes , y (2 ) el modo de seccin de forma transversal (abrochado). Estos dos resultados se presentan grficamente en la CUFSM como se muestra en la Figura 2 junto condebates de la tensin aplicada ( referencia), que es lo que el factor de carga ( eje vertical de lacurva de respuesta ) se refiere a ; mnimos , que se identifican para cada modo ; media - longitud de onda , lavariacin longitudinal de la forma de hebilla ; y formas de los modos , el de dos dimensiones ( 2D ) oseccin transversal variacin de la forma de hebilla .Para el ejemplo de la figura 2 de una 9CS2.5x059 (discutido en la Seccin 3.2.1 de esta Gua),la (referencia) tensin aplicada es la de flexin alrededor del eje mayor , y la tensin mxima esfijar igual a la tensin de fluencia del material ( 55 ksi ) para la tensin de referencia aplicada es en s misma la dio momento, Mi . (Nota, esta definicin del momento de fluencia se hace referencia a los lugares nodalesdel modelo que se producen en la lnea central del espesor, no en la fibra extrema. Para el diseopracticar el nivel de estrs en la lnea central del grosor debe volver a calcular con el rendimientoel estrs se produce en la fibra extrema.) Existen instalaciones en CUFSM para la generacin y aplicacin de esteestrs, u otras distribuciones de esfuerzos comunes en su aplicacin ( de referencia) subraya .El mtodo de la tira finita siempre asume el miembro pandeado como una sola media onda sinusoidal a lo largo de la longitud. La longitud de este medio de onda sinusoidal se conoce como la media - longitud de onda. Anlisis tira finitaproporciona la carga de pandeo [o momento] para todos los medio - longitudes de onda seleccionadas por el usuario. Por lo tanto, unanlisis finito de la tira proporciona un medio para comprender todos los modos de pandeo que pudieran ocurrir dentro de una longitud fsica dada (por ejemplo, L = 200 cm como se muestra en la Figura 2). El modo de pandeo miembro realconsiderado por FSM es:Modo de pandeo miembro = forma del modo 2D sen (x/ media longitud de onda)

En el ejemplo, el anlisis se ha realizado en un gran nmero de longitudes de onda medias. Resolucin de la curva media-longitud de onda es slo necesaria para este nivel de precisin cerca de los mnimos. Dos mnimos son identificados a partir de la curva: pandeo local con un MCRL = 0.67My y medio de longitud de onda de 5 pulgadas, y pandeo de distorsin con un MCRD = 0.85My y una media-longitud de onda de 25 cm. Pandeo lateral se identifica a las medias ms largas longitudes de onda. El valor exacto de MCRE* que sera relevante depender de la longitud fsica del miembro. El pandeo elstico momento MCRE* Obtenido de FSM no tiene en cuenta la influencia del momento del gradiente, por lo Cb de la Especificacin principal (Ec. C3.1.2.1-10) se debe utilizar para determinar el elstico valor de pandeo utilizado en el mtodo de la fuerza directa, es decir, MCRE = CbMcre*.

2.3.3 Garantizar una solucin precisaEn un anlisis tpico tira finita varias variables son a discrecin del usuario que influyen en la exactitud de la prediccin de pandeo elstico, a saber, el nmero de elementos en la seccin transversal, y el nmero de medio-longitudes de onda utilizado en el anlisis. Elementos: Por lo menos dos elementos deben ser siempre utilizados en cualquier parte de una placa que est sujeta a una de compresin. Este nmero mnimo de elementos asegura que una onda pandeo local formando en la placa ser una precisin de 0,4% del valor terico. Si una parte de la seccin transversal est sujeto a la flexin es importante para asegurar en menos dos elementos estn en la regin de compresin. Cuando se examine cualquier forma del modo de pandeo, en menos dos elementos deben formar cualquier onda abrochado local, si slo hay una, aumentar el nmero de los elementos. El impacto del nmero de elementos seleccionados es mayor en el pandeo local y menos etc pandeo distorsin y global.Esquinas: Se recomienda que cuando se modela curvas suaves, como en las esquinas del tpico miembro, se emplean al menos cuatro elementos. Esta es una recomendacin pragmtica basada ms en proporcionar la geometra inicial correcta, en lugar del impacto de la esquina en s en la precisin de la solucin. A menos que el radio de la esquina es grande ( por ejemplo , r > 10t ) el uso de los modelos de la lnea central que ignorar la esquina son adecuados. El impacto de la radio de la esquina es mayor en el pandeo local y menos pandeo distorsin y global, etc.La mitad de longitudes de onda: Como se muestra en la Figura 3, un nmero suficiente de longitudes debe elegirse para resolver los puntos de mnimos a partir del anlisis de tira finita dentro de una precisin aceptable. Tpicamente el mnimo local tendr una media - longitud de onda en o cerca de las dimensiones exteriores del miembro; Sin embargo, la longitud tan pequea como cualquier parte plana de la seccin transversal debe ser incluido. Distorsional pandeo se produce normalmente entre tres a nueve veces las dimensiones exteriores de la seccin transversal. Pandeo global es generalmente mejor examin mediante la seleccin de la longitud fsica miembro de su inters.

2.3.4 Programacin de anlisis tira finita clsicaPara los lectores que han programado un anlisis estructural convencional de dos matriz dimensional cdigo, el desarrollo de un cdigo de anlisis tira finita similar a CUFSM es fcilmente factible. Cheung y Tham (1998) proporciona la referencia ms completa sobre el desarrollo del mtodo de la tira finita para su uso en la mecnica de slidos. Schafer (1997), siguiente enfoque de Cheung, proporciona explcita derivaciones de las matrices elsticas y estabilidad empleadas en CUFSM. S CUFSM est abierto origen y las rutinas pueden ser fcilmente traducidas de Matlab en cualquier programacin moderno idioma. El cdigo fuente abierto para CUFSM y el captulo correspondiente de Schafer (1997) estn disponibles en lnea en www.ce.jhu.edu / bschafer / cufsm.

