5_Compresion

7/21/2019 5_Compresion

http://slidepdf.com/reader/full/5compresion 1/130

columna



Miembros en compresión

1. Introducción

2. Tipos de columnas

3. Usos de miembros en compresión

4. Estados de equilibrio

5. Definición de pandeo local

. Elementos planos ! no atiesados

". #lasificación de las secciones de acero

#$%TE%ID$



Miembros en compresión

&. #ar'a cr(tica de Euler.

). *on'itud efecti+a

1,.-elaciones de esbelte

11.Esfueros residuales

12.Modos de pandeo de miembros en compresión

13.-esistencia de columnas de acero

#$%TE%ID$



1. Introducción

/ Miembro en compresión es una piea recta en la queact0a una fuera aial que produce compresión pura.

Columna aislada



1. Introducción

/ El miembro puede ser a base dea perfiles laminados

b secciones soldadas o

c miembros armados.

/ u sección puede sera +ariable o

b constante

/ ! dea celos(a o

b alma llena.



1. Introducción

Secciones típicas de miembros en compresión

a) Columna formada por

dos ángulos

b) Dos ángulos separados

unidos con placa

c) Cuatro ángulos,

sección abierta

d) Cuatro ángulos en

caja

e) Perfil W con placas de

refuerzo en alas

f) Dos perfiles W en

caja

MIEM6-$ E%#$M7-EI$%



1. Introducción

g) Dos canales en espalda

con elementos de unión en

alas

h) Perfil W con

placas laterales

MIEM6-$ E%#$M7-EI$%




1. Introducción

i) Angulo simple j) Te

) Canal l) Columna W

MIEM6-$ E%#$M7-EI$%




1. Introducción

m) Tubo o tubular

circular

n) Tubular cuadrado o) Tubular rectangular

p) !ección en caja con

dos canales frente a

frente

") !ección en caja# Dos canales

en espalda con elementos de

celos$a

r) !ección en caja# Dos

canales en espalda con

Placa de unión#

MIEM6-$ E%#$M7-EI$%




1. Introducción

u) !ección en caja Cuatro

ángulos con placas

%erticales & horizontales

s) !ección armada Tres

placas soldadas

t) !ección armada

Cuatro placas soldadas

') W con canales() !ección armada

Placa %ertical & cuatro

ángulos

%) !ección armada Placa

%ertical cuatro ángulos &

cubreplacas

MIEM6-$ E%#$M7-EI$%




Perfiles típicos que se emplean

para trabajar en compresión1. Introducción

Perfil Ventajas y usos convenientes Desventajas

Tubos circulares 7ropiedades 'eom8tricascon+enientes alrededor de lose9es principales poco peso.Estructuras est8ticas a simple+ista. e usan profusamente enestructuras especialesplataformas marinas paraeplotación petrolera ! enestructuras espaciales otridimensionales para cubrir'randes claros.Debido a su 'ran disponibilidad

en el mercado se consi'uenf:cilmente ;aciendo referenciaal di:metro eterior ! 'rueso depared.

#oneiones dif(ciles de ;acer entaller. e recomienda traarplantillas de cartón para facilitarla coneión o utiliar nudosespeciales de unión que tienenpreparaciones para recibir losmiembros del resto de laestructura.

< Dise=o de Miembros Estructurales de >cero.?8ctor oto -odr('ue. Mic;ael D. En'el;ardt




para trabajar en compresión


1. Introducción


Tubo cuadrado !rectan'ular

7erfiles eficientes tienencaracter(sticas 'eom8tricasfa+orables alrededor de los dose9es centroidales ! principales.Tienen los mismos usos que lostubos circulares.

i la coneión es soldada serecomienda el uso de electrodosadecuados para lo'rarsoldaduras de calidad aceptable.






1. Introducción


ección ? 7erfil con+eniente en columnasde marcos r('idos de edificioscon+encionales. 7ropiedadesfa+orables ! similares alrededorde los dos e9es principales. @Elanc;o de los patines es unpoco menor que el peralte totalde la sección. 7or la forma dela sección abierta facilita lasconeiones.

Disponibilidad comercial su9eta aproducción. e puede fabricar entaller de acuerdo con lasnecesidades de dise=o.






1. Introducción


ección T #on+eniente en cuerdas dearmaduras. Aacilita la unión dedia'onales ! montantessold:ndolos al alma

Disponibilidad comercial su9eta ala producción de perfiles tipo W




Bn'ulos de ladosi'uales odesi'uales

#on+enientes en cuerdasdia'onales ! montantes dearmaduras de tec;o puntalesde contra+enteo paredes deedificios industriales. e

emplean sencillos o en pares@en ca9ón en espalda o enestrella. Es uno de los perfilesm:s económicos en elmercado.

