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* Identificacion de colores de la hoja electrónica:
Celdas a llenar
Resultados y conclusiones
1)
1.1) Datos de la viga:Sección = W24X76
Longitud = 380.00 plg
Fy = 50.00 ksi (Tabla 2-3 Manual AISC 360-05)
Fu = 65.00 ksi (Tabla 2-3 Manual AISC 360-05)
Ry = 1.10 (Tabla I-6.1 AISC 341-05 (ver pestaña "tablas y otros"))
Rt = 1.10 (Tabla I-6.1 AISC 341-05 (ver pestaña "tablas y otros"))
WDL = 0.35 kips/ft (Corte en el apoyo de la viga por carga muerta y sobrecarga muerta)
WLL = 0.22 kips/ft (Corte en el apoyo de la viga por carga viva)
SDS = 0.83 (Parámetro de aceleración espectral, ver analisis de carga sismica)
E = 29,000.00 ksi
tamaño viga = 24.00
Peso viga = 76.00 lbs/ft
Ag = 22.40 plg2
d = 23.90 plg
tw = 0.44 plg
bf = 8.99 plg
tf = 0.68 plg
bf /2tf = 6.61
h/tw = 49.00
Zx = 200.00 plg3
1.2) Datos de la columna:sección = W14X159
Fy = 50.00 ksi (Tabla 2-3 manual AISC 360-05)
Fu = 65.00 ksi (Tabla 2-3 manual AISC 360-05)
Pu = 245.00 kips (Carga axial máxima )
Vc = 48.00 kips (Fuerza cortante en la columna (evaluar cortante de col. Superio e inferior a la viga y tomar el max.))
Ry = 1.10 (Tabla I-6.1 AISC 341-05 (ver pestaña "tablas y otros"))
E = 29,000.00 ksi
tamaño de columna = 14.00
Ag = 46.70 plg2
d = 15.00 plg
tw = 0.75 plg
bf = 15.60 plg
tf = 1.19 plg
bf /2tf = 6.54
h/tw = 15.30
Zx = 287.00
1.3) Datos placas sobre los patines:tp = 1 4/8 plg (espesor de la placa, se recomienda utilizar uno mayor al espesor del flange de la viga)
Acero = A572 Gr 50 (acero de la placa)
Fy = 50.00 ksi
Fu = 65.00 ksi
DISEÑO DE CONEXIÓN A MOMENTO "PLACA ATORNILLADA EN LOS PATINES (BFP)":
Información de la sección y cargas en viga y columna:
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2)
2.1) revisar que la viga sea sismicamene compacta:
Compacidad del flange:
λpf = 0.30√(E/Fy) = 7.22
bf /2tf = 6.61
Conclusión =
Compacidad del alma:λpw = 2.45√(E/Fy) = 59.00
h/tw = 49.00
Conclusión =
2.2) El peralte esta limitado a W36 =
2.3) El peso esta limitado a 150 lbs/ft =
2.4) Espesor de flange de la viga ≤ 1 plg =
2.4) Relación (L/d) > 9 =
L = 380.00 plg
d = 23.90 plg
L/d = 15.90
3)
3.1) revisar que la columna sea sismicamene compacta:
Compacidad del flange:
λpf = 0.30√(E/Fy) = 7.22
bf /2tf = 6.54
Conclusión =
Compacidad del alma:
Ca = Pu/(Φb*Py) = 0.12
Pu = 245.00 kips
Φb = 0.90 (tabla I-8-1 (ver pestaña "tablas y otros"))
Py = Ag*Fy = 2,335.00 kips
λpw1 = 3.14(√(E/Fy))*(1-1.54*Ca )= 62.04
λpw2 = 1.12(√(E/Fy))*(2.33-Ca )= 59.70
λpw3 = 1.49√(E/Fy) = 35.88
λpw final = 62.04
h/tw = 15.30
Conclusión =
3.2) La viga debe estar conectada a los patines =
3.3) El peralte esta limitado a W36 =
Paso 1 Determinar el maximo momento probable en la articulación plástica "Mpr":
Alma sismicamente compacta
Revisar las condiciones que deben de cumplirse en la viga:
Alma sismicamente compacta
Flange sismicamente compacto
SI CHEQUEA
SI CHEQUEA
SI CHEQUEA
Revisar las condiciones que deben cumplirse en la columna:
Flange sismicamente compacto
SI CHEQUEA
SI CHEQUEA
SI CHEQUEA
SI CHEQUEA
SI CHEQUEA
