Post on 04-Oct-2014
HOJA DE CALCULO
Héctor Andes Díaz CasadoAnalisis y diseño por estados limites de bases de columna en porticos especiales resistentes a momento (SMF).
DOCUMENTO Nº: PROYECTO: CLIENTE:
DISEÑADO POR: REVISADO POR: FECHA:
CONTENIDO:
Datos preliminares y predimensionado:
a.- Columna:
- Perfil: HEB-320
Altura de la columna: d = Espesor del alma: tw =
Ancho de la columna: bf = Modulo plástico: Z =
Espesor del ala: tf = Altura de piso: H =
11,5 mm
3 m
2065,72
320 mm
300 mm
20 5 mm
Y
m
hs1
h s2
X1
cm3
Espesor del ala: tf = Altura de piso: H =
- Acero: ASTM - A 36 Esfuerzo cedente: Fy =
b.- Plancha base:
Longitud de la plancha: N = hs1 = ( N - d ) / 2 =
Ancho de la plancha: B = hs2 = ( B - bf ) / 2 =
520 mm
3 m
2530
100 mm
65 mm430 mm
20,5 mm
Kg/cm2 X
Y
520 mm
430
mm HEB-320
hs1
h s2
X1
cm3
- Acero: ASTM - A 36 Esfuerzo cedente: Fyp =
d.- Pedestal:
Longitud del pedestal: PN = Acero de refuerzo: fy =
Ancho del pedestal: PB = Recubrimiento: r'c =
Concreto: f'c = 250
70 mm4200
2530
650 mm750 mm
Kg/cm2
Kg/cm2
X
Y
520 mm
430
mm HEB-320
hs1
h s2
X1
cm3
Kg/cm2
Kg/cm2
Pu
c.- Barras de anclaje:
Dist. al borde en X: ED1 = Dist. al borde en Y: ED2 = Área de apoyo: Abrg =
- Acero: A193 Gr B7 Esfuerzo último: Fur = 8788
70,00
50 mm
60 mm
Kg/cm2
Kg/cm2
Kg/cm2
cm2
X
Y
520 mm
430
mm HEB-320
hs1
h s2
X1
cm3
Kg/cm2
Kg/cm2
Pu
Mu
V Número de filas de pernos en X: 4 en Y: 4
FILA X
1 2102 903 -904 -210
7,7627
7/8 15,5224
7/8
7,762
7/8
nrod
27
dh (mm)
27
27
15,52
dr (pulg) nrod.Arod
4
CONFIGURACION DE ANCLAJES EN LA PLANCHA
7/8
Kg/cm2
Kg/cm2
Kg/cm2
cm2
X
Y
520 mm
430
mm HEB-320
hs1
h s2
X1
cm3
Kg/cm2
hs1
t pKg/cm2
Pu
Mu
Vu
d.- Definisión de cargas: e.- Soldadura:
- Tipo de electrodo: E70XXCASO
C F775 00
CASOS BASICOS DE CARGA
62188 00
V (Kg-m)M (Kg-m)P (Kg)85 32
Kg/cm2
Kg/cm2
Kg/cm2
cm2
X
Y
520 mm
430
mm HEB-320
hs1
h s2
X1
Kg/cm2
cm3
Kg/cm2
hs1
t pKg/cm2
Pu
Mu
Vu
CP Resistencia límite a tracción: FEXX = 4920
CV
SH
250,00
10354,00
775,00
44,23
15112,00
62188,00 85,32
12787,00
123,17
Kg/cm2
Kg/cm2
Kg/cm2
cm2
X
Y
520 mm
430
mm HEB-320
hs1
h s2
X1
Kg/cm2
cm3
Kg/cm2
hs1
t pKg/cm2
Pu
Mu
Vu
Base Plate SMF 1.0 Página 1 de 6
HOJA DE CALCULO
Héctor Andes Díaz CasadoAnalisis y diseño por estados limites de bases de columna en porticos especiales resistentes a momento (SMF).
DOCUMENTO Nº: PROYECTO: CLIENTE:
DISEÑADO POR: REVISADO POR: FECHA:
CONTENIDO:
Cargas de diseño, según AISC 341-05, Sec. 8.5.
