UNIVERSIDAD AUTONOMA TOMAS FRIASFACULATAD DE INGENIERIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL PROYECTO DE DISEÑO ESTRUCTURAL DE UN TINGLADO Univ.: Cladimir Paco Villca CI: 8558312 Materia: Estructuras Metalicas CIV-245 Docente: Ing. Marco Singuri Fecha: 12-Fecbrero-2014 2º PRESENTACION 5.1. DISEÑO A TRACCION Haciendo una inspección de todas las cerchas los más críticos son las cerchas 2 y 4 ahí se encuentran los máximos esfuerzos de tensión y compresión. 5 4 3 2 1 2 Datos obtenidos de Sap de la envolvente P= 2616,12 kgf P= 5,77 klbf L= 2,36443 m DESEÑO PARA LAS SIGUIENTES CONDICIONES Perfil C??? Fy= 50 ksi Fu= 70 ksi Pu= 5,77 Klb Carga solicitante L= 93,09 Pulg long del tramo de esfuerzo ɸt= 0,9 Traccion La Estructura se construira mediante soldadura 𝑃𝑢 𝐴𝑔 𝑚𝑖𝑛 = ∅𝑡 ∗ 𝐹𝑦 Agmin= 0,128 [in2] 26 in 93.09 ≤ 300 0.25 Klb Ok se adopta porque [ØPu resistente > Pu solicitante] b) Prueva de la Seccion Elegida a Tracción por FALLA POR SOLDADURA.1º Iteracion: Se Diseñara con secciones Circulares Buscamos en la tabla de LRFD un perfil que tenga una area moyor a la area solicitada.77 Klb Pu solicitante Fy= 50 [Klb/in2] 𝑃𝑢 = ∅𝑡 ∗ 𝐴𝑔 ∗ 𝐹𝑦 𝑃𝑜𝑟 𝐹𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 ØPu= 11.5𝑤 ≤ 𝑙 ≤ 2𝑤 𝑈 = 0.840 in Diametro Exterior e= 0.87 3º 1𝑤 ≤ 𝑙 ≤ 1.75 ∅𝑃𝑢 = ∅𝑡 ∗ 𝐴𝑒 ∗ 𝐹𝑢 𝐴𝑒 = 𝑈 ∙ 𝐴𝑛 Existen 3 Casos 1º 2𝑤 ≤ 𝑙 𝑈=1 2º 1. Se adopta el perfil PIPE 1/2" Ag= 0.017 in4 Momento de Inercia r= 0.250 in2 Area Bruta D= 1/2 in Diametro Exterior D= 0.19 [in2] Fu= 70 [Klb/in2] ∅𝑃𝑢 = ∅𝑡 ∗ 𝐴𝑒 ∗ 𝐹𝑢 𝑃𝑜𝑟 𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 Pu= 5. Pu= 5.75 Ae= 0.09 in rmin= 0. 𝐿 ≤ 300 𝑟𝑚𝑖𝑛 L= 93.26 . Para Soldadura Øs= 0.5𝑤 𝑈 = 0.109 in Espesor I= 0.26 in Radio de giro a) Prueva de la Seccion Elegida a Tracción por FALLA FLUENCIA.84 Klb Ok se adopta porque [ØPu resistente > Pu solicitante] c) Verificacion de Esbeltez.77 Klb Pu solicitante Carga resistente por el perfil ØPu= 9.75 Como no existen pernos el An=Ag No conocemos el W y L diseñamos para el mas Critico U= 0. 050 in Diametro Exterior e= 0.09 ≤ 300 0.77 Klb Pu solicitante Fy= 50. Para Soldadura Øs= 0. 356.75 Ae= 0.99 Klb Ok se adopta porque [ØPu resistente > Pu solicitante] b) Prueva de la Seccion Elegida a Tracción por FALLA POR SOLDADURA.77 Klb Pu solicitante Carga resistente por el perfil ØPu= 13.26 278.25 [in2] Fu= 70 [Klb/in2] ∅𝑃𝑢 = ∅𝑡 ∗ 𝐴𝑒 ∗ 𝐹𝑢 𝑃𝑜𝑟 𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 Pu= 5.9 Pu= 5.09 in rmin= 0.658 ≤ 300 Falla rechazar Cambiar el Perfil Siguiente 2º Iteracion: Como el perfil anterior a Fallado escogemos el Perfil siguiente Se adopta el perfil PIPE 3/4" Ag= 0.75 ∅𝑃𝑢 = ∅𝑡 ∗ 𝐴𝑒 ∗ 𝐹𝑢 𝐴𝑒 = 𝑈 ∙ 𝐴𝑛 Existen 3 Casos 1º 2𝑤 ≤ 𝑙 𝑈=1 2º 1.037 in4 Momento de Inercia r= 0.5𝑤 𝑈 = 0.333 in2 Area Bruta D= 3/4 in Diametro Exterior D= 1.87 3º 1𝑤 ≤ 𝑙 ≤ 1.11 Klb Ok se adopta porque [ØPu resistente > Pu solicitante] c) Verificacion de Esbeltez.5𝑤 ≤ 𝑙 ≤ 2𝑤 𝑈 = 0. 