diseÑo de base en columna metalica 2013.pdf

HOJA DE CALCULO

Hctor Andes Daz CasadoAnalisis y diseo por estados limites de bases de columna en porticos especiales resistentes a momento (SMF).

DOCUMENTO N: PROYECTO: CLIENTE: DISEADO POR: REVISADO POR: FECHA:

CONTENIDO:

Datos preliminares y predimensionado:

a.- Columna:

- Perfil: HEB-320

Altura de la columna: d = Espesor del alma: tw = Ancho de la columna: bf = Modulo plstico: Z =

Espesor del ala: tf = Altura de piso: H =

11,5 mm

3 m2065,72

320 mm300 mm20 5 mm

Y

m

hs1

h s2

X1

cm3

Espesor del ala: tf = Altura de piso: H =

- Acero: ASTM - A 36 Esfuerzo cedente: Fy =

b.- Plancha base:

Longitud de la plancha: N = hs1 = ( N - d ) / 2 =

Ancho de la plancha: B = hs2 = ( B - bf ) / 2 =520 mm

3 m

2530

100 mm65 mm430 mm

20,5 mm

Kg/cm2 X

Y

520 mm

430

mm HEB-320

hs1

h s2

X1

cm3

- Acero: ASTM - A 36 Esfuerzo cedente: Fyp =

d.- Pedestal:

Longitud del pedestal: PN = Acero de refuerzo: fy = Ancho del pedestal: PB = Recubrimiento: r'c =

Concreto: f'c = 25070 mm4200

2530

650 mm750 mm

Kg/cm2

Kg/cm2

X

Y

520 mm

430

mm HEB-320

hs1

h s2

X1

cm3

Kg/cm2

Kg/cm2

Pu

c.- Barras de anclaje:

Dist. al borde en X: ED1 = Dist. al borde en Y: ED2 = rea de apoyo: Abrg =

- Acero: A193 Gr B7 Esfuerzo ltimo: Fur = 8788

70,00

50 mm60 mm

Kg/cm2

Kg/cm2

Kg/cm2

cm2

X

Y

520 mm

430

mm HEB-320

hs1

h s2

X1

cm3

Kg/cm2

Kg/cm2

Pu

Mu

V Nmero de filas de pernos en X: 4 en Y: 4

FILA X1 2102 903 -904 -210

7,7627

7/8 15,5224

7/8

7,762

7/8

nrod

27

dh (mm)27

27

15,52dr (pulg) nrod.Arod

4

CONFIGURACION DE ANCLAJES EN LA PLANCHA

7/8

Kg/cm2

Kg/cm2

Kg/cm2

cm2

X

Y

520 mm

430

mm HEB-320

hs1

h s2

X1

cm3

Kg/cm2

hs1

t pKg/cm2

Pu

Mu

Vu

d.- Definisin de cargas: e.- Soldadura:

- Tipo de electrodo: E70XXCASO

C F775 00

CASOS BASICOS DE CARGA

62188 00V (Kg-m)M (Kg-m)P (Kg)

85 32

Kg/cm2

Kg/cm2

Kg/cm2

cm2

X

Y

520 mm

430

mm HEB-320

hs1

h s2

X1

Kg/cm2

cm3

Kg/cm2

hs1

t pKg/cm2

Pu

Mu

Vu

CP Resistencia lmite a traccin: FEXX = 4920CVSH

250,0010354,00

775,0044,23

15112,00

62188,00 85,3212787,00

123,17

Kg/cm2

Kg/cm2

Kg/cm2

cm2

X

Y

520 mm

430

mm HEB-320

hs1

h s2

X1

Kg/cm2

cm3

Kg/cm2

hs1

t pKg/cm2

Pu

Mu

Vu

Base Plate SMF 1.0 Pgina 1 de 6

HOJA DE CALCULO



CONTENIDO:

Cargas de diseo, segn AISC 341-05, Sec. 8.5.