De acuerdo con la sección 8.5. del codigo AISC 341-05, se podrán tomar las menores de las solicitaciones resultantes de los siguientes casos:
a) Para desarrollar la capacidad a flexión de la columna:
Ry = 1,5 (Ver tabla I-6-1 de AISC 341-05)55969,20 Kg-m
86233,39 Kg-mH
Pu
ZFRMu yy1.1
b) Para alcanzar la cedencia a flexión en las vigas del portico (combinaciones de diseño incluyendo el sismo amplificado):
Combinación critica:
1.2CP + γCV + ΩoSH1.2CP + γCV - ΩoSH0.9CP + ΩoSH
30364 04 412 9
0.9CP + ΩoSH
56338,71 Kg45259,21 Kg-m31759 50 K
31759,50
32117,0031867,00-45211,50
-45259,2199 69
80649,59
52262,66 Kg
81388,61Combinación Mu (Kg-m)
45460,50Pu (Kg)
g
Vu (Kg-m)
56338,71
H
Vu
PuMu
Pu
ZFRMu yy1.1
HZFRVu yy /2
0.9CP - ΩoSHΩ0 = 3 (Factor de amplificación para porticos tipo SMF)
γ = 0,5 (Factor de participación la carga variable)
- Fuerzas para el diseño: Utilizar fuerzas del caso b
Verificación de la resistencia al aplastamiento del concreto y tracción de las barras de anclaje:
-30364,5045412,79
31759,50 Kg
56338,71 Kg
31759,50 Kg
45259,21 Kg-m
55599,69
H
Vu
PuMu
Pu
ZFRMu yy1.1
HZFRVu yy /2
PuMuuV
- Compresión pura en el diagrama de interacción: - Tracción pura y corte en el diagrama de interacción:
6591 3515
1,48 (Factor de confinamiento)
203,95 Kg/cm2
H
Vu
Kg/cm2 Kg/cm2
PuMu
21
2
A
A
1
2'85.0A
Aff cp
Pu
ZFRMu yy1.1
HZFRVu yy /2
PuMuuV
ntF nvF
ntnv
nturodrodntnt P
F
FVAnFP
3.1
P >
Para Ф = 0,65 Para Ф =
- Resistencia del conjunto a flexo-compresión:
Pn = > PU =
230,14 Ton
0,75
57 21 Ton 56 34 Ton
239,63 Ton
230,14 Ton
456,03 Ton
Kg/cm2
400
500Digrama de interacción
H
Vu
Kg/cm2 Kg/cm2
PuMu
21
2
A
A
1
2'85.0A
Aff cp
BNfP pn
Pu
ZFRMu yy1.1
HZFRVu yy /2
PuMuuV
ntF nvF
ntnv
nturodrodntnt P
F
FVAnFP
3.1
ntPntP
nP
Pn = > PU =
Mn = > MU =
El diseño es satisfactorio Ratico = 0,98
- Máxima tracción en los pernos para el estado límite de agotamiento del conjunto:
57,21 Ton
45,99 Ton-m 45,26 Ton-m
56,34 Ton
Kg/cm2
Pn, Mn
Pu, Mu
-100
0
100
200
300
400
500
0 10 20 30 40 50
P (
To
n)
Digrama de interacción
H
Vu
Kg/cm2 Kg/cm2
PuMu
21
2
A
A
1
2'85.0A
Aff cp
BNfP pn
Pu
ZFRMu yy1.1
HZFRVu yy /2
PuMuuV
ntF nvF
ntnv
nturodrodntnt P
F
FVAnFP
3.1
ntPntP
nP
19178,04 Kg
76712,17 Kg
Kg/cm2
Pn, Mn
Pu, Mu
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
500
0 10 20 30 40 50
P (
To
n)
M (Ton-m)
Digrama de interacción
H
Vu
Kg/cm2 Kg/cm2
PuMu
21
2
A
A
1
2'85.0A
Aff cp
BNfP pn
Pu
ZFRMu yy1.1
HZFRVu yy /2
PuMu
rod
rod n
TT
T
uV
ntF nvF
ntnv
nturodrodntnt P
F
FVAnFP
3.1
ntPntP
nP
Base Plate SMF 1.0 Página 2 de 6
HOJA DE CALCULO
Héctor Andes Díaz CasadoAnalisis y diseño por estados limites de bases de columna en porticos especiales resistentes a momento (SMF).