Aalta de control de calidad enperfiles comerciales producidospor mini acer(as

>lto contenido de carbonomaterial resistente pero de ba9aductilidad


para trabajar en compresión1. Introducción




7

7

ección etremaapo!o articulado

*(nea de aplicaciónde la car'a @ e9e delmiembro

#olumna perfectamenterecta

Aorma de la columnapandeada.

ección etremaapo!o articulado.

* o n ' i t u d

d e l a c o l u m n a .

*

>rticulación

@MC,

-i'ide a lafleión EI

7

M C ,

Miembro en compresión

Nomenclatura Columna aislada

1. Introducción #$*UM%> >I*>D>

#$*UM%> >I*>D>



1. Introducción

/ 7ara que un miembro traba9e en compresión pura serequiere que

El miembro sea perfectamente recto

*as fueras que obran en la columna est8n aplicadas en loscentros de 'ra+edad de las secciones etremas

*a l(nea de acción de la car'a de compresión aial coincida conel e9e del miembro.

#$*UM%> >I*>D>

#$*UM%> >I*>D>



1. Introducción

*as ecentricidades en la aplicación de lascar'as ! los ine+itables defectos 'eom8tricos

no se inclu&en de manera e'plicita en el

diseo pero s( se toman en cuenta en lasecuaciones de diseo.

#$*UM%> >I*>D>E#E%T-I#ID>D

#$*UM%> >I*>D>



Una columna con una curvatura inicial debe soportar un momento

flexionante adicional.

1. Introducción #$*UM%> >I*>D>E#E%T-I#ID>D

#$*UM%> >I*>D>



∆

ección etrema >po!o articulado

Aorma de la columnapandeada.

ección etremaapo!o articulado

* o n ' i t u d d e

l a c o l u m n a .

*

Pe

-i'ide a la

fleión EI

E9e del miembro

+ P-e

Ecentricidad

P

1. Introducción

Una columna en compresión con carga excéntrica debe soportar

un momento flexionante adicional.

#$*UM%> >I*>D>E#E%T-I#ID>D

TE$-I> T->DI#I$%>*E



TE$-I> T->DI#I$%>*EDE 7>%DE$1. Introducción

Teor$as tradicionales de pandeo.

7andeo ocurre en un plano de simetr(a de la sección sinrotación de la misma @pandeo por fleión.

P

P

*

P

!

!

EAI#IE%#I> DE *$



EAI#IE%#I> DE *$7E-AI*E E% #$M7-EIF%1. Introducción

ecciones que tienen el m:imo radio de 'iro con la menor:rea son m:s eficientes para resistir pandeo.

#$*UM%>2 Ti d l



#$*UM%>#*>IAI#>#I$%2. Tipos de columna

De acuerdo con la esbelte de la columna sedistin'uen tres tipos

/ #olumnas cortas

/ #olumnas intermedias

/ #olumnas lar'as

#$*UM%> #$-T>2 Ti d l



#$*UM%> #$-T>2. Tipos de columna

a on miembros que tienen relaciones de esbelte mu!ba9as.

b -esisten la fuera que ocasiona su plastificacióncompleta.

c #apacidad de car'a no es afectada por nin'una formade inestabilidad

d -esistencia m:ima depende solamente del :rea totalde su sección trans+ersal ! del esfuero de fluencia delacero.

e Aalla es por aplastamiento.

2 Ti d l #$*UM%> I%TE-MEDI>



2. Tipos de columna

/ Miembros con relaciones de esbelte en un ran'ointermedio.

/ -i'ide es suficiente para posponer la iniciación delfenómeno de inestabilidad ;asta que parte del materialest: plastificado.

/ -esistencia m:ima depende de -i'ide del miembro

Esfuero de fluencia

Aorma ! dimensiones de sus secciones trans+ersales ! Distribución de los esfueros residuales

/ Aalla es por inestabilidad inel:stica

#$*UM%> I%TE-MEDI>

2 Ti d l #$*UM%> *>-G>



2. Tipos de columna

a Miembros con relaciones de esbelte altas.

b Inestabilidad se inicia en el inter+alo el:stico losesfueros totales no lle'an toda+(a al l(mite deproporcionalidad en el instante en que empiea elpandeo.

c u resistencia m:ima depende de la ri'ide en fleión! en torsión.

d %o depende del esfuero de fluencia A!.