2.4 Soluciones de elementos finitosEsta gua no puede proporcionar un listado completo de las posibles dificultades con propsito general del elemento finito (FE) para el anlisis de pandeo elstico (a menudo llamado el pandeo valor propio o estabilidad del anlisis intrnseco) de acero conformado en fro secciones transversales. Sin embargo, el uso del anlisis de FE de propsito general enla determinacin pandeo elstico de acero conformado en fro secciones transversales es posible, y en algunoscasos esencialmente el recurso slo se conoce. Placa o de concha elementos deben ser utilizados para definir laseccin transversal.Las referencias a los textos bsicos FE sobre este tema se proporcionan en el Mtodo de la Fuerza directa comentario (AISI2004) . Un nmero de implementaciones comerciales FE existe de que el autor deesta gua ha utilizado con xito: ABAQUS , ANSYS, MSC / NASTRAN , ciervos . Adems,ADINA , y MARC son conocidos por proporcionar de forma fiable soluciones para pandeo elstico de placas y carcazas. Otros programas pueden funcionar igual de bien.El anlisis racional (vase la seccin 1.3.3 de esta Gua) extensiones hechas posibles por el anlisis general FE incluyen: la capacidad de manejar cualquier condicin de frontera, considere explcitamentemomento gradiente, manejar los miembros con agujeros o variacin de espesor a lo largo de la longitud, etc. Estosventajas hacen que el uso del anlisis de FE atractivo. Sin embargo, un nmero de terico yconsideraciones prcticas deben ser manejados, el ms importante de los cuales son para realizar un punto de referencia en problemas en los elementos y las mallas que se utilizan, y para ser paciente y cuidadoso en la inspeccin visualde los modos de pandeo y la identificacin y asignacin de las formas de hebilla a lo local,pandeo de distorsin , y global. Una discusin de algunas cuestiones bsicas a tener en cuenta cuando se realizaAnlisis de estabilidad FE sigue.Problemas con soluciones de referencia clsicos conocidos (por ejemplo, ver Timoshenko y Gere 1961, Allen y Bulson 1980, Galambos 1998) debe realizarse con cualquier elemento y malla de ser considerada. Seccin 2.6 y en el captulo 9 de esta gua proporcionan un nmero de forma cerrada potencial soluciones que podran utilizarse para soluciones de referencia.Cuestiones numricas / tericas FEFuncin de forma del elemento: normalmente de placas y elementos de concha utilice uno lineal (4 conchas de nodo) o funciones de forma de polinomio (8 o 9 conchas de nodo) para determinar cmo el elemento se puede deformar. Independientemente de la eleccin , se requiere un nmero suficiente de elementos de modo que el elemento puede aproximar adecuadamente la forma de hebilla de inters. Un estudio de la convergencia de malla con un simple problema de referencia se recomienda.Elemento relacin de aspecto: algunos elementos de placa y concha de uso corriente proporcionarn espuriasoluciones si la longitud / anchura del elemento es demasiado grande o demasiado pequeo. Problemtica elemento de aspectorelaciones son elemento, la geometra, y dependiente de la carga; Sin embargo una buena prctica es mantener los elementos enrelaciones de aspecto 01:02-02:01 , aunque 01:04-04:01 es generalmente adecuado.Eleccin del elemento: algunos elementos de placa y la cscara se utilizan ahora tienen interpretaciones de comportamiento del corte ms apropiado para los depsitos moderadamente gruesas, como resultado de placas delgadas comunes en acerosformados en fro estos elementos pueden ser demasiado blanda o extremadamente dura en cizalla. Esto es ms probable queafectar las predicciones de pandeo de distorsin.Cuestiones prcticas FENo hay curva de media - longitud de onda: anlisis de FE no se lleva a cabo en una variedad de longitudes de onda medias. La variacin de la longitud fsica en un anlisis FE no es equivalente a la variacin de la longitud en una tira finita de anlisis, ya que las deformaciones longitudinales posibles en el anlisis FE permanecen general (no restringido a un solo medio de ondas sinusoidales). En el anlisis de FE, todos los modos de pandeo que existen dentro de un hecho longitud fsica se examinan , y el analista debe mirar a travs de los modos de determinar su Clasificacin: locales, distorsin , global . El valor mximo de pandeo de inters se conoce (a partir de las lmites superiores de la Seccin 2.2 de esta Gua) , pero no se sabe cuntos individuos se identificarn modos por debajo de este valor .Demasiados modos de pandeo se identifican en un anlisis FE: tpico para un examen conveniente de los resultados; uno debe ser paciente y manualmente inspeccionar los modos de pandeo. Espere ver similares pandeo modos en muchos diferentes medias longitudes de onda. No es suficiente para identificar nicamente el modo de pandeo mnimo. El valor mnimo de pandeo para cada uno de los modos, locales, necesidades de distorsin, y globales para ser identificados. Es probable que se requiere de un juicio de ingeniera paraidentificar todos los modos, tener cuidado de asegurarse las formas deformadas estn bien representados por el elemento seleccionado y malla, considere la realizacin de anlisis complementarios para verificar los resultados.

2.5 Teora de la viga generalizadaDeterminacin de pandeo elstico tambin se puede realizar utilizando la teora de la viga Generalizada (GBT). Referencias GBT se proporcionan en el comentario al Mtodo Fuerza directo. Aunque el software de propsito general no est actualmente disponible en el dominio pblico, recientemente Camotim y Silvestre (2004), siempre que el cdigo GBT para una solucin de forma cerrada para pandeo distorsional de Cs y Z con fines que estn puestas, libres, o fijo. El cdigo se puede descargar en www.ce.jhu.edu / bschafer / GBT y proporciona un medio para manejar la influencia de condiciones lmite sobre el pandeo de distorsin de las formas tradicionales de acero conformado en fro, sin recurrir a soluciones FE de propsito general.

2.6 Soluciones de pandeo elstico manualMientras que el nfasis de la Fuerza Mtodo directo es en soluciones numricas para pandeo elstico, situaciones surgen cuando las soluciones manuales (de forma cerrada) pueden ser beneficiosas. Soluciones manuales pueden ser utilizadas para proporcionar un cheque conservadora en las soluciones ms exactas, para automatizar fcilmente soluciones de pandeo elstico de una seccin especfica, o para ayudar a aumentar la identificacin de un particular, modo en una solucin numrica ms general. El comentario al Mtodo Fuerza directo ofrece amplias referencias para las soluciones de pandeo elstico manuales de miembros de acero conformado en fro de pandeo local, distorsin, y global. En el captulo 9 de esta gua se proporcionan soluciones de pandeo elstico manuales de un formado en fro C para pandeo local, distorsin, y global tanto de una columna y una viga.

3. Miembros ejemplos de pandeo elstico por el mtodo de la tira finitaLos ejemplos de la determinacin de pandeo elstico de los miembros por el mtodo de la tira finita, y una discusin detallada de la superacin de las dificultades con pandeo elstico, son el foco de este captulo de la Gua. Posteriormente, las secciones se analizan en este captulo se utilizan ampliamente para examinar el diseo de vigas (Captulo 4), columnas (Captulo 5), y la viga-columna (captulo 6). Ejemplos de diseo completas para todas las secciones de este captulo se proporcionan en el Captulo 8.3.1 La construccin de modelos de tiras finitasSiguiendo las directrices de la Seccin 2.3.3 de esta Gua una serie de modelos de tiras finitas eran construidas. Todos los modelos utilizan la geometra lnea central para su clculo, e incluyen radios de acuerdo. Inclusin de los radios de las esquinas no es especficamente necesaria, pero para una comparacin ms exacta con modelos existentes que se incorpor aqu.3.1 Ejemplo secciones transversalesLos ejemplos presentados incluyen los de la AISI (2002) Manual de Diseo msejemplos adicionales seleccionados para poner de relieve el uso de la fuerza Mtodo directo para ms complicado y optimizados secciones transversales. Para cada ejemplo es la siguiente: (1) las referencias al AISI (2002) Diseo de problemas de ejemplo manuales (en su caso), (2) la informacin bsica de seccin y la confirmacin de la geometra del modelo finito tira, y (3) anlisis de pandeo elstico por el mtodo de la tira finita (CUFSM) y las notas en el anlisis. Se generaron modelos de las siguientes secciones: Seccin C con los labios, Seccin C con labios modificados, C-seccin sin labios (tramo de va), C-seccin sin labios (tramo de va) modificado, Seccin Z con los labios, Seccin Z con labios modificados, ngulo de Igualdad de la pierna con los labios, ngulo de Igualdad de la pierna, Seccin Sombrero, Seccin de panel de pared, Seccin mensaje Rack, y una Seccin de Sigma.

