UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
INFORME N°1
EJERCICIOS DISEÑO A TENSION AISC Desing Examples V1 DIRIGIDO A !
ING" FERNANDO ENCISO
INT INTEGRAN GRANT TES !
Ag# g#il ila a$ C%a C%ama &e'in e'in
(a#l TURNO !
Vie$nes )e 11!**+1,!**
AÑO !
2015
PROBLEMA 1:
W-SHAPE MIENBROS A TENSION
Dado:
Seleccionar un perfil W de 8-pulg., ASTM A992, que soporta una carga muerta de 30 ips ! una carga "i"a de 90 ips en tensi#n. $l miem%ro tiene 2& pie de longitud. 'erificar la resistencia del miem%ro por am%os m(todos )*+ ! AS on la conei#n empernada que se muestra en la figura. 'erifique que el miem%ro satisface el l/mite de es%elte recomendada.
Solución:
el ap/tulo 2 de AS$1S$ , la resistencia a la tracci#n requerida es4 )*+ P u 5 6.2730 ips 6.:790 ips 5 680 ips
AS P a 5 30 ips 90 ips 5 620 ips
el Manual AS Tabla &-6, sugiere un perfil W8×21. el Manual AS Tabla 2-;, las propiedades del material son las siguientes4 W8×21
ASTM A992 F y 5 &0 si F u 5 :& si el Manual AS Tabla 6-6 ! 6-8, las propiedades geom(tricas son las siguientes4 W8×21
A g b f t f d r y
2
5 :.6: pulg. 5 &.2 pulg. 5 0.;00 pulg. 5 8.28 pulg. 5 6.2: pulg.
WT4×10.5
y 5 0.836 pulg. Cediendo a la tracción el Manual AS Tabla &-6, el rendimiento para la resistencia a la tracci#n es4 )*+ 2 ips < 680 ips
AS o.k.
68; ips < 620 ips
o.k.
La rotura a la tracción 'erifique el supuesto de ta%la que Ae 1 Ag = 0,& para esta conei#n. alcular el factor de arrastre por cortante, >, como el ma!or de los "alores de AS $specificaci#n Secci#n 3, caso Ta%la 3.6. ?ara 2 ! casos. esde las $specificaciones AS Secci#n 3, para secciones a%iertas, > no tiene que ser inferior a la proporci#n de la superficie %ruta del elemento conectado 7s a la superficie %ruta miem%ro. 2b f t f U5 A g 5
27&.2 pulg.70.;00 pulg. 2
:.6: pulg.
5 0.:8; aso 24 ompro%ar los dos perfiles WT por AS $specificaci#n omentario +igura - 3.6, con x = y = 0.836 pulg.
U 56− 56−
x
l 0.836 pulg . 9.00 pulg.
5 0.908 aso 4 b f 5 &.2 pulg. d 5 8.28 pulg. b f @ 213d U 5 0.8& >sar U 5 0.908. alcular An usando AS $specificaci#n de la Secci#n ;.3. An 5 A g – ;7d h +1/16 pulg.t f 2 5 :.6: pulg. B ;71/16 pulg. 1/16 pulg.70.;00 pulg. 2 5 ;.: pulg. alcular Ae usando AS $specificaci#n de la Secci#n 3. Ae 5 AnU 2 5 ;.: pulg. 70.908 2 5 ;.32 pulg. Ae = A g
2
;.32 pulg.
2
:.6: pulg. 5 0.06 @ 0.&C ?or lo tanto, los "alores de la ta%la de la ruptura no son "Dlidos.
)a resistencia a la rotura a la tracci#n disponi%le es,
7!"ec. $q. 3-6
P n 5 F u Ae 2 5 :& si 7;.32 pulg. 5 286 ips
7!"ec. $q. 2-2
e la AS $specificaci#n en la Secci#n 2, la resistencia a la rotura a la tracci#n disponi%le es4 )*+
AS
φt 5 0.& φ P t n 5 0.&7286 ips 5 266 ips
266 ips < 680 ips
o.k.