𝐿 ≤ 300 𝑟𝑚𝑖𝑛 L= 93.75 Como no existen pernos el An=Ag No conocemos el W y L diseñamos para el mas Critico U= 0.00 [Klb/in2] 𝑃𝑢 = ∅𝑡 ∗ 𝐴𝑔 ∗ 𝐹𝑦 𝑃𝑜𝑟 𝐹𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 ØPu= 14. Øs= 0.33 in 93.334 in Radio de giro a) Prueva de la Seccion Elegida a Tracción por FALLA FLUENCIA.113 in Espesor I= 0.706 ≤ 300 Ok se adopta porque [L/r < 300] . DISEÑO A COMPRESION 5 4 3 2 1 2 .Fin de iteracion Todos los analisis han cumplido. Finalmente el perfil adoptado para elementos a Traccion es: Perfil Adoptado: PIPE 3/4" 5.2. 67 [Klb/in2] 1º Itreracion Calcular el Ag necesaria 𝑃𝑢 𝑃𝑢 = ∅𝑐 ∗ 𝐹𝑐𝑟 ∗ 𝐴𝑔 = ∅𝑐 ∗ 𝑃𝑐𝑟 → 𝐴𝑔𝑚𝑖𝑛 = ∅𝑐 ∗ 𝐹𝑐𝑟 Pu= 14.97 in Long del tramo de esfuerzo L= 8.85 Agmin= 0.41 ft KL= 100.5 Falla por pandeo Elastico λc= 0.5647 m DESEÑO DE LA COLUMNA PARA LAS SIGUIENTES CONDICIONES Perfil C??? Fy= 50 ksi Fu= 70 ksi E= 29000 ksi Pu= 14.415 [in2] .5 Falla por pandeo Inelastico 0.66 Falla por pandeo Inelastico Fy= 50 [Klb/in2] Frc= 41.85 Compresion 1º Diseño Utilizando las Ecuciones: v Para el diseño se puede asumir (TENTATIVAMENDE) aproximadamente : Fy=36Ksi 𝐾𝐿 Fy=50Ksi 𝐶𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 40 ≤ ≤ 70 𝑟 Tomando λc=0.70 [Klb] ∅c= 0.3 kgf P= 14.Datos obtenidos de Sap de la envolvente P= 6666.658𝜆𝑐 𝐹𝑦 𝑠𝑖 𝜆𝑐 ≤ 1.877 𝐹𝑐𝑟 = 𝜆𝑐 2 𝐹𝑦 𝑠𝑖 𝜆𝑐 > 1.70 Klb Carga solicitante K= 1 L= 100.66 Calculamos el esfuerzo critico 2 𝐹𝑐𝑟 = 0.70 klbf L= 2.97 in Øc= 0. Øc= 0.Se Diseñara con secciones Circulares Buscamos en la tabla de LRFD un perfil que tenga una area moyor a la area solicitada.85 Pu= 14.83 Klb Falla rechazar . calculando λc: 𝐾𝐿 𝐹𝑦 𝜆𝑐 = = 3.97 [in] Determinar el tipo de falla.5 Falla por pandeo Inelastico 0.494 in2 Area Bruta D= 1 in Diametro Exterior D= 1.421 [in] KL= 100.133 in Espesor I= 0.315 in Diametro Exterior e= 0.156 [Klb] Calculamos la Carga Resistente: ∅𝑃𝑛 = ∅𝑐 ∗ 𝐹𝑐𝑟 ∗ 𝐴𝑔 Ag= 0.087 in4 Momento de Inercia r= 0.696 Klb Pu solicitante Fy= 50 [Klb/in2] E= 29000 [Klb/in2] r= 0. Se adopta el perfil PIPE 1" Ag= 0.658𝜆𝑐 𝐹𝑦 𝑠𝑖 𝜆𝑐 ≤ 1.170 Falla por pandeo Elastico 𝜋𝑟 𝐸 C alcular Fcr en función al tipo de falla 2 𝐹𝑐𝑟 = 0.364 [Klb/in2] Pcr= 2.421 in Radio de giro a) Prueva de la Seccion Elegida a Compresion.877 𝐹𝑐𝑟 = 𝜆𝑐 2 𝐹𝑦 𝑠𝑖 𝜆𝑐 > 1.494 [in2] ØPn= 1.5 Falla por pandeo Elastico Fcr= 4. 