Resultados de pandeo elstico son realmente slo otra caracterstica de la seccin transversalLos resultados que aqu se presentan se pueden pensar en cmo aumentar las "propiedades brutas" de la seccin transversal. Es decir, Pcrl, PCRD, MCRL, MCRD, aumentar A, I, etc como propiedades de la seccin transversal, y puede ser calculado sin el conocimiento de la aplicacin de la seccin transversal. En el futuro, los valores de pandeo elstico estudiados en detalle en este captulo pueden simplemente ser presentadas para su uso por los ingenieros.

3.2.1 Seccin C con labiosLa seccin transversal es un 9CS2.5x059 como se ilustra en la Figura 4, con Fy = 55 ksi. Un modelo fue desarrollado en CUFSM y los resultados se proporcionan en la Figura 5. Ejemplos de diseo utilizando esta seccin transversal se dispone en la Seccin 8.1 de esta Gua. La geometra se basa en el Ejemplo I-1 de la AISI (2002) Manual de Diseo y tambin se aborda en los Ejemplos I-8, II-1 y III-1 del Manual.

Notas: El crculo "" a 200 cm en la figura 5a y b indica la longitud de la que las imgenes de la insercin de la forma global de modo de pandeo se generan a partir. Este mtodo de indicar la longitud para el modo de pandeo mundial relacionado es similar a lo largo de esta Gua. Los valores exactos para mundial pandeo en una determinada longitud estn dentro de los Ejemplos de diseo del captulo 8, segn sea necesario. Para el anlisis de la compresin pura (Figura 5b) la identificacin del modo de distorsin no es fcilmente evidente. En este caso, el examen del modo de pandeo forma en s (como se ilustra en la Figura) identifica la transicin desde el local hasta el pandeo de distorsin. La forma del modo de pandeo local para compresin pura muestra pandeo local del alma, pero poco o cualquier pandeo local en la brida y el labio. Cuando un elemento domina el comportamiento, las predicciones de resistencia a travs de DSM pueden ser conservador.My en esto, y todo, los ejemplos se generaron utilizando las opciones predeterminadas en CUFSM y por lo tanto incluye la suposicin de que el esfuerzo mximo se produce en la lnea central de la brida (ubicacin de los nodos en el modelo) en lugar de la fibra extrema. En este ejemplo, el My inform anteriormente es 126,55 kip-in. y puede ser comparado con (10.3 in.4/4.5 cm) (55 ksi) =125,89kip-in., una diferencia de 0,5%. Para la prctica del diseo, a tener la tensin mxima ocurrir en la fibra extrema, el estrs central debera volver a calcular y entr en CUFSM.3.2.2 Seccin C con labios modificadaUna modificacin de la seccin C con labio (9CS2.5x059) de la seccin transversal anterior era creado para demostrar cmo el Apndice 1 se puede aplicar a las secciones transversales ms nica y para demostrar los posibles pasos preliminares hacia la seccin transversal de la optimizacin. La seccin transversal (Figura 6) tiene las mismas dimensiones exteriores; sin embargo, se aadieron 2 pequeos pulg refuerzos a la web, y el labio se alarg desde 0.773 pulgadas a 1 pulgada. Propiedades globales slo se cambian ligeramente, por lo que la mejora est relacionada con la local y de distorsin, no global, el pandeo. Restos Fy a 55 ksi.

Notas: En comparacin con los resultados de seccin C convencionales en la figura 5, los valores de pandeo locales aumentado de 0.67My a 1.40My en flexin y de 0.12Py a 0.27Py en compresin. En comparacin con los resultados de seccin C convencionales en la figura 5, el pandeo de distorsin valores aumentaron de 0.85My a 0.98My y desde 0.27Py a 0.32Py de encorvar y de compresin, respectivamente. Ms complicadas secciones transversales pueden crear un anlisis ms complicado de interpretar, por ejemplo, la Figura 7a tiene tres mnimos: (1) un modo en el que se produce el pandeo local por encima de la rigidizador web, y en la brida y el labio, (2) un modo mixto que es ms similar a locales pandeo y sin el refuerzo de web, y (3) un modo de distorsin.Vea la Seccin 8.2 de esta Gua para una serie completa de ejemplos de diseo utilizando esta seccin transversal.

3.2.3 Seccin C sin labios (tramo de va)La geometra de este ejemplo, un canal plano o seccin de pista, se basa en los Ejemplos I-2, I-9, y II-3, de la edicin del Manual para el diseo de acero AISI Formado en fro de 2002. La seccin representativa es un 550T125-54 segn lo sealado por la Asociacin de Fabricantes Stud Acero (SSMA), y es ilustra en la Figura 8. Tambin tenga en cuenta, Fy = 33 ksi. Se desarroll un modelo en CUFSM, ver Figura 8.

Vea la Seccin 8.3 de esta Gua para una serie completa de ejemplos de diseo utilizando esta seccin transversal.

3.2.4 Seccin C, sin labios (pista) modificadoModificacin de la seccin de pista de 3.2.3 est restringida por el uso esperado de tales canales de friccin. Si la pista se concibe como parte de un sistema de estructura de acero convencional, con montantes de acero anidados en pistas, entonces surgen dificultades con las modificaciones obvias: refuerzos de alma laminado en el interior del perfil seguimiento de impedir el esprrago aniden totalmente dentro de la pista, refuerzos de alma rod fuera de la pista excluye la pista de ser a ras de los pisos inferiores o superiores, refuerzos de labio en ngulo hacia el interior para obstruir el esprrago, y refuerzos de labio en ngulo hacia afuera obstruyen las paredes. Una pequea ondulacin en las bridas se muestra como una alternativa posible que todava permitira que la seccin transversal para funcionar como una pista, aunque ligeramente modificado a partir de uso convencional. Esta SSMA 550T125-54 seccin modificada tiene una pista "x 0,12" 0,55 rigidizador aadido a las bridas, como se muestra en la Figura 10. Propiedades globales se cambian ligeramente de la seccin de va estndar. Fy se mantiene en 33 ksi.

Notas: La flexin del eje dbil no est incluido en estos clculos, ya que la seccin transversal sin modificar ya alcanzado la capacidad de rendimiento (Mn = Mi) porque Mcr> 2.21My (ver Seccin 3.2.3 de esta Gua) El primer mnimos en la flexin y compresin se identifica como local / distorsional ya que ni la longitud de onda, ni la forma del modo en s proporciona una separacin definitiva del modo en este caso. Vea la Seccin 8.4 de esta Gua para una serie completa de ejemplos de diseo que utilizan esta seccin transversal.3.2.5 Seccin Z con labiosLa geometra de este ejemplo, una seccin de Z, se basa en los Ejemplos I-3, I-10, II-2 y III-6 de la Edicin de 2002 del Manual para el diseo de acero AISI Formado en fro. La seccin transversal es un 8ZS2.25x059, y se ilustra en la Figura 12. Tambin tenga en cuenta, Fy = 55 ksi. Se desarroll un modelo de CUFSM para el anlisis de la tira finita, la Figura 12 ilustra las ubicaciones de nodos del modelo, tambin se proporciona una comparacin de las propiedades de la seccin transversal calculados.

