Estructuras Metalicas - Proyecto Por Estados Limites - Ejemplos-De-Aplicacion

 

ESTRUCTURAS METÁLICAS

Tomo 2

 

GABRIEL R. TROGLIA

 T o m o  2

ESTRUCTURAS METÁLICAS

 P r o y e c E t j e o m  p p o l o r s   E d s e t  a A d p o l i c s a  L c i í ó m n i t e s  S C é o p n t I i  R m e S s a p O  E e C c d  i f 3 c 0 ó a 8 1 n c  i o E – n L  R e 2 s

Pro yecto por Estados Lí mites

Tomo 2

E j  jemplos de Aplicación

Séptima Edición – R2  2010 

Con especif icaciones CIRSOC 301 EL CIRSOC 308 EL

 J O R G E  S A R M I E N T O  E D I T O R  - U N I V E R S I T A S

JORGE SARMIENTO EDITOR - UNIVERSITAS

 

I

INDICE PARTE II:  EJEMPLOS DE APLICACION CAPÍTULO 1 : GENERALIDADES. BASES DE PROYECTO.  

EJEMPLO 1/1 : Combinación de acciones para Estados Límites Ultimos del CIRSOC 301/ (EL)

1

UNIONESSOMETIDAS Y MEDIOS DE CAPITULO 32 : BARRAS A UNION. TRACCIÓN AXIL.

 

EJEMPLO 2/3-1 : Unión soldada bajo carga estática de tracción

3

EJEMPLO 2/3-2 : Unión soldada sometida a corte y torsión

4

EJEMPLO 2/3-3 : Unión soldada sometida a corte y flexión

5

EJEMPLO 2/3-4 : Unión abulonada sometida a corte y torsión

5

EJEMPLO 2/3-5 : Cálculo de área neta en chapa sometida a tracción

6

EJEMPLO 2/3-6 : Barra traccionada unida con bulones a chapa de nudo. Resis Res iste tenc ncia ia de di dise seño ño de ba barr rra, a, ch chap apa a de de nud nudo o y me medio dioss de de unió unión n

7

Resistencia de di diseño de chap apa a pl plana soldada a ch chapa pla lan na EJEMPLO 2/3-7 : Re

10

EJEMPLO 2/3-8 : Barra traccionada unida a chapa de nudo con cordones longitudinales de soldadura

11

CAPITULO 4 : BARRAS SOMETIDAS A COMPRESIÓN AXIL. CAPITULO 5 : PLACAS SOLICITADAS A COMPRESIÓN Y CORTE.

 

EJEMPLO 4/5-1 : Longitudes de pandeo de pórtico desplazable

13

lue encia de colu lum mna nass sin rigid ide ez en pórtic icos os despla lazzables EJEMPLO 4/5-2 : Influ

17

Dimensionado de columna sometida a compresión axil EJEMPLO 4/5-3 : Di

18

EJEMPLO 4/5-4 : Columna soldada de alma esbelta a compresión axil

22

EJEMPLO 4/5-5 : Resistencia de diseño de columna a pandeo torsional EJEMPLO 4/5-6 : Comparación de Resistencias de diseño en columnas sin y con alma esbelta

25

Columna ar armada co con di diago gon nales so sometida a compresión ax axil EJEMPLO 4/5-7 : Co

27

EJEMPLO 4/5-8 : Barra armada del Grupo II sometida a compresión axil

30

26

 

2

Estructuras Metálicas. Proyecto por Estados Límites. Ejemplos de Aplicación. G.R. Troglia.

Las combinaciones que pueden ser críticas son:

(c)   Máxima compresión. (d)  Mayor compresión con Momento flector. (f)  Compresión con máximo Momento flector. (g)  Tracción máxima con máximo Momento flector. flector. La (g) puede resultar crítica según la forma de unión extrema (valor de U).

3

CAPITULO 2:UNIONES Y MEDIOS DE UNIÓN CAPITULO 3:BARRAS SOMETIDAS A TRACCIÓN AXIL  EJEMPLO 2/3-1:   Unión soldada de montante a cordón de cabriada, bajo carga estática de tracción.   Aplicación de las Secciones 2.3.6. (Página 63) y 2.3.10.1.  (Página 72)

Se deberá dimensionar la columna de manera tal que las resistencias de diseño a compresión, flexión, corte, tracción, flexo-compresión y flexo-tracción sean mayores a las respectivas resistencias requeridas para todas las combinaciones que pueden ser críticas.

