perfiles delgados.ppt

7/18/2019 Perfiles Delgados.ppt

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Perfiles Delgados

Ricardo Herrera Mardones

Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile

Santiago, Chile

Marzo de 2!"la#oraci$n, g%i$n & loc%ci$n a cargo del Dpto' de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile con

coordinaci$n del Ing' Ricardo Herrera



CONTENIDOPerfiles delgados

1. Introducción2. Usos de perfiles delgados

3. Comportamiento

. Dise!o

". Cone#iones



DE$INICION1. Introducción

%e denomina &perfiles delgados' a a(uellosperfiles formados por plegado deplanc)as de acero a temperarura

am*iente en una sección (ue resiste m+scarga (ue la planc)a de acero.



TIPO% DE ,CE-O1. Introducción

-ecomenda*le usar aceros/ 0alania*les/ $ 4 25673"6 8Pa

/ εu 9 16:/ $u;$ 9 1.1

E<emplos

= ,%T8 ,3>? ,"66? ,"@6? ,"@2? ,>6@? ,>11? ,>"3? ,@A2

σ

εRango el(stico

Rango pl(stico

εu

)&d

)&

)%

"

#



$,B-IC,CIONP-OCE%O%

1. Introducción

/ aminado en fro



$,B-IC,CIONP-OCE%O%

1. Introducción

/ Plegado



$,B-IC,CIONP-OCE%O%

1. Introducción

/ Conformado en prensa



$,B-IC,CIONE$ECTO%

1. Introducción

/ ,umento de $/ Disminución de ductilidad

/ ,umento de $u

Dependen de = -adio de plegado

= Espesor de planc)a

= Tipo de acero = Proceso de

fa*ricación

σ

εRango el(stico

Rango pl(stico

εu

)&d

)&s

)%

"

#

#

Desp%*s de formado en frío

Strain aging



ENT,F,%1. Introducción

/ Optimiacion de secciones/ Buena resistencia a la corrosión

/ Buena apariencia

/ ,decuada aislación tGrmica acHstica/ 8Gtodos de fi<ación simples

/ ,lta relación resistencia;peso

/ Permite prefa*ricación



P-ODUCTO%TIPICO%

1. Introducción

/ Elementos lineales



P-ODUCTO%TIPICO%

1. Introducción

/ Elementos planos



EE8ENTO%P,NO%

2. Usos de perfiles delgados

Cubierta de techo Cubierta de piso

Cubierta de muroLosa mixta




/ Edificios industriales

EE8ENTO%INE,E%




/ iiendas steel framingJ

EE8ENTO%INE,E%




/ Estanteras

EE8ENTO%INE,E%



C,-,CTE-I%TIC,%P,-TICU,-E%

3. Comportamiento

/ *;t relatiamente altas./ Partes de secciones sin rigidiar oincompletamente empotradas.

/ Uno o ningHn e<e de simetra./ Imperfecciones geomGtricas 9 t.

/ Imperfecciones estructurales inducidas

por fa*ricación.



CON%IDE-,CIONE%DE DI%EKO

3. Comportamiento

/ Pandeo local resistencia postLpandeo./ Pandeo por torsión por fle#ión./ Pandeo local esta*ilidad general.

/ Efectos de tensiones residuales aria*lesso*re la sección./ Efecto de cargas concentradas

/ Cone#iones/ Corrosión/ Capacidad de deformación inel+stica



3. Comportamiento

/ Pandeo local = Tensión el+stica de pandeo

donde

k constante (ue depende de tipo de tensión condiciones de apoo.

µ módulo de Poisson.