#$*UM%> *>-G>

2 Ti d l #$M7$-T>MIE%T$



Diagrama de esfueros en compresión!

en función de la relación de esbelte

2. Tipos de columna #$M7$-T>MIE%T$

ET-U#TU->3 U d i b ió



/# +arco r$gido

0# Arriostramiento horizontal en cubierta1# Arriostramiento %ertical

2# Columnas de fachada

3# Arriostramiento de columnas de

fachada

ET-U#TU->I%DUT-I>*E

@1

@1

@1

@4

@4

@4

@2

@3

@5

3. Uso de miembros en compresión

"alpones industriales

ET-U#TU->3 U d i b ió



ET-U#TU->I%DUT-I>*E3. Uso de miembros en compresión

Planta de cubierta

1 2 3 4 5 " & ) 1,

) ,,, C 54,,,

1 5 , , ,

>rriostramientos ;oriontalesen el plano de la cubierta@armadura ;oriontal

>

6

EDIAI#I$3 U d i b ió



EDIAI#I$3. Uso de miembros en compresión

H

H

H

H #ompresión

Tensión.

?

?

?

1

2

3

J 1

2J

J 3

4a) Marco arriostrado

#ar'a 'ra+itacional

4b) Columna articulada

en ambos e#tremos

3 U d i b ió EDIAI#I$



Columna de un marco o pórtico

Ki'a

#olumna

3. Uso de miembros en compresión EDIAI#I$

>-M>DU->3 U d i b ió



>-M>DU->3. Uso de miembros en compresión

$nrejado típico

C compresión

C tensión

C sin car'a

E#>K>#I$%E3 Uso de miembros en compresión



E#>K>#I$%E7-$AU%D>

Empu9e de tierrao de a'ua

7untal

3. Uso de miembros en compresión

$ntibación

3 Uso de miembros en compresiónET-U#TU->



3. Uso de miembros en compresiónET-U#TU->E7E#I>*E

%orre de transmisión

C compresión

C tensión

3 Uso de miembros en compresión >-#$



3. Uso de miembros en compresión >-#$

Sección de un arco

4 Estados de equilibrio TI7$ DE ELUI*I6-I$



e considera unacolumna esbelta dee9e recto sometida auna car'a decompresión aial 7 !

una car'a lateral A.


P

5

P

TI7$ DE ELUI*I6-I$

4 Estados de equilibrio ELUI*I6-I$



i 7 7#- al remo+erla fuera ;oriontal lacolumna +uel+e a su

confi'uración recta.En este caso se diceque la columna est: enNequilibrio estableO.


PP

5 56

P 7 Pcr P 7 Pcr

ELUI*I6-I$ET>6*E




i 7 C 7#- al remo+erla fuera ;oriontal lacolumna puede o no

+ol+er a suconfi'uración recta.En este caso se diceque la columna est: en

Nequilibrio indiferenteO.

4. Estados de equilibrio ELUI*I6-I$I%DIAE-E%TE

P Pcr

5

b)

P Pcr

56

PP P




i 7 P 7#- al remo+erla fuera ;oriontal lacolumna no +uel+e a

su confi'uración recta.En este caso se diceque la columna est: enNequilibrio inestableO.

4. Estados de equilibrio ELUI*I6-I$I%DIAE-E%TE

P 8 Pcr

P

P 8 Pcr

P

7>%DE$ *$#>*5 Definición de pandeo local



7>%DE$ *$#>*DE 7>TI%E

Q

Qbf

t f

t f

El momento es restrin'ido por la ri'ide a la fleión @EI delpat(n

Tendencia al pandeo paralelo

al e9e QQ

tf bf

;J

tJ

7

7

t

r t

bbf

t f

;J

tJ


M$D$ DE 7>%DE$5 Definición de pandeo local



M$D$ DE 7>%DE$5. Definición de pandeo local

> >

>>

7#-

>

>>

#-7

>

>>

7#-

Pandeo local

de patines

Pandeo local

del alma

Pandeo global

-EITE%#I> >*5 Definición de pandeo local



-EITE%#I> >*7>%DE$ *$#>*

& cr ' f (b)t! & y *


/ En 'eneral el esfuero cr(tico Acr de pandeo local sepuede epresar como

donde

bRt C relación anc;oRespesor de los elementosplanos que forman la sección trans+ersal del

miembro @adimensionalA! C esfuero de fluencia del material

7>%DE$ *$#>*5 Definición de pandeo local



$ $#-EITE%#I>


A#-

7andeo

local

A!

bRt

Ma!or(a de los perfiles laminados S

+elación b)t baja+elación b)t alta

λr

-EITE%#I> >*5 Definición de pandeo local



7>%DE$ *$#>*5. Definición de pandeo local

El pandeo local puede 'obernar para/ Esfueros de fluencia ele+ados @A! P 45, Mpa

/ ecciones soldadas

/ $tros perfiles diferentes de las secciones estructuraleslaminadas S @:n'ulos perfiles Tes secciones de pared

del'adas etc.

