Ejemplo E.10 Miembro de compresión HSS rectangular con elementos esbeltos
Yurii Shumak
Los resultados se generan con SDC Verifier 3.6 y se calculan con FEMAP v11.0.0
Tarea:
Seleccione un miembro de compresión rectangular HSS12×8 ASTM A500 Grado B con una longitud de 30 pies, para soportar una carga muerta de 26 kips y una carga viva de 77 kips. La base es fija y la parte superior está clavada.
Se ha seleccionado una columna con elementos esbeltos para demostrar el diseño de un miembro de este tipo.
Solución:
A partir de la tabla 2-4 del manual AISC, las propiedades de los materiales son las siguientes:
- ASTM A500 Grado B
- Fy = 46 ksi
- Fu = 58 ksi
Del capítulo 2 de ASCE/SEI 7, la resistencia a la compresión requerida es:
Tabla Solución
De la Figura C-A-7.1 del Comentario a las Especificaciones del AISC, para una condición de perno fijo, k = 0,8.
(KL)x =(KL)y = 0,8(30,0 pies) = 24,0 pies.
Introduzca la tabla 4-4 del manual AISC para la sección HSS12×8 y pase a la sección más ligera con una resistencia disponible que sea igual o superior a la resistencia requerida, en este caso una HSS12×8×3/16.
De la tabla 4-3 del manual AISC, la resistencia disponible en compresión axial es:
La resistencia disponible puede determinarse fácilmente utilizando las tablas del Manual AISC. Los valores de resistencia disponibles pueden verificarse mediante cálculos manuales, como se indica a continuación, incluyendo ajustes para elementos esbeltos.
Solución de cálculo
A partir de la tabla 1-11 del manual AISC, las propiedades geométricas son las siguientes:
Utilice la calculadora para calcular las propiedades brutas de la sección HSS para la geometría idealizada. Los ajustes para elementos esbeltos que se muestran a continuación siguen formando parte de la verificación de la AISC.
Comprobación de esbeltez
Calcule la relación de esbeltez límite, Λr, a partir de la tabla B4.1a Caso 6 de la especificación AISC para muros de HSS.
= 35,2 < 43,0 y <66,0, por lo que tanto el muro de 8 pulgadas como el de 12 pulgadas son elementos esbeltos.
Tenga en cuenta que para determinar la relación anchura/espesor, b se toma como la dimensión exterior menos tres veces el espesor de pared de diseño según la sección B4.1b(d) de la especificación AISC.
Para la forma seleccionada,
La sección E7 de la especificación AISC se utiliza para un miembro HSS con elementos esbeltos. La resistencia nominal a la compresión, Pn, se determina en función de los estados límite de pandeo por flexión. El pandeo por torsión no regirá para el HSS a menos que la longitud no arriostrada por torsión exceda en gran medida la longitud no arriostrada por flexión de control.
Área efectiva, Ae
donde Ae = suma de las áreas efectivas de la sección transversal basada en las anchuras efectivas reducidas, be
Para bridas de secciones cuadradas y rectangulares de elementos esbeltos de espesor uniforme,
donde ƒ = Pn/Ae = suma de las áreas efectivas de la sección transversal basada en las anchuras efectivas reducidas, sea, pero de forma conservadora tómese como Fy de acuerdo con la nota del usuario de la sección de especificaciones E7.2.
Para las paredes de 8 pulgadas,
Para las paredes de 12 pulg,
Para secciones transversales compuestas únicamente por elementos esbeltos rigidizados, Q = Qa(Qs = 1,0).
Tensión crítica, Fcr
Para el estado límite de pandeo por flexión.
Resistencia nominal a la compresión
De la Sección E1 de la Especificación AISC, La resistencia a la compresión disponible es:
Nota: Aquí se calcula una resistencia disponible menor porque se hizo una suposición inicial conservadora(ƒ = Fy) al aplicar la ecuación E7-18 de la especificación AISC. Se obtiene una solución más exacta iterando desde el paso del área efectiva, Ae, utilizando ƒ = Pn/Ae hasta que converge el valor de ƒ. Las tablas de resistencia de columnas HSS del Manual AISC se calcularon utilizando este procedimiento iterativo.
Ejemplo de AISC Ejemplos de diseño
Resumen del material
Resumen de propiedades
| Propiedad Geometría | Valor |
|---|---|
| Altura | 12.00 |
| Anchura | 8.00 |
| h | 12.00 |
| b | 8.00 |
| d | 0.174 |
Cargas y restricciones del MEF
1..Carga muerta 26 kips
2..Carga viva 77 kips
Restricción
1.. Pinned
Comprobación 1..ANSI / AISC LRFD 360-10
Tubo rectangular
Todos (LS1, 3 PropertyShape(s))
Para la forma seleccionada,
Comprobación axial
Del capítulo 2 ASCE/SEI 7, la resistencia a la compresión requerida es:
Según la sección E1 de la especificación AISC, la resistencia a la compresión disponible es:
Comparando los resultados del cálculo en SDC Verifier y en el ejemplo E.2 podemos ver que los valores coinciden completamente. La resistencia a la compresión disponible es de 141,94 kips.
Descargue el archivo del proyecto SDC Verifier, el modelo y el informe de Example E.10
