FLEXOCOMPRESION.pdf

8/14/2019 FLEXOCOMPRESION.pdf

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Ing. Alfredo Carlos Arroyo Vega

DISEO, FABRICACIN YMONTAJE DE

ESTRUCTURAS DE ACERO PARA

EDIFICIOS CONFORME A LAS

ESPECIFICACIONES AISC 2005


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DEFINICION:

EL MIEMBRO SUJETO A COMPRESIONAXIAL Y A FLEXION ES CONOCIDO COMO

UNA VIGA- COLUMNA


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Centro Comunitario de Troy.


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Esqueleto de Acero


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PARAMETROS QUE AFECTAN EL COMPORTAMIENTO DECOLUMNAS:

LONGITUD DEL MIEMBROGEOMETRIA

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

MAGNITUD Y DISTRIBUCION DE CARGASMAGNITUD Y DISTRIBUCION DE MOMENTOS

MARCO CONTRAVENTEADO

MARCO NO CONTRAVENTEADO


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MIEMBROS BAJO FUERZAS COMBINADAS.

11.1 Introduccin.

Cargas transversales que actan entre los extremos de unmiembro en compresin, como se muestra en la figura 11.1.1a

Excentricidad de la fuerza longitudinal en uno o en ambos

extremos, como se muestra en la figura 11.1.1bFlexin de los miembros de conexin, como se muestra enlas figuras 11.1.1c y d.


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Vigas-columnas tpicas


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Vigas-columnas como parte de un marco contraventeadoen el plano xx, y de uno no contraventeado en el marco yy.


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Resistencia a secciones sujetas a cargascombinadas.

Resistencia de secciones bajo compresin axial y flexin uniaxial


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Distribucin de esfuerzos en una seccin rectangular bajo

Compresin axial P y momento M.


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Zonas plsticasa)

Momentos plstico reducido Mpc de una seccin rectangular sujeta a compresin

Axial P.


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Observando que:

4

y y

y y p

bdF P

y

bd

F ZF M

donde Py es la carga de fluencia yMp es el momento plstico total de la seccintransversal rectangular, se obtiene:

2

2

1

1

pc p

y

pc

p y

PM M

P

M P

M P


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Es posible demostrar, que le momento plstico reducido de un perfil Iflexionado alrededor de su eje mayor es:

1

1.18 1

pcx

px

pcx

px y

M

M

M P

P

pcxM

Para 0 0.15

0.15 1.0

y

y

P

P

P

P

Para


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Curvas de interaccin para secciones l y rectangularesBajo compresin axial y flexin uniaxial.


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Momentos de segundo orden envigas-columnas.

Viga columna con momentos en sus extremos

MA, MB


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El momento mximo de segundo orden est dado (Chen y Atsuta, 1977):

2*

max 2

1 2 cosM M

B

r rM M

sen

donde :

22

2

1

A

M

B

E

Mr M

PL P

EI P


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Viga columna con momentos en sus extremosMA, MB


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Para el caso particular en que la viga-columna est sujeta a un momento

uniforme que produce flexin con curvatura simple, es decir, con MA=MB=M,como lo muestra la figura 11.3.2, el momento mximo de segundo ordenocurre en la parte media del claro. Su magnitud se obtiene al asinarrM = -1en la ecuacin 11.3.1 como:

* 0 0max 2

2 1 cossec

2

M M M

sen


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Viga-columna bajo momento uniforme


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Factor de amplificacin de momento, B1 yfactor de momento equivalente, Cm


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Momento uniforme equivalente para una viga-columna bajouna carga axial P y momentos extremosMA, MB


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As para determinar la magnitud del momento de extremo equivalente Meq,

igualamos la ecuacin 11.3.4 (pero se reemplaza M con Meq) con la 11.3.1:

Esta relacin aplica cuando el momento amplificado dentro del claro excedeel momento extremo MB. Aqu, a Cm se le conoce como factor de momentoequivalente o factor de reduccin de momento.

La especificacin LRFD (ecuacin C1-3 de LRFDS) adopt la expresin lineal


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p ( ) p psimplificad sugerida por Austin, es decir:

En la tabla 10.4.1 se dan valores de Cm, para diferentes valores de rM.0.6 0.4m MC r


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(a) Sin desplazamiento y sin cargatransversal

Momentos flexionantes y curvaturasimple.

400.6 (0.4) 0.92

50m

C


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600.6 (0.4) 0.3080

mC

(b) Sin desplazamiento y sin cargatransversal

Momentos flexionantes y curvaturadoble.