Ωt 5 2.00 P n 286 ips = Ωt 2.00 5 6;6 ips
6;6 ips < 620 ips
o.k.
Co#"robación del L$#ite de %&belte' reco#endado
L = r
(
25.0 pie 1.26 pulg
)(
12 pulg
pie
)
5 238 @ 300 de la AS $specificaci#n en la Secci#n 6
o.k.
)a resistencia a la tracci#n disponi%le W826 se rige por el estado l/mite de rotura a la tracci#n en la conei#n final.
PROBLEMA 2:
MIEMBRO A TENSION DE N AN!LO SIMPLE Dado:
'erificar, tanto por AS ! )*+, la resistencia a la tracci#n de un );;2, ASTM A3:, con una l/nea de 7; pernos -E pulg.diDmetro en aguFeros estDndar. $l miem%ro lle"a una carga muerta de 20 ips ! una carga "i"a de :0 ips en tensi#n. alcula a qu( longitud de este elemento de tensi#n deFar/a de cumplir con el l/mite de es%elte recomendado.
Solución:
$l Manual AS de la Ta%la 2-;, las propiedades del material son los siguientes4 L4x4x1/2
ASTM A3: F y 5 3: si F u 5 &8 si $l Manual AS de la Ta%la 6., las propiedades geom(tricas son las siguientes4 L4x4x1/2 2
A g 5 3.& pulg. r ' 5 0.: pulg. y 5 6.68 pulg. 5 x el cap/tulo 2 de AS$ 1 S$ , la resistencia a la tracci#n necesaria es4 )*+ P u 5 6.2720 ips 6.:7:0 ips 5 620 ips
AS P a 5 20 ips :0 ips 5 80.0 ips
Cediendo a la tracción P n 5 F y A g 2 5 3: si 73.& pulg. 5 63& ips
7!"ec. $q. 2-6
e las $specificaciones AS Secci#n 2, la resistencia a la tracci#n rendimiento disponi%le es4 )*+ φt 5 0.90 φ P t n 5 0.90763& ips 5 622 ips
AS Ωt 5 6.: P n 63& ips = Ωt 6.: 5 80.8 ips
La rotura a la tracción alcular > como el ma!or de los "alores de $specificaciones AS Secci#n 3, Ta%la 3.6 aso 2 ! aso 8. e las $specificaciones AS Secci#n 3, para secciones a%iertas, > no tiene que ser inferior a la proporci#n de la superficie %ruta del elemento conectado 7s a la superficie %ruta miem%ro, por lo tanto, U 5 0.&00 aso 24 U 56− 56−
x
l 6.68 pulg. 9.00 pulg.
5 0.8:9 aso 8, con ; o mDs elementos de fiFaci#n por l/nea en la direcci#n de la carga4 U 5 0.80 >sar U 5 0.8:9. alcula An usando $specificaci#n AS Secci#n ;.3. An 5 A g – (d h +1/16) t 2 5 3.& pulg. B 71/16 pulg. 1/16 pulg 71/* pulg. 2 5 3.36 pulg. alcula Ae usando $specificaci#n AS Secci#n 3. Ae 5 AnU 2 5 3.36 pulg. 70.8:9 2 5 2.88 pulg.
7!"ec. $q. 3-6
P n F u Ae 2 5 &8 si 72.88 pulg. 5 6: ips
7!"ec. $q. 2-2
e las $specificaciones AS Secci#n 2, la resistencia a la rotura a la tracci#n disponi%le es4 )*+
AS
φt 5 0.& φ P t n 5 0.&76: ips 5 62& ips
Ωt 5 2.00 P n 6: ips = Ωt 2.00 5 83.& ips
)a resistencia a la tracci#n disponi%le );;2 se rige por el estado l/mite al rendimiento a tracci#n. )*+
AS
φ P t n 5 622 ips
622 ips < 620 ips
o.k.
P n = 80.8 ips Ωt 80.8 ips < 80.0 ips
o.k.
L ,ax reco#endada >sando $specificaciones AS Secci#n 64 L ,ax 5 300r '
(
)(
¿ 300 0.776 pulg
)
(
pie 12.0 pulg
)
5 69.; pie Gota4 $l l/mite ) 1 r es una recomendaci#n, no un requisito.
