Esfuerzos Combinados En Una Columna

INTRODUCCION

El desarrollo de este trabajo está basado en temas de interés para el estudio de los esfuerzos combinados tomando como base los esfuerzos y deformaciones para su análisis, estos son básicos para los temas a tratar. En esta exposición se hablara de algunos conceptos básicos previos al tema de Esfuerzos Combinados. Dicho trabajo tendrá como objetivo principal el hallar los esfuerzos que intervienen en dicha estructura pero en combinación (esfuerzos combinados), es decir la combinación de los esfuerzos axiales, cortantes, flexión y torsión.

Para ello, se debe hacer el reconocimiento y el análisis correspondiente a la estructura, además de graficar los esfuerzos que intervienen en dicha puente (diagrama de cuerpo libre) para identificar las fuerzas existentes , cual es su comportamiento frente a esas fuerzas y como deben interactuar dichas fuerzas, para que el puente se mantenga estable.

Lo mencionado anteriormente se realizará con ayuda de un sistema estático de fuerzas y de la aplicación de las diferentes fórmulas adecuadas y necesarias para hallar los valores esperados a partir de datos reales.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Este trabajo tiene como finalidad aplicar los conocimientos adquiridos en clases en un caso real, teniendo en cuenta las fuerzas presentes en dicha estructura.

OBJETIVO GENERAL:

* Hallar las fuerzas y pesos presentes en dicha estructura.

* Aplicar todos los conocimientos aprendidos en clases

* Despejar todas las dudas referente a este tema

MARCO TEORICO

1. ESFUERZOS NORMALES COMBINADOS

En este caso se considera flexión con tensión o compresión directa, es decir se presenta además de la flexión en el elemento, la presencia de fuerzas axiales normales a la sección transversal, y el esfuerzo normal combinado se calcula como:

Esfuerzo = Esfuerzo normal + Esfuerzo por flexión

= normal +flexión

 = ± F / A ± M / S

2. ESFUERZOS NORMAL Y CORTANTE COMBINADOS

En este caso se considera flexión con cortante, es decir se presenta además de la flexión en el elemento, la presencia de momentos de torss en la sección transversal, y el esfuerzo cortante combinado se calcula como:

= (1 / Zp) Ö (M 2 + T 2 )

La expresión (M 2 + T 2 ) se conoce como par de torsión equivalente (Te).

EVALUACIÓN

Una viga en voladizo tiene el perfil indicado en la figura para servir de apoyo a los cojinetes de unas grandes poleas. Calcular los esfuerzos normales resultantes en los puntos A y B del empotramiento.

ESFUERZOS EN COLUMNAS

Definición: Una columna es un miembro relativamente largo cargado a compresión. Una columna alta esbelta falla por pandeo, nombre común que recibe la inestabilidad elástica de las columnas. En lugar de aplastar o desmembrar el material, la columna se flexiona de manera drástica a una carga crítica y luego se desploma repentinamente.

La razón de esbeltez (SR), se calcula como:

SR = K L / r

SR = Le / r

Donde,

L: es la longitud real de la columna.

K: es el factor de fijación de los extremos.

Le: es la longitud efectiva de la columna.

r:Es el radio de giro mínimo de la sección transversal de la columna.

La longitud efectiva (Le) se calcula como:

Le = K L

Definición: La longitud real (L) se define como la longitud de la columna entre sus extremos, o entre puntos de restricción intermedios.

El factor de fijación de los extremos (K), es un factor que mide el grado de limitación contra rotación de cada extremo. MOTT, 1999, sugiere los valores mostrados en el cuadro 16:

Cuadro 1: Factor de fijación de los extremos (K).

CONDICIÓN Ambos extremos articulados Ambos extremos fijos Un extremo fijo y otro libre Un extremo fijo y otro articulado

Valor teórico 1.00 0.50 2.00 0.70

Valor práctico 1.00 0.65 2.10 0.80

El radio de giro (r), es la medida de esbeltez de la sección transversal de la columna, y se calcula como:

r = Ö (I / A)

donde,

I: es el momento de inercia de la sección transversal de la columna.

A: es el área de la sección transversal de la columna.

Para determinar si una columna se comporta como columna larga o como columna larga, se utiliza un parámetro denominado razón de esbeltez de transición (Cc), el cual se calcula como:

Cc = Ö ((2 2 E) / Sy)

o Si SR > Cc, entonces, la columna es larga, y se utiliza la fórmula de Euler.

o Si SR < Cc, entonces, la columna es corta, y se utiliza la fórmula de J.B. Johnson.

1.FÓRMULA DE EULER PARA COLUMNAS LARGAS

Se determina el valor de la carga crítica (Pcr) que genera la falla por pandeo:

Pcr = (2E A) / (Le / r) 2

Pcr = (2 E I) / Le 2

2.FÓRMULA DE J.B. JOHNSON PARA COLUMNAS CORTAS

Se determina el valor de la carga crítica (Pcr) que genera la falla por pandeo:

Pcr = A Sy [1 – ( Sy (Le / r) 2 / (4 2 E))] (93)

3. CARGA PERMISIBLE SOBRE COLUMNAS

La carga permisible (Pd) sobre una columna, se calcula como:

Pd = Pcr / N (94)

Donde, N es el factor de seguridad. La AISC y la AA , sugieren como factor de seguridad para columnas en la construcción de edificios, en acero y aluminio, valores de 1.92

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