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(c) Miembros con restricciones essus extremos y carga transversal yflexionado en el eje X.

o puede ser determinado dela Tabla 11.1 (AISC Tabla C-C2.1)como sigue:

0.85mC

4

10 49

( 272 ,

20 )

x

x b

W

I in

KL KL

ft

2 32

1 2 2

29 10 2721351

12 20

2801 0.4 0.92

1351

e

x

m

EIP k

KL

C


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(c) Miembros sin restriccion en losextremos y carga transversal y estaflexionado en el eje X.

o puede ser determinado dela Tabla 11.1 (AISC Tabla C-C2.1)como sigue:

1.0m

C

4

12 58

( 475 ,

20 )

x

x b

W

I in

KL KL

ft

2 3

1 2

29 10 4752360

12 20

2001 0.2 0.98

2360

e

m

P k

C

Una vez obtenido el momento equivalente Meq, se podr determinar el*


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momento mximo de segundo orden en la viga-columna usando laecuacin 11.3.4 reemplazar M con Meq. Por lo tanto esta relacin puede

reescribirse en el formato general:

Donde Mmax es el momento mximo de primer orden que acta sobre laviga-columna y B1 es un factor de amplificacin de momento. Es una medidadel momento de segundo orden, que se desarrolla debido a la interaccin dela fuerza axial en una columna con una deflexin de cuerda mxima

(efecto )

*

maxM

P


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Pandeo elstico lateral-torsional

de vigas-columnas.


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47/264

Pandeo lateral-torsional de una viga-columna de perfil I condoble simetra.


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Resistencia en el plano

de vigas-columnas.


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Viga columna de perfil I bajo una carga axial P momento enel eje mayor0

x


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Comportamiento de una viga-columna de perfil I bajocompresin axial P y momento en el eje mayor0

x


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Pandeo lateral-torsional inelsticode vigas-columnas.


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Pandeo lateral-torsional inelstico de vigas-columnas de acero.


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Resistencia de vigas-columnas deacero flexionadas biaxialmente.

F t d lifi i d


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Factor de amplificacin demomento, B2.

Si los ejes coordenados se toman como se muestra en la figura 11.8.1,

el momento elstico a una distancia z del origen, tomado como elextremo libre, es:* Hz Pv


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Formulas de integracin del LRFD

para diseo de vigas-columnas.


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EL METODO USUAL PARA DISEARMARCOS DE ACERO CONSISTE EN

MODIFICAR EL DISEO DE UN MIEMBROINDIVIDUAL DE MANERA QUE REPRESENTE

DE FORMA APROXIMADA LA CONTINUIDADDE LA ACCION DEL MARCO.


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1.EN PRIMER LUGAR SE AISLA UNMIEMBRO A COMPRESION MS SUS

MIEMBROS ADYACENTES EN AMBOSEXTREMOSL Y SE OBTIENE EL FACTORDE LONGITUD EFECTIVA K, CON ELUSO DE LOS NOMOGRAMAS.


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2. DETERMINACION DE MOMENTOSFLEXIONANTES DE FUERZASINTERNAS FACTORIZADAS DOSMETODOS SON POSIBLES.


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LRDF MOTIVA AL DISEADOR AQUE DETERMINE LAS FUERZAS

INTERNAS Y LOS MOMENTOSFLEXIONANANTES A ARTIR DE UN

ANALISIS DIRECTO DE SEGUNDOORDEN DE LA ESTRUCTURA

SUJETA A CARGASFACTORIZADAS.


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EN EL ANALISIS DE SEGUNDOORDEN LAS ECUACIONES DEEQUILIBRIO SE FORMULAN SOBRELA ESTRUCTURA DEFORMADA.


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* SIN EMBARGO A MENUDO LASFUERZAS Y LOS MOMENTOS DELMIEMBRO SE SUELEN OBTENER AARTIR DE UN ANALISIS ELASTICODE PRIMER ORDEN SUJETO ACARGAS FACTORIZADAS.


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ESTE TIPO DE ANALISIS ESTA BASADOEN LA GEOMETRIA INICIAL DE LA

ESTRUCTURA Y DESPRECIA LAINFLUENCIA DE LA FUERZA AXIALENLA RIGIDEZ DEL MIEMBRO. ACONTINUACION LOS MOMENTOS DESEGUNDO ORDEN SE CALCULAN DE

MANERA APROXIMADA AL HACER USODEL FACTOR B1 Y DEL FACTOR B2.


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La especificacin LRFD permite tres mtodos alternos para calcular laresistencia requerida a la flexin:


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Marcos asimtrico y/o componente de carga gravitacional asimtrica.


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Marco simtrico con componente de carga gravitacional simtrica.