PROBLEMA ":
MIEMBRO A TENSION DE PER#IL WT Dado:
>n miem%ro de A992 WT:20, ASTM tiene una longitud de 30 pies ! lle"a una carga muerta de ;0 ips ! una carga "i"a de 620 ips en tensi#n. )a conei#n final es filete de soldado a cada lado de 6: pulg. 'erifique que la resistencia a la tracci#n miem%ro por tanto )*+ ! AS.
Solución:
e Manual AS de la Ta%la 2-;, las propiedades del material son los siguientes4 WT6×20
ASTM A992 F y 5 &0 si F u 5 :& si e Manual AS de la ta%la 6-8, las propiedades geom(tricas son las siguientes4 WT6×20
A g b f t f r x y
2
5 &.8; pulg. 5 8.06 pulg. 5 0.&6& pulg. 5 6.& pulg. 5 6.09 pulg. 5 x 7en la ecuaci#n para U
esde el cap/tulo 2 de AS$ 1 S$ , la resistencia a la tracci#n necesaria es4 )*+ P u 5 6.27;0 ips 6.:7620 ips 5 2;0 ips
AS P a 5 ;0 ips 620 ips 5 6:0 ips
Cediendo a la tracción omprue%e la tracci#n cediendo estado l/mite utiliando Manual AS de la Ta%la &-3. )*+ φ P t n 5 2:3 ips < 2;0 ips
AS o.k.
P n 5 6& ips < 6:0 ips Ωt
o.k.
Ten&ion de -otura omprue%e la tracci#n estado l/mite de rotura utiliando AS Manual de la Ta%la &-3. )*+ φ P t n 5 26; ips @ 2;0 ips
AS n.$.
P n 5 6;2 ips @ 6:0 ips Ωt
n.$.
)os puntos fuertes de ruptura disponi%les ta%ulados pueden ser conser"ador para este casoC ?or lo tanto, el cDlculo de la soluci#n eacta. alcular > como el ma!or de los "alores del AS $specificaci#n Secci#n 3 ! el caso 3.6 Ta%la 2. esde $specificaciones AS Secci#n 3, para secciones a%iertas, > no tiene que ser inferior a la proporci#n de la superficie %ruta del elemento conectado 7s a la superficie %ruta miem%ro. U 5
5
b f t f A g
8.06 pulg. 70.&6& pulg. 2
&.8; pulg.
5 0.0: aso 24
U56− 56−
x
l 6 .09 pulg . 6:.0 pulg.
5 0.932 >se U 5 0.932. alcula An usando $specificaci#n AS Secci#n ;.3. An 5 A g 7porque no Ha! reducciones de%ido a aguFeros o muescas 2 5 &.8; pulg. alcula Ae usando $specificaci#n AS Secci#n 3. Ae 5 AnU 2 5 &.8; pulg. 70.932 2 5 &.;; pulg.
7!"ec. $q. 3-6
alcule P n. P n 5 F u Ae 2 5 :& si 7&.;; pulg. 5 3&; ips
7!"ec. $q. 2-2
esde $specificaciones AS Secci#n 2 , la resistencia a la rotura a la tracci#n disponi%le es4 )*+
AS
φt 5 0.& φ P t n 5 0.&73&; ips 5 2:: ips
2:: ips < 2;0 ips
o.k.
Ωt 5 2.00 P n 3&; ips = Ωt 2.00 5 6 ips
6 ips < 6:0 ips
o.k.
