diseo de acero y madera

DISEO DE ACERO Y MADERA

UN. SAN LUIS GONZAGA DE ICA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

ALUMNO:FLORES QUISPE JORGE F.DOCENTE:ING.JOSE BULEJECICLO:IX CICLO B, QUINTO AOICA-PERU

DISEO DE ESTRUCTURAS DE ACERODiseo con Factores de Carga y Resistencia (LRFD).Se basa en los conceptos de estados lmite.El estado lmite es para describir una condicin en la que una estructura o parte de ella deja de cumplir su pretendida funcin. Dos tipos de estados lmite: Los de resistencia Los de servicioLos estados lmite de resistencia se basan en la seguridad o capacidad de carga de las estructuras e incluyen las resistencias plsticas, de pandeo, de fractura, de fatiga, de volteo, etc.Los estados lmite de servicio se refieren al comportamiento de las estructuras bajo cargas normales de servicio y tienen que ver con aspectos asociados con el uso y ocupacin, tales como deflexiones excesivas, deslizamientos, vibraciones y agrietamientos.La especificacin LRFD Especifica mucho a los estados lmite de resistencia Permite cierta libertad en el rea de servicio.LRFDLas cargas de trabajo o servicio (Qi) se multiplican por ciertos factores de carga o seguridad (isiempre mayores que 1.0)Las cargas factorizadas usadas para el diseo de la estructura.Las magnitudes de los factores de carga varan, dependiendo del tipo de combinacin de las cargas.La estructura se proporciona para que tenga una resistencia ultima de diseo suficiente para resistir las cargas factorizadas. Esta resistencia es la resistencia terica o nominal (Rn) del miembro estructural, multiplicada por un factor de resistencia (siempre menor que 1.0)La expresin para el requisito de seguridad estructural es:i QiRn(Suma de los productos de los efectos de las cargas y factores de carga) (factor de resistencia)(resistencia nominal)(Los efectos de las cargas) (la resistencia o capacidad del elemento estructural)Factores de carga y las combinacionesU = 1.4 D (Ecuacin A 41 del LRFD)U = 1.2D + 1.6 l + 0.5(Lr o S o R) (Ecuacin A 42 del LRFD)DondeU la carga ultimaD cargas muertas (Dead load)L cargas vivas (Live load)Lr cargas vivas en techos (Roof Live load)S cargas de nieve (Snow load)R carga inicial de agua de lluvia o hielo (Rain water or ice load)W fuerzas de viento (Wind load)E Fuerzas de Sismo (Earthquake load)Cuando hay cargas de impactoU = 1.2D + 1.6(Lr o S o R) + (0.5 Lr o 0.8 W) (Ecuacin A 43 del LRFD)U = 1.2D + 1.3W + 0.5L + 0.5(Lr o S o R) (Ecuacin A 44 del LRFD)U = 1.2D 1.0E +0.5 L+0.2S (Ecuacin A 45 del LRFD)Existe un cambio en el valor de factor de carga para L en las combinaciones A43, A 44, A45 cuando se trata de garajes, reas de reuniones pblicas y en todas las reas donde la carga viva exceda de 100 psf, U = 1.2D + 1.6 (Lro S o R)+ (1.0 L o 0.8 W) (Ecuacin A 43 del LRFD)U = 1.2D+1.3W+1.0L+0.5(Lro S o R) (Ecuacin A 44 del LRFD)U = 1.2 D 1.0 E + 1.0 L + 0.2S (Ecuacin A 45 del LRFD)Cuando hay la posibilidad de levantamiento por las fuerzas de viento y sismo,U = 0.9 D (1.3 W o 1.0 E) (Ecuacin A 46 del LRFD)Las magnitudes de las cargas (D, L, Lr, etc.) obtenerse en los reglamentos de construccin vigentes o en la especificacin ASCE 7.93.ASCE American Society of Civil EngineersCarga crtica o gobernante el valor ms grande obtenido en cada casoFactores de ResistenciaLa resistencia ltima de una estructura depende en la resistencia de los materiales, las dimensiones, la mano de obra y no puede calcular exactamenteQue puede influir1. Imperfecciones en las teoras de anlisis 2. A variaciones en las propiedades de los materiales3. A las imperfecciones en las dimensiones de los elementos estructuralesPara hacer esta estimacin, se multiplica la resistencia ultima terica (resistencia nominal) de cada elemento por un factor , de resistencia (siempre menor que 1.0).F de Resist. o Situaciones

1.00 Aplastamiento en reas proyectantes de pasadores, fluencia del alma bajo cargas concentradas, cortante en tornillos en juntas tipo friccin

0.90 Vigas sometidas a flexin y corte, filetes de soldadura con esfuerzos paralelos al eje de la soldadura, soldaduras de ranura en el metal base, fluencia de la seccin total de miembros a tensin

0.85Columnas, aplastamiento del alma, distancias al borde y capacidad de aplastamiento en agujeros

0.80Cortante en el rea efectiva de soldaduras de ranura con penetracin completa, tensin normal al rea efectiva de soldaduras de ranura con penetracin parcial

0.75Tornillos a tensin, soldaduras de tapn o muesca, fractura en la seccin neta de miembros a tensin

0.65Aplastamiento en tornillos ( que no sean tipo A307)

0.60Aplastamiento en tornillos A307, Aplastamiento en cimentaciones de concreto

Magnitud de los factores de carga y resistencia.

