Este documento describe los conceptos fundamentales de los miembros en flexión según el Capítulo F de AISC 360-2016. Explica cuatro tipos de falla en miembros en flexión: plastificación, volcamiento, pandeo local y pandeo global. También clasifica los tipos de vigas según su soporte lateral y geometría de la sección, e identifica los factores que afectan la capacidad de resistencia al volcamiento de una viga.
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Este documento describe los conceptos fundamentales de los miembros en flexión según el Capítulo F de AISC 360-2016. Explica cuatro tipos de falla en miembros en flexión: plastificación, volcamiento, pandeo local y pandeo global. También clasifica los tipos de vigas según su soporte lateral y geometría de la sección, e identifica los factores que afectan la capacidad de resistencia al volcamiento de una viga.
Este documento describe los conceptos fundamentales de los miembros en flexión según el Capítulo F de AISC 360-2016. Explica cuatro tipos de falla en miembros en flexión: plastificación, volcamiento, pandeo local y pandeo global. También clasifica los tipos de vigas según su soporte lateral y geometría de la sección, e identifica los factores que afectan la capacidad de resistencia al volcamiento de una viga.
Este documento describe los conceptos fundamentales de los miembros en flexión según el Capítulo F de AISC 360-2016. Explica cuatro tipos de falla en miembros en flexión: plastificación, volcamiento, pandeo local y pandeo global. También clasifica los tipos de vigas según su soporte lateral y geometría de la sección, e identifica los factores que afectan la capacidad de resistencia al volcamiento de una viga.
• Vigas con soporte lateral adecuado • Arriostramientos poco espaciados • Inestabilidad global no controla capacidad
• Vigas sin soporte lateral
• Arriostramientos a espaciamiento mayor • Inestabilidad global puede controlar la capacidad
11 CLASIFICACION
De acuerdo a la geometría de la sección:
• Vigas de sección compacta • Relaciones ancho/espesor pequeñas • Capacidad de la sección dada por plastificación • Vigas de sección no compacta • Relaciones ancho/espesor intermedias • Capacidad dada por inestabilidad local inelástica • Vigas de sección esbelta • Relaciones ancho/espesor grandes • Capacidad dada por inestabilidad local elástica
12 4. Modos de falla
• Plastificación de la sección
• Volcamiento
• Pandeo local
13 PLASTIFICACION
•Material elástico-perfectamente plástico
sy
s E
e •No hay inestabilidad •No hay fractura •No hay fatiga
14 PLASTIFICACION
• Comportamiento de la sección
15 PLASTIFICACION
PLASTIFICACION
• Momento plástico N = At Fy − Ac Fy = 0 At = Ac
x x M p = Fy Ac yc + Fy At yt = Fy ( Ac yc + At yt ) Eje neutro plástico = Fy Z x
Módulo plástico Z x = Ac yc + At yt
16 PLASTIFICACION
PLASTIFICACION Mp Z x Fy Zx = = = M y S x Fy S x • Factor de forma
= 1. 50 = 1.27 = 1. 70
Secciones laminadas = 1.09 ~ 1.20 ≈ 1.50
17 PLASTIFICACION
• Viga en flexión M
M p
M y
18 VOLCAMIENTO • Viga bajo momento uniforme
19 VOLCAMIENTO
VOLCAMIENTO • Arriostramiento lateral
• Continuo
• Puntual
20 VOLCAMIENTO ELASTICO VOLCAMIENTO ELÁSTICO
M0senf
M0cosf M0sen
21 VOLCAMIENTO ELASTICO VOLCAMIENTO ELÁSTICO du M x = M 0 , M y = M 0 f , M z = M 0 dz d 2v d 2v M x = − EI x 2 EI x 2 + M 0 = 0 dz dz d 2u d 2u M y = − EI y 2 EI y 2 + M 0 f = 0 dz dz df d 2f df d 2f du M z = GJ − EC w 2 GJ − EC w 2 − M 0 =0 dz dz dz dz dz
2 ECw M cr = EI y GJ 1 + L L2 GJ 22 VOLCAMIENTO ELÁSTICO
Factores que afectan Mcr
• Condiciones de apoyo • Arriostramientos intermedios • Relación de inercias • Cargas aplicadas • Punto de aplicación de la carga
Causas: • Plastificación parcial de la sección • Tensiones residuales • Imperfecciones iniciales
26 VOLCAMIENTO INELÁSTICO
• Tensiones residuales
Fluencia en compresión
M Fluencia en tracción
27 VOLCAMIENTO INELASTICO VOLCAMIENTO INELÁSTICO
• Imperfección inicial M Viga ideal Mcr M’cr M cr M 'cr = I y GJ 2 EC w 1 − 1 − 1 + 2 I x EI x L GJ Viga con imperfecciones
v0 v
28 LONGITUDES DE ARRIOSTRAMIENTO LONGITUDES DE ARRIOSTRAMIENTO 2 L2 GJ 0, para Lb cortos • Lp M p = Fy Z x = M cr = EI y EC w 1 + 2 L EC w E 2 hA E hA L p = ry = 2.72ry si = 1.5 Fy 2 Zx Fy Zx
L p = 1.76ry E ( AISC ) Fy
• Lr
29 TIPOS DE VIGAS RESUMEN TIPOS DE VIGAS RESUMEN
Clasificación de las vigas de acero
30 PANDEO LOCAL PANDEO LOCAL
• Afecta a miembros de sección no compacta o esbelta.
