Diseño de elementos sometidos a Tracción

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Diseño de elementos sometidos a Tracción

Integrantes:

Alex Becerra

Andrés Sánchez

Alejandro Valenzuela

Profesor: Juan Carlos Vielma

Fecha: 30-09-2020

Introducción

En el presente informe se detallarán los cálculos necesarios para el diseño de miembros de acero A36, 2 perfiles de IPN360 y un perfil compuesto por dos perfiles L. Se busca encontrar la resistencia máxima de estos perfiles sometidos a solicitaciones de tracción, por lo que el diseño de estos perfiles deberá de ser acompañado de un estudio de posibles fallas de sección, tales como la falla de plastificación, falla por fractura y falla por bloque cortante.

Cabe mencionar que el diseño se realiza en base al método LRFD (Last resistance force design), mediante este método es posible exprimir al máximo la capacidad de resistencia de nuestro perfil ya que nos permite tomar en cuenta la etapa de endurecimiento de nuestro acero llevándolo a sus limites de resistencia, lo cual hace referencia a un diseño más eficiente en cuanto a la resistencia de los perfiles.

A su vez se verificará la resistencia de las placas de conexión asociadas a los perfiles de estudio, sabemos que todos los perfiles tienen una longitud efectiva de 5,5 metros, como se mencionó anteriormente, estos perfiles estarán sometidos a tracción, por lo cual el AISC360-16 nos entrega valores recomendados de esbeltez para miembros que pueden sufrir ciclos de carga y descarga, limitando dicho valor a un recomendado menor de 300.

En resumen, se diseñará en base a posible falla de perfiles, uniones y esbeltez de elementos, dando recomendaciones en caso de ser necesario.

Desarrollo

Ejercicio 1:

Características viga:

Datos Generales:

Tipo de acero: A36

Resistencia Fy: 250 Mpa

Resistencia Fu: 400 Mpa

Diámetro de perno: 16mm

Diámetro perforación:18mm

Sección:[pic 3]

[pic 4][pic 5]

Diseño viga:

Resistencia plastificación: [pic 6]

Se inicia buscando el valor de área gruesa en el catálogo de perfiles. Se encuentra que  [pic 7]

Se multiplica el área gruesa por la resistencia de fluencia del acero:

[pic 8]

Para la resistencia final por LRFD multiplicamos por su factor de minoración:

[pic 9]

Resistencia fractura:     [pic 10]

El área efectiva (Ae) se calcula por medio de la fórmula:

[pic 11]

 Primero se determina el Area neta (An) de la sección:

[pic 12]

[pic 13]

Por medio del inciso 2 de la tabla D3.1  

[pic 14]

Para esto se calculara:

=[pic 15][pic 16]

Se sabe que la longitud de conexión será de 240 mm, por lo que al reemplazar en la formula se tendría que:

[pic 17]

Según el inciso 7.1

[pic 18]

[pic 19]

Como   entonces  U=0.85[pic 20]

Entre los dos U calculados se elige el mayor, el cual sería U=0.85

 Por lo tanto, una vez obtenidos los resultados de U y  An se procede a reemplazar en la formula de área efectiva obteniendo así:

 m2[pic 21]

La resistencia de fractura será: [pic 22]

Por ultimo, la resistencia final se multiplicara con el factor de minoración:

[pic 23]

Resistencia bloque cortante:

[pic 24]

Primero se calculan las áreas necesarias para el cálculo de resistencia:

1. [pic 25]
2. [pic 26]
3. [pic 27]

Con todas las áreas calculadas se procede con el cálculo de las resistencias Rn=

1. )[pic 28]

• 808736 N 🡺 Fractura Bloque

[pic 29]

• 675005 N 🡺 Plastificación Bloque

Se elige con la menor de las resistencias la cual será la limitante de falla, con ella se procede a calcular la resistencia por el factor de minoración

[pic 30]

La resistencia total por bloque cortante viene dado por la sumatoria de estos y la multiplicación por el factor de minoración, es decir

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Finalmente la sección se encuentra limitada por su resistencia a la fractura

Diseño placa conectora:

Resistencia plastificación [pic 32]

0*=510000 N[pic 33][pic 34]

Calculamos la resistencia por el factor de minoración

[pic 35]

Finalmente se suma las dos placas quedando

[pic 36]

Resistencia fractura: [pic 37]

Se inicia calculando el valor de área efectiva:   (para placas de conexión)=Ag-orificios[pic 38]

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Al ser dos placas se multiplica el área obteniéndose

[pic 40]

Se debe verificar que no exceda el 85% del Ag, entonces:

0.85*0.00408=0.00347 m2

Finalmente se calcula la resistencia por fractura como:

[pic 41]

[pic 42]

Por último, se multiplica la resistencia por el factor de minoración de resistencia asociado a fractura:

[pic 43]

Se concluye que la resistencia del elemento en su conjunto se encuentra limitado por la resistencia a la tracción de las placas

Respecto a la verificación del límite de esbeltez se diseña cada elemento por separado, para esto los datos son:

ri=37.9 [mm]; L=5500 [mm]

 🡺                          [pic 44][pic 45]

Por lo tanto, cumple con la recomendación de esbeltez de diseño.

 Ejercicio 2:[pic 46]

[pic 47][pic 48]

Diseño viga:

[pic 49]

Diseño sección compuesta:

Resistencia plastificación: [pic 50]

Se inicia buscando el valor de área gruesa en el catálogo de perfiles. Se encuentra que  [pic 51]

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