TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES SAN FELIPE DEL PROGRESO DIRECCIÓN GENERAL DE TECNOLÓGICOS DE ESTUDIOS SUPERIORES ORGANISMO PÚBLICO DESCENTRALIZADO DEL GOBIERNO DEL ESTADO DE MÉXICO
DIVISIÓN DE INGENIERÍA CIVIL
DISEÑO DE ELEMENTOS DE ACERO
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ARRIOSTRAMIENTOS PARA LA ESTABILIDAD DE COLUMNAS Y VIGAS
”
PRESENTA: JOSEPTH
GRUPO IC.802
CICLO ESCOLAR; FEBRERO- JUNIO 2014
SAN FELIPE DEL PROGRESO, ESTADO DE MÉXICO. ABRIL DE 2014
ANONYMOUS
Contenido INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 3 ARRIOSTRAMIENTOS PARA LA ESTABILIDAD DE COLUMNAS Y VIGAS .............................................. 3 DISPOSICIONES GENERALES ............................................................................................................ 3 ARRIOSTRAMIENTO EN COLUMNAS ................................................................................................... 4 1. Arriostramiento Relativo ............................................................................................................. 4 2. Arriostramiento Nodal ................................................................................................................ 4 ARRIOSTRAMIENTO EN VIGAS ............................................................................................................ 5 1. Arriostramiento Lateral ............................................................................................................... 5 1a. Arriostramiento Relativo ........................................................................................................... 5 1b. Arriostramiento Nodal .............................................................................................................. 6 2. Arriostramiento Torsional ........................................................................................................... 6 2a. Arriostramiento Nodal .............................................................................................................. 6 2b. Arriostramiento Continuo ......................................................................................................... 7 ARRIOSTRAMIENTO EN VIGA-COLUMNAS .......................................................................................... 7 Bibliografía .......................................................................................................................................... 8
INTRODUCCIÓN El presente trabajo de investigación entrega la resistencia y rigidez mínimas necesarias para proporcionar un punto de arriostramiento en una columna, viga o viga-columna. Este está organizado como sigue: Disposiciones Generales Arriostramiento en Columnas Arriostramiento en Vigas Arriostramiento en Viga-Columnas Los requisitos para la estabilidad de sistemas de marcos arriostrados se entregan en el Capítulo C. Las disposiciones de este anexo se aplican a arriostramiento que buscan estabilizar columnas individuales, vigas y viga-columnas.
OBJETIVOS
Adquirir conocimientos previos para después reforzarlos en la clase, además de fomentar la investigación científica al alumno. Entregar el trabajo para obtener una calificación aprobatoria. Conocer la definición de arriostramiento, características y en donde se ven en campo esta definición.
ARRIOSTRAMIENTOS PARA LA ESTABILIDAD DE COLUMNAS Y VIGAS DISPOSICIONES GENERALES Columna con puntos de arriostramiento extremo e intermedios diseñados para satisfacer los requerimientos de la Sección 6.2 pueden ser diseñadas basadas en una longitud no arriostrada, L, entre los puntos arriostrados con un factor de longitud efectiva, K = 1,0. Las vigas con puntos de arriostramiento intermedios, diseñadas para satisfacer los requerimientos de la Sección 6.3 pueden ser diseñadas basadas en la longitud no arriostrada, Lb, entre los puntos arriostrados. Cuando el arriostramiento es perpendicular a los miembros a ser arriostrados, las ecuaciones en las Secciones 6.2 y 6.3 deben ser empleadas directamente. Cuando el arriostramiento es orientado en un ángulo respecto al miembro a ser arriostrado, estas ecuaciones deben ser ajustadas para el ángulo de inclinación. La evaluación de la rigidez alcanzada por el arriostramiento debe incluir sus propiedades geométricas y del miembro, así como los efectos de las conexiones y los detalles del anclaje.
La resistencia disponible y la rigidez de los miembros arriostrados y sus conexiones deben ser mayores o iguales que la resistencia y rigidez requeridas, respectivamente, a menos que el análisis indique que se justifican valores menores. En vez de los requisitos de este anexo, se permite hacer un análisis de segundo orden que incluya la desalineación inicial del miembro para obtener los requerimientos de resistencia y rigidez de los a rriostramientos.