832 Klb Carga Resistente Es mucho menor la carga resistente esto implica que para la siguiente iteracion se debe subir de golpe el area del perfil Buscamos en la tabla de LRFD un perfil que tenga una area moyor a la area solicitada.696 [Klb] Pu solicitante Fy= 50 [Klb/in2] E= 29000 [Klb/in2] r= 0.972 [in] Determinar el tipo de falla.85 Pu= 14.26 239.5 Falla por pandeo Inelastico 0.787 [in] KL= 100. Se adopta el perfil PIPE 2" Ag= 1.5 Falla por pandeo Elastico Fcr= 15. calculando λc: 𝐾𝐿 𝐹𝑦 𝜆𝑐 = = 1.696 Klb Carga Solicitante ØPn= 1.b) Verificacion de Esbeltez.42 in 93.839 ≤ 300 Ok se adopta porque [L/r < 300] 2º Itreracion Como en la 1º Iteracion el perfil ah Fallado escogemos el siguiente mayor Perfil Si comparamos la Carga Ultima resistente con la Carga Solicitante de la 1º Iteracion Pu= 14. 𝐿 ≤ 300 𝑟𝑚𝑖𝑛 L= 100.070 in2 Area Bruta DN= 2 in Diametro Nominal D= 2.154 in Espesor I= 0.97 in rmin= 0.070 [in2] ØPn= 13. 𝐿 .658𝜆𝑐 𝐹𝑦 𝑠𝑖 𝜆𝑐 ≤ 1.666 in4 Momento de Inercia r= 0.09 ≤ 300 0.249 [Klb/in2] Calculamos la Carga Resistente: ∅𝑃𝑛 = ∅𝑐 ∗ 𝐹𝑐𝑟 ∗ 𝐴𝑔 Ag= 1.787 in Radio de giro a) Prueva de la Seccion Elegida a Compresión.87 Klb Falla rechazar b) Verificacion de Esbeltez. Øc= 0.696 Falla por pandeo Elastico 𝜋𝑟 𝐸 C alcular Fcr en función al tipo de falla 2 𝐹𝑐𝑟 = 0.375 in Diametro Exterior e= 0.877 𝐹𝑐𝑟 = 𝜆𝑐 2 𝐹𝑦 𝑠𝑖 𝜆𝑐 > 1. 972 [in] Determinar el tipo de falla.409 Falla por Pandeo Inelastico 𝜋𝑟 𝐸 C alcular Fcr en función al tipo de falla 2 𝐹𝑐𝑟 = 0.700 in2 Area Bruta DN= 2 1/2 in Diametro Nominal D= 2.97 in rmin= 0.700 [in2] ØPn= 31.623 ≤ 200 Ok se adopta porque [L/r < 300] .26 128.85 Pu= 14.47 Klb Ok se adopta porque [ØPu resistente > Pu solicitante] b) Verificacion de Esbeltez.875 in Diametro Exterior e= 0.300 ≤ 200 Ok se adopta porque [L/r < 300] 3º Itreracion Sigue Fallando porque para aceptar el perfil tiene que cumplir ØPn>Pu volvemos a Iterar Se adopta el perfil PIPE 2 1/2" Ag= 1.53 in4 Momento de Inercia r= 0.947 [in] KL= 100.877 𝐹𝑐𝑟 = 𝐹𝑦 𝑠𝑖 𝜆𝑐 > 1.5 Falla por pandeo Inelastico 0. calculando λc: 𝐾𝐿 𝐹𝑦 𝜆𝑐 = = 1.658𝜆𝑐 𝐹𝑦 𝑠𝑖 𝜆𝑐 ≤ 1.09 ≤ 200 0.26 106.97 in rmin= 0. 𝐿 ≤ 200 𝑟𝑚𝑖𝑛 L= 100.776 [Klb/in2] Calculamos la Carga Resistente: ∅𝑃𝑛 = ∅𝑐 ∗ 𝐹𝑐𝑟 ∗ 𝐴𝑔 Ag= 1. Øc= 0.79 in 93.696 [Klb] Pu solicitante Fy= 50 [Klb/in2] E= 29000 [Klb/in2] r= 0.203 in Espesor I= 1.95 in 93. 𝐿 ≤ 200 𝑟𝑚𝑖𝑛 L= 100.947 in Radio de giro a) Prueva de la Seccion Elegida a Compresion.5 Falla por pandeo Elastico 𝜆𝑐 2 Fcr= 21.09 ≤ 200 0. Finalmente el perfil adoptado para elementos a Compresion es: Perfil Adoptado: PIPE 2 1/2" .Fin de iteracion Todos los analisis han cumplido.