CURSO: DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE ACERO CONTENIDO: ANÁLISIS y DISEÑO A TRACCIÓN AÑO: 2015 PROFESOR:
JOAQUÍN VALENZUELA BARBOSA
ENFOQUES DE DISEÑO Desde ≈ 1920
A partir de ≈ 1970
Tensión máxima
Resist Resistenc encia ia máxima máxima del elemento
Ejemplos: a) Elemento en flexión.
b) Fibras con concentración de tensiones, perforaciones.
CONCEPTOS DE DISEÑO c) Pandeo local de una fibra del alma en una columna en compresión.
d) Pandeo por compresión diagonal en una viga.
MÉTODOS DE DISEÑO AISC 360-2010 Método ASD R a R n / Ω Ω
= 1.67 =2
(fluencia) (fractura)
Método LRFD R u R n ɸ = 0.9 ɸ = 0.75
Método LRFD:
(fluencia) (fractura)
En el AISC360-2005 finalmente ambos métodos son equivalentes.
AISC 360-10c
- Separa la variabilidad de cargas y materiales. - Es más racional cuando se diseña a rotura.
Actualmente la mayoría de los diseñadores aun utilizan el método ASD por simplicidad y costumbre.
EJERCICIO ASD - LRFD Calcular el factor de carga que permite la equivalencia entre ambos métodos. Comente, cuando es más conveniente uno que el otro?
El factor 1.67 tiene su origen a principios del siglo 20, cuando las variabilidades de las cargas y de las resistencias se estimaron en un 25%
DISEÑO EN TRACCIÓN
AISC 360-10 Cáp. D
Estados límites:
Fluencia en sección bruta
Fractura en la sección neta
Mecanismos de falla: 1. Fluencia en área bruta 2. Fractura área neta efectiva 3. Fractura de bloque
El estado limite con menor resistencia determina la resistencia nominal en tracción del elemento.
En perfiles esbeltez < 300 (recomendación) La excentricidad por conexión puede ser obviada.
Por qué no se considera F u en área neta?
EJERCICIO – FLUENCIA ÁREA NETA Diseñar (ASD Y LRFD) cordones y diagonales en tracción del puente. Utilizar perfiles TL, acero ASTM A36.
L = 0.5 ton/m2 D = 0.25 ton/m2
CATÁLOGO ÁNGULOS
Laminados
Plegados
TAREA ANÁLISIS Y DISEÑO EN TRACCIÓN Para la cubierta en voladizo que se muestra en la figura, diseñar los arriostramientos (horizontales y verticales). En construcciones livianas se suele despreciar el aporte de la diagonal comprimida debido a su esbeltez.
FRACTURA EN ÁREA NETA El área neta es el área bruta menos las perforaciones
La línea de fractura también puede ser en zigzag
2 = −+ 4
Propuesta empírica por Cochrane, 1922 ( ±12% error )
FRACTURA ÁREA NETA - IMÁGENES
FRACTURA ÁREA NETA - IMÁGENES
2010 - Maule, Chile
1995 - Kobe, Japón
FRACTURA ÁREA NETA - EJERCICIO Verificar el diseño del perfil C200x50x5 en tracción, para cada conexión: 1. A priori cual es la trayectoria más desfavorable. 2. Indicar el modo de falla. Acero A270
Es
mejor desfasar los pernos ?
FRACTURA ÁREA EFECTIVA - MECANISMO
Considera la reducción de la sección neta debido a la distribución no uniforme en la sección. Cuando no todas las partes del perfil están conectadas.
El mecanismo se distingue porque sólo hay fractura en la zona de concentración de tensiones.
FRACTURA EN ÁREA EFECTIVA - DISEÑO
Si todos las partes están conectadas: U=1 Conservadoramente se puede tomar: U = Ac/Ag Fórmula de Munse: U = 1-x/L Para planchas apernadas: A e= An ≤ 0.85 Ag
Formula de Munse y Chesson, 1963: ( ±10% error )
AISC 360-10, D3
FRACTURA EN ÁREA EFECTIVA – FÓRMULA DE MUNSE x = excentricidad de la conexión. Distancia perpendicular entre el plano de la conexión y el centroide del elemento.
FRACTURA ÁREA EFECTIVA - EJERCICIO Determinar la resistencia de diseño y el mecanismo de falla, acero A270.
FRACTURA DE BLOQUE O DESGARRE
AISC 360-10, J4.3
La fractura se da en la línea de los pernos. Se desprende un pedazo del perfil. Ubs = 1 para esfuerzo axial.
FRACTURA DE BLOQUE - IMÁGENES Astaneh-Asl, Steel Tips, 1998
2010 - Maule, Chile
Esta falla puede ocurrir también en el gusset, (plancha de conexión).
FRACTURA DE BLOQUE - EJERCICIO Determinar la resistencia de diseño y el mecanismo de falla, acero A270.
TAREA DISEÑO A TRACCIÓN Detalle de la conexión.
Análisis: - Viga superior axialmente rígida - Acero A270 - Todas las conexiones simples Ver tabla D3.1 AISC para factor U en cajones.
Determinar: 1. Espesor del perfil cajón de 100x100 (Estados limites: fluencia A g, fractura A e) 2. Espesor del gusset (Estados limites: desgarre, fractura A n) 3. Realizar un diseño con un mecanismo de falla dúctil. (puede que deba volver a recalcular).