ARRIOSTRAMIENTO EN COLUMNAS Se permite arriostrar una columna individual en los puntos extremos e intermedios a los largo de su longitud tanto por sistemas de arriostramiento relativo y nodal.
1. Arriostramiento Relativo La resistencia requerida del arriostramiento es
P br = 0,004 Pr
Con Lb= distancia entre arriostramientos, cm (mm). Para diseño de acuerdo con la Sección B3.3 (LRFD) resistencia axial de compresión requerida usando las co mbinaciones de cargas P r= LRFD, kgf (N) Para diseño de acuerdo a la Sección B3.4 (ASD) P r= resistencia axial de compresión requerida usando combinaciones de carga ASD, kgf (N).
2. Arriostramiento Nodal La resistencia requerida de los arriostramientos es P br = 0,01 Pr (A-6-3) La rigidez requerida de los arriostramientos es
con
Para diseño de acuerdo con la Sección B3.3 (LRFD resistencia axial de compresión requerida usando combinaciones de cargaLRFD, kgf P r= (N)
Para diseño de acuerdo a la Sección B3.4 (ASD) resistencia axial de compresión requerida usando combinaciones de cargaASD, kgf(N). P r=
En la Ecuación A-6-4, Lbno necesita ser tomada menor que a máxima longitud efectiva KL, permitida para la columna basada en su resistencia requerida, P r .
ARRIOSTRAMIENTO EN VIGAS En los puntos de soporte para vigas y enrejados, debe proveerse restricción a la rotación en torno a su eje longitudinal. Cuando un punto de arriostramiento es supuesto en el diseño entre los puntos de apoyo, arriostramiento lateral , arriostramiento torsional o una combinación de ambos deben ser proporcionados para prevenir el desplazamiento relativo entre las alas superior e inferior, (en otras palabras, el giro de la sección). En miembros solicitados por flexión en doblecurvatura, el punto de inflexión no debe considerarse un punto de arriostramiento, a menos que se haya proporcionado de arriostramientos en dicha ubicación.
1. Arriostramiento Lateral Arriostramiento lateral debe conectarse cerca del ala en compresión, excepto lo siguiente: (1) Para el extremo libre de una viga en voladizo, arriostramiento lateral debe conectarse cerca del ala superior (tracción). (2) En el caso de vigas solicitadas por flexión en doble curvatura a lo largo de la longitud a ser arriostrada, el arriostramiento lateral debe conectarse a ambas alas en elpunto de arriostramiento más cercano al punto d e inflexión.
1a. Arriostramiento Relativo La resistencia requerida del arriostramiento es La rigidez requerida del arriostramiento es
donde
Cd = 1,0 excepto en el siguiente caso; 2,0 se aplica al arriostramiento más cercano al punto de inflexión en una viga solicitada a flexión con doble curvatura h0= distancia entre los centroides de las alas, cm ( mm) Lb= longitud no arriostrada lateral, mm Para diseño de acuerdo con la Sección B3.3 (LRFD) resistencia de flexión requerida usando combinaciones de carga LRFD, kgf-m (Nmm) M r=
Para diseño de acuerdo a la Sección B3.4 (ASD) resistencia de flexión requerida usando combinaciones de carga ASD, kgf-m. M r= (Nmm)
1b. Arriostramiento Nodal La resistencia requerida del arriostramiento es La rigidez requerida del arriostramiento es
con Para diseño de acuerdo con la Sección B3.3 (LRFD) M r = resistencia de flexión requerida usando combinaciones de carga LRFD, kgf-m. (Nmm) Para diseño de acuerdo a la Sección B3.4 (ASD) M r = resistencia de flexión requerida usando combinaciones de carga ASD, kgf-m. (Nmm)
En la Ecuación A-6-8, Lbno necesita ser tomado menor que la máxima longitud arriostradapermitida para la viga basada en la resistencia requerida en flexión, M r.
2. Arriostramiento Torsional Se permite dar arriostramiento torsional en cualquier ubicación de sección transversal y éste no necesita estar unido cerca del ala en compresión.
