PROPIEDADES GEOMÉTRICAS DE VIGAS I CON ALAS DE SECCIÓN CONSTANTE
STEEL DESIGN 02 ANGEL MANRIQUE INGENIERO CIVIL ESPECIALISTA EN ESTRUCTURAS
FEBRERO 2023
INTRODUCCIÓNOBJETIVO 0304
BASESPARAELDISEÑOCALIDADDELOSMATERIALES 0404
GEOMETRÍADELASECCIONTRANSVERSALÁREADELASECCIÓNTRANSVERSAL 0405
PESOPORUNIDADDELONGITUDMOMENTOSDEINERCIADELASECCIÓN 0606
RADIODEGIROMÓDULODESECCIÓN 0708
CONSTANTESTORSIONALESRESUMENDEPARAMETROSGEOMÉTRICOS
Página 2 de 8 byIng.AngelManrique INDICE
STEELDESIGN02.PropiedadesgeométricasdevigasIconalas desecciónconstante
0303
INTRODUCCIÓN
Losperfilesdeacerolaminadoencalientecomolosperfiles dealmallenatipoIyHoperfilesdealmallena, sefabricanmedianteunprocesodemoldeadoaaltastemperaturas.
Engeneralsecomienzaelprocesodemoldeadoconunapiezarectangulardetamañoconsiderable denominadapalanquilla.Luegoestapiezasepasaatravésde unaserierodillosquevangenerandode manerapaulatinalasdimensionesygeometríafinaldelelementoafabricar.
LosperfilestipoInacendelaconceptualizacióndeconcentrarlamayorcantidaddeáreaenlosextremos superioreseinferioresdelaseccióntransversaldelelemento.Esdecir,lasecciónidealizadaaflexiónse componededosplacasparalelasalejeneutrodelelementodenominadasalasopatinesquegeneranunpar defuerzasentensiónycompresiónqueequilibranelmomento actuante.
Físicamenteestaconfiguraciónescomosehamencionadoanteriormenteidealizadaporloquesedebenunir medianteunelementodelgadocontenidoenelejeneutroyasu vezperpendicularalasalas.Esteelemento queunelasalasesprimordialparalaconfiguracióngeométricadelperfilI,peroaportamuypocoalade capacidadresistentealaflexión,estaesunadelasrazones porloqueseledenominaalmaaesteelemento.
LosperfilestipoIyHdealasdesecciónconstantepresentan filetesdearcoscircularesenlasunionesentre elalmaylasalas.Estoconlafinalidaddefacilitarelprocesodelaminadoencalientedelasvigas.
02OBJETIVO
ElpresentedocumentoestáreferidoalcálculodelaspripiedadesgeométricasdeperfilesIdealmallenacon alasdesecciónconstante.
03
BASESPARAELDISEÑO
Documentos Técnicos
STEELDESIGN02.PropiedadesgeométricasdevigasIconalas desecciónconstante Página 3 de 8
01
byIng.AngelManrique
1. STEELDESIGNGUIDE9.AISC2003.TorsionalAnalysisofStructuralSteelMembers
5.1.
desecciónconstante Página 4 de 8 byIng.AngelManrique 04CALIDADDELOSMATERIALES
ACERO ESTRUCTURAL 3 m kgf 7850 ³a Pesounitariodelacero 05
STEELDESIGN02.PropiedadesgeométricasdevigasIconalas
4.1
GEOMETRÍADELASECCIONTRANSVERSAL
DIMENSIONES DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL IPE300 Tipodeperfil Alturatotaldedelperfil mm 300 hipe Anchodelaladelperfil mm 150 bfipe Espesordelaladelperfil mm 10.7 tfipe Espesordelalmadelperfil mm 7.1 twipe Radiodefilete mm 15 ripe Figura1.Geometría 06ÁREADELASECCIÓNTRANSVERSAL Áreadelasseccionesplanas 2 cm 51.88 twipe tfipe 2 hipe tfipe bfipe 2 A AA Áreadelosfiletes 2 cm 1.93 2 ripe à 2 ripe 2 AFil 2 cm 53.81 AFil A AA Aipe Áreatotaldelaseccióntransversal 07PESOPORUNIDADDELONGITUD 3 m kgf 7850 ³a Pesounitariodelacero kgf m 1 42.24 m m 1 ³a Aipe Pmlipe Pesoporunidaddelongitud
STEELDESIGN02.PropiedadesgeométricasdevigasIconalas desecciónconstante Página 5 de 8 byIng.AngelManrique 08