De acuerdo con la seccin 8.5. del codigo AISC 341-05, se podrn tomar las menores de las solicitaciones resultantes de los siguientes casos:

a) Para desarrollar la capacidad a flexin de la columna:

Ry = 1,5 (Ver tabla I-6-1 de AISC 341-05)55969,20 Kg-m

86233,39 Kg-mH

Pu ZFRMu yy1.1

b) Para alcanzar la cedencia a flexin en las vigas del portico (combinaciones de diseo incluyendo el sismo amplificado):

Combinacin critica:1.2CP + CV + oSH1.2CP + CV - oSH0.9CP + oSH

30364 04 412 9

0.9CP + oSH

56338,71 Kg45259,21 Kg-m31759 50 K

31759,50

32117,0031867,00-45211,50

-45259,2199 69

80649,59

52262,66 Kg

81388,61Combinacin Mu (Kg-m)

45460,50Pu (Kg)

g

Vu (Kg-m)

56338,71

H

VuPu Mu

Pu ZFRMu yy1.1 HZFRVu yy /2

0.9CP - oSH0 = 3 (Factor de amplificacin para porticos tipo SMF) = 0,5 (Factor de participacin la carga variable)

- Fuerzas para el diseo: Utilizar fuerzas del caso b

Verificacin de la resistencia al aplastamiento del concreto y traccin de las barras de anclaje:

-30364,5045412,79

31759,50 Kg

56338,71 Kg

31759,50 Kg

45259,21 Kg-m

55599,69

H

VuPu Mu


Pu MuuV

- Compresin pura en el diagrama de interaccin: - Traccin pura y corte en el diagrama de interaccin:

6591 3515

1,48 (Factor de confinamiento)

203,95 Kg/cm2

H

Vu

Kg/cm2 Kg/cm2

Pu Mu

21

2

AA

1

2'85.0AAff cp


Pu MuuV

ntF nvF

ntnv

nturodrodntnt PF

FVAnFP

3.1

P > Para = 0,65 Para =

- Resistencia del conjunto a flexo-compresin:

Pn = > PU =

230,14 Ton

0,75

57 21 Ton 56 34 Ton

239,63 Ton

230,14 Ton

456,03 Ton

Kg/cm2

400

500Digrama de interaccin

H

Vu

Kg/cm2 Kg/cm2

Pu Mu

21

2

AA

1

2'85.0AAff cp

BNfP pn


Pu MuuV

ntF nvF

ntnv

nturodrodntnt PF

FVAnFP

3.1

ntPntPnP

Pn = > PU =

Mn = > MU =

El diseo es satisfactorio Ratico = 0,98

- Mxima traccin en los pernos para el estado lmite de agotamiento del conjunto:

57,21 Ton45,99 Ton-m 45,26 Ton-m

56,34 Ton

Kg/cm2

Pn, Mn

Pu, Mu

-100

0

100

200

300

400

500

0 10 20 30 40 50

P (T

on)

Digrama de interaccin

H

Vu

Kg/cm2 Kg/cm2

Pu Mu

21

2

AA

1

2'85.0AAff cp

BNfP pn


Pu MuuV

ntF nvF

ntnv

nturodrodntnt PF

FVAnFP

3.1

ntPntPnP

19178,04 Kg

76712,17 Kg

Kg/cm2

Pn, Mn

Pu, Mu

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

0 10 20 30 40 50

P (T

on)

M (Ton-m)

Digrama de interaccin

H

Vu

Kg/cm2 Kg/cm2

Pu Mu

21

2

AA

1

2'85.0AAff cp

BNfP pn


Pu Mu

rod

rod nTT

T

uV

ntF nvF

ntnv

nturodrodntnt PF

FVAnFP

3.1

ntPntPnP


HOJA DE CALCULO



CONTENIDO:

Cculo del espesor requerido para la plancha base:

