Ejemplo D.1 Elemento de tracción en forma de W
Yurii Shumak
Se comparan los resultados del cálculo del límite de elasticidad por tracción y del límite de esbeltez recomendado según SDC Verifier y los Ejemplos de diseño de AISC (versión oficial 14.1). El objetivo es probar el SDC Verifier y alcanzar resultados válidos según la Especificación para Edificios de Acero Estructural (ANSI/AISC 360-10 capítulo D).
Los resultados se generan con SDC Verifier 3.6 y se calculan con FEMAP v11.0.0
Tarea:
Selecciona una pieza en forma de W de 8 pulgadas, ASTM A992, para soportar una carga muerta de 30 kips y una carga viva de 90 kips en tracción. El elemento tiene 7 m de longitud. Comprueba la resistencia del elemento según la LRFD y la ASD con la conexión atornillada del extremo que se muestra. Comprueba que el elemento cumple el límite de esbeltez recomendado. Supón que no rigen los estados límite de la conexión.
Solución
Del capítulo 2 de ASCE/SEI 7, la resistencia requerida es:
| LRFD | ASD |
|---|---|
| Pu=1.2(30kips)+1.6(90kips)=180 kips | Pa=30 kips+90 kips=120 kips |
De la Tabla 5-1 del Manual AISC, prueba con un W8×21.
A partir de la Tabla 4-2 del Manual AISC, las propiedades del material son las siguientes:
- W8×21
- ASTM A992
- Fy=50 ksi
- Fu=65 ksi
A partir de la Tabla 1-1 y 1-8 del Manual AISC, las propiedades geométricas son las siguientes:
- W8×21
- Ag =6,16 pulg.2
- bƒ =5,27 pulg.
- tƒ =0,400 pulg.
- ry =1,26 pulg.
- WT4×10,5
- γ‾ =0,831 pulg.
- Flexión por tracción
De la Tabla 5-1 del Manual AISC, el límite elástico de tracción es:
| LRFD | ASD |
|---|---|
| 277 kips > 180 kips o.k | 184 kips > 120 kips o.k |
Compruebe el límite de esbeltez recomendado.
=238 < 300 de la Especificación AISC Sección D1 o.k.
Todas las unidades de medida se eligieron según el sistema métrico británico (lb, in, lb/in^3, lb/in^2).
El material utilizado es acero A992 con tensión de fluencia = 50000 y resistencia a la tracción = 65000.
El área de la sección W8×21 se modifica manualmente del área original 6,06 a 6,16, porque la sección se modela sin filetes.
| Propiedad Geometría | Valor |
|---|---|
| Altura | 8.28 |
| Anchura | 5.27 |
| h | 8.28 |
| a | 5.27 |
| b | 5.27 |
| c | 0.40 |
| d | 0.25 |
| t | 0.40 |
Ejemplo de AISC Ejemplos de diseño
| W8×21 | |
| Ag =6,16 pulg.2 | |
| W8×21 | bƒ =5,27 pulg. |
| ASTM A992 | tƒ =0,400 pulg. |
| Fy= 50 ksi | d =8,28 pulg. |
| Fu =65 ksi | ry =1,26 pulg. |
Nota: La viga en I se creó en Femap (sección incorporada) con un área A =6,06 m^2 (no se tuvieron en cuenta los filetes de la sección laminada), pero en SDC Verifier el área se cambió a A = 6,16 m^2 según los datos de entrada del ejemplo.
Cargas y restricciones del MEF
2..Carga muerta 30 kips
| Definición Título | Tipo de carga | Aplicada en | Valor(es) |
|---|---|---|---|
| 1..Fuerza en el Nodo | Fuerza | Nodo 11 | (30000;0;0) |
3..Carga viva 90 kips
| Definición Título | Tipo de carga | Aplicada en | Valor(es) |
|---|---|---|---|
| 1..Fuerza en el Nodo | Fuerza | Nodo 11 | (90000;0;0) |
1.Fijo
| Definición | Cuenta | Tipo (DOF) |
|---|---|---|
| 1..Restricción en el Nodo | 1 nodo(s) | Tx Ty Tz Rx Ry Rz |
Comprobación 1..ANSI / AISC LRFD 360-10
Comprobación de delgadez
Comprueba el Límite de Esbeltez Recomendado
Control axial
Todos (LS1, 17 Forma(s) de propiedad)
Del capítulo 2 de ASCE/SEI 7, la resistencia a la tracción requerida es:
Flexión por tracción
De la Tabla 1-5 del Manual AISC, el límite elástico de tracción es:
Comparando los resultados del cálculo en SDC Verifier y en el Ejemplo D.1 se puede ver que los valores coinciden completamente. La tensión de fluencia en tracción es de 277 kips > tensión de tracción requerida es de 180 kips. La relación de esbeltez Y es 238 < límite máximo de esbeltez para miembros en tracción es 300 (AISC 360-10 capítulo D.1).
Descargar archivo de proyecto, modelo e informe de SDC Verifier Example D.1
Lista completa de ejemplos AISC 360-10