Alternati"amente, las resistencias a la rotura a la tracci#n disponi%les se pueden determinar mediante la modificaci#n de los "alores ta%ulados. )as resistencias a la rotura de tracci#n disponi%les pu%licados en las ta%las de selecci#n elemento de tensi#n se %asan en la suposici#n de que Ae 5 0.&Ag. )as fortaleas reales disponi%les se pueden determinar mediante el aFuste de los "alores de AS Manual Ta%la &-3 de la siguiente4 )*+
Pn=214 kips
∅t
¿ 214 kips
(
(
Ae 0.75 A g
5.44
(
AS
)
Pn
l
2
0.75 5.84 ¿
=142 kips
)
2
)
¿ 142 kips
(
(
Ae 0.75 A g
)
5.44 pulg
(
2
0.75 5.84 pulg
2
)
)
)a resistencia a la tracci#n disponi%le WT:20 se rige por el estado l/mite a la tracci#n rendimiento. )*+
AS
φ P t n 5 2:3 ips
2:3 ips < 2;0 ips
o.k.
P n 5 6& ips Ωt 6& ips < 6:0 ips
L$#ite %&belte' reco#endado
L = r
(
30.0 pie 1.57 pulg
)(
12.0 pulg
pie
)
5 229 @ 300 del AS $specificaci#n Secci#n 6 o.. '(ase el cap/tulo I para las ilustraciones de los controles del estado l/mite de conei#n.
o.k.
PROBLEMA %:
MIEMBRO A TENSION DE PER#IL HSS Dado:
'erifique la resistencia a la tracci#n de un JSS:;318, ASTM A&00 Krado , con una longitud de 30 pies. $l miem%ro estD lle"ando una carga muerta de 3& ips ! una carga "i"a de 60& ips en tensi#n. )a conei#n final es un filete de soldadura 2 - pulg.gruesa cartela conc(ntrica indi"idual con una longitud de soldadura de 6: en. Supongamos que la cartela ! soldadura son satisfactorias.
Solución:
e Manual AS de la Ta%la 2-;, las propiedades del material son los siguientes4 ASTM A&00 Krado F y 5 ;: si F u 5 &8 si e Manual AS Ta%la 6-66 las propiedades geom(tricas son las siguientes4 HSS6x4x3/8
A
2
5 :.68 pulg. r y 5 6.&& pulg. t 5 0.3;9 pulg. g
esde el cap/tulo 2 de AS$ 1 S$ , la resistencia a la tracci#n necesaria es4 )*+ P u 5 6.273& ips 6.:760& ips 5 260 ips
AS P a 5 3& ips 60& ips 5 6;0 ips
Cediendo a la tracción omprue%e la tracci#n cediendo estado l/mite utiliando el Manual AS de la Ta%la &-;. )*+ φ P t n 5 2&: ips < 260 ips
AS o.k.
P n 5 60 ips < 6;0 ips Ωt
Ten&ion de -otura omprue%e la tracci#n estado l/mite de rotura utiliando el Manual AS de la Ta%la &-;.
o.k.
)*+ φ P t n 5 206 ips @ 260 ips
AS n.$.
P n 5 63; ips @ 6;0 ips Ωt
n.$.
)os puntos fuertes de ruptura disponi%les ta%ulados pueden ser conser"ador en este casoC ?or lo tanto, el cDlculo de la soluci#n eacta. alcular > desde caso 3.6 $specificaciones AS Ta%la : . 2
. + 2 . x ) ;7 + / 2
( ;.00 pulg.) + 2 ( ;.00 i n.) ( :.00 pulg.) 5 ; ( ;.00 pulg.+ :.00 pulg.) 5 6.:0 pulg.
U 56−
x
l 6 .:0 pulg . 56− 6:.0 pulg. 5 0.900
?ermitiendo para 6 16:- pulg. >na separaci#n que encaFa en marcHa entre el JSS ! la cartela4 An 5 A g – 2(t " + 616: pulg.t 2 5 :.68 pulg. B 27612 pulg. 616: pulg.70.3;9 pulg. 2 5 &.9 pulg. alcula Ae usando la $specificaci#n AS Secci#n 3. Ae AnU 2 5 &.9 pulg. 70.900 2 5 &.26 pulg.
7!"ec. $q. 3-6
alcule P n. P n 5 F u Ae 2 5 &8 si7&.26 pulg 5 302 ips
7!"ec. $q. 2-2
esde $specificaciones AS Secci#n 2 , la resistencia a la rotura a la tracci#n disponi%le es4 )*+
AS
φt 5 0.& φ P t n 5 0.&7302 ips 5 22 ips
22 ips < 260 ips
o.k.