Vea la Seccin 8.5 de esta Gua para una serie completa de ejemplos de diseo utilizando esta seccin transversal.3.2.6 Seccin Z con labios modificadaLa seccin-Z del ejemplo anterior se modific para considerar el impacto de la alteracin de la geometra para lograr una resistencia adicional. El 8ZS2.25x059 fue modificado con dos pequeas redes los refuerzos y de la adicin de un gran radio de esquina y refuerzo de labios. La seccin transversal resultante, se ilustra en la Figura 14 con Fy = 55 ksi, no es tan fcilmente "-nido capaz", como el labio inclinado tradicional Seccin Z, pero si las bridas estn hechas una anchura ligeramente diferente, la anidacin de las secciones transversales todava podra ser prctico. Se desarroll un modelo en los resultados de CUFSM se muestran en la Figura 15.

Notas: La mejora de pandeo local (de la Z no modificada) es esencialmente atribuible en su totalidad a la adicin de los refuerzos de alma. La mejora en el pandeo de distorsin (de la Z no modificada) es esencialmente todo atribuible a los cambios en la geometra de refuerzo labio. Modelos separados con slo los refuerzos de alma agregan a la seccin Z original, o slo el refuerzo labio modificado, se evaluaron y apoyar las dos notas anteriores. Vea la Seccin 8.6 de esta Gua para una serie completa de ejemplos de diseo utilizando esta seccin transversal.

3.2.7 ngulo igual pierna con los labiosLa geometra de la geometra de un ngulo igual pierna con los labios se basa en los ejemplos I-4, I-11 y III-4 de la edicin del Manual para el diseo de acero AISI Formado en fro de 2002. La seccin transversal es un 4LS4x060 como se ilustra en la Figura 16, con Fy = 50 ksi. Los resultados de la tira finita CUFSM El anlisis se dan en la Figura 17.

Notas: En la flexin, pandeo de distorsin de la pierna rgida no es discretamente identificable de la longitud de onda larga LTB (sin mnimo en la curva FSM). En un diseo de valor de pandeo distorsional (MCR / Mi) en la longitud no soportada de diseo se debe utilizar para determinar si el pandeo de distorsin es relevantes para el comportamiento. En la compresin, "pandeo de distorsin" de las piernas rigidizadas es esencialmente pandeo por torsin del ngulo. El segundo modo de pandeo (superior) se presenta como una lnea de trazos en la Figura 17b. Se puede observar que en largas longitudes de onda media-pandeo por flexin alrededor del eje principal menor (2-2) se produce a niveles inferiores a pandeo por torsin.Vea la Seccin 8.7 de esta Gua para una serie completa de ejemplos de diseo utilizando esta seccin transversal.

3.2.8 Angulo de piernas igualesLa geometra seleccionada para un ngulo igual pierna se basa en los ejemplos I-5 y I-12 de la edicin del Manual para el diseo de acero AISI Formado en fro de 2002. La seccin transversal es un 2LU2x060 como se ilustra en la Figura 18, con Fy = 33 ksi. Se desarroll un modelo en CUFSM para el anlisis de la tira finita, los resultados se muestran en la Figura 19.

Notas: En flexin (restringido flexin alrededor del eje x) se asume de forma conservadora que la primera es mnimo ya sea local o de distorsin de pandeo. Sobre la base de la media-longitud de onda, como se discute en el comentario de DSM (AISI 2004), este modo puede ser identificado como distorsin, pero sin un refuerzo del borde que se ha considerado generalmente un modo local. En la compresin, no existen mnimos - el anlisis depende siempre de la arriostrada longitud. A corto y longitudes intermedias un modo torsional domina el pandeo deformacin, mientras que en tramos largos el modo de flexin sobre el capital menor (2-2) eje domina. Para arriostramiento ser adecuada debe restringir la deformacin adecuada, toque para longitudes de menos de ~ 60 pulgadas, y de flexin alrededor del eje menor para longitudes mayores. Vea la Seccin 8.8 de esta Gua para una serie completa de ejemplos de diseo utilizando esta seccin transversal.

3.2.9. Seccin tipo sombreroLa geometra seleccionada para una seccin de gorras se basa en los ejemplos I-6, I-13, II-4 y III-8 de la edicin del Manual para el diseo de acero AISI Formado en fro de 2002. La seccin transversal es un 3HU4.5x135 como se ilustra en la Figura 20, con Fy = 50 ksi. Se desarroll un modelo en CUFSM para el anlisis de la tira finita, con resultados que se muestran en la Figura 21.

Notas: Esta seccin sombrero es relativamente grueso y pandeo local se produce a valores altos (Comparar con los lmites superiores establecidos en la Seccin 2.2 de esta Gua), las nicas reducciones anticipadas en una seccin transversal tal sera debido a longitudes no arriostradas largos. Pandeo de distorsin no es relevante para el rendimiento de esta seccin transversal en flexin con el ala superior en compresin (Figura 21a). Pandeo de distorsin se produce en demasiado alta de un estrs a ser relevante para el comportamiento de la columna (Figura 21b). Para las columnas largas, el modo mnimo cambia de torsin y flexin a dbil eje flexin como la longitud de columna aumenta, aproximadamente a 300 cm (25 pies). Vea la Seccin 8.9 de esta Gua para una serie completa de ejemplos de diseo utilizando esta seccin transversal.

3.2.10 Seccin del panel de paredLa geometra seleccionada por un panel de pared se basa en los ejemplos I-7, I-14, de la edicin del Manual para el diseo de acero AISI Formado en fro de 2002. La seccin transversal es una de 14 pulgadas x 2 pulgadas del panel, como se ilustra en la Figura 22, con Fy = 50 ksi. Se desarroll un modelo en CUFSM para el anlisis de la tira finita (Figura 22), con resultados que se muestran en la Figura 2.

(b) flexin (brida superior en compresin) bordes del panel unidos entre si

(C) flexin (brida inferior en compresin)Figura 23 Seccin del Panel de Pared, resultados del anlisis de bandas finitasNotas: Condiciones de frontera para los bordes del panel son importantes cuando las bridas superiores estn en compresin. En (a) los bordes quedan libres y el pandeo distorsional del panel se produce a 0,55 My, en (B) los bordes estn atados (como por un panel vecino idntico) y el pandeo distorsional aumenta a 1.16 My.

Vea la Seccin 8.10 de esta Gua para una serie completa de ejemplos de diseo utilizando esta seccin transversal.

3.2.11Seccin Poste de BastidorLa geometra seleccionada para una seccin de poste de bastidor se basa en el ejemplo dado en la Figura 3.5 deHancock et al. (2001). La seccin transversal se ilustra en la Figura 24, con Fy = 33 ksi. Un modelo fue desarrollado en CUFSM para el anlisis de la tira finita, los resultados se muestran en la Figura 25.

Figura 24 Seccin poste de bastidor, modelo de las bandas finitas y propiedades brutas

(a) Flexin del eje X(Brida superior en compresin)

(b) Compresin

(C) Flexin del eje Y(Extremos de las bridas en compresin)

Figura 25 Seccin poste de bastidor, los resultados del anlisis de bandas finitasNotas: Para estas secciones transversales el pandeo distorsional juega un papel ms importante en el comportamiento que para muchas otras secciones transversales comunes.