( )( ) 22

2

112 t w

E k F

cr µ

π

−= w

t

σ

σ




3. Comportamiento

/ Pandeo local

,poo simple Empotramiento

k 4

k 4 >.A@

k 4 6.2"76.>@"

k 4 1.2@

k 4 23.A

k 4 @.51

k 4 6."@

k 4 ".3"7A.3"




3. Comportamiento

/ -esistencia postLpandeo

a) Elementos atiesados b) Elementos no atiesados





3. Comportamiento

/ Pandeo local resistencia postLpandeo



3. Comportamiento

/ -esistencia postLpandeo = ,nc)o efectio on Marman? 1A32J/ Compresión uniforme

/ Placa atiesada

/ %in imperfeccionesPlaca falla cuando

Entonces

( )( )22

2

112 t b

E k F

ef

yν

π

−=

y

cr ef

F

F

w

b=


w

t

σ

σ

bef /2bef /2

C



3. Comportamiento

/ -esistencia postLpandeo = ,nc)o efectio/ Efecto de imperfecciones inter? 1A@J

= Elementos atiesados

= Elementos no atiesados

−=

y

cr

y

cr ef

F

F

F

F

w

b22.01

−=

y

cr

y

cr ef

F

F

F

F

w

b298.0119.1

=> (AISI)


3 C i CO % C O %



3. Comportamiento

/ -esistencia postLpandeo = ,nc)o efectio/ 0radiente de tensiones

= Elementos atiesados

= Elementos no atiesados


3 C t i t CON%IDE-,CIONE%



3. Comportamiento

/ -esistencia postLpandeo = ,nc)o efectio/ Efecto de atiesadores


CON%IDE-,CIONE%3 C t i t




3. Comportamiento

/ Pandeo por torsión por fle#ión el+sticoJ

a) Carga axial b) Flexión





3. Comportamiento

/ Pandeo por torsión por fle#ión el+sticoJ = Carga a#ial encontrar A1? A2 A3 tales (ue

donde

( )

( )( ) 0

0

0

3

2

02010

302

301

=−++−=−−

=−−

A P P r A x P A y P A x P A P P

A y P A P P

et ee

eeex

eeey

2

2

L EI P x

ex π = 2

2

L EI P y

ey π = += 2

2

2

0

1GJL EC

r GJ P w

t π

2

0

2

0

2

0 y x A

I I r

y x +++

=





3. Comportamiento

/ Pandeo por torsión por fle#ión el+sticoJ = Carga a#ial resoler

/ 1 e<e de simetra e<e x: y0 = 0J

( ) ( ) ( )[ ]

( ) 020

20

2

0

2

0

2

0

22

0

2

0

2

0

3

=−+++

+−++−−−

r P P P r P P P P P P P

y P x P r P P P P y xr P

t eyexext t eyeyexe

exeyt eyexee

eye P P =1

( ) ( ) ( )( )( )( )2

00

2

00

2

3,212

14

r x

r x P P P P P P P

ext t ext ex

e −

−−+±+=





3. Comportamiento

/ Pandeo por torsión por fle#ión el+sticoJ = Carga a#ial/ Do*le simetra o simetra puntual x0, y0 = 0J

exe P P =1

eye P P =2

t e P P =3





3. Comportamiento

/ Pandeo local esta*ilidad general = Pandeo distorsional






3. Comportamiento

/ Pandeo local esta*ilidad general = %ección efectia






3. Comportamiento

/ Efectos de tensiones residuales aria*lesso*re la sección

,I%I

( )m yc

ct r

F B

f =

068.0192.0

79.1819.069.3

2

−

=

−

−

=

y

u

y

u

y

uc

F

F m

F

F

F

F B

CON%IDE-,CIONE%3 Comportamiento




3. Comportamiento

/ Efecto de cargas concentradas





3. Comportamiento

/ Cone#iones = %oldadas/ Diferencias significatias en espesor de partes.

/ Uso de soldaduras en es(uinas curas.

/ $alla del material *ase? por lo general. = ,pernadas

/ Controladas por aplastamiento.

= ,tornilladas/ Tornillo autoperforante es lo m+s comHn./ Controladas por arrancamiento del tornillo o rotura del

material *ase.





3. Comportamiento

/ Corrosión = Depende del tipo de tratamiento protectorgalaniado? pinturaJ.

= ,plicado a planc)a antes de formado.

/ Capacidad de deformación inel+stica = 8u limitada por proceso de formado

DI%PO%ICIONE% Dise!o



DI%PO%ICIONE%DE DI%EKO

. Dise!o

Especificación ,I%I 2661 &Nort) ,merican %pecification fort)e Design of ColdL$ormed %teel %tructural 8em*ers'?

