TAREA ACADEMICA DE DISEñO EN ACERO PARA LAS SECCIONES C1 Y C2 INDICACIONES:
CUMPLIMIENTO OBLIGATORIO
FECHA DE PRESENTACION: PARA LAS DOS SECCIONES DIA MIERCOLES 21/10/15: HORA 4:30 a 4.40, aula 401 DESARROLLADO A MANO, EN PAPEL CUADRICULADO TAMAÑO OFICIO: CUADERNILLO, LAS PAGINAS DEBEN ESTAR ENUMERADAS. CADA PROBLEMA DEBE ESTAR CON SU RESPECTIVO ENUNCIADO, Y NUMERACION DADA. NO ES NECASARIO FOLDER, GANCHOS, SUJETADORES (FASTENERS), NI CARATULA,
SOLO INDICAR APELLIDOS, NOMBRES Y SECCION
NO PONER EL NOMBRE DEL DOCENTE Se evaluará el orden, detalle de los gráficos, EXCELENTE presentación
Diseño de Estructuras de Acero – McCormac /Csernak
Alfaomega
Determine las resistencias de diseño LRFD de las secciones dadas, incluyendo el bloque de cortante. 3-35. Una WT6 * 26.5, acero A992, unida por el patín con seis tornillos de 1/2 plg Ø como se muestra en la Figura P3-35. WT6 X 26.5
5
1 2
plg Tornillos de ½ plg 0
2 plg 3 plg 3 plg
Figura P3-35.
3-36 Una C9 * 15 (acero A36) con 2 líneas de tornillos de 3/4 plg Ø en el alma como se muestra en la Figura P3-36. C9 X 15 2
1 2
plg
4 plg 2
1 2
plg 2 plg 3 plg 3 plg
Tornillos de
3 4
plg 0
Figura P3-36.
3-37. Un ángulo 6 * 6 * 3/8 soldado a una placa de empalme como se muestra en la Figura P3-37. Todo el acero es Fy = 2520 kg/cm2 y Fu = 4060 kg/cm2
PL de
L6 X 6 X
3 8
Figura P3-37.
6 plg
3 8
plg
126 Capítulo 4
4.6
Diseño de miembros a tensión
CARGA DE TRACCION Para todos estos problemas, seleccione los tamaños con las expresiones de LRFD. 4-1. Seleccione el perfil más ligero W12 disponible para soportar cargas de trabajo a tensión de PD = 130 klb y PL = 300 klb. El miembro tiene 22 pies de largo y debe tener dos hileras de agujeros para tornillos de 3/4 plg en cada patín. Habrá por lo menos tres tornillos en cada línea a 3 plg entre centros 4-3. Seleccione la WT7 más ligera disponible para soportar una carga factorizada de tensión Pu = 250 klb,. Suponga que hay dos líneas de tornillos de 7/8 plg en el patín (con tres tornillos por lo menos en cada línea de 4 plg centro a centro). El miembro tiene 30 pies de largo. 4-4. Seleccione el perfil S más ligero que soporte con seguridad las cargas de servicio de tensión PD = 75 klb y PL = 40 klb. El miembro tiene 20 pies de largo y debe tener una línea de agujeros para tornillos de 3/4 plg Ø en cada patín. Considere por lo menos tres agujeros en cada línea de 4 plg centro a centro. Use acero A36. 4-5. Seleccione el perfil C más ligero que soporte con seguridad las cargas de servicio de tensión PD = 70 klb y PL = 60 klb. El miembro tiene 14 pies de largo y debe tener dos líneas de agujeros para tornillos de 3/4 plg Ø en el alma. Considere por lo menos tres agujeros en cada línea de 3 plg centro a centro. Use acero grado 50 4-6. Seleccione el perfil W10 más ligero que resista una carga de servicio de tensión PD = 175 klb y PL = 210 klb. El miembro tiene 25 pies de largo y debe tener dos líneas de agujeros en cada patín y dos líneas de agujeros en el alma. Considere por lo menos cuatro agujeros en cada línea de 3 plg centro a centro. Todos los agujeros son para tornillos de 7/8 plg Ø. Use acero A992 – Grado 50. 4-7. Seleccione el perfil C más ligero que soporte con seguridad las cargas de servicio de tensión PD = 20 klb y PL = 34 klb. El miembro tiene 12 pies de largo y debe tener solamente una soldadura transversal al final de la canal. Use acero A36. 4-8. Seleccione el perfil MC12 más ligero que resista una carga factorizada total de 372 klb y una carga de servicio total de 248 klb. El miembro tiene 25 pies de largo y debe estar soldado en el extremo así como en cada patín por una distancia de 6 plg a lo largo de la longitud de la canal. Use acero A36.
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4 Capítulo 5
Introducción a los miembros cargados axialmente a compresión
4-18. Seleccione un par de canales C10 para un miembro a tensión sujeto a una carga muerta de 120 klb y una carga viva de 275 klb. Las canales se colocan espalda con espalda y se conectan a una placa de unión de 3/4 plg mediante tornillos de 7/8 plg Ø. Suponga acero A588 Grado 50 para las canales y suponga que es suficiente la placa de unión. El miembro tiene 20 pies de longitud. Los tornillos están dispuestos en dos líneas paralelas a la longitud del miembro. Hay dos tornillos en cada línea a 4 plg entre centros.