Vea la Seccin 8.11 de esta Gua para una serie completa de ejemplos de diseo utilizando esta seccin transversal.3.2.12 Seccin SigmaLa geometra seleccionada para una seccin sigma se aproxima a una seccin transversal disponible comercialmente y se proporciona en la Figura 26, donde Fy = 50 ksi. No existe un sistema de designacin estndar para este tipo de seccin transversal, pero a este miembro se designa como 800SG250-43. Se desarroll un modelo en CUFSM, los resultados se muestran en la Figura 27.

Figura 26 Seccin de Sigma, el modelo de las tiras bandas y propiedades brutas

(a) Flexin en el eje mayor

(b) Compresin

Figura 27 Seccin Sigma, resultados de anlisis de las bandas finitas

Notas: Comportamiento de pandeo de la seccin de sigma en flexin es similar a una seccin en C con los labios y la fcilmente utilizable en el Mtodo del esfuerzo directo, aunque la geometra no es pre-calificada. Comportamiento de pandeo de la seccin sigma en compresin como se ilustra en la Figura 27 es relativamente ms complicado que las secciones transversales convencionales. El mnimo pandeo local se identifica fcilmente, pero un segundo cercano al mnimo en la curva a la mitad de la longitud de onda de aproximadamente 8 pulgadas incluye locales y distorsionales caractersticas de pandeo. La corta mitad de longitud de onda de este modo y su alto valor de pandeo ayudan a indicar que este no es el modo de distorsin de inters. El modo de pandeo de distorsin no tiene un mnimo distintivo, es dependiente de la longitud, e interacta con el modo global (flexin del eje dbil). Conocimiento de la mitad de longitud de onda para el pandeo de distorsin en el anlisis de flexin ayuda a identificar el pandeo de distorsin en el anlisis de compresin.

Vea la Seccin 8.12 de esta Gua para una serie completa de ejemplos de diseo utilizando esta seccin transversal.

3.3 La superacin de las dificultades con determinacin pandeo elstico en FSMLos debates en la siguiente seccin tienen por objeto proporcionar al profesional de diseo con medios para aplicar "criterios de ingeniera" a un anlisis de pandeo elstico. En caso de duda de cmo identificar un modo, o qu hacer con los modos que parecen estar interactuando, u otros problemas; recuerde, es fcil ser conservador. Seleccione el valor ms bajo de pandeo (es decir, Pcr, Mcr) de las formas de cada modo que incluye algunas caractersticas de la modalidad de inters. Esto asegura un Lmite Inferior de respuesta de pandeo elstico. Sin embargo, esto puede ser demasiado conservador en algunos casos, y el reto, a menudo, es que hacerlo mejor que esto y utilizar el criterio para determinar una ms apropiada (y por lo general ms alta) aproximacin.

3.3.1 Modo local indistintoEs posible que en un anlisis de banda finita (o de elementos finitos) que ningn modo de pandeo local sea obviamente identificado, es "indistinto". Un modo local indistinto puede ocurrir en secciones transversales ms gruesas, donde los valores de pandeo local son bastante altos, o en secciones transversales con una rigidez muy baja en el borde; donde el pandeo distorsional oscurece el modo de pandeo local. Las opciones bsicas para el manejo de un modo local indistinto en el contexto tira finita incluyen Perfeccionar las medias longitudes de onda, revisar cuidadosamente las definiciones del modo de pandeo local, crear un modelo de centro (sin esquinas redondeadas) y apuntalar las lneas de pliegue internas para forzar el pandeo local (ver tutoriales en www.ce.jhu.edu / bschafer / cufsm ), utilizar las soluciones de pandeo elstico de manual (elemento) de la seccin 2.6 de esta Gua para proporcionar lmites en los valores de pandeo elstico locales esperados, y finalmente si todo lo dems falla, se puede elegir de forma conservadora el valor ms bajo de pandeo que se produce en aproximadamente la mitad de la longitud de onda predicho; por pandeo local esto debe ser una longitud menos de las mayores dimensiones exteriores del miembro en compresin. Adems, es importante recordar que si el pandeo local (Pcrl, Mcrl) est por encima de los lmites de la Seccin 2.2 de la presente Gua, entonces puede ser ignorado con seguridad sin importar si es indistinto o no.

Un caso especial de un modo local indistinto ocurre con ngulos de friccin (Seccin 3.2.8, Figura 19) ycanales (Seccin 3.2.3, Figura 9). En estas secciones transversales se observa slo un mnimo en el anlisis de bandas finita antes de pandeo global, pero es el modo local o de distorsin? Un aspecto clave dela definicin de pandeo local es que slo rotacin se produce en las lneas de plegado internos (esquinas) en unmiembro. Adems, el pandeo local debe ocurrir a una media longitud de onda menor que la dimensindel miembro ms grande bajo compresin. El primer mnimo en los resultados de las tiras finitas se encuentra con la definicin bsicade pandeo local, pero la forma del modo tambin visualmente parece similar al pandeo de distorsin para el mismo miembro con un borde ms resistente agregado. En algunos casos, la media-longitud de onda del modo es mayor que la dimensin del miembro ms grande bajo compresin, en otros casos no lo es. La primera razn identifica los modos de pandeo elstico en el Mtodo de Esfuerzo Directo para que un modo de pandeo se pueda asociar correctamente con una curva de esfuerzo dado (por ejemplo, DSM Eq. 1.2.1-6 del Apndice 1, AISI 2004). Es conservador suponer que el modo observado es tanto local como de distorsin. Alternativamente, la media-longitud de onda del modo podra ser utilizado para colocar el modo observado ya sea como local o de distorsin (en los ejemplos una lnea discontinua vertical se utiliza para indicar lamayor dimensin exterior de un miembro en compresin). Vea los ejemplos de diseo en la Seccin 8.3 y la Seccin 8.8 para un enfoque conservador para el manejo de esta situacin en el diseo.

3.3.2 Modo distorsional IndistintoUn modo de distorsin indistinto, que es una situacin en la que el modo de distorsin no puede inmediatamente ser identificado a partir de un mnimo en la curva de factor de carga vs media-longitud de onda de unanlisis de bandas finitas, es un problema comn. Parte de la dificultad se deriva de la ms floja definicin de un modo de distorsin, esencialmente indicando, si no es local y no es global, entonces es de distorsin. Una caracterstica fundamental del modo de distorsin ms all de la definicin bsica, es que enalguna forma, el pandeo de distorsin consiste en el pandeo de un rigidizador; ya sea un borde rigidizador o un rigidizador longitudinal interno. Un pequeo rigidizador puede causar interaccin entre pandeo local y el pandeo de distorsin y un refuerzo ms largo entre el pandeo de distorsin y global. En muchos casos la identificacin del modo de distorsin requiere un juicio de ingeniera.