Ωt 5 2.00 P n 30 2 ips = Ωt 2.00 5 6&6 ips
6&6 ips < 6;0 ips )a resistencia a la tracci#n disponi%le JSS se rige por el estado l/mite de rotura a la tracci#n.
o.k.
L$#ite %&belte' reco#endado
L = r
(
30.0 pie 1.55 pulg
)(
12.0 pulg
pie
)
5 232 @ 300 del AS $specificaci#n Secci#n 6 o..
PROBLEMA &:
MIEMRBO A TENSION PER#IL REDONDO HSS Dado:
'erifique la resistencia a la tracci#n de un JSS:0.&00, ASTM A&00 Krado , con una longitud de 30 pies. $l miem%ro lle"a una carga muerta de ;0 ips ! una carga "i"a de 620 ips en tensi#n. Asumir la conei#n final es un filete de soldadura 2 - pulg.- gruesa cartela conc(ntrica indi"idual con una longitud de soldadura de 6: pulg. Supongamos que la cartela ! soldadura son satisfactorias.
Solución:
el Manual AS de la Ta%la 2-;, las propiedades del material son los siguientes4 ASTM A&00 Krado F y 5 ;2 si F u 5 &8 si el Manual AS Ta%la 6-63 las propiedades geom(tricas son las siguientes4 HSS6 ×0.500 2 A g 5 8.09 pulg. r 5 6.9: pulg. t 5 0.;:& pulg.
esde el cap/tulo 2 de AS$ 1 S$ , la resistencia a la tracci#n necesaria es4 )*+ P u 5 6.27;0 ips 6.:7620 ips 5 2;0 ips
AS P a 5 ;0 ips 620 ips 5 6:0 ips
Cediendo a la tracción omprue%e la tracci#n cediendo estado l/mite utiliando AS Manual de la Ta%la &-:. )*+ φ P t n 5 30: ips < 2;0 ips
AS o.k.
P n 5 203 ips < 6:0 ips Ωt
La rotura a la tracción omprue%e la tracci#n estado l/mite de rotura utiliando AS Manual de la Ta%la &-:.
o.k.
)*+ φ P t n 5 2:; ips < 2;0 ips
AS o.k.
P n 5 6: ips < 6:0 ips Ωt
o.k.
omprue%e que Ae 1 Ag = 0,& como se supone en la ta%la. eterminar > desde $specificaciones AS Ta%la 3.6 aso &. L 5 6:.0 pulg. 0 5 :.00 pulg. L 6:.0 pulg . = 0 :.00 pulg. 5 2.: < 6.3, ?or consiguiente U 5 6.0 ?ermitiendo para 6 16:- pulg. >na separaci#n que encaFa en marcHa entre el JSS ! la c artela4 An 5 A g B 27t " 616: pulg.t 2 5 8.09 pulg. B 270.&00 pulg. 616: pulg.70.;:& pulg. 2 5 .& pulg. alcula Ae usando la $specificaci#n AS Secci#n 3. Ae 5 AnU 2 5 .& pulg. 76.0 2 5 .& pulg. 2 Ae = . & pulg . A g 2 8.09 pulg. 5 0.93: < 0.& o.k.' ()*o con+)*,ado*a
7!"ec. $q. 3-6
alcule P n P n 5 F u Ae 2 5 7&8 si7.& pulg. 5 ;39 ips
7!"ec. $q. 2-2
esde $specificaciones AS Secci#n 2 , la resistencia a la rotura a la tracci#n disponi%le es4 )*+
AS
φt 5 0.& φ P t n 5 0.&7;39 ips 5 329 ips
329 ips < 2;0 ips
o.k.
Ωt 5 2.00 P n ;39 i ps = Ωt 2.00 5 220 ips
220 ips < 6:0 ips L$#ite %&belte' reco#endado
L r
(
=
30.0 pie 1.69 pulg
)(
12 pulg
pie
)
5 68; @ 300 de $specificaciones AS Secci#n 6 o.k.
o.k.
