UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULTADADE INGENIERA CIVIL

Estructuras de Acero :

CONCEPTOS DE DISEO ESTRUCITURAL DE ACERO

Mg Ing CARMEN CHILN MUOZ

PIURA-PER

Febrero 2nd, 2010

ENFOQUES DE DISEOEl diseo estructural es un procedimiento racional basado en conceptos de probabilidades y denominndose "estado lmite" ESTADO LIMITE: Condicin de la estructura en que esta deja de cumplir su funcin especficaLos estados lmites pueden ser: a.- Resistencia y b.- Servicio. a.- RESISTENCIA: Comportamiento para obtener: - Mxima resistencia dctil, - Pandeos, fatiga, fractura, volteo o deslizamiento. b.- SERVICIO: Funcionalidad de la estructura - Deflexiones, - Vibraciones, y - Rajaduras.

Lo que se pretende, entonces, es conseguir que la estructura no sobrepase los estados lmites mencionados, pero es imposible conseguir riesgo cero en la prctica.El diseador se debe conformar con un probabilidad adecuada, basada ciertamente en mtodos estadsticos, que se denominan: "Mtodos de Confiabilidad de momentos de primer orden-segundo orden" para no sobrepasar la resistencia de los elementos, que es lo que ms preocupa al diseador.

DISEO POR FACTOR DE CARGA Y RESITENCIA: LRFD

(Cargas x Factor de cargas) Resistencia x Factor de resistencia i .Qi Rn Donde: i = Factor de carga Qi = Efecto de carga = Factor de resistencia Rn = Resistencia nominal de las componentes bajo consideracin

FACTOR DE CARGA(A4.1) 1.4 D(A4.2) 1.2 D + 1.6 L + 0.5 ( S Lr R )(A4.3) 1.2 D + 1.6 ( Lr S R ) + ( 0.8 W 0.5 (A4.4) 1.2 D + 1.3 W + 0.5 L + 0.5 ( Lr S R )(A4.5) 1.2 D + 1.5 E + ( 0.5 L 0.2 S )(A4.6) 0.9 D - ( 1.3 W 1.5 E )

Donde:D = Carga muertaL = Carga viva debido al equipo u ocupacin Lr = Carga viva sobre el techo o azoteasS = Carga de nieveR = Carga de lluvia o granizoW = Carga de viento E = Carga de sismo (Norma E-030)

FACTORES DE RESISTENCIA Valor de Miembro o Conector 0.90 Seccin total en traccin 0.75 Seccin neta de conexin en traccin 0.90 Miembros en flexin 0.85 Miembros en compresin 0.75 Pernos en traccin

) Por qu usar el Mtodo AISC-LRFD ?1.- Es una herramienta adicional para que el diseador no difiera en su concepto de solucin que emplea en diseo de concreto armado, por ejemplo.2.- LRFD aparece ms racional y por lo tanto se acerca ms a la realidad de lo que ocurre en la vida til de la estructura.3.- El uso de varias combinaciones de cargas conduce a economa de la solucin, porque se acerca con ms exactitud a lo que ocurra.

4.- Facilita el ingreso de las bases de diseo conforme ms informacin est disponible.5.- Es posible introducir algunos cambios en los factores gi 11 o f cuando se conoce con mayor exactitud la naturaleza de las cargas. Esto tiene importancia cuando existen cargas no usuales, o mejor conocimiento de la resistencia.6.- Futuros ajustes y calibraciones sern ms fciles de hacer.

2.3 MIEMBROS EN TRACCIN

INTRODUCCIN

Miembros en Traccin Axial, a los elementos de las estructuras en los cuales se generan esfuerzos internos que evitan que se separen los extremos cuando estn sometidos a una fuerza axial. Son los miembros ms simples de disear porque no tienen problemas de estabilidad interna, como ocurre con las columnas sometidas a compresin axial o a flexocompresin, o con las vigas sometidas a flexin, que pueden pandear.Son miembros que permiten los mximos valores de la capacidad del acero en su resistencia ya que son eficientes. Sin embargo, en ellos las conexiones son muy importantes. Para asegurar un buen comportamiento del miembro en traccin en sus conexiones, se deben tratar asuntos relacionados con:a.- el Factor de Resistencia del miembro ( = 0.75), por la inseguridad del comportamiento de las conexiones)b.- Las reas netas y las cadenas de falla en huecos,c.- Los conceptos de reas netas efectivas yd.- Bloques de corte .