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FACTOR DE AMPLIFICACION DE MOMENTO B1

EL AMPLIFICADOR DE MOMENTO B1 ES UN FACTOR DEAMPLIFICACION DE MOMENTO .P


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FACTOR DE AMPLIFICACION DEMOMENTO B2

EL AMPLIFICADOR DE MOMENTO B2 ES UNFACTOR DE AMPLIFICACION DE MOMENTO

.P


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Representacin grafica de las ecuaciones de interaccinH1-1a y b de la LRFDS.


82/264

Pandeo local de placas envigas-columnas.


83/264

Requisitos ancho-grueso para almas de vigas-columnas.


84/264

Influencia de la carga axial en la limitacin de la relacin deesbeltez del alma en vigas-columnas.


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Estructuras con miembros cargadostransversalmente.


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Columnas de trabe de gra.


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Ing. Alfredo Carlos Arroyo Vega

Monclova, Coahuila. Feb. 2011

Ejemplos

Flexocompresin


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Ejemplo H.1a

Perfil IPR o W sujeto aflexocompresin sobre ambos ejes

de simetra (marcos a momento).

Datos:


89/264

Verificar si el perfil W14 x 99 y de acero ASTMA992 es lo suficiente para soportar la fuerza axial y

el momento flector obtenidos de un anlisis desegundo orden que incluyen efectos P . Laaltura de la columna es de 14 ft y articulado en los

extremos KLx = KLy = Lb = 14.0 ft

Solucin:


90/264

Propiedades de los Materiales:

ASTM A992

Fy = 50 ksi Fu = 65 ksi Tabla 2-3

Manual AISC


91/264

Probando una seccin W14 x 99


92/264

Tomando los parmetros de esfuerzos

combinados de la Tabla 6-1 del Manual AISC


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La tabla 6-1 del Manual AISC simplifica el clculo de las

especificaciones de la ecuacin H1-1a y H1-1b. Unaaplicacin directa se muestra en el Ejemplo H.2.

Ej l H 1b


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Ejemplo H.1b

Columna con perfil IPR o W sujeta aflexocompresin en ambos ejes de

simetra (marcos a momento).


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Solucin:


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ASTM A992


Manual AISC


99/264


100/264


101/264


102/264


103/264

Table 3-4

Ejemplo H 2


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Ejemplo H.2

Perfil IPR o W sujeto aflexocompresin sobre ambos ejes

de simetra (braced frame).

Datos:


105/264

Verificar si el perfil W14 x 99 y de acero ASTMA992 es lo suficiente para soportar los esfuerzos

usando la especificacin H2.1. La altura de lacolumna es de 14 ft y articulado en los extremosKLx = KLy = Lb = 14.0 ft

Solucin:

P i d d d l M t i l


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ASTM A992


Manual AISC


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Propiedades Geomtricas


108/264

op edades Geo casW14x99

A = 29.1 in2 Tabla 1-1Sx = 157 in3 Manual AISCSy = 55.2 in

3


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Calculando los esfuerzos de carga axial y momento

flector requeridos:


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Calculando los esfuerzos de carga axial y momentoflector obtenidos del ejemplo H.1b

Como se muestra en el clculo de Fbz por el

mtodo LRFD, este puede exceder el esfuerzo de

fluencia, en este caso cuando el esfuerzo esgobernado por la fluencia y el esfuerzo de fluencia


111/264

gobernado por la fluencia y el esfuerzo de fluencia

es calculada usando el mdulo de seccin

plstico.

Calculando las relaciones de esfuerzos de la

interaccin de los elemento mecnicos.

L i d l lt d bt id


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La comparacin de los resultados obtenidosdel ejemplo H.1 es de la ecuacin H1-1a que

da resultados conservadores que la ecuacinH2-1 cuando su uso es permitido.

Ejemplo H.3


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Ejemplo H.3

Perfil IPR o W sujeto a flexotensin.

Datos:

Verificar si el perfil W de peralte de 14 pulgadas y


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Verificar si el perfil W de peralte de 14 pulgadas yde acero ASTM A992 es lo suficiente para soportar

las siguientes cargas nominales 29 kips de cargamuerta y 87 kips de carga viva en tensin axial ycon los siguientes momentos nominales:

La longitud de la columna es de 30 ft y susextremos son articulados. Asuma que laconexiones no tienen agujeros.

