3-Diseño en Acero y Madera_Traccion
-
Upload
kev-geri-zanabria -
Category
Documents
-
view
227 -
download
1
Transcript of 3-Diseño en Acero y Madera_Traccion
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
1/31
DISEO EN ACERO
-
TRACCION
Ing. Wilmer Rojas Armas
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
2/31
TIPOS DE CARGAS
TRACCIN FLEXIN CORTE
TORSIN COMPRESIN
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
3/31
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
4/31
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
5/31
Un miembro en traccin es el elemento ms simple yeficiente de un sistema estructural, por lo que se debera
buscar que todos los perfiles estructurales trabajen a
traccin.
La fuerza axial produce esfuerzos constantes en todo elmaterial que lo compone, sin generar flexin, cortante ni
torsin
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
6/31
En trminos generales, el diseo por tensin es el ms fcil, yaque al no presentarse el problema del pandeo solo se necesita
calcular la fuerza factorizada que debe tomar el miembro ydividirla entre un esfuerzo de diseo para obtener el rea de laseccin transversal necesaria.
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
7/31
Los tipos de perfiles utilizados para el diseo de elementos a
tensin se presentan en la siguiente figura
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
8/31
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
9/31
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
10/31
Agujeros en placas y perfiles estructurales utilizados
como miembros en traccin, ocasionan
concentraciones de esfuerzo, de manera que estos no
se distribuyen uniformemente en las secciones
transversales.
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
11/31
Modos de fallade los perfiles
estructurales
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
12/31
DISEO A TRACCIN
AREAS DE LA SECCIN TRANSVERSALEl diseo de la resistencia a la traccin de un miembro de aceroestructural depende del rea de la seccin transversal adecuada. Las
tres reas de seccin transversal de inters son el rea bruta Ag, y el
rea netaAn y el rea efectivaAe.
El rea bruta (Gross Area)Es el rea total de la seccin transversal en cualquier parte del
elemento, sin deducir los huecos.
El rea neta (Net Area)
Cuando se presenta una perforacin en un elemento que est entraccin incrementa los esfuerzos, an si la perforacin est ocupada
por un perno o remache, debido a esto se tiene menos rea de acero
sobre la que se puede distribuir la carga y existir concentracin de
esfuerzos a lo largo del agujero que est en contacto con el perno como
se muestra en la figura siguiente:
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
13/31
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
14/31
rea neta An: rea reducida por la presencia
de agujeros para conectores (tornillos oremaches).
An= Ag- Aperf
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
15/31
Ancho neto, bn:
Para una placa perforada con agujeros en unatrayectoria normal al eje de la pieza
placas
tbAnn
tbAnn
agn N-bb
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
16/31
El rea neta de la seccin transversalAn es el rea bruta de la seccin transversalmenos el rea de los huecos cuyo eje es perpendicular al eje del elemento, comose indic anteriormente, con lo que se tiene:
An =Ag AhuecoAn =Ag # (e hueco )
Donde e es el espesor de la plancha.
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
17/31
En la construccin de estructuras de acero para que los elementos seconecten con pernos o remaches, los huecos debern tener una holgura de
1/16 mayor que el dimetro del perno o remache. Segn el reglamento delAISC:
Huecos estndar = perno + 1/16"
Para propsitos de diseo, considerando los daos del hueco debido aimprecisiones al momento de perforar los mismos se adicionara al dimetro del
hueco estndar 1/16
Entonces:Diseo perno = Huecosestndar + 1/16"
Diseo perno = perno + 1/8
Puesto que las tolerancias necesitan que el hueco para un tornillo sea 1/16(1.6mm) mayor que el dimetro del tornillo, el ancho de un hueco se asume, parapropsitos de diseo, dos veces 1/16de pulgada 1/8 (3.2 mm) mayor que eldimetro del tornillo.
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
18/31
Durante el proceso de punzonado el material alrededor delagujero puede daarse; por ello las normas de diseo
consideran un ancho de agujeros mayor
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
19/31
Para perforaciones estndar se considera que los
agujeros tienen un dimetro de 3.2 mm (1/8)mayorque el de los tornillos.
ag = Dimetro de agujero para remache o tornillos
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
20/31
La resistencia de miembros de acero en traccin est definida
por el es tado lm ite que manda en el caso particular. En el casode Miembros en Traccin, los estados lmites son dos:
1. Fluencia en el rea total de la seccin, Ag, fuera de las
conexiones.
