example ii.a-6_v5
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hoja de calculo del ejemplo de la aiscTRANSCRIPT
Basada en: Example II.A-6 BEAM END COPED AT THE TOP FLANGE ONLY
Esquema ilustrativo de la conexión y las alternativas de reforzamiento para cumplir con las solicitaciones
Perfil tipo W a conectarCaracterísticas del material para el perfil seleccionado
Norma Fy (MPa) NormaW21X62 ASTM A992, Fy max 450 ASTM A992, Fu
d (mm)= 533 Altura total del perfil.
209 Ancho de la aleta del perfil.
16 Espesor de la aleta del perfil.
10 Espesor del alma del perfil.dc (mm)= 203 Dimensión longitudinal a desaletar.
HOJA DE CÁLCULO PARA LA REVISIÓN DE LA CAPACIDAD Y REFORZAMIENTO DE UNA VIGA EN PERFIL TIPO W CON CONEXIÓN SIMPLE A CORTANTE EN EL EXTREMO DONDE SE HA DESALETADO EN LA PARTE SUPERIOR
PRIMERA PARTE: Cálculo de la capacidad de una viga seleccionada bajo el tipo de conexión en consideración.
Paso 1: Seleccione el perfil tipo w que desea evaluar y las características del material del cual estará compuesto.
Paso 2: Escriba los valores de las dimensiones que definirán la geometría de la conexión como puede verse en el esquema.
bf (mm) =
tf (mm)=
tw (mm)=
c (mm)= 229 Dimensión vertical a desaletar.e (mm)= 241 Distancia desde la sección crítica hasta la posición de la carga en el extremo de la viga.
330 Dimensión vertical del perfil luego de ser desaletado.Snet (mm3)= 292931 Módulo de sección viga desaletada respecto al eje superior
LRFD ASD
Rn(KN)= 546 Rn=(Fu*Snet)/e Rn/Ω(Ω=2.0)(KN)=φRn(KN)(φ=0.75)= 410 ΦRn
Límites para calculo de esfuerzo crítico de la sección desaletadac/d= 0.43
c/ho= 0.69si c/d<=1, 2*c/d sino 1+c/d f= 0.86
si c/ho<=1, 2.2(ho/c)^1.65 sino 2.2ho/c k= 4.03
Para desalete superior solamente, el esfuerzo por pandeo esFcr=26210*(tw/ho)^2*f*k Fcr(MPa)= 450
LRFD ASDRn(KN)= 546 Rn=(Fcr*Snet)/e
Rn/Ω(Ω=1.67)(KN)=φRn(φ=0.9)= 492 ΦRn
Chequeo fluencia por cortanteLRFD ASD
Rn(KN)= 908 Rn=0.6*Fcr*ho*twRn/Ω(Ω=1.5)(KN)=
φRn(φ=1.0)(KN)= 908 φRn
Chequeo de rotura por cortanteLRFD ASD
Rn(KN)= 908 Rn=0.6*Fu*ho*twRn/Ω(Ω=2.0)(KN)=
φRn(φ=0.75)(KN)= 681 φRn
CONTROLALRFD ASD
φRnmin(KN)= 492 Rn/Ω(KN)=
Introducir reacciones de diseñoLRFD ASD
RD (KN)= 73 D (KN)=RL(KN)= 209 L(KN)=
Ru(LRFD) (kN)= 423 Ru(ASD) (kN)=Sx= 302251 Sreq(ASD) (mm3)=
ho (mm)=
Paso 3: Cálculo de la rotura por flexión del perfil seleccionado con desalete.
Paso 4: Chequeo por pandeo local del perfil seleccionado con desalete.
SEGUNDA PARTE: Selección de perfil según estado de cargas.
Sreq(LRFD) (in3)= 18 Sreq(ASD) (in3)=
PERFIL W CON EL MÓDULO DE SECCIÓN MENOR POR ENCIMA DEL REQUERIDO POR LAS CARGAS DE DISEÑO
DESIGNACIÓN PROPIEDADES DEL PERFIL
W12X252NORMA Fy (Mpa)
ASTM A992, Fy min 450
d (mm)= 391 Altura total del perfil.
330 Ancho de la aleta del perfil.
57 Espesor de la aleta del perfil.
36 Espesor del alma del perfil.dc(mm)= 203 Dimensión longitudinal a desaletar.c(mm)= 229 Dimensión vertical a desaletar.e(mm)= 241 Distancia desde la sección crítica hasta la posición de la carga en el extremo de la viga.ho= 188 Dimensión vertical del perfil luego de ser desaletado.Snet 317455 Módulo de sección viga desaletada respecto al eje superior
PANDEO LOCALc/d= 0.58
c/ho= 1.22si c/d<=1, 2*c/d sino 1+c/d f= 1.17
si c/ho<=1, 2.2(ho/c)^1.65 sino 2.2ho/c k= 1.81
Para desalete superior solamente, el esfuerzo por pandeo esFcr= 450
LRFD ASDRn(KN)= 592 Rn=(Fcr*Snet)/e
Rn=φRn= 533 φRn
φRn>Ru(LRFD)= CUMPLE
Norma Fy (MPa) Norma Fu (MPa)ASTM A572 Gr50, Fy 345 ASTM A36, Fu max 550
Ancho de platina (mm)= 203.2 OK, Dimensión adecuada.