Solucin:



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ASTM A992


Manual AISC


116/264

Calculando los elementos mecnicos


117/264

Calculando los elementos mecnicos


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Checando la seccin W14 x 82

P i d d G t i


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Propiedades GeomtricasW14 x 82A = 24.0 in2 Sx = 123 in3 Tabla 1-1Zx = 139 in3 Sy = 29.3 in3 Manual AISC

Zy = 44.8 in3

Iy = 148 in4

Lp = 8.76 ft Lr= 33.1 ft Tabla 3-2


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122/264

Estado lmite de pandeo por flexo torsin

Como Lp < Lb < Lr, se aplica la ecuacin F2-2.


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Calcular el factor de modificacin para el pandeo

por flexo torsin

De la Tabla 3-1 del Manual AISC, Cb = 1.14, sin

considerar el beneficio de los efectos de la fuerzade tensin. Sin embargo Cb puede incrementarsepor que la columna solo tiene tensin axial.


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127/264

Calcular el lmite de fluencia del esfuerzo de flexin nominal

por flexin sobre el eje y y


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por flexin sobre el eje y-y

Como el perfil es W14 82 y sus patines son compactos,solo se aplica el lmite de fluencia.


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Ejemplo H.4


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Perfil IPR o W sujeto aflexocompresin.

Datos:

Verificar si el perfil W de peralte de 10 pulgadas yde acero ASTM A992 es lo suficiente para soportar


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p plas siguientes cargas nominales 5 kips de carga

muerta y 15 kips de carga viva en tensin axial.La longitud de la columna es de 14 pies y susextremos son articulados. La columna tiene los

siguientes momentos nominales que no incluye losefectos de segundo orden.

La columna no tiene movimiento lateral en susextremos.

Solucin:



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ASTM A992


Manual AISC


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Calculando los elementos mecnicos, sinconsiderar los efectos de segundo orden.


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Considerando un perfil de W10x33


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Propiedades Geomtricas:

W1033

A = 9.71 in2 Sx = 35.0 in3

Zx = 38.8 in3 Ix = 171 in4 Tabla 1-1Sy = 9.20 in3 Zy = 14.0 in3

Iy = 36.6 in4

Lp = 6.85 ft Lr= 12.8 ft Tabla 3-2


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Calculando el esfuerzo axial.

Para la condicin de articulado articulado, K = 1.0.Entonces KLx = KLy = 14.0 ft y rx > ry, donde el eje y-y es el


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y y

que gobierna.

Calculando el esfuerzo por flexin requerida que incluir

la amplificacin de segundo orden

Usando un Anlisis Elstico de Primer OrdenAmplificado como se procede de la seccin C2.1b. Elelemento no tiene a movimiento lateral, solo el efecto P

- amplificado se necesita para adicionarlo


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Calculando el momento de flexin nominal sobre el

eje x-x


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j

Estado lmite de pandeo por flexo torsin

Como Lp < Lb < Lr, se aplica la ecuacin F2-2.

De la Tabla 3-1 del Manual AISC, Cb = 1.14


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EJEMPLO DE DISEO DE COLUMNA


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TRABAJANDO AFLEXOCOMPRESIN

EJEMPLO DE DISEO DE COLUMNA TRABAJANDOA FLEXOCOMPRESIN

Altura de entrepiso (h): 3.50 mSeccin propuesta: C-2

H = 800 mm


148/264

H = 800 mm

B = 600 mmtp

= 44 mmta = 25 mmd = 712 mm

Utilizar acero A-36 fy = 2530 kg/cm2

Propiedades Geomtricas

27061785285.24.4280604.42 cmA

43

23

476,83012

4.4608.374.4602

12

4.42805.2cmIxx


149/264

433 493,15812

5.28.880

12

604.42 cmIyy

cmA

Ixxrx 3.34 cmA

Iyyry 98.14

3762,201

cmc

IxxSxx 3283,5

2cm

c

IyySyy

3669,232076214.1 cmZx 3023,6528314.1 cmZy

Diseo de Columna

En la figura se muestran las solicitaciones que debe

soportar la columna en estudio. Los elementosmecnicos se han obtenido mediante un anlisis deprimer orden y estn multiplicados por el factor de carga


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FC=1.1, correspondiente a la combinacin de cargasgravitacionales y accidentales.

Carga vertical Sismo X Sismo Y

Clasificacin de la Seccin

Se revisan las relaciones ancho grueso de la seccinpropuesta y se comparan con las mximas de laTabla 2.1, Normas NTC-RCDF-2004.


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Clasificacin de las SeccionesDescripcindel Elemento

Tipo 1(Diseo Plstico)

Tipo 2(Compactas)

Tipo 3(No Compactas)

Patines de secciones I, H

o T y de canales, enflexin

08.932.0 yF

E 73.10

540

yF 50.16

830

yF

Almas en

flexocompresin

y

u

y P

P

F

E4.00.145.2

y

u

y P

P

F

E6.00.175.3

y

u

y P

P

F

E74.00.16.5


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Determinacin de los factores de longitudesefectivas de pandeo de la columna.