,I%I;CO%;N,%PEC 2661./ 8Gtodos de dise!o

u φ -n -$DJ ó -n;Ω ,%DJ

donde 4 ,cción de dise!ou 4 ,cción de dise!o maorada

-n 4 -esistencia nominal

φ 4 $actor de reducción de resistenciaΩ 4 $actor de seguridad

T-,CCION Dise!o



T-,CCION. Dise!o

/ Dise!o controlado por = $luencia de la sección *ruta.

=$ractura de la sección neta le<os de lacone#ión.

= $ractura en la cone#ión

Dise!o T-,CCION



. Dise!o

/ $luencia de la sección *rutaφ c 4 6.A6 -$DJ Ω c 4 1.>@ ,%DJ

/ $ractura le<os de la cone#iónφ c 4 6.@" -$DJ Ω c 4 2.66 ,%DJ

A g +rea *ruta? An +rea neta

T-,CCION-E%I%TENCI, NO8IN,

g yn A F P =

nun A F P =

CO8P-E%ION Dise!o



CO8P-E%ION. Dise!o

/ Dise!o controlado por = Pandeo local resistencia postLpandeo de loselementos de la sección atiesados noatiesadosJ.

= Pandeo glo*al en fle#ión? torsión o fle#oLtorsión del miem*ro.

CO8P-E%ION Dise!o



CO8P-E%ION ,NCQO E$ECTIO

. Dise!o

/ Elementos atiesados = Compresión uniforme

( )

>−

≤

= 673.022.01

673.01

λ λ λ

λ

ρ

cr F

f =λ

wb ρ =

( )( ) 22

2

112 t w

E k F cr µ π

−=

Dise!o CO8P-E%ION



. Dise!o

/ Elementos atiesados = Efecto de atiesadores• w/t ≤ 0.328S :

• w/t > 0.328S :

f

E S 28.1=

', s s d d wb ==

121 ,2

bbb Rb

b I −==

<<≤+

−

≤≤+=

8.025.0443.05

82.4

25.0443.057.3

w Rw

w R

k n

I

n

I

I s s Rd d wb ', == ρ


Dise!o CO8P-E%ION



. Dise!o

/ Elementos atiesados = Efecto de atiesadores

1≤= ! s I I I R

+≤

−= 5115328.0399 4

3

4

S

t wt

S

t wt I !

3

1

4582.0 ≥

−=S

t wn


Dise!o CO8P-E%ION



. Dise!o

/ Elementos atiesados = 0radiente de tensiones f 1 compresión?f 2 tracciónJ

/ )6;*6

/ )6;*6 R

( ) ( )ψ ψ ++++= 12124 3

k

≤− >=

236.0236.02

1

2ψ ψ

s"bb s"bb

e

e

( )ψ += 31 ebb

( ) 12 1 bbb e −+= ψ

w f f be )( 1== ρ


1

2

f

f =ψ

Dise!o CO8P-E%ION



. Dise!o

/ Elementos atiesados = 0radiente de tensiones f 1? f 2 compresiónJ

12 bbb e −=

( ) ( )ψ ψ −+−+= 12124 3

k

( )ψ −= 31 ebb

w f f be )( 1== ρ


Dise!o CO8P-E%ION



. Dise!o

/ Elementos no atiesados = Compresión uniforme

= 0radiente de tensiones

43.0=k

43.0=k

w f f b )( 3== ρ


Dise!o CO8P-E%ION



. Dise!o

φ c 4 6.5" -$DJ Ω c 4 1.56 ,%DJ

Ae +rea efectia

= Pandeo El+stico

= Pandeo Inel+stico

-E%I%TENCI, NO8IN,

y

c

nc F F 2

877.0:5.1

λ λ =>

enn A F P =

Dise!o CO8P-E%ION



. Dise!o

/ Tensión de pandeo el+stico = %ecciones con do*le simetra simetrapuntual

-E%I%TENCI, NO8IN,

( )

+=

2

2

2

0

1

t t

wt

L #

EC GJ

Ar

π σ

( ) 22

x x x

exr L #

E π σ =

( )2

2

y y yey r L #

E π

σ =

( )t eyexe F σ σ σ ,,min=

Dise!o CO8P-E%ION



. Dise!o

/ Tensión de pandeo el+stico = %ecciones con monosimetra

= %ecciones asimGtricas determinar F e dean+lisis o ensaos.