LRFD ASDROTURA POR FLEXIÓN
Requerimiento (kN): -69 Requerimiento (kN):
-53551
Seleccione: 1 Para analizar el perfil W con Snet menor por encima del requerido por las cargas de diseño, 2 para ingresar el perfil W deseado y chequearlo por cargas de diseño
bf (mm) =
tf (mm)=
tw (mm)=
TERCERA PARTE: Cálculo del reforzamiento del perfil de la primera parte con platina adosada.
Paso 1: Seleccione las características del material que se usará para la platina adosada.
Paso 2: Cálculo del espesor de la platina adosada para un ancho dado, satisfaciendo los diferentes estados límite.
Req= Ru-φRn
Sreq (mm3) (φ=0.9)= Sreq= (Ru-φRn)e/ΦFy Sreq (mm3) (Ω=1.67)=
0.0FLUENCIA POR CORTANTE EN EL ALMA
Requerimiento (kN): -486 Requerimiento (kN):
0.0ROTURA POR CORTANTE EN EL ALMA
Requerimiento (kN): -258 Requerimiento (kN):
0.0
0.0 No requiere platina adosada.
6.0 Espesor comercial de la platina a usar.
Espesor (mm)= --Ancho (mm)= --Longitud (mm)= --Soldadura (mm)= --
Norma Fy (MPa) Norma Fu (MPa)ASTM A572 Gr50, Fy 345 ASTM A36, Fu max 550
Espesor (mm)= 6.4Ancho (mm)= 101.6
112 Distancia al eje neutro desde la fibra extema a tensión
218 Distancia al eje neutro desde la fibra extema a compresión
Elemento
Rigidizador 2168 31608910 31611078Alma del perfil 26365588 11952860 38318448Aleta inferior del perfil 66121 35148835 35214955
105144482
0.72
481937
941907
treq (mm)= treq= 6Sreq/(AnchoPL)2 treq (mm)=
Req= Ru-φRn
treq (mm) (φ=1.0)= treq= Req/0.6FyAnchoPL treq (mm) (Ω=1.50)=
Req= Ru-φRn
treq (mm) (φ=1.0)= treq= Req/0.6FUAnchoPL treq (mm) (Ω=1.50)=
trequerido (mm)=
tusado (mm)=
Paso 3: Dimensiones finales del diseño de la platina adosada.
CUARTA PARTE: Cálculo del reforzamiento del perfil de la primera parte con rigidizador longitudinal.
Paso 1: Seleccione las características del material que se usará para el rigidizador longitudinal.
Paso 2: Defina las dimensiones del rigidizador longitudinal.
Paso 3: Cálculo de las propiedades de la nueva sección.
yci (mm)=
ycs (mm)=
Io (mm4) Ad2 (mm4) Io+Ad2 (mm4)
∑=Ixx (mm4)=
Paso 4: Revisión de esbeltez al rigidizador longitudinal.
kccalculado= kc=4/√(h/tw) 0.35 ≤ kc ≤ 0.76
Sxc (mm3)=
Sxt (mm3)=
1.95 ≥0,7 Cumple
241.5 Mpa
23.21
b/t= 8.00 Cumple, el rigidizador no es esbelto.
481937e (mm)= 241.3
689.1 kN
φ= 0.9
620.1 >Ru=422.75 kN Cumple
Espesor (mm)= 6.35Ancho (mm)= 101.6Longitud (mm)= 431.8Soldadura (mm)= 6.35
Sxt/Sxc=
FL=0.7Fy=
λr= 0.95√(kcE/FL)=
Snet=Sxc (mm3)=
Paso 5: Cálculo de la resistencia nominal de la sección reforzada con el rigidizador.
Rn= FySnet/e=
φRn (kN)=
Paso 6: Dimensiones finales del diseño del atiezador longitudinal.
Basada en: Example II.A-6 BEAM END COPED AT THE TOP FLANGE ONLY
Esquema ilustrativo de la conexión y las alternativas de reforzamiento para cumplir con las solicitaciones
Características del material para el perfil seleccionadoFu (MPa)
450
dc=<d/2, Cumple
HOJA DE CÁLCULO PARA LA REVISIÓN DE LA CAPACIDAD Y REFORZAMIENTO DE UNA VIGA EN PERFIL TIPO W CON CONEXIÓN SIMPLE A CORTANTE EN EL EXTREMO DONDE SE HA DESALETADO EN LA PARTE SUPERIOR
Cálculo de la capacidad de una viga seleccionada bajo el tipo de conexión en consideración.
Seleccione el perfil tipo w que desea evaluar y las características del material del cual estará compuesto.
Escriba los valores de las dimensiones que definirán la geometría de la conexión como puede verse en el esquema.
c=<2d, CumpleDistancia desde la sección crítica hasta la posición de la carga en el extremo de la viga.