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Mpr = Cpr*Ry*Fy*Ze = 12,650.00 kip*in (AISC 358-05 2.4.3)
Cpr = (Fy + Fu)/2Fy ≤ 1.2 = 1.15 (AISC 358-05 2.4.3)
Cpr = (Fy + Fu)/2Fy = 1.15
Ry = 1.10 (Ry de la viga)
Fy = 50.00 kips (Fy de la viga)
Ze = 200.00 plg3 (módulo plástico de la seccion de la viga)
(Esto para prevenir que el flange de la viga se rompa por tensión)
(para agujeros estandar con 2 tornillos por fila)
bf = 8.99 plg (bf de la viga)
Ry = 1.10 (Ry de la viga)
Fy = 50.00 ksi (Fy de la viga)
Rt = 1.10 (Rt de la viga)
Fu = 65.00 ksi (Fu de la viga)
db ≤ 0.91 plg
db a utilizar = 1 plg (Ingresar db a utilzar (ingresarlo en funcion del limite de arriba))
rn = 1.1*Fnv*Ab = 65.18 kips (Se estan utilizando tornillos A490 con rosca excluida)
Fnv = 75.00 ksi (Esfuerzo nominal a corte en conex. Tipo aplastamiento, tabla J3.2 AISC 360-05)
Ab = 0.79 plg2
(Área nominal del tornillo)
rn = 2.4*Fub*db*tf = 106.08 kps
Fub = 65.00 ksi (Fu de la viga)
db = 1.00 plg (Diametro nominal del tornillo)
tf = 0.68 plg (Espesor flange de la viga)
rn = 2.4*Fup*db*tp = 234.00 kips
Fup = 65.00 ksi (Fu de la placa)
db = 1.00 plg (Diametro nominal del tornillo)
tp = 1.50 plg (Espesor de la placa)
rn = 65.18 kips
Calculo del diametro máximo de tornillos:
Paso 3 Determinar la resistencia nominal a corte por tornillo (chequear aplastamiento y corte):
Paso 4 Determinar el numero de tornillos a utilizar:
Paso 2
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Mpr = 12,650.00 kips*plg
Φn = 0.90 (Factor de resistencia para estados limites no ductilies, AISC 358-05 2.4.1)
rn = 65.18 kips
d = 23.90 plg (Peralte de la viga)
tp = 1.50 plg (Espesor de la placa)
n ≥ 10.61 unidades
n utilizar = 14.00 unidades (Numero de tornillos redondeado al numero par proximo mayor (ingresarlo en funcion del limite de a rriba)
Chequeo: Longitud de la conexión no debe ser mayor al peralte de la viga:
L conexión = ((n/2)-1)*s = 18.00 plg (long. Entre el primer y el último tornillo)
s = espaciamiento pernos = 3*db = 3.00 plg (Espaciamiento minimo entre tornillos del capitulo J AISC 360-05)
Lconexion ≤ dviga (chequeo de la longitud de la conexión)
L conexión = 18.00 plg
dviga = 23.90 plg (Peralte de la viga)
S1 = 3/8 + 1.5*db = 1.88 plg (Distancia entre la cara de la columna y la fila más cercana de tornillos (ver figura de la conexión))s = 3.00 plg (Espacio entre tornillos (ver figuara de la conexión))
n = 14.00 unidades
Sh = 19.88 plg
Lh = L - 2*Sh = 340.25 plg
L = 380.00 plg
Sh = 19.88
WDL = 0.35 kips/ft
SDS = 0.83
WLL= 0.22 kips/ft
Vcomb 1 = ((1.2+0.2SDS)D+0.5L)*Lh/2 = 8.34 kips
Vcomb2 = ((0.9-0.2SDS)D)*Lh/2 = 3.64 kips
Vucomb1 = (2(1.1RyMpr)/Lh)+V1 = 98.31 kips
Vucomb2 = (2(1.1RyMpr)/Lh)+V2 = 93.61 kips
Vu = 98.31 kips
Mf = Mpr + VRBS*Sh = 14,603.90 kips*in
Mpr = 12,650.00 kips*in
Vh = Vu = 98.31 kips
Sh = 19.88 plg
Paso 7 Determinar el momento esperado en la cara de la columna M f :
SI CHEQUEA
Paso 5 Determinar la localizacion de la articulación plástica:
Paso 6 Determinar el cortante en la articulación plástica:
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Fpr = 574.96 Kips