-E%I%TENCI, NO8IN,

( ) ( ) −+−+= t ext ext exeye F σ βσ σ σ σ σ β σ 42

1,min

2

( )( )2

001 r x−=β

Dise!o $ESION



. Dise!o

/ Dise!o controlado por = $luencia en fle#ión de la sección.

= Pandeo glo*al en fle#oLtorsión olcamientoJdel miem*ro.

= Pandeo local resistencia postLpandeo de loselementos de la sección atiesados noatiesadosJ.

= $luencia ;o pandeo del alma *a<o corte. = ,plastamiento del alma.

Dise!o $ESION



. Dise!o

/ $luencia en fle#ión de la sección = %ecciones con alas comprimidas atiesadas

φ * 4 6.A" -$DJ Ω * 4 1.>@ ,%DJ

=%ecciones con alas comprimidas noatiesadas

φ * 4 6.A6 -$DJ Ω * 4 1.>@ ,%DJ

= Basada en la primera fluencia

donde S e módulo el+stico de sección efectia

-E%I%TENCI, NO8IN,

e yn S F $ =

Dise!o $ESION



. Dise!o

/ $luencia en fle#ión de la sección = Basada en la resera de capacidad inel+stica

donde

C y factor de deformación de compresión

-E%I%TENCI, NO8IN,

( )( ) y yce yn C $ S F $ ε ε == max,25.1min

E F y y =ε

Dise!o $ESION



. Dise!o

/ $luencia en fle#ión de la sección = Basada en la resera de capacidad inel+stica/ $actor de deformación de compresión

= Elementos atiesados solo en los *ordes

= Elementos no atiesados elementos atiesados con atiesadoresmHltiples

-E%I%TENCI, NO8IN,

1= yC

C y3

1

0 λ 1 λ 2

w/t

2

E F y11.1

1 =λ

E F y

28.12 =λ

Dise!o $ESION



. Dise!o

/ $luencia en fle#ión de la sección = Basada en la resera de capacidad inel+stica

,plica*le si/ Torsión olcamiento restringidos

/ $ sin efecto de formado en fro/ c;t λ1

/ ;tJ 6.3"$ ,%DJ ó 6.>6$ -$DJ

/ Inclinación almas 36

-E%I%TENCI, NO8IN,

Dise!o $ESION



. Dise!o

/ olcamiento = %ecciones a*iertas con do*le o monosimetra simetra puntual

φ * 4 6.A6 -$DJ Ω * 4 1.>@ ,%DJ

donde

S c módulo el+stico respecto de la fi*rae#trema comprimida a F c

-E%I%TENCI, NO8IN,

ccn S F $ =

Dise!o $ESION



. Dise!o

/ olcamiento = %ecciones a*iertas con do*le o monosimetra simetra puntual

-E%I%TENCI, NO8IN,

≤

>>

−

≥=

yee

ye y

e

y

y

ye y

c

F F F

F F F F

F F

F F F

F

56.0

56.078.236

101

9

1078.2

Dise!o $ESION



. Dise!o

/olcamiento = %ecciones a*iertas con do*le o mono

simetra simetra puntual/ $le#ión en torno al e<e de simetra

/ $le#ión perpendicular al e<e de simetra

-E%I%TENCI, NO8IN,

t ey

f

be

S Ar C F σ σ 0=

( )