Se evalan las longitudes efectivas de pandeo de lacolumna en los planos de los dos marcos.

P d t i t f t i t i


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Para determinar estos factores, nicamente se requierenlos momentos de inercia alrededor de los dos ejes y laslongitudes de las columnas y vigas. Los perfilesutilizados en las columnas y vigas son los mismos en los

niveles de inters.

En los momentos de inercia de las vigas no se ha tomadoen cuenta el efecto de los sistemas de piso compuestos

acero-concreto.


154/264


155/264


Kx


156/264

Marco del Eje 2

x

Marco eje B

Nudo Superior (s) Nudo Inferior (i)

Clculo de los Coeficientes

2.38.4522

c

c

sL

I

98.22.3968.452

c

c

iL

I


157/264

2.3

1.1422 tt

s

LI

1.1422 tt

LI

Marco eje 2Nudo Superior (s) Nudo Inferior (i)

9.125.2074.161

23732 s 06.12

5.2074.16120762373

i

EJEMPLO DE DISEO DE COLUMNA TRABAJANDOA FLEXOCOMPRESINExtremos no restringidos (caso b) Extremos restringidos (caso a)

M Ej B

Marco Eje 2


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Marco Eje 2

Marco Eje B

Marco Eje B

Marco eje B

Clculo de K

**

*

a)(caso88.0

b)(caso88.1yK


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Marco eje 2

**

*

a)(caso97.0

b)(caso3.3xK

Alrededor de X.Son debidos a carga vertical slamente. Se determinanlos coeficientes de flexin correspondientes a cada marco.

Momentos Mti.

05.1037.6 infsup xtixti MM

3761M


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(curvatura doble)

Alrededor de Y.En la condicin de carga en estudio, son los de carga

vertical ms el 30% de los producidos por sismo; ambosocasionan curvatura simple.

346.005.10

37.64.06.04.06.0

2

1

MM

Cx

t.m68.2764.913.019.0M

t.m323.86.273.0043.0

infti

sup

y

ytiM

Luego:

479.068.27

323.84.06.04.06.0

2

1

M

MCy

Momentos Mti.


161/264

Los coeficientes c intervienen nicamente en B1, factor deamplificacin de los momentos producidos por cargas que

no ocasionan desplazamientos laterales de entrepisosignificativos (Mti). En este ejemplo, carga vertical(alrededor de los ejes X y Y) y sismo Y.

Se determinan las cargas elsticas crticas del entrepiso

en que se encuentra la columna en estudio, en las dosdirecciones en que se efecta el anlisis; se necesitanpara calcular los factores B2 de amplificacin de losmomentos, mediante la ecuacin de las NTC-Acero.

Cargas Crticas Elsticas del Entrepiso


162/264

Con desplazamientos laterales impedidos.

ton020,145kg1000ton1

cm3.34

cm35097.0cm

kg000,039,2cm706

2

2

22

2

2

r

LKEAtP iEx

ton699,33kg1000

ton1

0.15

35088.0

cmkg000,039,2cm706

2

222

2

2

r

LK

EAtP iEy

Con desplazamientos laterales permitidos.

ton530,123503.3

000,039,27062

2

2

2

LK

EAP tpEx



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(No es necesaria)

3.34

3503.3

r

ton7383

0.1535088.1

000,039,27062

2

2

2

rLK

EAP tpEy

Para determinar las cargas elsticas del entrepiso, la

ecuacin anterior proporciona un valor aproximado, enfuncin de la rigidez lateral elstica del entrepiso. Alcalcular la rigidez lateral deben tomarse en cuenta todoslos elementos de la estructura (marcos rgidos, muros y



164/264

los elementos de la estructura (marcos rgidos, muros ycontraventeos), que contribuyen en ella en cada una delas direcciones del anlisis, en el edificio completo. Conla rigidez lateral se calcula B2 con la ecuacin que se

especifica posteriormente.

En el entrepiso hay 16 columnas tipo C-1 y 8 columnastipo C-2.

2cm4.1856670684.80716TA

tonPu 576,627424


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166/264

Los factores de amplificacin B1 que son propios de cada

columna, toman en cuenta que sta forma parte de dosmarcos. Se calculan con las ecuaciones:

Con desplazamientos restringidos.

Determinacin de los factores de amplificacinde los momentos B1x y B1y.


167/264

1.0B0.1347.0

1450209.07.2821

346.0

0.1

1

1x

1

ix

exR

u

xx

B

PF

PCB

1.0B0.1484.0

336999.0

7.2821

479.0

0.1

1

1y

1

iy

ieyR

u

yy

B

tPF

P

CB

Con desplazamientos permitidos.