Las opciones bsicas para el manejo de un modo distorsional indistinto en el contexto de bandas finitas incluyen:

Perfeccionar las medias longitudes de onda, Revisar cuidadosamente las definiciones del modo de pandeo de distorsin, Crear un modelo de centro (sin esquinas redondeadas) y apuntalar las lneas de pliegue internas para forzar el pandeo local y aislar el pandeo local de pandeo de distorsin, Utilizar las soluciones manuales de pandeo elstico de la Seccin 2.6 de esta gua para proporcionar la media-longitud de onda en el modo de distorsin (Lcrd), Utilizar la media longitud de onda en el pandeo de distorsin para una carga diferente (por ejemplo, la flexin en lugar de compresin) para identificar los valores apropiados del pandeo de distorsin, la media-longitud de onda slo cambia ligeramente con la carga, Variar las dimensiones bsicas del modelo un poco (por lo general la longitud del borde reforzador) para reconocer la tendencia en los mnimos de pandeo de distorsin, y as identificar la ms apropiada media longitud de onda, y Si todo lo dems falla uno puede conservadoramente elegir el modo de pandeo ms bajo que exhibe algunas de las caractersticas de la definicin de pandeo de distorsin, esto debera estar en una longitud mayor que la media-longitud de onda del pandeo local. Tericamente, buscamos un puro Mcrd (Pcrd); sin embargo, el uso de un modo con una pequea cantidad de interaccin es conservador. Adems, es importante recordar que si el pandeo distorsional (Pcrd, Mcrd) est por encima de los lmites superiores de la Seccin 2.2 de esta gua, entonces pueden ser ignorados con seguridad.

Figura 28 Seccin en C con labio, distorsional

Seccin en C con labios: Para la seccin en C con labios de la Seccin 3.2.1, como se muestra en la Figura 5b, el modo de distorsin en compresin es indistinto. Para secciones transversales con almas anchas y patn angosto esto no es una ocurrencia rara. La adicin de un pequeo refuerzo del alma, lo que hace al alma mucho ms eficiente tambin elimina el problema del modo de distorsin indistinto, vase la Seccin 3.2.2. Figura 28proporciona un examen ms detenido de los resultados de las tiras finitas para la seccin en C y aplica muchos de los pasos que se indican anteriormente. Para medias longitudes de onda alrededor de 15 pulgadas, la forma del modo es una mezcla de pandeo local y de distorsin, tenga en cuenta la flexin en la patn. Adems, cuando elanlisis se limita a pandeo local solamente (curva de trazos) el Pcr esencialmente no es cambiado en una media-longitud de onda de 15 pulgadas, lo que indica que esto no es un modo de distorsin puro. Las expresiones de diseo del Mtodo Fuerza directo fueron calibradas a los modos de pandeo de distorsin similares a los observados entre medias longitudes de onda de 20 a 30 pulgadas. A travs de la variacin de la longitud del reborde (no mostrado) y porexamen de la media-longitud de onda crtica (Lcrd) de la solucin manual de pandeo elstico y la solucin de viga (Figura 5a) la tercera de las tres formas de los modos identificados en la insercin de la figura28 fue seleccionado como el modo de distorsin. Siendo uno de los otros modos mostrados seleccionado el ingeniero habra predicho en el lado conservador. No existe ninguna justificacin para la eleccin de un modo con un mayor Lcrd que la de la solucin manual (captulo 9).

ngulo llano y canal: Por alguna definicin (debido principalmente a la media de longitud de onda), canales planos puede considerarse que tiene modos de distorsin. Para el canal plano de la Seccin 3.2.3 y el ngulo plano de la Seccin 3.2.8 ver la discusin sobre modos locales indistintos en la seccin anterior (3.3.1)

Figura 29 ngulo con labios, distorsional

ngulo igual pierna con labios El ngulo igual pierna con los labios (Seccin 3.2.7) bajo flexin, como se indicaen la Figura 17, tiene un modo de distorsin que es indistinta desde el modo global (lateral torsional). En los clculos de resistencia de una seccin transversal totalmente arriostrados (Seccin 8.7) se argumenta que esta el modo de distorsin se vera afectada por el mismo arriostramiento como el modo global. Si este es arriostramiento no presente, entonces tendra que ser considerado en el clculo el modo de distorsin. Al menos. Existen dos opciones (1) para la longitud no arriostrada real inspeccionar visualmente las formas de modo a media longitudes de onda de menos de o igual a la longitud no soportada y asignar Mcrd para el modo ms bajo que tiene caractersticas de distorsin, (2) aadir restricciones artificiales en el modelo para eliminar la torsin componente de distorsin. Esta segunda opcin se realiz en la Figura 29, donde Vertical movimiento en la esquina inferior derecha de la seccin transversal se restringi, y una clara se observ fcilmente modo de pandeo de distorsin.

La adicin de restricciones artificiales para diferenciar los modos no conduce a poco conservador predicciones de resistencia. El propsito de la restriccin es para ayudar al ingeniero a identificar los modos que son de lo contrario no presentar inmediatamente en los resultados del anlisis. Ignorando por completo a un modo en la DSM clculo podra dar lugar a una prediccin fuerza poco conservador. As, la determinacin de una manera lgica para la inclusin de todos los modos (cuando corresponda) es importante. Por lo general, el reto es identificar la media-longitud de onda correcta para la seleccin de un modo dado, y la adicin de restricciones artificiales es suele ser til en este sentido. Una vez que la media-longitud de onda adecuada se identifica el pandeo elstico valor del anlisis original sin restriccin artificial en que la mitad de longitud de onda puede ser utilizado. Adems de las soluciones de pandeo elstico manuales del captulo 9 los mtodos discutidos en GBT Seccin 2.5 de esta gua puede proporcionar soluciones de pandeo de distorsin para C y de Z de ese eliminar el problema con los modos de distorsin indistintas. La investigacin actual est investigando definiciones basadas en la mecnica que pueden identificar de forma nica los modos de distorsin en la tira finita mtodo (Schafer y Adany 2005). Hasta el momento, este tipo de mtodos, incluyendo GBT, se basan en el uso de modelos de la lnea central de la seccin transversal con slo esquinas afiladas.

3.3.3 Mltiples modos de locales o de distorsin (refuerzos)A medida que se aaden los refuerzos para una seccin transversal que es posible tener ms de dos mnimos antes mundial se produce pandeo. El Mtodo Fuerza directo obliga a todos estos casos en una de dos categoras: locales, o de distorsin.

La seccin en C con labios que era modificado con la adicin de web refuerzos y un labio ms largo en el ejemplo 3.2.2 se muestra de nuevo en la figura 30, este tiempo en comparacin con los no modificados seccin transversal (curva de trazos). La primera mnimos se encuentra con el pandeo local definicin, ya que slo la rotacin se observa a lneas de plegado internos. El segundo es mnima similar a la abolladura sin el rigidizador web, pero el propio rigidizador de web sufre deformacin distorsin. La cuestin de si esta segunda mnimo debe ser tratada como local o distorsin es algo irrelevante dado existen los modos locales y de distorsin obvios con los valores de pandeo inferiores. Sin embargo, dada la media-longitud de onda (relativamente corto) y la progresin de la no modificada al modificado seccin transversal como se muestra en la Figura 30, este segundo modo es el mejor (aunque imperfectamente) categorizado pandeo como local. La tercera mnima de la curva es el modo de pandeo de distorsin tradicional.

Por secciones transversales complejas las claves para la asignacin de forma conservadora y razonablemente pandeo elstico modos a una clase determinada (locales, de distorsin, o globales) implican un poco ms de la identificacin de las mnimas en los resultados del anlisis de la tira finitos. Las formas de los modos de la seccin transversal bsica, sin refuerzos, deben ser considerados. Adems, la forma de las expresiones fuerza directa debe tambin ser considerado. Para un miembro totalmente arriostrados pandeo distorsional da fuerza menor que pandeo local, pero el pandeo local interacta con los modos globales, y por lo tanto de moderado a largo arriostrada interaccin local-global longitudes normalmente impulsa la solucin. Si se produce un modo en relativa corta medias longitudes de onda, o es caracterstico de pandeo local de la seccin transversal de base, modo entonces probable deberan categorizarse como local aunque falla el definicin estricta rotacin slo en los pliegues internos del miembro.