2. Fractura en la seccin neta efectiva, Ae, en la zona de las
conexiones.
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
21/31
Se puede expresar, entonces, como Resistencia Nominal deMiembros en Traccin: Pn
ESTADO LIMITE 1- Caso Lmite de Fluencia en la seccin total:
Pnf= Fy Ag
DondeFy: Punto de fluencia del acero yAg: rea total de la seccin transversal.
- La condicion de resistencia a la fluencia ser:
Pnf = t Fy Ag
Factor de resistencia:
t= 0.90
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
22/31
ESTADO LIMITE 2- Caso Lmite de Fractura en la seccin efectiva de las
conexiones:
Pnr= Fu Ae
Donde
Fu: Esfuerzo de fractura en la seccin neta efectiva.
- La condicion de resistencia a la fractura ser:
Pnr = t Fu Ae
Factor de resistencia:
t= 0.75
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
23/31
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
24/31
Un miembro en tensin formado por una PL de 15 cm x 1.25 cm est conectado con 1tornillo de 2 cm de dimetro. Como se muestra en la figura el acero usado es A36.Calcule la resistencia de diseo.
FLUENCIAPnf = Fy Ag
Ag: rea total del elementoAg= 15x1.25 = 18.75 cm2
Como el acero es : A36 Fy= 2.53 t/cm2=0.90Reemplazando datos en la ecuacinPnf = Fy AgPnf = 0.90x2.53 t/cm2 x18.75 cm2Pnf = 42.69 ton. FALLA !
FRACTURAPnr = Fu Ae
Ae: Ag - rea de huecosAe= 18.75(2+0.32)1.25 = 15.85 cm2
Como el acero es : A36 Fu= 4.08 t/cm2=0.75Reemplazando datos en la ecuacinPnr = Fu AePnr = 0.75x4.08 t/cm2 x15.85 cm2Pnr = 48.50 ton.
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
25/31
DEFINICION DE LA CADENA CRITICA (SECCIN DE POSIBLE FALLA)
El mtodo consiste en tener el ancho del elemento sin tomar en cuenta la direccinde la lnea donde pueda ocurrir la falla, restar los huecos a lo largo de la seccin enzigzag determinada, y adicionar por cada diagonal o espacio de gramil en la cadenael valor proporcionado por la siguiente expresin y elegir el valor predominantepara hallar el rea neta:
s 2/4 g
Donde:s = Separacin longitudinal o paso entre dos agujeros cualesquierag = Separacin transversal de los mismos huecos
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
26/31
En teora, si cada perno resiste una porcin
desigual de carga puede ocurrir que
diferentes lneas de posible falla estnsometidas a diferentes cargas. En la
prctica, se calculan las posibles lneas de
falla ms desfavorables.
Conectores a ambos lados de un
ngulo (alternados):
El rea se obtiene desdoblando el
ngulo para obtener una placa
equivalente. Desdoblamos a lo largo
de la superficie media, as que el
ancho total de la placa equivalentees la suma de los lados menos el
espesor del ngulo.
A cualquier lnea de gramil que cruce
el taln del ngulo se le resta el
espesor de ste
g
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
27/31
Caso (a):
La seccin crtica ser la seccin A-A
y su ancho neto Wn = Wg - 2D ogeneralizando Wn = Wg - D
Caso (b):
(En el caso de huecos alternados)
Si la falla ocurre en la seccin B-B,
el ancho neto ser: Wn = Wg - D
Caso (c):
Si la falla ocurre en la cadena C-C,
el ancho neto ser:
Wn = Wg -D +
s
2
/4g (Frmula deCochrane).
El trmino s2/4g se aadir tantas veces como espaciamientos
transversales existan en el recorrido de la cadena.
El Area neta ser, en este caso An = Wn*t (t = espesor de la plancha).
Cuando existan huecos, AISC-LRFD considera un rea neta nunca
superior al 85% del rea total de la seccin.
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
28/31
Posibles lneas de falla:
A-B-C-D
E-F-G
A-B-F-C-D
A-B-F-G
NOMENCLATURA:
An = Area netaWn = Ancho neto
t = Espesor
Di = perno + huelgo
Ddis. = D + 1/8 3.2 mm
Ag = Area bruta
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
29/31
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
30/31
Calcule la resistencia de diseo, para los elementos metlicos A 36
-
7/25/2019 3-Diseo en Acero y Madera_Traccion
31/31
GRACIAS !