Los elementos en traccin aparecen en tijerales, en arcos, en colgadores y en elementos de arriostramiento.

Pueden ser miembros simples o armados (unin de dos o ms elementos simples). Se prefieren los miembros simples porque requieren menos trabajo de fabricacin; sin embargo, a veces es necesario unirlos por las siguientes razones:

a.- La resistencia de uno no es suficiente b.- La relacin de esbeltez debe ser disminuida, para cumplir las Especificaciones y evitar vibraciones no tolerables c.- Las condiciones de las conexiones as lo requieren d.- Disminuir los efectos de flexin.

SECCIONES USUALES

RESISTENCIA DE DISEO EN TRACCION

Tu t Tn

Tu = Resistencia requerida por las cargas factorizadast = Factor de resistenciaTn = Resistencia nominalt Tn = Resistencia de diseo

ESTADOS LIMITES EN TRACCION

1.- Fluencia en la seccin bruta2.- Fractura: a. en la seccin neta efectiva b. por bloque de cortante

1.- De fluencia en la seccin bruta: t = 0.90 Tn = Fy Ag

ESTADO LIMITE 1

2.- De fractura en la seccin neta efectiva: t = 0.75 Tn = Fu AeESTADO LIMITE 2

De fractura por bloque de cortanteESTADO LIMITE 3

Area bruta, rea neta y rea neta efectiva

Area Bruta

El rea bruta, Ag, de un miembro es el rea total de la seccion recta.

Debe determinarse mediante la suma de los productos del espesor por el ancho bruto de cada elemento de la seccin, medido en un plano perpendicular al eje del miembro.

Area Neta - 1

El rea neta, An , de un miembro es la suma de los productos del espesor por el ancho neto para cada elemento, calculado como sigue:Para el clculo del rea neta en traccin y corte, el ancho de un agujero para perno se tomar como 3mm 1/8 mayor que el dimetro del perno.

Para una cadena de agujeros que se extienden en una diagonal o una lnea en zigzag, el ancho neto se debe obtener deduciendo del ancho bruto la suma de las dimensiones de los agujeros para toda la cadena y sumando, para cada espacio transversal de la cadena, la cantidad s2/4g. Wn = Wg - d + s2/4g.

Area Neta 2a

s = Espaciamiento longitudinal centro a centro entre dos agujeros consecutivos.

g = Espaciamiento transversal centro a centro entre dos lneas de agujeros.Area Neta 2b

Area Neta 1 Area Neta - 2

Area Neta 2cPara los ngulos, el valor de g para agujeros en lados opuestos ser la suma de las distancias g medidas desde la espalda del ngulo menos el espesor.Cuando se calcula el rea neta a travs de soldaduras de tapn o de ranura, el metal de la soldadura no se tomar en cuenta.

AREA NETAPara los elementos de conexin, cartelas y planchas de empalme, el rea neta: AN 0,85AG.

Area Neta Efectiva - 1Cuando la traccin es transmitida directamente a cada elemento de la seccin por medio de pernos o soldadura, el rea neta efectiva es igual al rea neta

Ae = An.

Area Neta Efectiva - 2Cuando la traccin es transmitida a travs de algunos, pero no todos los elementos de la seccin, el rea neta efectiva Ae debe de calcularse como:

Ae = U A

Area Neta Efectiva 3 A = el rea como se define a continuacin

U = coeficiente de reduccin U = 1 - (x/L) 0.9

x = excentricidad de la conexin

L = longitud de la conexin en la direccin de la fuerza.

a.- Cuando la traccin es transmitida slo por pernos:

A = An

b.- Cuando la traccin es transmitida solo por soldaduras longitudinales aelementos que no son una plancha, o por soldaduras longitudinalescombinadas con transversales:

A = Ag

c.-Cuando la traccin es transmitida solo por soldaduras transversales:

A = rea de los elementos directamente conectados U = 1,0

d.- Cuando la traccin es transmitida a una plancha por soldaduras longitudinales a lo largo de los bordes: Cuando 2w: U=1.00 Cuando 2w> 1.5w :U=0.87 Cuando 1.5w> w :U=0.75donde: = longitud de la soldadura w = ancho de la plancha (distancia entre soldaduras)

AGUJERO PARA PERNOS Y TORNILLOS.

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