DOCUMENTO Nº: PROYECTO: CLIENTE:
DISEÑADO POR: REVISADO POR: FECHA:
CONTENIDO:
Cáculo del espesor requerido para la plancha base:
Del diagrama de interacción: Y =
a.- Flexión de la plancha en la interfase de compresión:
95 mm108 mm
186,08 mm
Mu
Pu
X m0.95d
2
95.0 dNm
2
8.0 fbBn
Flexión de la plancha en dirección a m:
N.A.11894,36 Kg-m/m
Y
Mu
Pu
X
fp
m0.95d
qT
2
95.0 dNm
2
8.0 fbBn
2
2mfM pp
:mYPara :mYPara
2
YmYfM pp
Flexión de la plancha en dirección a n:
b.- Flexión de la plancha en la inerfase de tensión:
9203,24 Kg-m/m
N
Y
Mu
Pu
X
fp
m0.95d
qT
2
95.0 dNm
2
8.0 fbBn
2
2mfM pp
2
2nfM pp
:mYPara :mYPara
2
YmYfM pp
c.- Espesor de la plancha base, (AISC 360, Cap F, Sec F.1.1)
10748,62 Kg-m/m60,25 mm
11894,36 Kg-m/m
N
Y
Mu
Pu
X
fp
m0.95d
qT
PM
2
95.0 dNm
2
8.0 fbBn
12
EDtdN
x f
2
2mfM pp
2
2nfM pp
B
xTM p
:mYPara :mYPara
2
YmYfM pp
Espesor seleccionado tp = Ratio = 0,9150 mm45,71 mmyp
preqp F
Mt
9.0
4)(
N
Y
Mu
Pu
X
fp
m0.95d
qT
PM
2
95.0 dNm
2
8.0 fbBn
12
EDtdN
x f
2
2mfM pp
2
2nfM pp
B
xTM p
:mYPara :mYPara
2
YmYfM pp
yp
preqp F
Mt
9.0
4)(
N
Y
Mu
Pu
X
fp
m0.95d
qT
PM
2
95.0 dNm
2
8.0 fbBn
12
EDtdN
x f
2
2mfM pp
2
2nfM pp
B
xTM p
:mYPara :mYPara
2
YmYfM pp
yp
preqp F
Mt
9.0
4)(
N
Y
Mu
Pu
X
fp
m0.95d
qT
PM
2
95.0 dNm
2
8.0 fbBn
12
EDtdN
x f
2
2mfM pp
2
2nfM pp
B
xTM p
:mYPara :mYPara
2
YmYfM pp
Base Plate SMF 1.0 Página 3 de 6
HOJA DE CALCULO
Héctor Andes Díaz CasadoAnalisis y diseño por estados limites de bases de columna en porticos especiales resistentes a momento (SMF).
DOCUMENTO Nº: PROYECTO: CLIENTE:
DISEÑADO POR: REVISADO POR: FECHA:
CONTENIDO:
Diseño del mecanismo de anclaje, según ACI 318-08, Apendice D y Capitulo 12
Para evitar una falla fragil en el mecanismo de anclaje con el concreto, se diseñará para desarrollar la capacidad a tracción de los conectores.
a.- Acero de refuerzo suplementario en el pedestal y longitud de embebimiento de las barras de anclaje:
76712,17 Kg rodrodntua nAFN
- Area de acero suplementario requerida: - Configuración del refuerzo:
Area de acero adicional en el pedestal a ser colocada Usar barras Nº: 7 a cada lado de la superficie potencial de falla del concreto Cantidad de barras a colocar: 6 para desarrollar la cedencia en tracción de los conectores.
Separación entre barras S =
Area de acero proporcionada: A = 23,33
118,64 mm
22,23 mm7/8''
20,29 cm2
db =
db =
rodrodntua nAFN
y
uareq f
NA
90.0
- Longitud de desarrollo del acero de refuerzo por encima de la superficie de falla del cono de extracción del concreto:
- CASO a: Longitud de desarrollo requerida sin ganchos estandar:
Factores de modificación:
7 a cada lado6 barras NºSe han colocado
cm2
db =
db =
bset
d dfy
l
rodrodntua nAFN
y
uareq f
NA
90.0
uaN
uaNFactores de modificación:
( a ) 1,3( b ) 1( c ) 1( d ) 1
2,67 > 2,5 2,50
59,32 mm
cm2
db =
db =
beq
trb
d
KcUsar =
2,'min Src cb
tes
b
beq
trb
setd d
d
Kccf
fyl
'5,3
rodrodntua nAFN
y
uareq f
NA
90.0
uaN
uaN
- CASO b: Longitud de desarrollo requerida con ganchos estandar:
0,8
Si 354 mm
cm2
db =
db =
beq
trb
d
Kc
Usar gancho estandar:
Usar =
2,'min Src cb
tes
dl
b
beq
trb
setd d
d
Kccf
fyl
'5,3
cfdfyl beqdhed '/075,0 dh
rodrodntua nAFN
y
uareq f
NA
90.0
uaN
uaN
- Longitud de embibimiento de las barras de anclaje:
Separación máxima entre las barras de anclaje y las barras de refuerzo:
488 mm
95,00 mm
cm2
db =
db =
beq
trb
d
Kc
Usar gancho estandar:
Usar =
2,'min Src cb
tes
g
5.1' grLh cdef
dl
b
beq
trb
setd d
d
Kccf
fyl
'5,3
cfdfyl beqdhed '/075,0 dh
rodrodntua nAFN
y
uareq f
NA
90.0
uaN
uaN
cm2
db =
db =
beq
trb
d
Kc
Usar gancho estandar:
Usar =
2,'min Src cb
tes
g
5.1' grLh cdef
dl
b
beq
trb
setd d
d
Kccf
fyl
'5,3
cfdfyl beqdhed '/075,0 dh
rodrodntua nAFN
y
uareq f
NA
90.0
uaN
uaN
Base Plate SMF 1.0 Página 4 de 6
HOJA DE CALCULO
Héctor Andes Díaz CasadoAnalisis y diseño por estados limites de bases de columna en porticos especiales resistentes a momento (SMF).