Del diagrama de interaccin: Y =

a.- Flexin de la plancha en la interfase de compresin:

95 mm108 mm

186,08 mm

Mu

Pu

X m0.95d

295.0 dNm

28.0 fbBn

Flexin de la plancha en direccin a m:

N.A.11894,36 Kg-m/m

Y

Mu

Pu

X

fp

m0.95d

qT

295.0 dNm

28.0 fbBn

2

2mfM pp

:mYPara :mYPara

2YmYfM pp

Flexin de la plancha en direccin a n:

b.- Flexin de la plancha en la inerfase de tensin:

9203,24 Kg-m/m

NY

Mu

Pu

X

fp

m0.95d

qT

295.0 dNm

28.0 fbBn

2

2mfM pp

2

2nfM pp

:mYPara :mYPara

2YmYfM pp

c.- Espesor de la plancha base, (AISC 360, Cap F, Sec F.1.1)

10748,62 Kg-m/m60,25 mm

11894,36 Kg-m/m

NY

Mu

Pu

X

fp

m0.95d

qT

PM

295.0 dNm

28.0 fbBn

12

EDtdN

x f

2

2mfM pp

2

2nfM pp

BxTM p

:mYPara :mYPara

2YmYfM pp

Espesor seleccionado tp = Ratio = 0,9150 mm45,71 mmyp

preqp F

Mt

9.04

)(

NY

Mu

Pu

X

fp

m0.95d

qT

PM

295.0 dNm

28.0 fbBn

12

EDtdN

x f

2

2mfM pp

2

2nfM pp

BxTM p

:mYPara :mYPara

2YmYfM pp

yp

preqp F

Mt

9.04

)(

NY

Mu

Pu

X

fp

m0.95d

qT

PM

295.0 dNm

28.0 fbBn

12

EDtdN

x f

2

2mfM pp

2

2nfM pp

BxTM p

:mYPara :mYPara

2YmYfM pp

yp

preqp F

Mt

9.04

)(

NY

Mu

Pu

X

fp

m0.95d

qT

PM

295.0 dNm

28.0 fbBn

12

EDtdN

x f

2

2mfM pp

2

2nfM pp

BxTM p

:mYPara :mYPara

2YmYfM pp


HOJA DE CALCULO



CONTENIDO:

Diseo del mecanismo de anclaje, segn ACI 318-08, Apendice D y Capitulo 12

Para evitar una falla fragil en el mecanismo de anclaje con el concreto, se disear para desarrollar la capacidad a traccin de los conectores.

a.- Acero de refuerzo suplementario en el pedestal y longitud de embebimiento de las barras de anclaje:

76712,17 Kg rodrodntua nAFN

- Area de acero suplementario requerida: - Configuracin del refuerzo:

Area de acero adicional en el pedestal a ser colocada Usar barras N: 7 a cada lado de la superficie potencial de falla del concreto Cantidad de barras a colocar: 6 para desarrollar la cedencia en traccin de los conectores.

Separacin entre barras S =

Area de acero proporcionada: A = 23,33

118,64 mm

22,23 mm7/8''

20,29 cm2

db =db =

rodrodntua nAFN

y

uareq f

NA90.0

- Longitud de desarrollo del acero de refuerzo por encima de la superficie de falla del cono de extraccin del concreto:

- CASO a: Longitud de desarrollo requerida sin ganchos estandar:

Factores de modificacin:

7 a cada lado6 barras NSe han colocado

cm2

db =db =

bset

d dfyl

rodrodntua nAFN

y

uareq f

NA90.0

uaN

uaNFactores de modificacin:

( a ) 1,3( b ) 1( c ) 1( d ) 1

2,67 > 2,5 2,50

59,32 mm

cm2

db =db =

beq

trb

dKc

Usar =

2,'min Src cb

t e s

b

beq

trb

setd d

dKccf

fyl

'5,3

rodrodntua nAFN

y

uareq f

NA90.0

uaN

uaN

- CASO b: Longitud de desarrollo requerida con ganchos estandar:

0,8

Si 354 mm

cm2

db =db =

beq

trb

dKc

Usar gancho estandar:

Usar =

2,'min Src cb

t e s

dl

b

beq

trb

setd d

dKccf

fyl

'5,3

cfdfyl beqdhed '/075,0 dh

rodrodntua nAFN

y

uareq f

NA90.0

uaN

uaN

- Longitud de embibimiento de las barras de anclaje:

Separacin mxima entre las barras de anclaje y las barras de refuerzo:

488 mm

95,00 mm

cm2

db =db =

beq

trb

dKc


Usar =

2,'min Src cb

t e s

g 5.1' grLh cdef

dl

b

beq

trb

setd d

dKccf

fyl

'5,3


rodrodntua nAFN

y

uareq f

NA90.0

uaN

uaN

cm2

db =db =

beq

trb

dKc


Usar =

2,'min Src cb

t e s

g 5.1' grLh cdef

dl

b

beq

trb

setd d

dKccf

fyl

'5,3


rodrodntua nAFN

y

uareq f

NA90.0

uaN

uaN


HOJA DE CALCULO



CONTENIDO:

b.- Resistencia de diseo para solicitaciones de traccin (Nn), (ACI 318, Ap. D, Sec D.5) - Resistencia a la extraccin por deslizamiento de un anclaje en traccin (Npn), (ACI 318, Ap. D, Sec D.5.3)

Para = 0,75

1 (En los bordes del pedestal puede haber fisuracin)

560000,00 Kg

pPcpn NN .

Pc,

cbrgrodp fAnN 8

- Resistencia al desprendimiento lateral del concreto (Nsb), (ACI 318, Ap. D, Sec D.5.4)

420000,00 Kg

103 mm165 mm 170 mm

N

pPcpn NN .

Pc,pnN

121

EDNPNCa 2

22EDBPBCa

cbrgrodp fAnN 8

rodS

Para un solo anclaje:

Aplica para: < Aplica

Factor de modificacin: 0,51 ;

92766,66 Kg

165 mm 195,2 mm

Nsb

pPcpn NN .

Pc,pnN

121

EDNPNCa 2

22EDBPBCa

cfAcN brgasb 15,42efa hC 40.01

413 1212 aaaa ccccsi 1contariolode

cbrgrodp fAnN 8

rodS

Factor de modificacin: 0,51 ;

0,51

Para = 0,75

Para el grupo de anclajes:

35314,58 Kg

Nsb

pPcpn NN .

Pc,pnN

121

EDNPNCa 2

22EDBPBCa


413 1212 aaaa ccccsi 31 12 aa ccdonde

1contariolode

sbsb NN

efa hC 40.01 16 arod cS

cbrgrodp fAnN 8

rodS

Aplica para: y Aplica

Para = 0,75

- Resumen de resistencias:

Resistencia al deslizamiento de un anclaje: ( Npn ) = 420000 00 Kg

76837,03 Kg

Nsb

pPcpn NN .

Pc,pnN

121

EDNPNCa 2

22EDBPBCa



1contariolode

sbsb NN


cbrgrodp fAnN 8

rodS

sb

a

rodsbg Nc

SN16

1

Resistencia al deslizamiento de un anclaje: ( Npn ) = Resistencia al desprendimiento lateral del concreto: ( Nsbg ) = ( Valor determinante )

Por lo tanto: > OK Ratio = 1,00

420000,00 Kg76837,03 Kg

76837,03 Kg 76712,17 Kg

Nsb

pPcpn NN .

Pc,pnN

121

EDNPNCa 2

22EDBPBCa



1contariolode

sbsb NN


cbrgrodp fAnN 8

nN

rodS

sb

a

rodsbg Nc

SN16

1

Nsb

pPcpn NN .