++= ext S

f %F

exS e r &C &

S C

AC F σ σ

σ 2

0

2

Dise!o $ESION% % C O



. Dise!o

/olcamiento = %ecciones a*iertas con do*le o mono

simetra simetra puntual

-E%I%TENCI, NO8IN,

C B A

b $ $ $ $

$ C

3435.2

5.12

max

max

+++

=

2

14.06.0 $

$ C %F −= [ ] 0

23

2

1 xdA xydA x

I &

A A y

−+= ∫ ∫

. Dise!o $ESION-E%I%TENCI, NO8IN,



. Dise!o

/%ecciones cerradas

= * u resistencia de la sección

= * R u olcamiento con

-E%I%TENCI, NO8IN,

y

f y

bu EGJI

S F

C L

π 36.0=

y

f y y

be EGJI

S L #

C F

π =




. Dise!o

/$luencia ;o pandeo del alma *a<o corteφ 4 6.A" -$DJ Ω 4 1.>6 ,%DJ

-E%I%TENCI, NO8IN,

( )( )

>−

≤<

≤

=

y

''

y

'

y

' y'

y

' y

'

F

Ek t (

t (

Ek

F

Ek t (

F

Ek

t (

F Ek

F

Ek t ( F

F

51.1112

51.16.0

6.0

22

2

µ

π

'wn F A) =




. Dise!o

/ ,plastamiento del alma

φ T? Ω T ?C ? C h?C N ? C R aria*les segHn elelemento

-E%I%TENCI, NO8IN,

−

+

−=

t

(C

t

* C

t

RC F Ct P ( * R yn 111sin

2 θ




. Dise!o

/ ,plastamiento del almaVfle#ión = Elementos con un alma

= Elementos con mHltiples almas

-E%I%TENCI, NO8IN,

42.107.1 ≤

+

n+b

u

nw

u

$

$

P

P

φ φ

32.182.0 ≤

+

n+b

u

nw

u

$

$

P

P

φ φ

. Dise!o E%$UE-WO% CO8BIN,DO%$ESION X CO-TE



. Dise!o

/ igas no reforadas

/ igas con atiesadores cumplir adem+s

donde $ n+resistencia por fluencia de la sección

$ESION X CO-TE

0.1

22

≤

+

n'

u

n+b

u

)

)

$

$

φ φ

3.16.0 ≤

+

n'

u

n+b

u

)

)

$

$

φ φ

5.0>n+b

u

$ $ φ

7.0>n'

u

) ) φ

. Dise!o E%$UE-WO% CO8BIN,DO%$ESION X E%$UE-WO ,SI,



. Dise!o

/$le#ión Tracción

/ $le#ión Compresión

$ESION X E%$UE-WO ,SI,

0.1≤−+nt

u

nyb

uy

nxb

ux

P

P

$

$

$

$

φ φ φ 0.1≤++

nt

u

y fyt b

uy

y fxt b

ux

P

P

F S

$

F S

$

φ φ φ

0.1≤++n+c

u

nyb

uy

nxb

ux

P

P

$

$

$

$

φ φ φ 0.1≤++

nc

u

ynyb

uymy

xnxb

uxmx

P

P

$

$ C

$

$ C

φ α φ α φ

y x" A

P

e"

u" ,1 =−=

σ α

−=

214.06.0

85.0

$ $ C m"

!n "#as$a%i&n

Sin "#as$a%i&n

( ) ynnn+ F F P P ==

". Cone#iones TIPO% DE UNIONE%



". Cone#iones

/Uniones con conectores mec+nicos = Uniones apernadas

= Uniones atornilladas

= Uniones remac)adas

/ Uniones soldadas = %oldadura al arco

= %oldadura por resistencia

CONECTO-E%8ECYNICO%". Cone#iones



8ECYNICO%" Co e o es

/Tornillos

CONECTO-E%8ECYNICO%". Cone#iones



8ECYNICO%

/-emac)es

". Cone#iones CONECTO-E%8ECYNICO%



/Tipos de falla corteJ

8ECYNICO%




/ Tipos de falla tracciónJ

8ECYNICO%




/ Tipos de falla

8ECYNICO%

". Cone#iones %OD,DU-,



/ %oldadura al arco = %8, %)ielded 8etal ,rc eldingJ

= 08, 0as 8etal ,rc eldingJ

= $C, $lu# Core ,rc eldingJ

= %, %u*merged ,rc eldingJ




/ %oldadura por resistencia elGctrica




/ Tipos de falla corteJ

perfiles delgados.ppt

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