Las incertidumbres que afectan a los factores de carga y resistencia son:

Variacin en la resistencia de los materiales.Error en los mtodos de anlisis.Los fenmenos naturales como huracanes, sismos, etctera.Descuidado durante el montaje La presencia de esfuerzos residuales y concentraciones de esfuerzos, variaciones en las dimensiones de las secciones transversales, etc.Confiabilidad y las especificaciones LRFD Estadstica y Probabilidad Confiabilidad al porcentaje estimado de veces que la resistencia de una estructura ser igual o exceder a la carga mxima aplicada a ella durante su vida estimada ( 50 aos) Los investigadores del mtodo LRFD desarrollaron un procedimiento para estimar la confiabilidad de los diseos. Establecieron lo que les pareci razonable en cuanto a porcentajes de confiabilidad para diferentes situaciones. Lograron ajustar los factores de resistencia para que los proyectistas fuesen capaces de obtener los porcentajes de confiabilidad establecidos en el punto anterior. Un proyectista afirma que sus diseos son 99.7% confiables. 100 % no es posible. 1000 estructuras diferentes 3 son sobrecargadas y en 50 aos de vida se fallaran. La resistencia de cada estructura, R Q, la carga maxima. Siempre habr una pequea posibilidad de que Q >R. El propsito de los autores de las especificaciones LRFD fue mantener esta posibilidad tan baja y consistente como fuese posible. Si trazramos una curva de los valores R/Q para una gran numero de estructuras,

Principales Propiedades de Acero.Mdulo de elasticidad, E. El rango tpico para todos los aceros (relativamenteIndependiente de la resistencia de fluencia) es de 28 000 a 30 000 k/pulg- 193 000 a 207 000 MPa. El valor de diseo se toma por lo general como29 000 k/pulg- 200 000 MPa.2. Mdulo de cortante, G. El mdulo de cortante de cualquier material elstico

Se calcula como: G=

Donde = coeficiente de Poisson que se toma como 0.3 para el acero. Usando = 0.3 se obtiene un valor de G = 11 000 k/pulg- 77000 MPa.3. Coeficiente de expansin trmica, . El coeficiente de expansin trmica puede tomarse como = 11.25 X 10-6 por "CL = (Tf - Ti)L (pies o metros, dependiendo de la longitud L)En estas ecuaciones, la temperatura est en grados Celsius. Para convertir de Fahrenheit a Celcius, se usaC = 5/9 (F - 32)Punto de fluencia y resistencia ltima. En la tabla 1-1 se dan los puntos deFluencia de los varios grados de acero que interesan al ingeniero estructural, y

Otras propiedades de inters. Estas propiedades incluyen la densidad de masaDel acero que es 490 Lbs/pie3 7.850 ton/m3 (l ton = 1 000 kg); o en trminos del peso unitario, el valor para el acero es 490 lbs/pie3 76.975 kN/m3 Por lo general, se acepta la gravedad especfica del acero como 7.85. La conversin delas unidades fps de lb/pie a unidades SI de kN/m y kg/m se obtiene como sigue. Dados: lb/pie y se requiere convertirlas a: Kg/m: lb /pie x 0.4535924 kg/lb x 3.2808- pie/m = 1.488164 lb/pie = kg /mKN/m: lb/pie x 0.4535924 kg/lb x 3.2808pie/m x 0.009806650 kN/kg = 0.0145939 lb/pie = kN /mMPa, megapascal = I x 106 N/m2.

PROBLEMA 01Um sistema de piso tiene secciones W24 x 55 separadas a 8 pies entre centros que portan una carga muerta de piso de 50 psf y uma carga viva de 80 os. Determine la carga critica o governante en lb/pie que cada viga debe soportar.Solucion:Notando que cada pie de las vigas debe soportar a si mismo (carga muerta) ademas 8 x 1 = 8 pie2 del piso del edifcio.D =55 + (8)(50) = 455 lb/pieL =(8)(80) =640 lb/pieCalculando as cargas factorizadas notando que D y L son las nicas cargas que van a soportarse, solo es necessrio sustituir a estas em las ecuaciones A4-1 y A4-2 del LRFD.U =(1.4)(455) =637 lb/pieU =(1.2)(455) + (1.6)(640) =1570 lb/pieCarga factorizada que rige = 1570 lb/piePROBLEMA 02Las cargas axiales para la coluna de um edifcio se han calculado de acuerdo com el reglamento de construccion aplicable, con los siguientes resultados; carga muerta = 200 klb, cara del techo = 50 klb (carga viva, nieve o agua de lluvia), la carga viva de los pisos (se h reducido de acuerdo com las especificaiones ya que proviene de um rea de piso grande y de columnas de multiplex niveles) =250 klb, viento = 80 klb y sismo = 60 klb. Determine la carga critica de diseo usando las seis combinaciones de carga del mtodo LRFDSolucion:U =(1.4)(200) = 280 klb(A4-1)U =(1.2)(200) + (1.6)(250) + (0.5)(50) =665 klb(A4-2)U =(1.2)(200) + (1.6)(50) + (0.5)(250) = 445 klb(A4-3(a))U =(1.2)(200) + (1.6)(50) +(0.8)(80) =384 klb(A4-3(b))U =(1.2)(200) +(1.3)(80) + (0.5)(250) + (0.5)(50) = 494 klb(A4-4))U = (1.2)(200)+(1.0)(60) + (0.5)(250) =425 o 305 klb(A4-5)U = (0.9)(200) + (1.3)(80) =284 o 76klb(A4-6(a))U =(0.9)(200) + (1.0)(60) =240 o120 klb(A4-6(b))La combinacion critica de carga factorizada o resistncia de diseo requerida ES de 665klb de acuerdo com la frmula A4-2. Se notara que los resultados de las formulas A4-5 y A4-6 no comprenden um problema de levantamento o tension em la coluna.