WT 6-20

Fu(p/perfil ángulo) = 300 kN  Acero Perfil =235 MPa) Electrodo deF24 FExx(Fy  = 480 MPa

4"x3/8"

 



  

Espesor ala perfil WT = 5/16” (7,93 mm) Tamaño máximo del filete (pág. 65) e> 6mm e= espesor ala perfil = 9,5 mm luego dmax = 9,5 –2 = 7,5 mm = 0,75 cm Tamaño mínimo del filete (pág. 64) Espesor mas grueso (5/16”o 3/8”)  3/8”= 9,5 mm 6 < 9,5 < 13  dmin = 5 mm = 0,5 cm

  Se adopta d = 7,5 mm = 0,75 cm   

 2 mm   3/8” (9,5mm)

eg  

d=7,5mm

d

eg = 0,707 x 0,75 cm = 0,53 cm

Resistencia de diseño /cm de filete Según tabla de Figura  2-33 (pág. 71) para corte en área efectiva.    = 0,60 Fw = 0,6 FExx

Rd1 =  Fw Aw .(10)-1 = 0,60 x 0,6 x 480 MPa x 0,53cm x 1cm x(10)-1= 9,16 kN (Fórm. 2-23, 2-24) 300 kN  longitud necesaria L t Fu 32,8 cm ≅ 33 cm R d1 9,16 kN / cm 33 − 10   Se adopta un cordón frontal. Se distribuye L1 = L2 = =11,5 cm < 12,7cm (espacio dispon.) 2 10cm

No es necesario que coincidan los centros de gravedad de la unión con el centro de gravedad del perfil ángulo. Si lo fuera: L1 =

72, 6 29 

7,26   33 − 10 =16,5 cm >12,7cm (Fórm.2-26) 10,16

Supera la dimensión disponible por lo que no pueden ejecutarse cordones con centro de gravedad igual al del perfil.

 

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4

 EJEMPLO 2/3-2:   

 EJEMPLO 2/3-3:

a corte y (Página momento en el plano (torsión). Unión soldada Aplicación de la sometida Sección 2.3.10.2. 73)

 Acero Fy =235 MPa Electrodo FE = 480 MPa

Estructuras Metálicas. Proyecto por Estados Límites. Ejemplos de Aplicación. G.R. Troglia

 Se adopta Método elástico  Lado del filete (d) Mínimo 6 < 8,5 < 13  5mm = 0,5 cm Máximo tw > 6mm  d tw-2mm = 8,5-2 = 6,5 mm = 0,65 cm

 

Unión soldada sometida a corte y flexión. Aplicación Sección 2.3.10.3. (Página 74)  Acero F24. Electrodo FE =480 MPa dmin   emayor  = 11,3 mm  dmin  = 5mm (Tabla J.2-4 Página 65) dmax  e = 9,5mm > 6 mm   dmáx = 9,5 – 2 = 7,5 mm = 0,75 cm Pu = 40kN = 4 tn e = 5 cm PI 20

15cm

Vu = 4 tn = 40 kN Mu =40x5x10 -2 =2 kNm Se adopta d= 1cm  Aw = 2x10x1x0,707= 14,14cm2 1 0, 707. 10 2 Sw = 2 = 23,57cm3 4"x3/8"(101x9,5) 6

Pu =7 tn

P u =7 tn

PU200 4 7 0 10 3 0 15cm

  



Se supone d = 1 cm Centro de gravedad de la soldadura:

Momentos de inercia:

12

Iy Ip

1  4,70 10,3 x  x2 20x1x 4,20 2 ~= 1151cm 4 3 3 974   1151 = 5 125cm4 3

3

  Tensiones: Pu = 7 tn = 70 kN Momento torsor respecto c. de g. de la unión soldada Tug  70 kNx 20   10,3 cm = 2 121 kN.cm Tug 2121 Tensiones en punto mas alejado (1): f TH1 y  x11 = 4,55 kN / cm2 Ip 1 5125 Tug 2121 f Tv1 x   x10,3 = 4,26 kN / cm2 Ip 1 5125 Pu 70 kN f V 1   = 1,40 kN / cm2 A w 50 cm2