31 PANDEO LOCAL ELÁSTICO
• Tensión crítica de pandeo
2E t2 s cr = k 12(1 − 2 )b 2
32 EFECTO DE LA ESBELTEZ
elástico
compacta no compacta esbelta
lp lr 33 5. Clasificación de las secciones de acero
• Secciones tipo 1 o sísmicamente compactas
• Secciones tipo 2 o compactas
• Secciones tipo 3 o no compactas
• Secciones tipo 4 o esbeltas
34 SECCIONES TIPO 1
• Secciones para diseño sísmico
• Alcanzan Mp
• Capacidad de rotación inelástica de 8 a 10 veces la rotación
de fluencia
35 SECCIONES TIPO 1
• Alas conectadas al alma o almas en forma continua.
Soldadura de filete
Perfiles armados Perfiles laminados
36 SECCIONES TIPO 1 REQUISITOS SECCIONES TIPO 1
• Sección tiene un eje de simetría
• l ≤ lps para todos los elementos
37 SECCIONES TIPO 2 CARACTERÍSTICAS SECCIONES TIPO 2
• Secciones para diseño plástico
• Alcanzan Mp • Capacidad de rotación inelástica de 3 veces la rotación de fluencia • Utilizadas en: a) estructuras diseñadas plásticamente, b) bajo cargas predominantemente estáticas, y c) en zonas sísmicas, con factores de comportamiento sísmico reducidos.
38 SECCIONES TIPO 2 REQUISITOS SECCIONES TIPO 2
• Alas conectadas al alma o almas en forma continua.
Soldadura de filete
Perfiles armados Perfiles laminados
39 SECCIONES TIPO 2 REQUISITOS SECCIONES TIPO 2
• Deben tener un eje de simetría en el plano de la carga, si
análisis no incluye efectos de la asimetría.
Plano de carga
• l ≤ lp para todos los elementos
40 SECCIONES TIPO 3 CARACTERÍSTICAS SECCIONES TIPO 3
• Secciones para diseño elástico
• Pueden o no alcanzar Mp • Sin capacidad de rotación inelástica. • Utilizadas en: a) estructuras diseñadas elásticamente, b) bajo cargas predominantemente estáticas
41 SECCIONES TIPO 4 CARACTERÍSTICAS SECCIONES TIPO 4
• Secciones para diseño elástico
• Falla por pandeo local elástico de alguno de los elementos planos que las componen. • No alcanzan Mp • Sin capacidad de rotación inelástica.
42 SECCIONES TIPO 3 y 4
• Tipo 3: lp ≤ l ≤ lr para algunos elementos
• Tipo 4: lr ≤ l para algunos elementos
43 TIPOS DE SECCIONES RESUMEN 6-8qy M 3q y Mp
2 1 My 3
Clasificación de las secciones de acero
44 LIMITES ESBELTEZ AISC NO RIGIDIZADOS
Tabla B4.1b especificaciones AISC 2016
45 LIMITES ESBELTEZ AISC RIGIDIZADOS
Tabla B4.1b especificaciones AISC 2016
46 INTRODUCCION
6. Diseño
• AISC es especificación más usada en Latinoamérica.
• Disposiciones desarrolladas en base a lo ya visto.
47 LONGITUDES DE ARRIOSTRAMIENTO AISC
• Secciones I con doble simetría y canales con elementos
compactos E L p = 1,76ry Fy
donde 1 perfil I I y Cw r =2 c = ho I y ho ts Sx 2 C canal w
Especificaciones AISC 2016
48 LONGITUDES DE ARRIOSTRAMIENTO AISC
• Secciones I con doble simetría y alma no compacta,
secciones I con simetría simple y alma no esbelta E L p = 1,1rt Fy
hc/2 hc t w aw = b fct fc
Especificaciones AISC 2016
49 LONGITUDES DE ARRIOSTRAMIENTO AISC
• Secciones I con doble simetría y simetría simple con alma
• Resistencia a la flexión fb = 0.9 (LRFD) Wb = 1.67 (ASD)
Mn será el menor valor entre la capacidad por fluencia y por
volcamiento del miembro
• Perfiles I y C • Fluencia (plastificación) de la sección
M n = M p = Fy Z x 53 MIEMBROS DE SECCIÓN COMPACTA • Volcamiento Lb − L p • Lp < Lb ≤ Lr M n = Cb M p − (M p − 0,7 Fy S x ) M p L − L r p
2 Cb E 2 J c Lb • Lb ≥ Lr M n = Fcr S x M p Fcr = 2 1 + 0,078 Lb S x ho rts rts
1 perfil I I y Cw ho r = 2 c = ho I y ts Sx 2 C canal w
54 MIEMBROS DE SECCIÓN COMPACTA
• Secciones tubulares ([], O, etc.)
• Fluencia (plastificación) de la sección
M n = M p = Fy Z Z : módulo plástico con respecto al eje de flexión
55 MIEMBROS DE SECCION COMPACTA MIEMBROS DE SECCIÓN COMPACTA
• Perfiles T y TL cargados en el plano de simetría
• Fluencia (plastificación) de la sección
M n = M p = Fy Z 1.6M y (alma en tracción)
Mn M y (alma en compresión)
56 MIEMBROS DE SECCIÓN COMPACTA
• Volcamiento
57 MIEMBROS DE SECCION COMPACTA MIEMBROS DE SECCIÓN COMPACTA
• Perfiles L • Fluencia (plastificación) de la sección
M n = 1.5M y My: Momento de fluencia en torno al eje de flexión
58 MIEMBROS DE SECCION COMPACTA MIEMBROS DE SECCIÓN COMPACTA
• Volcamiento
59 MIEMBROS DE SECCIÓN COMPACTA • Flexión en torno a un eje geométrico • Sin restricción al volcamiento Signo – se aplica si punta del ala está en compresión
M y = 0.8M y, geom • Volcamiento restringido en el punto de máximo momento M e = 1.25M e M y = M y , geom
