Ejemplo E.2 Columna empotrada con alma esbelta
Yurii Shumak
Los resultados se generan con SDC Verifier 3.6 y se calculan con FEMAP v11.0.0
Tarea:
Verifique que una columna construida, ASTM A572 Grado 50 con bridas PL1 pulg. × 8 pulg. bridas y PL¼× 15 pulg. El alma es suficiente para soportar una carga muerta de 70 kips y una carga viva de 210 kips en compresión axial. La longitud de la columna es de 15 ft y los extremos están fijados con pasadores en ambos ejes.
Solución:
A partir de la tabla 2-5 del manual AISC, las propiedades de los materiales son las siguientes:
Columna empotrada
- ASTM A572 Grado 50
- Fy = 50 ksi
- Fu = 65 ksi
Las propiedades geométricas son las siguientes:
Columna empotrada
- d = 17,0 pulg.
- bf = 8,00 pulg.
- tf = 1,00 pulg.
- h = 15,0 pulg.
- tw = ¼in.
Del capítulo 2 de ASCE/SEI 7, la resistencia a la compresión requerida es:
Propiedades de la sección construida (sin tener en cuenta las soldaduras en ángulo)
A = 2(8,00 pulg.)(1,00 pulg.) + 15,0 pulg.(¼ pulg.)= 19,8 pulg2.
Esfuerzo de pandeo por flexión elástica
De la Figura C-A-7.1 del Comentario a las Especificaciones del AISC, para una condición con pasadores, k = 1,0.
Dado que la longitud no arriostrada es la misma para ambos ejes, el eje y-y regirá por inspección.
Tensión de pandeo por flexión elástica
Nota: El pandeo por torsión generalmente no regirá si KLy ≥ KLz; sin embargo, la comprobación se incluye aquí para ilustrar el cálculo.
De la nota del usuario en la sección E4 de la especificación AISC,
De la Guía de diseño 9 del AISC, ecuación 3.4,
Por lo tanto, se controla el estado límite de pandeo por flexión.
UtiliceFe = 38,3 ksi.
Esbeltez
Compruebe si las bridas son esbeltas utilizando la tabla B4.1a de la especificación AISC y, a continuación, determine Qs, el factor de reducción del elemento no rigidizado (brida) utilizando la sección E7.1 de la especificación AISC.
Calcule kc utilizando la tabla de especificaciones AISC B4.1b nota [a].
Para las bridas,
Determine la relación de esbeltez límite del ala, Λr, a partir de la tabla B4.1a, caso 2, de la especificación AISC.
Λ < Λr por lo tanto, la brida no es esbelta y Qa = 1,0.
Compruebe si el alma es esbelta y, a continuación, determine Qs, el factor de reducción del elemento rigidizado (alma) utilizando la sección E7.2 de la especificación AISC.
Determine el límite del alma esbelta a partir del caso 5 de la tabla B4.1a de las especificaciones AISC.
Λ > Λr lo tanto, la red es delgada
donde Ae = área efectiva basada en la anchura efectiva reducida, be
De la ecuación E7-17 de la especificación AISC, tome ƒ como Fcr con Fcr calculado en base a Q = 1,0.
Ecuaciones E7-2 y E7-3 basadas en KL/ry.
KL/r = 86,5 como se calculó anteriormente
Esfuerzo de pandeo por flexión
Determine si se aplica la ecuación E7-2 o E7-3 de la especificación AISC.
KL/r = 86,5 como se calculó anteriormente
Por lo tanto, se aplica la ecuación E7-2 de la especificación AISC.
Resistencia nominal a la compresión
Según la sección E1 de la especificación AISC, la resistencia a la compresión disponible es:
Ejemplo de AISC Ejemplos de diseño
Resumen del material
Resumen de propiedades
| Propiedad Geometría | Valor |
|---|---|
| Altura | 17.00 |
| Anchura | 8.00 |
| h | 17.00 |
| a | 8.00 |
| b | 8.00 |
| c | 1.00 |
| d | 0.25 |
| t | 1.00 |
Cargas y restricciones del MEF
1..Carga muerta 70 kips
2..Carga viva 210 kips
Restricción
1.. Pinned
Comprobación 1..ANSI / AISC LRFD 360-10
Características del haz
Todos (LS1, Todas las entidades)
Comprobación axial
Todos (LS1, 1 elemento(s))
Resistencia nominal a la compresión
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 506 kips. Example E2