DOCUMENTO Nº: PROYECTO: CLIENTE:
DISEÑADO POR: REVISADO POR: FECHA:
CONTENIDO:
b.- Resistencia de diseño para solicitaciones de tracción (ФNn), (ACI 318, Ap. D, Sec D.5)
- Resistencia a la extracción por deslizamiento de un anclaje en tracción (ФNpn), (ACI 318, Ap. D, Sec D.5.3)
Para Ф = 0,75
1 (En los bordes del pedestal puede haber fisuración)
560000,00 Kg
pPcpn NN .
Pc,
cbrgrodp fAnN 8
- Resistencia al desprendimiento lateral del concreto (ФNsb), (ACI 318, Ap. D, Sec D.5.4)
420000,00 Kg
103 mm165 mm 170 mm
N
pPcpn NN .
Pc,
pnN
1
21 EDNPN
Ca
2
22 EDBPB
Ca
cbrgrodp fAnN 8
rodS
Para un solo anclaje:
Aplica para: < Aplica
Factor de modificación: 0,51 ;
92766,66 Kg
165 mm 195,2 mm
Nsb
pPcpn NN .
Pc,
pnN
1
21 EDNPN
Ca
2
22 EDBPB
Ca
cfAcN brgasb 15,42
efa hC 40.01
413 1212 aaaa ccccsi 1contariolode
cbrgrodp fAnN 8
rodS
Factor de modificación: 0,51 ;
0,51
Para Ф = 0,75
Para el grupo de anclajes:
35314,58 Kg
Nsb
pPcpn NN .
Pc,
pnN
1
21 EDNPN
Ca
2
22 EDBPB
Ca
cfAcN brgasb 15,42
efa hC 40.01
413 1212 aaaa ccccsi
31 12 aa ccdonde
1contariolode
sbsb NN
efa hC 40.01 16 arod cS
cbrgrodp fAnN 8
rodS
Aplica para: y Aplica
Para Ф = 0,75
- Resumen de resistencias:
Resistencia al deslizamiento de un anclaje: ( ФNpn ) = 420000 00 Kg
76837,03 Kg
Nsb
pPcpn NN .
Pc,
pnN
1
21 EDNPN
Ca
2
22 EDBPB
Ca
cfAcN brgasb 15,42
efa hC 40.01
413 1212 aaaa ccccsi
31 12 aa ccdonde
1contariolode
sbsb NN
efa hC 40.01 16 arod cS
cbrgrodp fAnN 8
rodS
sb
a
rodsbg N
c
SN
161
Resistencia al deslizamiento de un anclaje: ( ФNpn ) = Resistencia al desprendimiento lateral del concreto: ( ФNsbg ) = ( Valor determinante )
Por lo tanto: > OK Ratio = 1,00
420000,00 Kg76837,03 Kg
76837,03 Kg 76712,17 Kg
Nsb
pPcpn NN .
Pc,
pnN
1
21 EDNPN
Ca
2
22 EDBPB
Ca
cfAcN brgasb 15,42
efa hC 40.01
413 1212 aaaa ccccsi
31 12 aa ccdonde
1contariolode
sbsb NN
efa hC 40.01 16 arod cS
cbrgrodp fAnN 8
nN
rodS
sb
a
rodsbg N
c
SN
161
Nsb
pPcpn NN .