2a. Arriostramiento Nodal El momento de arriostramiento requerido es
La rigidez requerida del marco transversal o rigidez del diafragma es
C b = factor de modificación definido en el Capítulo F
E = módulo de elasticidad del acero = 2.040.000 kgf/cm2 (200 000 MPa) I y = momento de inercia fuera del plano, cm4.(mm4) L = longitud de la luz, m. (mm) b s = ancho del atiesador, para atiesadores de un lado (usar dos veces el ancho del atiesadorindividual para pares de atiesadores), cm. (mm) n = número de puntos arriostrados nodalmente dentro de la luz t w= espesor del alma de la viga, cm. (mm) t st = espesor del atiesador del alma, cm. (mm) βT = rigidez de los arriostramientos excluyendo la distorsión del alma, kgf-m./radian (Nmm/radian) βsec = rigidez distorsional del alma, incluyendo el efecto de atiesadores transversales delalma, si los hay, kgf-m./radian (N-mm/radian) Para diseño de acuerdo con la Sección B3.3 (LRFD) resistencia de flexión requerida usando combinaciones de carga LRFD, kgf-m. (Nmm) M r= Para diseño de acuerdo a la Sección B3.4 (ASD) M r = resistencia de flexión requerida usando combinaciones de carga ASD, kgf-m. (Nmm)
Cuando se requiera, el atiesador del alma debe abarcar la altura total del miembro arriostrado y debe estar unido al ala si el arriostramiento torsional también está unido al ala. De manera alternativa, es aceptable dejar el atiesador a una distancia igual a 4t w de cualquier ala de viga que no esté directamente unida al arriostramiento torsional. En la Ecuación A-6-9, Lbno necesita ser tomado menor que la máxima longitud sinarriostramiento permitida para la viga basada en la resistencia requerida a flexión, M r.
2b. Arriostramiento Continuo Para arriostramientos continuos, las Ecuaciones A-6-9, y A-6-10 deben ser empleadas con las siguientes modificaciones: (1) L/n = 1,0; (2) Lb debe ser tomado igual a la máxima longitud no arriostrada permitida para la viga basada en la resistencia requerida a flexión, M r. (3) La rigidez distorsional del alma debe ser considerada como:
ARRIOSTRAMIENTO EN VIGA-COLUMNAS
Para arriostramientos de viga-columnas, la resistencia y rigidez requeridas para la fuerza axial deben ser determinadas tal como se especifica en la Sección 6.2, y la resistencia y rigidez requeridas para flexiona deben ser determinadas como es especificado en la Sección 6.3. El valor determinado debe ser una combinación de lo siguiente: (a) Cuando es usado un arriostramiento lateral relativo, la resistencia requerida debe ser tomada como la suma de los valores determinados por las Ecuaciones A-6-1 y A-6-5, y las rigideces requeridas debe ser tomada como la suma de los valoresdeterminados usando las Ecuaciones A-6-2 y A-6-6. (b) Cuando es empleado un arriostramiento lateral nodal, la resistencia requerida debe ser tomada como la suma de los valores determinados por las Ecuaciones A-6-3 y A-6-7, y la rigidez requerida debe ser tomada como la suma de los valores calculados con las Ecuaciones A-6-4 y A-6-8. En las ecuaciones A-6-4 y A-6-8, Lb. para viga-columnas debe ser tomado como la longitud no arriostrada real; las disposicionesenlasSecciones6.2.2y6.3.1bqueseñalanque Lno necesita considerarsemenorquelamáximalongitudefectivapermitidabasadoen P r y M . r no debenser aplicadas. c) Cuando arriostramiento lateral es proporcionado para flexión en combinación con arriostramiento relativo o nodal para fuerza axial, la resistencia y rigidez requeridas deben ser combinadas o distribuidas de manera que estas sean consistentes con la resistencia proporcionada por el elemento (los elementos) de los detalles de arriostramiento reales.
CONCLUSIÓN La información presentada en esta publicación ha sido preparada de acuerdo con principios de ingeniería reconocidos y es solamente para información general. Mientras que se considera exacta, esta información es competente y verificación de su exactitud, adecuación y aplicabilidad por parte de un profesional ingeniero, diseñador o arquitecto debidamente certificado.
Bibliografía (AISC), A. I. (2010). Especificación ANSI/AISC 360-10 para Construcciones de Acero. Santiago de Chile: Asociación Latinoamericana del Acero. ENACERO. (18 de Marzo de 2014). Arquitectura mas Acero.Libertad y Acero. Obtenido de http://arquitecturaenacero.org/materiales/24-perfiles-y-tubos Luis Arnal Simón, Max Betancourt Suárez. (2005). Reglamento de Contruccíon del Distrito Federal. Distrito Federal, México: Trillas.
