STEEL DESIGN 06 ANGEL MANRIQUE INGENIERO CIVIL ESPECIALISTA EN ESTRUCTURAS MAYO 2023 AISC 360-22 FLEXIÓN EN PERFILES TUBULARES REDONDOS
STEELDESIGN06.FlexiónenperfilestubularesredondosAISC360-22 Página 2 de 9 byIng.AngelManrique Noimprimassinoesnecesario INDICE 0303 INTRODUCCIÓNOBJETIVO 0304 BASESPARAELDISEÑOCALIDADDELOSMATERIALES 0405 GEOMETRÍAYCONDICIONESDEAPOYOCARGASYSOLICITACIONES 0609 DISEÑOPORCAPACIDADRESISTENTEDISEÑOPORCAPACIDADDESERVICIO
Losperfilestubularesredondossefabricanmedianteunprocesocontinuodecilindradodeplanchasacordea losrequerimientosydimensionesdelaseccióntransversal.Alfinaldelprocesodecilindrado,sellevaacabo unasoldaduramedianteunacorrienteeléctricadealtafrecuenciaparaunirlosextremosdelcilindro.El siguientepasoenelprocesodefabricaciónesrealizarunraspadomecánicoparaeliminarlosrestosde soldadurayescoriasuperficial.
Paraestetipodeperfileslacapacidadresistenteaflexión estálimitadaporlaposibilidaddefallaporpandeo local.Paraevitarqueelpandeolocalcontroleelestadolímitedecapacidadresistenteamomentosedeben utilizarperfilescompactos.Esdecir,loselementosquecomponenlaseccióntransversaldebencumplirconla relaciónancho-espesorlímiteestablecidaenlatablaB4.1 delaAISC360-2022.
Aligualqueparalosperfilestubularesrectangularespermiteparaperfilescompactosredondosla plastificacióndelaseccióntransversaleneldiseñoaflexión.Paraelcálculodelmódulodesecciónplástico, sedebeubicarelejequedivideenpartesigualeseláreadela seccióntransversal.Luego,elmódulode secciónplásticoseobtienemultiplicandoelvalordecadaáreaporladistanciaentreelejeyelcentroidedel áreacorrespondiente.
Adiferenciadelasseccionesrectangularesunadelasdificultadesalahoradeutilizarperfilesdesección redondasonlasunionesentreestos.Engeneral,lasseccionescilindricassonutilizadascomopilareso arriostramientoslateralescomodiagonalesconcéntricas ycruciformes.
02OBJETIVO
Elpresentedocumentoestáreferidoaldiseñomedianteelmétododelosestadoslimitespordecapacidad resistenteydeservicio,paraperfilestubularesredondos ocilindricos.
03BASESPARAELDISEÑO
Normas Nacionales
1. NCh427/12016.Construcción-Estructurasdeacero-Parte1:Requisitosparaelcálculodeestructurasdeaceroparaedificios
Normas Internacionales
1.
2.
ANSI/AISC360-22.SpecificationforStructuralSteelBuildings
AISIManualCold-FormedSteelDesign2008Edition
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STEELDESIGN06.FlexiónenperfilestubularesredondosAISC360-22
01INTRODUCCIÓN
STEELDESIGN06.FlexiónenperfilestubularesredondosAISC360-22 Página 4 de 9 byIng.AngelManrique Noimprimassinoesnecesario 04CALIDADDELOSMATERIALES 4.1 ACERO ESTRUCTURAL Esfuerzodelfluencia MPa250 f ys Modulodeelasticidad MPa200000 E s 3 m kgf 7850 ³a PesounitariodelaceroModulodePoisson 0.3 ¿ MPa 76923.08 ¿ 12 E s G s Modulodecorte 05GEOMETRÍAYCONDICIONESDEAPOYO 5.1. CONDICIONES DE APOYO Separaciónentreapoyos mm6000 L x Figura1.Condicionesdeapoyodeviga Numerodearriostramientoslaterales Nlat 1 5.2. GEOMETRÍA Y PROPIEDADES MECÁNICAS D4"x4.0mm Tipodeperfil Alturatotaldedelperfil in 4 DHSS Espesordelperfil mm 4 eDHSS 2 cm 12.26 ADHSS Áreadelasección m kgf 9.63 PDHSSml Pesoporml 4 cm 146.28 IDHSSx InerciaX Figura2.Geometría 4 cm 146.28 I DHSSy InerciaY RadiodegiroX cm 3.45 rDHSSx 3 cm 38.89 ZDHSSx RadiodegiroX cm 3.45 rDHSSy ModuloPlàsticoX 3 cm 28.8 SDHSSx 3 cm 38.89 Z DHSSy ModuloelàsticoXModuloPlàsticoY 3 cm 28.8 SDHSSy 4 cm 292.57 JDHSS ModuloelàsticoYConstanteTorsional
CARGASYSOLICITACIONES
6.1.
Cargadediseñosentidofuerte(Incluyepesopropio)
6.2.