Dimensión vertical del perfil luego de ser desaletado.Módulo de sección viga desaletada respecto al eje superior
ASD
273
Límites para calculo de esfuerzo crítico de la sección desaletada0.430.690.864.03
Para desalete superior solamente, el esfuerzo por pandeo es450
ASD
327
Chequeo fluencia por cortanteASD
606
Chequeo de rotura por cortanteASD
454
CONTROLAASD
327
Introducir reacciones de diseñoASD
73209283
303046
18
PERFIL W CON EL MÓDULO DE SECCIÓN MENOR POR ENCIMA DEL REQUERIDO POR LAS CARGAS DE DISEÑO
11
W6X16 2
PROPIEDADES DEL PERFILNORMA Fu(MPa)
ASTM A992, Fu 450
dc>d/2, Disminuir profundidad del desalete o aumentar el perfil Wc=<2d, Cumple
Distancia desde la sección crítica hasta la posición de la carga en el extremo de la viga.Dimensión vertical del perfil luego de ser desaletado.Módulo de sección viga desaletada respecto al eje superior
PANDEO LOCAL0.581.221.171.81
Para desalete superior solamente, el esfuerzo por pandeo es450
ASD
355
CUMPLE
ASDROTURA POR FLEXIÓN
-45
-52027
Cálculo del reforzamiento del perfil de la primera parte con platina adosada.
Cálculo del espesor de la platina adosada para un ancho dado, satisfaciendo los diferentes estados límite.
Req= Ru-Rn/Ω
Sreq= (Ru-Rn/Ω)eΩ/Fy
0.0FLUENCIA POR CORTANTE EN EL ALMA
-323
0.0ROTURA POR CORTANTE EN EL ALMA
-172
0.0
Distancia al eje neutro desde la fibra extema a tensión
Distancia al eje neutro desde la fibra extema a compresión
treq= 6Sreq/(AnchoPL)2
Req= Ru-Rn/Ω
treq= Req/0.6FyAnchoPL
Req= Ru-Rn/Ω
treq= Req/0.6FuAnchoPL
Cálculo del reforzamiento del perfil de la primera parte con rigidizador longitudinal.
Seleccione las características del material que se usará para el rigidizador longitudinal.
LIMITACIONES Y MEJORAS DE LA HOJA DE CALCULOLIMITACIONES MEJORAS
Referencias:Notas y documentos de clase acero especiaizacion en Análisis y Diseño de Estructura
Aunque la hoja de cálculo tiene la capacidad de diseñar, es decir, escoger el perfil más adecuado para un estado de cargas y realiza los chequeos necesarios del desalete "dc<=d/2" y "c<=2d", para realizar la selección del perfil en caso de que domine esta última parte, se requiere hacer manual.
Realizar un macro o un programa automatizado para que la hoja de cálculo tenga en cuenta los dos requerimientos a cumplir, tanto geométrico como de resistencia.
Por el momento la hoja de cálculo solo está programada para trabajar con tres tipos de acero, los cuales son el ASTM A36, ASTM A992 y ASTM A572 Gr.50.
No se implementó una base de datos de los materiales de los aceros así como en los perfiles ya que no se encontraron dentro de la base de datos de la AISC, sin embargo una mejora es considerar o programar todos los tipos de materiales con sus diferentes grados.
A pesar de que la hoja recomienda un tipo de soldadura, no se presenta el diseño de la misma.
Programar la hoja, para que quede explicito el diseño de la soldadura.
La hoja obtiene el perfil que cumple con el módulo de sección menor por encima del requerido por las cargas sin embargo no se hace el chequeo automático del desalete por lo cual se debe hacer el cambio manualmente con la opción 2 de la hoja para encontrar el perfil que cumpla con las cargas y la geometría del desalete
Se puede generar más condicionales que permitan escoger el perfil que cumpla con todos los requerimientos automáticamente
No se automatiza el calculo de la platina de los atiezadores
Se puede generar condicionales que permitan elegir las ecuaciones que alican sesgún el tipo de estado límite que se evalúe
Falta analizar estados límites de servicio para el perfil y una longitud deseada, según el tipo de elemento que esten conectados a la viga de conexión
Se puede generar condicionales que permitan elegir las ecuaciones que alican sesgún el tipo de estado límite que se evalúe
La hoja está enlazada únicamente con perfiles tipo W
Se puede enlazar con otro tipo de perfiles y hacer los chequeos respectivos según el tipo de perfil
escogidoPara ingresar vigas armadas se requiere desbloquear la hoja, mostrar ciertas celdas ocultas para ingresar manualmente los valores de la viga
Permiitrle al usuario tener la opción automática de ingresar una viga armada
La hoja está enfocada en el perfil desaletado, no en los chequeos de la lámina y la soldadura de la conexión simple
Ingresarle casillas que permita hacer la verificación de los estados límites que se generan en los elementos de la conexión
American Institute of steel Construction,AISC. AISC Shape Database V-14.1-Current http://www.aisc.org/