Mf = 14,603.90 kips*plg
d = 23.90 plg (Peralte de la viga)
tp = 1.50 plg (Espesor de la placa del flange)
Fpr = 574.96 kips
Φn = 0.90 (Factor de resistencia para estados limites no ductilies, AISC 358-05 2.4.1)
rn = 65.18
n ≥ 9.80 unidades (numero de pernos tornillos como minimo)
n asumido = 14.00 unidades (numero de tornillos asumidos en el paso 4)
Conslusión =
Fpr = 574.96 kips
Φd = 1.00 (Factor de resistencia para estados limites ductilies, AISC 358-05 2.4.1)
Fy = 50.00 ksi (Fy de la placa)
bfp = 8.99 plg (Ancho de la placa, utilizar el ancho del flange de la viga)
tp ≥ 1.28 plg (Espesor minimo de las placas)
tp asumido = 1.50 plg (Espesor asumido al inicio de la hoja)
Conclusion =
Rn esta definido según sección J4.1, AISC 360-05:
a) Fluencia en tensión de la placa:
Rn = Fy*Ag = 674.25 Kips
Paso 8 Determinar la fuerza en cada patín debida a Mf :
Paso 9 Revisar si el número de tornillos es adecuado:
Paso 10 Revisar el espesor de la placa del flange:
SI CHEQUEA tp
Si chequea No. De tornillos
Paso 11 Chequear la ruptura por tensión en la placa del flange:
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Fy = 50.00 ksi (Fy de la placa)
Ag = 13.49 plg2
(Área transversal de la placa)
b) Fractura en tension en la placa:
Rn = Fu*Ae = 657.15 kips
Fu = 65.00 ksi (Fu de la placa)
Ae = 10.11 plg2
(Área neta efectiva de la placa)
Fpr ≤ 591.44 Kips (limite del valor Fpr, éste debe ser chuequeado con el que nos da el paso 8)Φn = 0.90
Rn = min(Fy*Ag , Fu*Ae) = 657.15 Kips
Fpr = 574.96 Kips (viene del paso 8, éste debe ser comparado con el límite de ar riba)
Relación (D/C) = 97.21 %
Conclusión =
Rn esta definido según sección J4.3, AISC 360-05:
Rn = 0.6*Fu*Anv + Ubs*Fu*Ant = 685.98 kips
Fu = 65.00 ksi (Fu de la viga)
Anv = 13.77 plg2
(Área neta solicitada a corte, 2 planos a corte)
Ubs = 1.00
Ant = 2.29 plg2
(Área neta solicitada a tracción, 2 planos a tracción)
valor limite = 0.6*Fy*Agv + Ubs*Fu*Ant = 883.35 kips
Fy = 50.00 ksi
Agv = 24.48 plg2
(Área bruta solicitada a corte, 2 planos a corte)
Ubs = 1.00
Fu = 65.00 ksi
Ant = 2.29 plg2
(Área neta solicitada a tracción, 2 planos a corte)
Fpr ≤ 617.39 Kips
Φn = 0.90 (Factor de resistencia para estados limites no ductilies, AISC 358-05 2.4.1)
Rn = 685.98 Kips
Fpr = 574.96 Kips (viene del paso 8, éste debe ser comparado con el límite de ar riba)
Relación (D/C) = 93.13 %
Conclusión =
Rn esta definido según sección J4.4, AISC 360-05:
Si chequea ruputura por tensión
Paso 12 Chequear la ruputura por bloque de corte en el flange de la viga:
Si chequea bloque de corte
Paso 13: Chequear el pandeo por compresión en las placas:
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KL/r = 2.81
KL = 0.65*S1 = 1.22 plg
r = √(I/A) = 0.43 plg
conclusión de KL/r =
Rn = 674.25 Kips
Fy = 50.00 ksi
Ag = 13.49 plg2
Fpr ≤ 606.83 kips
Φn = 0.90 (Factor de resistencia para estados limites no ductilies, AISC 358-05 2.4.1)
Rn = 674.25 kips
Fpr = 574.96 Kips (viene del paso 8, éste debe ser comparado con el límite de ar riba)
Relación (D/C) = 94.75 %
Conclusión =
Agmin = Fpr/(Φn*Fy) = 12.78 plg2