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STEELDESIGN06.FlexiónenperfilestubularesredondosAISC360-22
m kgf 40 qcrf
CARGAS MAYORADAS
m kgf 25 qcs
Cargadediseñopordeflexión(Incluyepesopropio)
SOLICITACIONES Sentido fuerte 180mkgf 8 2 L x qcrf Macf Momentoactuantemáximodediseñosentidofuerte kgf 120 2 L x qcrf Vacf Cortanteactuantemáximodediseñosentidofuerte
DISEÑOPORCAPACIDADRESISTENTE
7.1. LIMITACIONES GEOMÉTRICAS
Límite de esbeltez
Relaciónlímiteancho/espesordeelementoscompactos TablaB4.1bAISC360-22
Relaciónlímiteancho/espesordeelementosesbeltos TablaB4.1bAISC360-22
Relaciónancho/espesordelelemento TablaB4.1bAISC360-22
Aplicabilidad de la norma
7.2. CAPACIDAD RESITENTE SENTIDO FUERTE
Capacidad resistente al momento flector
×b
Resistencianominalamomentoporfluencia
Resistencianominalamomentoporpandeolocal
Elementoscompactos
Elementosnocompactos
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1.98 f ys E s 0.07 »pf
8.77 f ys E s 0.31 »rf
eDHSS DHSS »fE
25.4 »fE "ESBELTO"
f ys E s 0.45 »fE Relaciondeesbeltezmáxima "OK. APLICA AISC"
0.90
Factordeminoraciónalmomentoflector Art.F1.a.AISC360-22
Esfuerzodelfluencia MPa
3 cm 38.89
250 f ys
ZDHSSx
892.26mkgf ZDHSSx f ys
M
Módulodesecciònplàstico Momentoresistentenominalporfluencia Ec.F8-1.AISC360-22
×b
nf1
892.26mkgf
"NO
Momentoporpandeolocaldelala Ec.F7-2.AISC360-22
Mnf1 Mnf2a
APLICA"
3 cm
SDHSSx
28.8
Modulodesecciònelàstico
Página 7 de 9 byIng.AngelManrique Noimprimassinoesnecesario SDHSSx f ys eDHSS DHSS E s 0.021 ×b Mnf2b Momentoporpandeolocaldeelementos nocompactos Ec.F8-2.AISC360-22 1097.68mkgf Mnf2b "NO APLICA"
3 cm 28.8 SDHSSx Modulodesecciònelàstico EsfuerzoCrìtico Ec.F8-4.AISC360-22 MPa 2598.43 eDHSS DHSS E s 0.33 F crM
Ec.F8-3.AISC360-22 SDHSSx F crM ×b Mnf2c 6866.99mkgf Mnf2c "APLICA"
pandeolocal Art.F8AISC360-22 6866.99mkgf Mnf2 "ESBELTO"
min Mnf2 Mnf1 Mnf Momentoresistentenominal 892.26mkgf Mnf Capacidad resistente al cortante Resistencianominalalcortesentidofuerte Factordeminoraciònalcortante Art.G1.AISC360-22 0.9 ×v 2 cm 12.26 ADHSS Areagruesadelasecciòn Distanciadesdeelmáximohastalafuerza decortecero mm 3000 L x 0.5 L v Relaciónancho/espesordelelemento TablaB4.1bAISC360-22 25.4 »fE Esfuerzodelfluencia MPa 250 f ys "ACERO CONVENCIONAL" MPa 1032.75 4 5 eDHSS DHSS D HSS L v E s 1.6 FcrVa1 Esfuerzocrìticodepandeoporcortante Art.G5-2(a-b).AISC360-22
STEELDESIGN06.FlexiónenperfilestubularesredondosAISC360-22
Elementosesbeltos
Momentoporpandeolocaldelala
Resistencianominalamomentopor
Momentoresistentenominal
7.4. RESUMEN DE DISEÑO POR CAPACIDAD RESISTENTE
STEELDESIGN06.FlexiónenperfilestubularesredondosAISC360-22 Página 8 de 9 byIng.AngelManrique Noimprimassinoesnecesario MPa 1218.6361 2 3 eDHSS DHSS E s 0.78 FcrVa2 MPa 1218.64 max FcrVa2 FcrVa1 F crVa MPa 150 f ys 0.6 FcrVb if else FcrVb F crVa MPa 250 f ys 100 »fE F crV MPa 150 F crV kgf 8441.95 2 ADHSS F crV ×v Vnf Cortanteresistentenominal
Diseño a flexión uniaxial Momentoactuantemáximodediseñosentidofuerte 180mkgf Macf Momentoresistentemáximosentidofuerte 892.26mkgf Mnf 1 Mnf Macf Factordeutilizaciónamomento Ec.H1-1b.AISC360-22 % 20.17 "OK" Diseño a corte Cortanteactuantemáximodediseñosentidofuerte kgf 120 Vacf Resistencianominalalcortesentidofuerte kgf 8441.95 Vnf 1 Vnf Vacf Factordeutilizaciónacortante % 1.42 "OK"
DISEÑOPORCAPACIDADDESERVICIO
8.1. DISEÑO POR DEFLEXIÓN
LanormaNCh427/12016especificaensudisposiciónL1queparalosestadoslímitesdeservicio,las cargasylascombinacionesdecargaapropiadasseencuentraneneldocumentoMinimumDesignLoads andAssociatedCriteriaforBuildingsandOtherStructures (ASCE/SEI7),AnexoC.
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Sentido fuerte mm 16.67 360 L x Dlim Deformaciónlimite AnexoCASCE/SEI7 mm 14.14 I DHSSx E s 384 4 L x qcs 5 D max Deformaciónmáximadelaviga 1 Dlim D max Factordeutilizaciónpordeflexión % 84.85 "OK"