Pc,pnN

121

EDNPNCa 2

22EDBPBCa



1contariolode

sbsb NN


cbrgrodp fAnN 8

nN

rodS

sb

a

rodsbg Nc

SN16

1


HOJA DE CALCULO



CONTENIDO:

Diseo de la llave de corte (Shear Lug):

Espesor del mortero de nivelacin: G = Altura del Shear Lug: hlug = Lungitud del shear Lug: blug =

Profundidad de empotramiento:

rea de aplastamiento: 285

300 mm

95 mm

120 mm25 mm

cm2

Ghd luglug lugluglug dbA rea de aplastamiento: 285

a.- Chequeo del aplastamiento en el concreto, (ACI 349, Ap. D, Sec D.4.6.2)

> OK Ratio = 0,56

b.- Chequeo para el corte actuando contra el eje del pedestal, (ACI 349, Ap. D, Sec D.11.2)

57000,00 Kg 31759,50 Kg

cm2

Ghd luglug

lugc Af8,0 uV

lugluglug dbA

VAfV 4 Para = 0,75 ( ACI 349, Sec D.11.2) rea del plano de falla excluyendo el rea de aplastamiento del Shear Lug:

> OK Ratio = 0,33

c.- Diseo a flexin, espesor requerido para el Shear Lug, (AISC 360, Cap F, Sec F.1.1)

2051,75

97323,05 Kg 31759,50 Kg

cm2

cm2

Ghd luglug

lugc Af8,0 uV

vAnV uV

d

lugluglug dbA

uvcn VAfV 4

Espesor seleccionado Ratio = 0,92

d - Diseo a corte (AISC 360 Cap G Sec G 2 1)

28,50 mm 31 mm

2302563,75 Kg-mm

cm2

cm2

Ghd luglug

lugc Af8,0 uV

vAnV uV

2lugulug dGVM

ypug

lugreqlug Fb

Mt

9.04

)(

lugluglug dbA

lugt

uvcn VAfV 4

d.- Diseo a corte, (AISC 360, Cap G, Sec. G.2.1)

Para = 0,90

> OK Ratio = 0,25

e.- Diseo de la soldadura para el Shear Lug, (AISC 360, Cap J, Sec. J.2.4)

127056,60 Kg 31759,50 Kg

cm2

cm2

Ghd luglug

lugc Af8,0 uV

vAnV uV

2lugulug dGVM

ypug

lugreqlug Fb

Mt

9.04

)(

lugluglug dbA

nV uV

lugt

uvcn VAfV 4

uypgn VFAV 6.0

Esfuerzo de diseo de la soldadura: 2214

Espesor tentativo de la soldadura: Dw =

Fuerzas de diseo por unidad de longitud de soldadura:

236,29 Kg/mm211,24 Kg/mm 105,87 Kg/mm

8 mm 36,33 mm

cm2

cm2

Kg/cm2

Ghd luglug

lugc Af8,0 uV

vAnV uV

2lugulug dGVM

ypug

lugreqlug Fb

Mt

9.04

)(

lugluglug dbA

nV uV

Sb

Mf

lug

lugc

lug

uv b

Vf

lugt

22 vcr fff

EXXw FF 60,075,0

3

2 wlugDtS

uvcn VAfV 4

uypgn VFAV 6.0

> OK Ratio = 0,63375,73 Kg/mm

cm2

cm2

Kg/cm2

Ghd luglug

lugc Af8,0 uV

vAnV uV

2lugulug dGVM

ypug

lugreqlug Fb

Mt

9.04

)(

lugluglug dbA

nV uV

Sb

Mf

lug

lugc

lug

uv b

Vf

lugt

22 vcr fff

EXXw FF 60,075,0

rf

3

2 wlugDtS

5.12sin50.00.12 5.1 wwwwn DFDFR

uvcn VAfV 4

uypgn VFAV 6.0


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