    

f res1  4,26 kN/cm cm2  máxima en punto mas desfavorable para d=1cm   1,40 2 4,55 2 = 7,26 kN/ Resistencia de diseño para cordón lado d = 1cm y longitud = 1 cm Rd1 = 0,60x0,60x480MPax0,707x1cmx1cm x(10)-1 = 12,22 kN/cm2 7,26 Lado necesario dnec = 0,59 cm ≅ 0,60cm  > dmin = 0,5 cm 12,22 Se adopta d = 0 , 6 c m = 6 m m  < dmax = 6,5 mm

Vu A w1

Aw = (2x15+1x20)x1 = 50cm2 15x1x7,5 x2   20x1x0,5 xg = =4,70 cm 50

  20 3 x1 Ix ~ 15   x1x 10,5 2 x2 ~= 3 974cm4

Resulta f v

f n



Mu Sw

40

  2,83 kN / cm2 =28,3MPa

14,14 2kNm.(10)3   = 84,85 MPa 23,57 cm3

  84,85 2 28,3 2 = 89,45 MPa f c f n2 f V 2 Resistencia de diseño para filete de d= 1cm y longitud = 1cm 0,60x0,60x480x0,707x1cmx1cm/cm 2 = 122,2 MPa 89,45 dnec = .1cm =  0,73 cm > d minimo 122,2 Se adopta d= d=7, 7,55 mm < dmaximo

 EJEMPLO 2/3-4: Unión abulonada sometida a corte y momento en el plano.(torsión).Aplicación Sección 2.2.4. (Página 54). 1

P U 26 d1

Pu = 7 t n G

G

d2

VM VV

2

PU200

bulones φ 12,7 (1/2 “) A 325 Unión tipo aplastamiento. Rosca excluida del plano de corte.

5

 

64  

65

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Quedan por dimensionar las uniones soldadas de diagonales a cordones.

CAPÍTULO 12 : ESTRUCTURAS LIVIANAS DE ACERO

No es necesario verificar la diagonal a tracción por ser las uniones soldadas y por ende ser crítico el estado límite de compresión.

ESTRUCTURAS CON BARRAS DE SECCIÓN CIRCULAR MACIZA



EJEMPLO 12-1

En la Estructura de la Figura verificar : (A.1) La Correa Co1  de Sección Te. (A.2) La Correas Co2 de sección rectangular  actuando en conjunto con la Correa Co1. (A.3) La Correa Co3 de sección triangular  actuando   actuando sola. (B) El  con cordones  con de sección circular maciza. A delCPórtico P3 dePsección rectangular  (C) LaArco Columna del Pórtico rectangular   con cordones  con de perfil ángulo. 3 de sección (D) El Tensor T (E) La Viga V de sección rectangular que recibe un aparato para levantar carga.

Co1 

Co2

  Co3 

Co3

C

A

P3

4.000

y x L =16000

PLANTA    

Arco A

1600

5000

VISTA LATERAL f =1600

Tensor T

  Columna C  

Viga 

 7000

 

h =5000

Dimensiones en mm

SECCIÓN

Relación luz-flecha del arco (Sección 12.1.4.(c))

L/f = 16/1,60 = 10

(Verifica)

 

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Para celosías sólo con diagonales

2 A . d3 . n . A g . s .h2 o D

1

2 x 4x2,01x33,54 3 = 14,9 2x0,50x30x30 2 k.Lx = 1x700 = 700 cm r x = (h/2) = 30/2 = 15 cm .

1

ox =

(kLx /r x ) = 700/15 = 46,67   λmx =

2

 k ⋅ L  λ 2 = 46,67 2 14,9 2 = 49  1  r   o

r mx mx = (k . L x)/  mx = 700/ 49 = 14,29 cm 2 2 4 Imx = r mx mx  x Ag = 14,29 x4x2,01 = 1641,6 cm Las deformaciones se verifican con las cargas de servicio . La combinación de servicio aplicable es: (Sección 1.4.3.4.)  D + L La presente edición de Estructu-  ras Metálicas  se ter termin minó ó de de imimprimir en JORGE SARMIENTO EDITOR  en el mes de Enero del año 2010.

qx = 0,10 kN/m Px = 5 kN 5 . q x´ . L4x´ P . L3 -1 f xmáx .(10)  + . (10) xmáx = 384 . E . Imx 48 . E . Imx

f xmáx xmáx =

5 x 700 3 5 x0,1x700 4 .(10)-1  + . (10) (10) = 1, 1,22 cm 48 x200000 x1641,6 384 x200000x1641,6

f/L = 1,2/ 700 =1/ 583