Pc,
pnN
1
21 EDNPN
Ca
2
22 EDBPB
Ca
cfAcN brgasb 15,42
efa hC 40.01
413 1212 aaaa ccccsi
31 12 aa ccdonde
1contariolode
sbsb NN
efa hC 40.01 16 arod cS
cbrgrodp fAnN 8
nN
rodS
sb
a
rodsbg N
c
SN
161
Base Plate SMF 1.0 Página 5 de 6
HOJA DE CALCULO
Héctor Andes Díaz CasadoAnalisis y diseño por estados limites de bases de columna en porticos especiales resistentes a momento (SMF).
DOCUMENTO Nº: PROYECTO: CLIENTE:
DISEÑADO POR: REVISADO POR: FECHA:
CONTENIDO:
Diseño de la llave de corte (Shear Lug):
Espesor del mortero de nivelación: G = Altura del Shear Lug: hlug =
Lungitud del shear Lug: blug =
Profundidad de empotramiento:
Área de aplastamiento: 285
300 mm
95 mm
120 mm25 mm
cm2
Ghd luglug
lugluglug dbA Área de aplastamiento: 285
a.- Chequeo del aplastamiento en el concreto, (ACI 349, Ap. D, Sec D.4.6.2)
> OK Ratio = 0,56
b.- Chequeo para el corte actuando contra el eje del pedestal, (ACI 349, Ap. D, Sec D.11.2)
57000,00 Kg 31759,50 Kg
cm2
Ghd luglug
lugc Af8,0 uV
lugluglug dbA
VAfV 4 Para Ф = 0,75 ( ACI 349, Sec D.11.2)
Área del plano de falla excluyendo el área de aplastamiento del Shear Lug:
> OK Ratio = 0,33
c.- Diseño a flexión, espesor requerido para el Shear Lug, (AISC 360, Cap F, Sec F.1.1)
2051,75
97323,05 Kg 31759,50 Kg
cm2
cm2
Ghd luglug
lugc Af8,0 uV
vA
nV uV
d
lugluglug dbA
uvcn VAfV 4
Espesor seleccionado Ratio = 0,92
d - Diseño a corte (AISC 360 Cap G Sec G 2 1)
28,50 mm 31 mm
2302563,75 Kg-mm
cm2
cm2
Ghd luglug
lugc Af8,0 uV
vA
nV uV
2lugulug dGVM
ypug
lugreqlug Fb
Mt
9.0
4)(
lugluglug dbA
lugt
uvcn VAfV 4
d.- Diseño a corte, (AISC 360, Cap G, Sec. G.2.1)
Para Ф = 0,90
> OK Ratio = 0,25
e.- Diseño de la soldadura para el Shear Lug, (AISC 360, Cap J, Sec. J.2.4)
127056,60 Kg 31759,50 Kg
cm2
cm2
Ghd luglug
lugc Af8,0 uV
vA
nV uV
2lugulug dGVM
ypug
lugreqlug Fb
Mt
9.0
4)(
lugluglug dbA
nV uV
lugt
uvcn VAfV 4
uypgn VFAV 6.0
Esfuerzo de diseño de la soldadura: 2214
Espesor tentativo de la soldadura: Dw =
Fuerzas de diseño por unidad de longitud de soldadura:
236,29 Kg/mm211,24 Kg/mm 105,87 Kg/mm
8 mm 36,33 mm
cm2
cm2
Kg/cm2
Ghd luglug
lugc Af8,0 uV
vA
nV uV
2lugulug dGVM
ypug
lugreqlug Fb
Mt
9.0
4)(
lugluglug dbA
nV uV
Sb
Mf
lug
lugc
lug
uv b
Vf
lugt
22vcr fff
EXXw FF 60,075,0
3
2 wlug
DtS
uvcn VAfV 4
uypgn VFAV 6.0
> OK Ratio = 0,63375,73 Kg/mm
cm2
cm2
Kg/cm2
Ghd luglug
lugc Af8,0 uV
vA
nV uV
2lugulug dGVM
ypug
lugreqlug Fb
Mt
9.0
4)(
lugluglug dbA
nV uV
Sb
Mf
lug
lugc
lug
uv b
Vf
lugt
22vcr fff
EXXw FF 60,075,0
rf
3
2 wlug
DtS
5.12sin50.00.12 5.1wwwwn DFDFR
uvcn VAfV 4
uypgn VFAV 6.0
Base Plate SMF 1.0 Página 6 de 6