1.0B0.1355.07.282

346.01xixB

Determinacin de los factores de amplificacinde los momentos B1x y B1y.


168/264

125309.01

1.0B0.1500.0

73839.0

7.2821

479.01y

iyB


169/264

Se aplican las ecuaciones (1.1) y (1.2) de las Normas:

ton.m64.27064.27

ton.m9.5262.4502.137.6:superiorExtremo

supsup

supsup

2

2

tpyytiyuy

tpxxtixuox

MBMM

MBMM

ton.m33.7206.6102.105.10:inferiorExtremo

infinf 2 xtpxxtiuox MBMM



170/264

nicamente se revisar el extremo inferior, debido a quelos dos momentos Muox y Muoy, son mayores en el

extremo inferior que en el superior.

En el clculo de y se utilizan los momentos mximos,aunque no se presenten en el mismo extremo.

ton.m83.91083.91infinf 2 ytpyytiuoy MBMM

ton.m33.7206.6102.105.100.1* 21 xtpxxtixuox MBMBM

ton.m83.910)83.91(0.12*

1

yMtpyByMtiBM yuoy


171/264

Como la columna es un perfil soldado fabricado con tres

placas soldadas obtenidas cortndolas, con oxgeno, deplacas ms anchas n=1.4.

378.07.33

2

E

F

E

F

r

LK yymax

Resistencia de diseo en compresin axial.


172/264

ton3.15411025309.0

15.0378.01

706

15.01

3

4.1/18.28.2/122

Ry

nnn

tc FF

AR

Con la tabla 2.2. Miembros en compresin axial, NTC del

RCDF, Esfuerzo de diseo , FR = 0.9, n = 1.4 y

F 2530 2

t

c

A

R

Resistencia de diseo en compresin axial.


173/264

Fy = 2530 kg/cm2,

se obtiene el valor de Rc ms rpdamente.

7.33

max

r

KL 2kg/cm2181t

c

A

R

ton8.1539107062181 3 cR

Se siguen las recomendaciones del artculo 3.3.2 o se utiliza

la ecuacin aproximada, vlida slo para secciones I o H, delartculo 3..3.2.1a (para secciones tipo 1 y 2).

Flexin alrededor de X

ton m8598)1000100/()253023127(yxpx FZM

Resistencia de diseo en flexin alrededor delos ejes centroidales y principales


174/264

Clculo de longitud mxima no soportada lateralmente Lpx.

Para secciones I:, se emplea la ecuacin (3.33)

ton.m8.598)1000100/()253023127( yxpx FZMton.m9.5388.5989.0 pxR MF

yrE

y2

1px

FM

M076.012.0L

3504.1530152,530

000,039,2

598.8

45.626.37076.012.0Lpx

Lpx

es mucho mayor que la altura de la columna, demanera que el pandeo lateral no es crtico.

Fl i l d d d Y



175/264

Flexin alrededor de Yton.m38.1521025306023 6 ypy ZyFM

ton.m14.13738.1529.0 pYR MF


176/264

Ya no se revisa la ecuacin para el extremo superior yaque se vio que el extremo inferior es el que rige

S li l i l t i f i



177/264

Se aplica la ecuacin para el extremo inferior

0.176 + 0.114 + 0.402 = 0.69 < 1.0 Correcto

0.14.1529.0

83.9160.0

8.5989.0

33.7285.0

17869.0

6.282

En secciones tipo I o H en cajn, se utiliza la ecuacin

(3.56).

(3.56)

El t i t t d di fl i l d d

0.1**

pyR

uoy

m

uox

c

u

MF

M

M

M

R

P

Revisin de la columna completa por inestabilidadindividual


178/264

El momento resistente de diseo, por flexin alrededordel eje X, se determina en forma aproximada con laecuacin siguiente, la cual es vlida para secciones I o H.

pxRpxy

Rm MFME

Fy

r

L

FM

55.18

07.1

L es la longitud libre de la columna, entre seccionessoportadas lateralmente, en centmetros, r

yes el radio de

giro alrededor del eje Y-Y en centmetros, Fy es el esfuerzode fluencia del acero en kg/cm2 y Mpx es el momento plsticoresistente nominal en ton - m

5302350

Revisin de la columna completa porinestabilidad individual


179/264

Se toma por lo tanto Mm = 538.9

Sustituyendo valores en la ec. (3.4.9):

0.183 + 0.134 + 0.670 = 0.987 < 1.0 Correcto

9.53876.5528.59855.18

000,039,2

530,2

15

350

07.19.0

mM

0.114.137

23.91

9.538

33.72

3.1541

6.282

La columna es adecuada de acuerdo con el diseopor estados lmite (NTC-2004), est trabajando a un99% de su capacidad.

