Ejemplo F.3Un elemento de flexión en forma de W con alas no compactas en flexión de eje fuerte
Yurii Shumak
Los resultados se generan con SDC Verifier 3.7 y se calculan con FEMAP v11
Tarea:
Seleccione una viga en forma de W ASTM A992 con una luz simple de 40 pies. Las cargas nominales son una carga muerta uniforme de 0,05 kip/pie y dos cargas vivas concentradas iguales de 18 kip que actúan en los terceros puntos de la viga. La viga está arriostrada de forma continua. Calcule también la deflexión.
Diagrama de carga y arriostramiento de vigas (arriostramiento continuo)
Nota: Se seleccionará una viga con alas no compactas para demostrar que los valores tabulados del Manual AISC tienen en cuenta la compacidad de las alas.
Solución:
De la tabla 2-4 del Manual AISC, las propiedades de los materiales son las siguientes:
- ASTM A992
- Fy = 50 ksi
- Fu = 65 ksi
A partir del capítulo 2 de ASCE/SEI 7, la resistencia a la flexión requerida en la mitad del vano es:
Selección del haz
Para una forma en W arriostrada de forma continua, la resistencia a la flexión disponible es igual a la resistencia a la flexión plástica disponible. Seleccione la sección más ligera que proporcione la resistencia requerida de entre las entradas en negrita de la Tabla 3-2 del Manual AISC.
Pruebe un W21×48
Esta viga tiene un ala de compresión no compacta a Fy = 50 ksi como se indica en la nota «f» de la Tabla 3-2 del Manual AISC. Esta forma también se indica en la nota a pie de página de la Tabla 1-1 del Manual AISC.
De la tabla 3-2 del manual AISC, la resistencia a la flexión disponible es:
Nota: El valor Mpx de la tabla 3-2 del manual AISC incluye las reducciones de resistencia debidas a la naturaleza no compacta de la forma.
Desviación
lx = 959 pulg.4 de la Tabla 1-1 del Manual AISC
También puede calcular las propiedades de una sección en forma de I a partir de las dimensiones de la sección, utilizando la calculadora en línea gratuita de SDC Verifier.
La flexión máxima se produce en el centro de la viga.
del Manual AISC Tabla 3-23 casos 1 y 9
Esta deflexión puede compararse con el límite de deflexión apropiado para la aplicación. La deflexión será a menudo más crítica que la resistencia en el diseño de la viga.
Ejemplo F.3B Miembro de flexión en forma de W con alas no compactas en flexión de eje fuerte
Tarea:
Verifique los resultados del ejemplo F.3A mediante cálculo utilizando las disposiciones de la especificación AISC.
Solución:
A partir de la tabla 2-4 del manual AISC, las propiedades de los materiales son las siguientes:
- ASTM A992
- Fy = 50 ksi
- Fu = 65 ksi
A partir de la Tabla 1-1 del Manual AISC, las propiedades geométricas son las siguientes:
- W21×48
- Sx = 93,0 pulg.3
- Zx = 107 pulg.3
La resistencia a la flexión requerida del ejemplo F.3A es:
Esbeltez de la brida
Las relaciones límite entre anchura y espesor para la brida de compresión son:
de la tabla de especificaciones AISC B4.1b Caso 10
de la tabla de especificaciones AISC B4.1b Caso 10
λrf > λ > λpf, por lo tanto, la brida de compresión no es compacta. Esto también podría determinarse a partir de la nota «f» de la tabla 1-1 del manual AISC.
Resistencia nominal a la flexión, Mn
Dado que la viga está arriostrada de forma continua y, por tanto, no está sujeta a pandeo lateral-torsional, la resistencia disponible se rige por la Sección F3.2 de la Especificación AISC, Pandeo local del ala de compresión.
Mp = FyZx = 50 ksi(107 pulg.3 = 5.350 kip-in. o 446 kip-ft
de la especificación AISC
De la sección G1 de la especificación AISC, la resistencia al corte disponible es:
Ejemplo de AISC Ejemplos de diseño
Resumen del material
Resumen del material
Resumen de propiedades
| Geometría Propiedad | Valor |
|---|---|
| Altura | 9.00 |
| Anchura | 2.65 |
| h | 9.00 |
| a | 2.65 |
| b | 2.65 |
| c | 0.41 |
| d | 0.45 |
| t | 0.41 |
Cargas y restricciones del MEF
1..Carga muerta 10 kips
2..Carga viva 30 kips
Restricción
Comprobación 1..ANSI / AISC LRFD 360-10
Cizalla
Todos (LS1, 17 Forma(s) de propiedad)
Del capítulo 2 ASCE/SEI 7, la resistencia al corte requerida es:
De la Sección G1 de la Especificación AISC, la resistencia al corte disponible es
Comparando los resultados del cálculo en SDC Verifier y en el ejemplo G.7 podemos ver que los valores coinciden completamente.
La resistencia al corte requerida es de 30 kips.
La resistencia al corte disponible es de 42,55 kips.