8.1 MOMENTO DE INDERCIA EJE X Inercia de las secciones planas 2 2 tfipe hipe tfipe bfipe 2 3 tfipe bfipe 2 12 1 IxAlas Inerciadelasalasdelperfil 4 cm 6719.55 IxAlas 3 tfipe 2 hipe twipe 12 1 IxAlma Inerciadelalmadelperfil 4 cm 1279.44 IxAlma Inercia de los filetes Centrodegravedadlocaldecadafilete mm 11.65 2 ripe 4 2 ripe à 2 ripe 2 ripe à 3 ripe 4 4 2 ripe à CGfilete Figura2.CGfilete Inerciaenelcentrodegravedaddecadafilete 2 à 3 ripe 4 CGfilete 4 2 ripe à 2 2 ripe CGfilete 2 ripe 4 ripe à 9 4 16 à ripe 3 ripe 12 1 IfileteCG 4 cm 0.04 IfileteCG InerciadeloscuatrofiletesejeX 4 cm 357.12 2 CGfilete ripe tfipe 2 hipe 4 2 ripe à 2 ripe 4 IfileteCG 4 Ixfilete Inercia total del perfil 4 cm 8356.11 Ixfilete IxAlma IxAlas Ixipe InerciatotaldelperfilejeX 8.2 MOMENTO DE INDERCIA EJE Y Inercia de las secciones planas 4 cm 601.87 3 bfipe tfipe 2 12 1 IyAlas Inerciadelasalasdelperfil
MOMENTOSDEINERCIADELASECCIÓN
STEELDESIGN02.PropiedadesgeométricasdevigasIconalas desecciónconstante Página 6 de 8 byIng.AngelManrique 4 cm 0.83 3 twipe tfipe 2 hipe 12 1 IyAlma Inerciadelalmadelperfil Inercia de los filetes InerciadeloscuatrofiletesejeY 4 cm 1.07 2 CGfilete ripe 2 twipe 4 2 ripe à 2 ripe 4 IfileteCG 4 Iyfilete Inercia total del perfil 4 cm 603.78 Iyfilete IyAlma IyAlas Iyipe InerciatotaldelperfilejeY 09RADIODEGIRO cm 12.46 Aipe Ixipe rxipe RadiodegiroX cm 3.35 Aipe Iyipe ryipe RadiodegiroY 10MÓDULODESECCIÓN 10.1 MÓDULO DE SECCIÓN ELÁSTICO 3 cm 557.07 hipe Ixipe 2 Sxipe MódulodesecciónelásticoenX 3 cm 80.5 bfipe Iyipe 2 Syipe MódulodesecciónelásticoenY 10.2 MÓDULO DE SECCIÓN PLÁSTICO X Módulo de sección plástico de las secciones planas 2 tfipe hipe tfipe bfipe Zxipeala Módulodesecciónplástico delasalasdelperfil 3 cm 232.16 Zxipeala 2 tfipe 2 hipe twipe 2 tfipe 2 hipe 2 1 Zxipealma Módulodesecciónplástico delalmadelperfil 3 cm 68.89 Zxipealma Módulo de sección plástico de los filetes CGfilete ripe tfipe 2 hipe 4 2 ripe à 2 ripe 2 Zxipefilete Módulodesecciónplástico delosfiletes 3 cm 13.13 Zxipefilete
STEELDESIGN02.PropiedadesgeométricasdevigasIconalas desecciónconstante Página 7 de 8 byIng.AngelManrique Módulo de sección plástico total del perfil 3 cm 628.36 Zxipefilete Zxipealma Zxipeala 2 Zxipe Módulodesecciónplástico totaldelperfil
MÓDULO DE SECCIÓN PLÁSTICO Y Módulo de sección plástico de las secciones planas 3 cm 60.19 2 1 2 bfipe tfipe 2 bfipe 2 Zyipeala Módulodesecciónplástico delasalasdelperfil 3 cm 1.76 2 twipe 2 twipe tfipe 2 hipe 2 1 zyipealma Módulodesecciónplástico delalmadelperfil Módulo de sección plástico de los filetes CGfilete ripe 2 twipe 4 2 ripe à 2 ripe 2 Zyipefilete Módulodesecciónplástico delosfiletes 3 cm 0.67 Zyipefilete Módulo de sección plástico total del perfil 3 cm 125.22 Zyipefilete zyipealma Zyipeala 2 Zyipe Módulodesecciónplástico totaldelperfil 11CONSTANTESTORSIONALES 11.1 CONSTANTE TORSIONANTE ³1ipe Coeficiente 0.18 2 tfipe 2 twipe 0.0725 2 tfipe ripe twipe 0.0865 tfipe ripe 0.136 tfipe twipe 0.22 0.042 ³1ipe D1ipe Coeficiente cm 1.92 tfipe ripe 2 4 twipe ripe twipe 2 ripe tfipe D1ipe Constantetorsionante.STEELDESIGNGUIDE9 4 tfipe 0.42 4 D1ipe ³1ipe 2 3 twipe tfipe hipe 3 tfipe bfipe 2 3 1 Jipe 4 cm 20.06 Jipe 11.2 CONSTANTE DE ALABEO 6 cm 126332.32 4 2 tfipe hipe Iyipe Cwipe Constantedealabeo.STEELDESIGNGUIDE9
10.3
RESUMENDEPARAMETROSGEOMÉTRICOS
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STEELDESIGN02.PropiedadesgeométricasdevigasIconalas
VIGA "IPE300" m kgf 42.24 Pmlipe Pesoporml 4 cm 8356.11 Ixipe InerciaX 4 cm 603.78 Iyipe InerciaY 3 cm 557.07 Sxipe ModuloelàsticoX 3 cm 80.5 Syipe ModuloelàsticoY 3 cm 628.36 Zxipe ModuloplàsticoX Figura3.Resumen deGeometría 3 cm 125.22 Zyipe ModuloplàsticoY 4 cm 20.06 Jipe ConstanteTorsional 6 cm 126332.32 Cwipe Constantedealabeo