CONCLUSIONES


180/264


181/264

Ing. Alfredo Carlos Arroyo VegaMonclova, Coahuila. Feb. 2011

Prctica Profesional

Colegio Americano.

CENTRO WELLNESS CENTER ASF


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183/264



184/264



185/264


186/264

PLANOS ESTRUCTURALES


187/264

PLANTA ENTREPISO N+5.20 m



188/264

DETALLE PLANTA ENTREPISO N+5.20 m



189/264

PLANTA AZOTEA N+12.25 m



190/264

DETALLE PLANTA AZOTEA N+12.25 m


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193/264

ORIENTACION DE COLUMNA K-1 Y PERFILES

N+5.20

N+12.25

Y

Z

SECCION K-1


194/264

COLUMNA K-1 L=5.05m; Rige comb 15LOAD COMB 15 (ASD): 0.75(PP+CM+CVRED-SZ+0.3SX)

Fuerza Axial

Fx= 155.91 tCargas (t)Geometra


195/264

COLUMNA K-1 L=5.05m; Rige comb 15LOAD COMB 15 (ASD): 0.75(PP+CM+CVRED-SZ+0.3SX)

Flexin

Mz = 21.87 tm

Flexin

My = 105.55 tm


196/264


197/264


198/264


199/264


200/264


201/264


202/264


203/264


204/264


205/264


206/264


207/264

K-1


208/264

AR-7


209/264

AR-6


210/264

AR-6


211/264


212/264


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Diseo por LRFD AISC 2005


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Elementos mecnicos factorizados, Carga Accidental.

= = =

= = =

-

= =

= =tw 2.8 cm PoPo 502.90 kg / m

d 70 cm h 64.4 cm

Propiedades geometricas del perfil :

My B 32.061 t - m

Eligiendo una seccin : 4 PL 4 placas soldadas

t - m My A 32.061 t - m

PB 228.653 t MxB 154.807 t - m

Fuerza axial Momento alrededor del eje X Momento alrededor del eje Y

PA 228.653 t MxA 154.807


219/264

=

=

= =

= =

= =

= =

= =

= Longitud de la columnaL 505 cm

Zx 15214 cm3 Zy 12011 cm

3

rxx 26.23 cm ry y 20.12 cm

Sxx 12598 cm3 Sy y 10377 cm

3

Ixx 440934 cm4 Iy y 259431 cm

4

A 640.64 cm2 J 155.3 cm4

bf 50 cm

tf 2.8 cm

=

=

=

=

E 2039000 kg / cm2

0.3

Acero del perfil : A - 992 Gr 50

fy 3515 kg / cm2

fu 4570 kg / cm2


220/264

=

Calculando Py = * = tPy A fy 2251.85

0.3

G 784231 kg / cm2

Revisin de las relaciones de esbeltez del perfil .

< 115.86 26.98 El patn es seccin tipo

Alma Seccin

bf/ tf Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3

15.86 26.98 26.98 35.40

Patn Seccin


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< 1

1

23.00 56.61 El alma es seccin tipo

El perfi l es seccin tipo

h / tw Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3

23.00 56.61 84.82 124.74

Alma Seccin

- Resistencia de diseo a compresin.

* *

*

=

* *

( + 2n - 2n ) 1/n

fy * A * FR1 0.15

Rc =fy A FR

* >

Cumple con la resistencia a conpresin, la seccin trabaja al 19.9%

FR RC FC Pact 1147.043 228.653

Rc 1147.043 2026.665

Rc 1147.043

Pu 228.653

- Resistencia de diseo a flex in.

Calculando Ca

=

Calculando y

= + = +

= =

Ca 0 cm6

Cx 1.00 Cy 1.00

Cy 0.6 0.4 M1

M2 M2

Cx Cy

Cx 0.6 0.4 M1


223/264

=

Calculando Mu

= * * 2

*

= t - mMu 499.271

+ (

) Ca ]LMu E Iy y [ JC L 2.6

y

C 1.00

y :

=

=

278.9

895.0342.92 ELr =

C Zx fy

Lu =0.91 E

Iy y J

JIy y

Lr

C Zx fy

Calculando Lu


224/264

= cm

< < Pandeo Lateral Inelastico.Lr

L 505

Lu L

x y

y , para el eje X

= * = t - m

=

Cumple con la resistencia a flexin, la seccin trabaja al 40.0%

FR RC FC Pact 387.50 154.81

MRx 387.50

Mux 154.81

y , para el eje Y

= * = t - m

=

MRy

Cumple con la resistencia a flexin, la seccin trabaja al 9.6%

FR RC FC Pact 333.51 32.06

333.51

Muy 32.06

- Resistencia de diseo a flexocompresin

= = t - m

= = t - m

- Revisin de los extremos de la columna.