Figura P4-18.
Figura P4-20.
4-22. Seleccione el perfil WT4 más ligero que va a usarse como un miembro a tensión de 20 pies de longitud para resistir las siguientes cargas de servicio: carga muerta, D = 20 klb, carga viva, L = 35 klb, carga de nieve, S = 25 klb, y por sismo, E = 50 klb. La conexión es dos líneas de tornillos a través del patín con tres tornillos de 3/4 plg Ø en cada línea espaciados a 3 plg entre centros. Use acero A992 Grado 50. Desprecie el bloque de cortante.
5.12
PROBLEMAS PARA RESOLVER 5-5 a 5-8.
Determine la resistencia de diseño en Toneladas mediante el método LRFD, para cada uno de los miembros a compresión mostrados. Use acero A26. TODOS LOS CALCULOS DEBE REALIZAR RN UNIDADES S.I. 5-5. 5-6.
W8 X 31
Figura P5-5.
20 pies 0 plg
W10 X 60
Figura P5-6.
18 pies 0 plg
5.12 Problemas para resolver
5
5-7) 5-8.
W12 X 65
22 pies 0 plg
HSS 6 X 6 X 41
2 pies 0 plg
Fy = 46 klb/plg 2
Figura P5-7.
Figura P5-8.
5-17. Una columna W12 * 96 de 24 pies cargada axialmente que tiene el arriostramiento y las condiciones de apoyo en los extremos que se muestran en la figura.
10 pies
24 pies 14 pies
eje x–x
eje y–y
Figura P5-17.
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6 Capítulo 5
Introducción a los miembros cargados axialmente a compresión
5-18. Determine la carga viva máxima de servicio E N k i p s que la columna mostrada puede soportar si la carga viva es el doble de la carga muerta. KxLx = 18 pies, KyLy = 12 pies y Fy = 36 klb/plg2. Resuelva mediante los dos métodos LRFD .
C8 X 18.75
Figura P5-18.
5-19. Calcule la carga viva de servicio máxima total que se puede aplicar a la Sección A36 mostrada en la figura, si KxLx = 12 pies, KyLy = 10 pies. Suponga que la carga es 1/2 carga muerta y 1/2 carga viva. Resuelva mediante LRFD
2L4 X 3 X
3 8
4 plg plg
3 3plg
Figura P5 19.
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DISEÑO DE COLUMNAS 6-8. Diseñe una columna con una longitud efectiva de 25 pies para sustentar una carga muerta de 65 klb, una carga viva de 110 klb, y una carga eólica de 144 klb. Seleccione la W12 más ligera de acero A992. 6-9. Va a seleccionarse un perfil W10 para sustentar las cargas PD = 40 Tn y PL = 60 Tn. El miembro, que deberá tener una longitud de 7 metros, está empotrado en la base y está fijo contra la rotación pero tiene libertad de traslación en la parte superior. Use acero A992 Y unidades S.Internacional 6-10. Va a seleccionarse un perfil W14 para sustentar las cargas PD = 600 klb y PL = 700 klb. El miembro tiene 24 pies de longitud con extremos articulados y tiene soporte lateral en la dirección débil en los tercios de la longitud total de la columna. Use acero A992 Y unidades S.Internacional
6-12. Una columna de 28 pies de longitud está articulada en la parte superior y empotrada en la base, y tiene un apoyo articulado adicional en la dirección del eje débil en un punto a 12 pies desde la parte superior. Suponga que la columna es parte de un marco arriostrado. Las cargas gravitacionales axiales son PD = 220 klb y PL = 270 klb. Seleccione la columna W12 más ligera. 6-13. Una columna de 24 pies en un edificio de marcos arriostrados se va a construir en un muro de manera que estará soportada en forma continua en la dirección de su eje débil, pero no en la dirección de su eje fuerte. Si el miembro va a consistir de 50 klb/plg2 y se supone que está empotrado en ambos extremos, seleccione el perfil W10 más ligero disponible que sea satisfactorio usando la Especificación AISC. Las cargas son PD = 220 klb y PL = 370 klb. 6-15. Una sección W12 de acero de 50 klb/plg2 deberá seleccionarse para soportar las cargas axiales de compresión PD = 375 klb y PL = 535 klb. El miembro tiene 36 pies de longitud, está articulado en ambos extremos y tendrá soporte lateral en los cuartos de su altura, perpendicularmente al eje y (articulado). 6-16. Usando los aceros contemplados en las tablas de columnas en la Parte 4 del Manual, seleccione las secciones laminadas más ligeras disponibles (W, HP, HSS cuadrada y HS redonda) adecuadas para las siguientes condiciones: a. PD = 150 klb, PL = 225 klb, L = 25 pies, un extremo articulado y otro empotrado b. PD = 75 klb, PL = 225 klb, L = 16 pies, extremos empotrados c. PD = 50 klb, PL = 150 klb, L = 30 pies, extremos articulado
