Puntos de referencia

Ejemplo E.3 Columna empotrada con bridas esbeltas

/ 01 Mar 2016 / por: Yurii Shumak

Los resultados se generan con SDC Verifier 3.6 y se calculan con FEMAP v11.0.0

Tarea:

Determine si una columna construida, ASTM A572 Grado 50 con bridas PL? × 10½ in y un alma PL¼ in. × 7¼ pulg. El alma tiene suficiente resistencia disponible para soportar una carga muerta de 40 kips y una carga viva de 120 kips en compresión axial. La longitud no arriostrada de la columna es de 15 ft en ambos ejes y los extremos están fijados con pasadores.

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 = 8,00 pulg.
• _bƒ = 10½ pulg.
• _tƒ = ? pulg.
• h = 7¼ pulg.
• _tw = ¼ pulg.

Del capítulo 2 de ASCE/SEI, la resistencia a la compresión requerida es:

Propiedades de la sección construida (sin tener en cuenta las soldaduras en ángulo)

_Ag = 2(10½ pulg.)(? pulg.) + 7¼ pulg.(¼ pulg.)

=9,69 pulg^.2

Dado que la longitud no arriostrada es la misma para ambos ejes, regirá el eje débil.

Esbeltez de la soldadura

Determine la relación de esbeltez límite, _Λr, a partir de la tabla B4.1 a caso 5 de la especificación AISC:

Λ < _Λr; por lo tanto, la red no es esbelta.

Tenga en cuenta que las soldaduras en ángulo se ignoran en el cálculo de las secciones acumuladas h.

Esbeltez de la brida

Calcule _^Kc-

Utilice _kc = 0,743

Determine la relación de esbeltez límite, _Λr, A partir de la tabla de especificaciones B4.1a caso 2 del AISC.

Λ > _Λr; por lo tanto, las bridas son esbeltas.

Para los elementos de compresión con elementos esbeltos, se aplica la Sección E7 de la Especificación AISC. La resistencia nominal a la compresión, _Pn, se determinará en función de los estados límite de pandeo por flexión, torsión y flexión-torsión. En función de la esbeltez del pilar, se aplica la ecuación E7-2 o E7-3 de la especificación AISC. La _cuota se utiliza en ambas ecuaciones y se calcula como la menor de las ecuaciones E3-4 o E4-4 de la especificación AISC.

De la tabla 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, regirá el eje débil.

Esfuerzo crítico elástico,_Fe, para pandeo por flexión

Tensión elástica crítica,_Fe, para pandeo torsional

Nota: No es probable que este estado límite rija, pero la comprobación se incluye aquí para completar la información.

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, utilice_Fe = 65,9 ksi.

Factor de reducción de la esbeltez Q

Q = _QsQa de la sección E7 de la especificación AISC, donde _Qa = 1,0 porque el alma no es esbelta.

Calcule _Qs, el factor de reducción del elemento no rigidizado (brida) a partir de la sección E7.1(b) de la especificación AISC.

Determine la ecuación adecuada para _Qs comprobando los límites de la ecuación E7-7 a E7-9 de la especificación AISC.

Resistencia nominal a la compresión

Según la sección E1 de la especificación AISC, la resistencia a la compresión disponible es:

Nota: Las secciones construidas son generalmente más caras que las formas laminadas estándar; por lo tanto, una forma compacta estándar, como una W8×35 podría ser una mejor elección aunque el peso sea algo mayor. Esta selección podría tomarse directamente de la tabla 4-1 del manual AISC.

Ejemplo de AISC Ejemplos de diseño

Resumen del material

Resumen de propiedades

El área, el momento Izz, el momento Iyy y otros parámetros de forma se corrigen porque en FEMAP se calculan sin tener en cuenta los filetes y chaflanes.

Cargas y restricciones del MEF

1..Carga muerta 40 kips

2..Carga viva 120 kips

Restricción

1..Fijado

Comprobación 1..ANSI / AISC LRFD 360-10

Características del haz

Todos (LS1, Todas las entidades)

Todos (LS1, Todas las entidades)

Esbeltez de la web

Determine la relación de esbeltez _límiteΛr, a partir de la tabla de especificaciones AISC B4.1a caso 5:

Λ < Λ por lo tanto, la red no es esbelta

Calcule _^kc-

Determine la relación de esbeltez límite,_Λr, a partir de la tabla de especificaciones AISC B4.1a caso 2:

Λ > Λ; por lo tanto, las bridas son esbeltas

Comprobación axial

Todos (LS1, Todas las entidades)

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 312 kips.