0.6 Muoy 1.0

F P F M F M

Pu+

0.85 Muox+

Muox Mtix 154.807

Muoy Mtiy 32.061


227/264

+ +

1.00.273 0.0510.113

0.437 1.0

Cumple con la revisin en los extremos, la seccin trabaja al 43.7%

FR Py FR Mpx FR Mpy

Ademas se revisa:

+ 0.322 0.084 1.0

Mpx FR Mpy

Muox+

Muoy 1.00

FR


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40.6%

0.406 1.00

Cumple con la revisin en los ex tremos, la seccin trabaja al

- Revisin de la columna completa.

Calculando y

= 2 = 2

2 2

rxx ry y

E A

( KxL

) ( KyL

)PEIx E A PEIy

1.0Rc Mm Mm

PEIx PEIy

Pu+

M*uox+

M*uoy


229/264

= t = t

= =

- -

= =

FR PEIx FR PEIy

B1x 1.000 B1y 1.000

B1x Cx B1y Cy

1 Pu 1 Pu

PEIx 3616.442 PEIy 3855.845


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231/264

Prctica Profesional


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Ing. Alfredo Carlos Arroyo VegaMonclova, Coahuila. Feb. 2011

Edificio Reforma.

I. INTRODUCCIN Y ANTECEDENTES

El edificio que se proyecta en el

presente trabajo se ubicar en Av.Reforma 380, constar de 67 m dealtura (22 niveles) sobre el nivel debanqueta, mas 16.7 m de profundidad

con 7 niveles de subestructura cuyouso ser comercial y habitacional.


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Caractersticas estructurales del edificio:

Elevada esbeltezUbicacin: Zona ssmica IIIa

segn NTC-Sismo RCDF 2004



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En el sistema de estructuracin del edificiose opt por dar rigidez lateral en ellado de menor dimensin (lado corto)a travs de marcos rgidos



236/264

a travs de marcos rgidos

ortogonales de columnas en seccincompuesta del nivel cero (N+0) al nivelonce (N+11) y columnas de acero delN+11 a la azotea ambas conectadaspor vigas de acero.




En el sistema de estructuracin del edificiose opt por dar rigidez lateral en ellado de menor dimensin (lado corto)a travs de marcos rgidos



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a travs de marcos rgidos

ortogonales de columnas en seccincompuesta del nivel cero (N+0) al nivelonce (N+11) y columnas de acero delN+11 a la azotea ambas conectadaspor vigas de acero.

Plantas arquitectnicos vs plantas estructurales



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240/264




241/264




242/264

Elevaciones arquitectnicos vs estructurales: etapa stanos



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Proceso de anlisis y diseo estructural

Se dividi en tres etapas:

1. Superestructura: Para obtener las reacciones y trasmitir las a

cimentacin.

2. Subestructura: Etapa constructiva de stanos



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3. Subestructura: Etapa de servicio ( trabajando en conjunto

durante su vida til )

Subestructura De acuerdo con las condiciones mecnicas del suelo, la cimentacin se

resolver con muro Miln considerando que algunos de sus tableros alprofundizarse conformarn pilas planas que se apoyen de punta enestratos resistentes a -26.00m (1. Capa dura conformada por materialeslimo arenosos de alta resistencia).

La profundidad del cajn ser desplantado sobre una losa de fondo a -16.50m, se estima que el espesor de esta losa ser de 1.30m que estregida bsicamente por los empujes hidrostticos ascendentes

II. CRITERIO DE ESTRUCTURACIN


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Superestructura La concepcin estructural en la superestructura se basa en la premisa de

darle estabilidad lateral a est ya que tiene una relacin de esbeltezimportante sobre todo en una de sus direcciones.

Cargas Consideradas: (permanentes)

III. ANLISIS ESTRUCTURAL


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Cargas Consideradas: (variables)



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VI. DISEO ESTRUCTURAL

VI.2. Diseo en acero

VI.2.1. Diseo de columna de acero (ASD)

Se disea una la columna metlica del edificio al azar


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VI. DISEO ESTRUCTURALDiseo en acero: Diseo de columna de acero (ASD)


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Diseo en acero: Diseo de columna de acero (ASD)


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Y




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Documents

FLEXOCOMPRESION.pdf