3.3.4 modos globales en longitudes no arriostradas cortosUso de DSM para calcular la fuerza de una viga o columna discretamente arriostradas requiere la clculo de pandeo global (Mcre, Pcre). Para longitudes no arriostradas largos estos los valores se pueden leer directamente desde la resultados de los anlisis tira finitos, similar a la mtodos para el local o distorsin pandeo. Para corto o intermedio longitudes no arriostradas esto no funciona porque pandeo local o distorsin es el modo de mnimo presentado en la anlisis.

Considere la seccin en C con los labios, como se muestra en la Figura 31 con un no arriostrado length 'KL' de 70 pulg Si uno se toma el crudo resultados FSM a 70 pulgadas ('' s en la figura), el modo seleccionado es una mezcla de distorsin y a la flexin y Pcre es aproximadamente 0.5Py. Si en lugar de las ecuaciones de C4.2 de la principal Especificacin se emplean, como se detalla enCaptulo 9 de esta gua, se puede generar el modo mundial puro (flexin en este caso) designada con la lnea continua, que tiene una Pcre = 0.85Py en KL = 70IN .. Este 0.85Py en contraposicin a 0.5Py es el prediccin correcta para Pcre para usar en el DSM. Dado que la forma bsica de Pcre se conoce, tambin es posible para realizar una simple curva ajuste a los resultados del anlisis de los EFM, que se muestra como la lnea discontinua predecir el mismos resultados que las Especificaciones ecuaciones. Este ajuste a la FSM debe emplear dos resultados de anlisis que mostrar el modo puro (flexin) de inters. El uso de este mtodo se detalla en esta Gua de Seccin 0 para las vigas y en la seccin 5.2 de las columnas, y se demuestra en la viga y la columna ejemplo, los problemas del captulo 8 (Diseos Ejemplos 8.13 y 8.14).

3.3.5 modos globales con diferentes condiciones de arriostramientoEn el diseo es comn que la bsica deformaciones globales (traduccin y rotacin) se prepar en diferentes maneras. En el principal Especificacin estesituacin se maneja mediante el uso apropiado Factores K para Lx, Ly, Lt, de tal forma que KLx KLy KLt. Esto es importante en DSM para la determinacin de Pcre o Mcre. En el DSM principal Especificacin ecuaciones pueden usarse para manejar estos arriostramiento condiciones, pero el anlisis de los EFM se puede utilizar tambin. Basta con trazar el modos ms altos, adems de la primera el modo, como se muestra en la Figura 32. Ahora usa la KL apropiado para el modo de bajo consideracin y leer Pcre/ Py directamente de las parcelas, es decir, KLy para el modo de flexin dbil-eje, KLt para el modo de torsin, y KLx = KLt para el modo de torsin y flexin. El anlisis de la tira finita muestra todos los modos, y qu refuerzos se dedica como la cruz- seccin se deforma. En el ejemplo, dependiendo de la ortesis, la torsin puede controlar si slo flexin es arriostrados.

Modos ms altos?En el anlisis de la tira finita, en cualquier medio-longitud de onda dada, existen muchos modos. Tpicamente el nico preocupacin es el ms bajo de estos modos, y estos modos ms bajos en todas las longitudes de onda medias formar el valor de pandeo vs media longitud de onda grfica (Figura 2), que es el corazn de la tira finita anlisis. Sin embargo, a veces estamos interesados en los modos ms altos que existen en un determinado medio- de longitud de onda. Por ejemplo, la Figura 32 proporciona el ejemplo ms simple de esta idea, el primer modo es flexin global de la segunda modalidad (superior) es el tercer modo (superior) de torsin global y es global pandeo por torsin y flexin. Modos ms altos tambin existen para pandeo local y distorsin en corto medias longitudes de onda y frecuencia son tiles en la identificacin de los modos indistintos.

3.3.6 Influencia de momento gradientePara vigas, pandeo local, distorsin, y global (Mcrl, Mcrd, Mcre) Son todas potencialmente influenciado a momento de degradado. Como calculan en anlisis tira finita, momento en que se supone uniforme. La propsito general de anlisis de elementos finitos (Seccin 2.4) podra incluir momento gradiente; para la FSM el siguiente consejo se da:

Pandeo local : ignore momento pendiente, a menos que el momento cambia notablemente dentro de la cortamedia-longitud de onda de un modo local, entonces el incremento previsto para este modo es pequeo.

Pandeo de distorsin : la investigacin (Yu 2005) indica que los aumentos moderados (30% o menos) en elmomento de pandeo distorsional Mcrd ocurrir debido al momento de degradado. Uso general de elementos finitos anlisis (seccin 2.4) proporciona un anlisis racional significa dar cuenta de este aumento. Ignorando el gradiente de momento es conservador.

Global (lateral-torsional) pandeo: Momento gradiente puede ser valoradas por el Cb factor (Ec. C3.1.2.1-10) de la principal especificacin. Actual Mcre, Que representa el momento en gradiente, es igual a CbM*cre donde M*cre es el resultado directo del anlisis tira finita o apropiado formula de forma cerrada, como se muestra en el captulo 9 de esta gua.

3.3.7 modos parcialmente restringidasEn muchos casos los sistemas externos (paredes, revestimientos, apoyos discretos, etc) pueden restringir parcialmente, el pandeo de distorsin, o global local. La inclusin adecuada de esa restriccin externa representa un razonable extensin anlisis racional (vase la seccin 1.3.3 de esta Gua) de la Fuerza directo Mtodo. Si el refuerzo es continuo, o se puede aproximar de forma fiable como continua, luego inclusin en el anlisis FSM es sencillo. Si los soportes es discreta, o de lo contrario no se puede ser modelado en FSM, puede ser posible llevar a cabo un anlisis de FE de propsito general. Identificacin de los modos de pandeo local, de distorsin, y mundial en este caso moderado es probable que sea algo difcil y requiere de criterios de ingeniera, consulte la Seccin 2.4 de esta Gua para ms discusin.

Un enfoque tpico para el modelado de la restriccin parcial adicional es la adicin de un resorte elstico (s) en un modelo de seccin transversal, en el que el resorte (s) representa la rigidez externa de la restriccin sistema. Para este clculo sea fiable, el sistema de retencin (1) debe ser continua o participando en una sujetador espaciado mucho ms corta que la media-longitud de onda de inters, y (2) debe prestar su pleno resistencia de rotacin hasta la resistencia nominal (capacidad ltima) del miembro. Criterios 1 implica que el pandeo local rara vez se beneficia enormemente de la moderacin. Criterios 2 pueden ser difciles de asegurar, sin pruebas; AISI TS-1-02 en lo que se describe en el AISI (2002) puede ser un mtodo para ayudar proporcionar esta seguridad.