tmin = Agmin/bf = 1.42 plg (bf de la viga)
tp asumido = 1.50 plg (espesor de la placa asumido al inicio de la hoja)
Conclusión = (nuevo chequeo del espesor de la placa)
Mpr = 12,650.00 kips*in
L´= Lh = 340.25 plg
Vgravity = 1.2VD+VL+0.2VS = 98.31 kips
Vu = 172.67 kips
Capacidad a corte de la sección:
Vu = Φv*Vn = 315.48 kips
Φv = 1.00
Vn = 0.6*Fy*Aw*Cv = 315.48 kips
Fy = 50.00 ksi
Aw = d*tw = 10.52 plg2
Cv= 1.00 plg2
hallando Cv y Φv :
h/tw = 49.00 plg
2.24*√(E/Fy) = 53.95
Cv = 1.00
Φv = 1.00
Relacion (D/C) = 54.73 %
Usar Rn = Fy*Ag
No hay pandeo por compresion
Si chequea tp
Paso 14 Determinar la resistencia requerida a corte de la conexión alma de la viga-columna:
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8/10
Conclusión =
kdes = 1.18 in
Lmax de la placa = d-(2*bf )-(2*kdes) = 20.18 in
Dimensionamiento de los tornillos (ASTM A490):
pernos de diámetro = 7/8 i nRu = Φ*Fnv*Ab = 33.75 kips
Φ = 0.75
Fnv = 75.00 ksi
Ab = 0.60 plg2
cantidad de tornillos = Vu/Ru = 6.00 unidades
espaciamiento = 3*db = 2.63 in
Longitud de la conexión = 15.75 in
Longitud de la conexión < Lmax de la placa =
Ru = 202.50 kips
Conclusión =
Relación (D/C) = 85.27 %
Dimensionamiento de la placa :
Acero de la placa = A572 Gr 50
tplaca = 6/8 i n
Long. De la placa = 15.75 in
Fluencia por corte = Φ*Rn = Φ*0.6*Fy*Ag = 354.38 kips
Φ = 1.00
Fy = 50.00 ksi
Ag = 11.81 in2
Ruptura = Φ*Rn = Φ*0.6*Fu*Anv = 213.89 kips
Φ = 0.75
Fu = 65.00 ksiAnv = 7.31 in
2
Ru = Φ*Rn = 213.89 kips
Conclusión =
Relación (D/C) = 80.73 %
Diseño de la soldadura de filete:
Ru = Φ*Rn = Φ*Fw*Aw = 175.38 kips
Φ = 0.75
Fw = 0.6*FEXX = 42.00 ksi
Fexx = 70.00 ksi
Aw = te*L = (0.707*(D/16)*L = 5.57 in2
Conexión OK
El alma de la viga si chequea a corte
Paso 15 Diseñar una conexión de placa simple a corte, para el cortante anterior:
Long conex OK
Si chequea la placa
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D (dimension de la soldadura) = 4 /16
L = 2Long. conexión = 31.50 in2
Conclusión =
Relación (D/C) = 98.45 %
tcf = 1.19 plg
No se requieren si el espesor del patin de la columna cumple con:
Revision de primer valor de tcf:
tcf1 = 1.33
Revision de segundo valor de tcf =
tcf2 = 1.50
Conclusión =
Espesor de placas 0.68 plg
Hallando resistencia de la zona del panel:
vu = 172.67 Kips
RV = 418.44 kips
Fy = 50.00 ksi
dc = 15.00 plg
tp = twC = 0.75 plg
bcf = 15.60 plg
tcf = 1.19 plg
db = 23.90 plg
Ru = Φv*Rv = 418.44 kps
Φv = 1.00
Relación (D/C) = 41.26 %
SI REQUIERE PLACAS DE CONT.
SI REQUIEREN PLACAS DE CONT.
Si chequea la soldadura
Paso 16 Requisitos de placas de continuidad:
SI REQUIEREN PLACAS DE CONT.
Paso 17 Revisión de la capacidad de la zona del panel:
pc b
2
cf cf pc y v
t d d
t b31t d F 6 .0 R
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10/10
Conclusión =
Σ Mpc = Σ (Zc((Fy - (Pu/Ag)) = 25,688.65 kips*in
Fy = 50.00 ksi
Zc = 287.00 in3
Pu = 245.00 kips
Ag = 46.70
Σ Mpb = 25,300.00 kips*in
Σ Mpc/ΣMpb = 1.02
Conclusión =
Paso 18 Revisión de la relación viga-columna (columna fuerte - viga débil):
si chequea -viga debil OK
No se requieren placas dobles