Miembros Compresión parte 2

DISEÑO DE
ESTRUCTURAS DE ACERO
Miembros en Compresión M AISC 13a Ed
Traducido y adaptado por Héctor Soto
Rodríguez
Centro Regional de Desarrollo en
Ingeniería Civil
Morelaia Mich.
1

Miembros en compresión:




Capítulo E:
Capítulo I:
Parte 4:
Capítulo C:
Resistencia en compresión
Resistencia de miembros compuestos
Ayudas de diseño y tablas
Secuela de análisis
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2

Pandeo local:


Criterio en Tabla B4.1
Resistencia en el Capítulo E: Miembros con elementos
esbeltos
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Criterio de pandeo local
La esbeltez de los patines y del alma , l, se utiliza como un
criterio general para determinar si el pandeo local puede
controlar en el intervalo de comportamiento elástico o
inelástico, de no ser así, el criterio de pandeo general rige el
diseño de los miembros comprimidos axialmente.
El criterio r se basa en la teória de pandeo de placas planas
de Timoshenko.
Para perfiles IR ó W
FLB,  = bf /2tf
E
rf = 0.56
Fy
WLB,  = h/tw
rw = 1.49
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E
Fy
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Pandeo local
 > r “Elemento
esbelto”
Ocurre la falla por pandeo local.
Cubierto en la Sección E7 de las
Especificaciones AISC 2005.
La mayoría de los perfiles estructurales laminados IR ó
W tienen dimensiones tales que la posibilidad de que
se presente el pandeo local es remota. El diseño queda
controlado por criterios generales.
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Capítulo E:
Resistencia en
compresión
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Resistencia en compresión
c= 0.90 (c= 1.67)
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Resistencia en compresión
Las Especificaciones consideran las siguientes
condiciones:
Pandeo por flexión
Pandeo por torsión
Pandeo de los patines por
flexotorsión
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Resistencia en
compresión
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Resistencia en compresión

Las siguientes diapositivas consideran:


Miembros con dos ejes de simetría
Secciones con almas y patines compactos (no
esbeltos)
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Resistencia en compresión
Como los miembros no son esbeltos y tienen dos ejes de
simetría, el pandeo por flexión (pandeo general) es el que
representa el modo potencial de falla antes de que se
alcance la carga crítica .
La resistencia al pandeo depende de la relación de
esbeltez del miembro comprimido axialmente, definida
como KL/r.
La resistencia se define como
Pn= FcrAg Ecuación E3-1
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Sí
Fy


KL
E
F cr   0 .658 F .e  F y
,
E3-2
 4.71
r
Fy


Esta ecuación define el límite de pandeo inelástico”.
E ,
KL
Fcr = 0.877Fe
E3-3
 4.71
r
Fy
Esta ecuación define el límite de pandeo elástico con
un factor de reducción, 0.877veces el límite téorico.
Sí
Fe = esfuerzo crítico de pandeo elástico (Euler),
Ecuación E3-4
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Fe 
π2E
2
 KL
 
r
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Efectos del material inelástico
Comportamiento
elástico
Fe 
π2E
 KL 


r


2
s
KL/r
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Efectos del material inelástico
Fc 
Fy
Fy-Fres
s
π 2 ET
 KL 


 r 
2
Fe 
Inelastico
Elástico
π2E
 KL 


r


2
KL/r
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Efectos del material inelástico
Fc 
Fy
Fy-Fres
s
π 2 ET
 KL 


 r 
2
Fe 
Inelástico
Elástico
π2E
 KL 


r


2
KL/r
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Efectos del material inelástico
Fy


Fe
Fcr  0.658  Fy


Fy
0.44
Fcr  0.877 Fe
Fe 
Inelático
Elástico
KL/r
π2E
 KL 


 r 
2
E
4.71
Fy
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Ayudas de diseño
Tabla 4-22
cFcr en función de KL/r
Útil para todos los perfiles laminados.
La mayor relación de esbeltez KL/r
rige el diseño.
Tablas 4-1 a 4-20
cPn en función de KLy
Puede aplicarse KLx pero
dividiendo KLy entre rx/ry.
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Criterio de esbeltez
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De acuerdo con la Sección E.2
Recomendado para proporcionar relaciones
de esbeltez KL/r menor que 200
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Procedimiento con nomogramas
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Nomógrama
Para tomaar en cuenta los efectos de
columna inelástica, se utiliza un factor de
reducción de rigidez, a, para disminuir la
rigidez EI de las columnas.
El factor de reducción de rigidez
se indica en la
Tabla 4-21, pág. 4-317
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Nomograma
Sí las vigas soportan carga axial importante,
éstas proporcionan menos restricción a la
rotación.
La componente de rigidez rotacional de las vigas
(EI/L) se reduce con el siguiente factor,
1-Q/Qcr
Q = carga axial
Qcr = resistencia por pandeo en el plano axial con K=1
Esto también es válido para columnas en una junta (varios
niveles), que soportan carga axial mínima en comparación con sus
resistencias.
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Nomograma
Para tomar en cuenta el concepto de pandeo de entrepiso, todas las
columnas deben alcanzar su capacidad para permitir la falla de
entrepiso.
Se revisa el valor de K para tomar en cuenta los efectos de entrepiso.
K2 se obtiene con la ecuación C-C2-8

π EI 2 
ΣPr
L 
π 2 EI
Pr 
 Σ
2
 K n 2 L 
2
K2 


5

  8 K n2


Kn2 = K factor que se toma directamente del
nomograma.
Pr = carga en la columna (factorizada de acuerdo con
las combinaciones de carga LRFD)
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