Pandeo local : el corto de media longitud de onda de pandeo local impide generalmente la consideracin dearriostramiento externo. Incluso aplicado continuamente revestimiento / lminas necesitara tener sujetador espaciamiento menor que el ancho del ala del miembro a participar activamente a la resistencia. Un panel o revestimiento puede proporcionar resistencia pasiva contra el pandeo local de un miembro si el pandeo ola intenta cargar en el panel o revestimiento. La carga de pandeo de una placa en un sin tensin, rgida, fundacin muestra un aumento del 30% en su carga de pandeo (Shahwan y Wass 1998) debido a la fundacin. Esto proporciona un lmite superior para el potencial aumento local de pandeo debido a la pasiva resistencia del panel o revestimiento.

Pandeo de distorsin: dispositivo de retencin parcialpuede tener un impacto significativo en pandeo de distorsin. Por ejemplo, en Figura 33 de la seccin Z de la seccin 3.2.5 se reconsiderada. Un muelle rotacional, k, de 0,7 kip-in./rad/in. se aade a mediados de anchura de la brida de compresin a aproximar el sistema de retencin proporcionado por externa de revestimiento / lminas. Anlisis de los de seccin Z muestra parcialmente restringidas impacto en tronzado local, pero una impacto significativo en distorsional pandeo, y el cambio en mundial pandeo se ignora aqu. Si Ejemplo 8.5.1 Se recalcula (con k aadido) Mn aumenta de 76 kip-in. a 87 kip-in., un Aumento de la fuerza del 14%.Pandeo global : refuerzo puede tener un impacto significativo en los modos de pandeo global. Continuo arriostramiento puede considerarse directamente en el anlisis de tira finita, mientras arriostramiento discreto se adapta mejor para modelos de elementos finitos. Tradicionalmente, la moderacin en los modos de pandeo globales se ha manejado a travs de modificaciones a la frontera condiciones y criterios de ingeniera en la seleccin de la longitud efectiva, KL, para el miembro. En acero conformado en fro sistemas, como mnimo, KLx, KLy, y KLt debe tenerse en cuenta, esto se discute en la Seccin 3.3.5 de esta Gua. En algunos casos, teniendo en cuenta el "ms alto respuesta de modo "(vase de nuevo la Seccin 3.3.5) en un modelo de bandas finitas tradicional puede proporcionar los resultados deseados. Por ejemplo la segunda (superior) del modo de respuesta la seccin de gorras de la Seccin 3.2.9 se da en Figura 34. Si la torsin de este sombrero es restringido por arriostramiento entonces pandeo en el plano de la banda es todava posible - la segunda respuesta modo proporciona esto. Adems, los resultados muestran que si el primer modo de giro es restringido, el pandeo de distorsin debe ser considerado. Vea los ejemplos de diseo en la Seccin 8.9 de esta Gua para el examen de este seccin transversal.

3.3.8 Condiciones de contorno para los miembros de las reiteradasTableros de la cubierta, y las lminas son algo diferentes de otros miembros conformados en fro de acero en que a menudo se utilizan de una manera repetitiva. Modelado de un panel aislado puede ser inexacta si el conexin que se produce entre los paneles superpuestos se ignora. Como se ha discutido brevemente en la Seccin 3.2.10 de esta gua con respecto a un panel de la pared, si los bordes estn en compresin y modelan como libre (sin restricciones), entonces el pandeo es probable que se inicia por este borde libre. Uno debe examinar un pandeo forma modal y considerar si es posible en la prctica. tales Para el panel de la Seccin 3.2.10 se decidi considerar tambin el caso de una unin continua entre los paneles a la izquierda y derecha, mediante la vinculacin de los dos bordes juntos. Esto se traduce en un aumento significativo en el elstico comportamiento de pandeo de distorsin. El impacto en la resistencia de la seccin transversal se da en el Ejemplo de diseo de problemas de la Seccin 8.10.

3.3.9 Los miembros con agujerosLa investigacin se extiende el mtodo de fuerza directa a los miembros de agujeros est activo actualmente. La prxima actualizacin a la Fuerza Mtodo directo incluir disposiciones especficas para el manejo de los agujeros. Los principales Especificaciones disposiciones proporcionan una orientacin que es fcilmente utilizable: en particular, cuando los agujeros pueden ser ignorados en el clculo de la resistencia.

Haciendo caso omiso de los orificios para los miembros de flexin : flexin miembros con los agujeros en la web se tratan enla principal especificacin en la Seccin B2.4. Dentro de un conjunto especfico de los lmites dimensionales (que figuran en elB2.4), aberturas web pueden ser ignorados. En particular, si una abertura de web profundidad media es menor que 38% de la propia altura del alma, el pinchazo no afecta a la fuerza. Una extensin racional de este encontrar a la Fuerza Mtodo directo es que los agujeros no deben ser considerados en el clculo Mcrl, Mcrd, Mcre si cumplen con los lmites de principal Especificacin B2.4.

Haciendo caso omiso de los agujeros para los miembros de compresin : miembros de compresin con agujeros en la web sonabordado en el principal Especificacin en la Seccin B2.2. Esta seccin es aplicable a muy espaciadosorificios circulares - y el agujero debe ser menor que 50% de la profundidad, otros lmites dimensionales son enumerados en B2.2. Si el elemento con el orificio presente es fornido (, Donde Fcr es el pandeo del elemento ignorando el agujero y Fy es el lmite elstico) el elemento restante parte se supone que tomar la tensin de fluencia completo. Efectivamente, esto limita la resistencia nominal a La neto Fy = Py neto A diferencia de un bruto Fy = Py. En el Mtodo Fuerza directo este criterio puede ser extendi racionalmente a la seccin transversal: si el agujero de web cumple los criterios geomtricos de principal Especificaciones Seccin B2.2 y Pcrl >2.21Py (Donde Pcrl ignora el agujero) y luego determinar la resistencia nominal de la seccin transversal siguiendo los criterios del Mtodo de Fuerza directos de la Seccin 1.2.1 (AISI 2004), pero reemplazar Py con Py netoce ignorar el agujero en el clculo de Pcrl, Pcrd, Pcre .. Anlisis racional para los agujeros de manipulacin : Actualmente, para otras situaciones, las extensiones de anlisis racionalesvDSM es la nica alternativa. Por ejemplo, pandeo elstico (Pcrl, Pcrd, Pcre, Mcrl, Mcrd, Mcre) De miembros con agujeros pueden ser determinados por de propsito general anlisis de elementos finitos (Seccin 2.4). Por ejemplo, Sarawit (2004) postales de rack secciones estudi con agujeros estampados. Actu anlisis de elementos finitos de los miembros integrados por elementos de vaciado con los orificios de manera explcita modelado para determinar el impacto de los agujeros en el pandeo local, distorsin, y global. Este es un se requiere proceso consume mucho tiempo y la inspeccin visual cuidadosa de las formas de los modos resultantes a asignar modos de pandeo local, de distorsin, y globales.

Tenga cuidado con el grueso ponderado : Otro enfoque de ingeniera para el manejo de los agujeros en los miembroses utilizar un espesor promedio ponderado en la ubicacin del agujero. Tenga cuidado con este enfoque, puede no capturar con precisin la rigidez de la seccin transversal en los diferentes modos de pandeo - y por lo tanto producir resultados pobres. El espesor ponderada es dependiente de la longitud de manera diferentes pesos seran requerido por cada media longitud de onda examinada en un anlisis de la tira finita.

Tenga cuidado con la seccin neta : O