E*EME%T$ %$ >TIE>D$ Elementos planos atiesados



DEAI%I#IF%

$lementos planos no atiesados

. Elementos planos atiesados ! no atiesados

E*EME%T$ %$ >TIE>D$. Elementos planos atiesados



>%#?$. Elementos planos atiesados ! no atiesados

/ 7lacas





/ En alas de :n'ulos patines de canales ! etas

Canal





/ En almas de t8s

/ En patines de secciones I ? ! T





/ En perfiles ;ec;os con l:mina doblada

E*EME%T$ >TIE>D$F

. Elementos planos atiesados



DEAI%I#IF%

$lementos planos atiesados

. Elementos planos atiesados ! no atiesados

E*EME%T$ >TIE>D$. Elementos planos atiesados




/ En almas de secciones laminadas o almas de seccionesformadas por placas

E*EME%T$ >TIE>D$. Elementos planos atiesados



>%#?$p

! no atiesados

/ En patines de secciones laminadas en ca9ón

E*EME%T$ >TIE>D$# $




>%#?$p

! no atiesados

/ En patines ! almas de secciones laminadas en ca9ón

E7E$-. Elementos planos atiesados



p ! no atiesados

/ En elementos de espesor uniforme

/ En patines de espesor +ariable

E##I$%E #I-#U*>-E ?UE#>-E*>#I$% DRt




-E*>#I$% DRtp

! no atiesados

/ En secciones circulares ;uecas

bRt C DRt

EEM7*$. Elementos planos atiesados



-EUME%

b

b

;

f

t J

t f

bf

t J

b

t f

t J

bf

t f

; ;d d

p ! no atiesados

d

b

;

b

b

d

bf

bf

t f

t J

d

t C tJCt f

bCbf C t f 3

tJ

t f

EEM7*$-EUME%




-EUME%p

! no atiesados

tb

tt f Dd

". #lasificación de las secciones de acero



# as cac ó de as secc o es de ace o

/ ecciones esbeltas

/ ecciones no esbeltas

/ Tabla 64.1 de la especificación @>I# 2,,5 entre'al(mites para considerar diferentes secciones esbeltas ono esbeltas

r t

bλ >

r t

bλ ≤

&. #ar'a cr(tica de Euler I%T-$DU##I$%



&. #ar'a cr(tica de Euler

/ *eon;ard Euler @1","1"&3 Determinación de car'a cr(tica para columnas

7rimeros estudios teóricos sobre comportamiento de columnaslar'as.

/ En'esser #onsider8 ! Kon Varman @fines del si'lo I !principios del ;anle! @1)4" 7andeo columnas intermedias.

&. #ar'a cr(tica de Euler M$DE*$ 6>I#$



'

Columna aislada bi,articulada

∆

7

3

1

-i'ide a la fleión EI

Aorma de lacolumna pandeada

2

1

*

&. #ar'a cr(tica de Euler ?I7$TEIAU%D>ME%T>*E



'

1. I'ual módulo de elasticidad en tensión !compresión

2. Material isótropo ;omo'8neo el:stico ! lineal

3. Miembro recto inicialmente ! car'a conc8ntricacon el e9e.

4. >po!os son articulaciones perfectas sinfricciónW acortamiento permitido.

AU%D>ME%T>*E




'

5. %o eiste torcimiento o alabeo ni pandeo local.. %o ;a! esfueros residuales.

". Deformaciones peque=asW epresión

aproimada para definir la cur+atura del e9edeformado de la columna es adecuada.

AU%D>ME%T>*E




"r-fica esfuero,deformación de la columna en estudio

E

&. #ar'a cr(tica de Euler AU%D>ME%T>*E

&. #ar'a cr(tica de Euler -EU*T>D$



&. #ar'a cr(tica de Euler

/ #ar'a cr(tica de pandeo el:stico de Euler P E

δ1

δ2

δ3L

L

2

L

2

L

3

L

3

L

3




& #a 'a c ca de u e

/ P E α EI @7andeo controlado por I min

/ P E α 1L! @i una columna es m:s lar'a se

+uel+e m:s propensa al pandeo

/ P E es independiente de " # . @conforme a las

suposiciones indicadas




'

"r-fica Carga,Deformación

XEI

*X

7

∆

7

*

&. #ar'a cr(tica de Euler EAUE-Y$ #-ITI#$DE 7>%DE$



'

Di+idiendo ambos lados de la ecuación de la car'acr(tica de Euler entre el :rea de la sección trans+ersal dela columna >

! sustitu!endo r 2 C I R > donde r es el radio de 'iro de lasección podemos definir el esfuero cr(tico de pandeo" E

DE 7>%DE$

&. #ar'a cr(tica de Euler EAUE-Y$ #-ITI#$DE 7>%DE$



Curva & $ versus ./)r

.l)r ' relación de esbelte efectiva (adimensional*

V*Rr

πXE@*RrX

AE

A!

' DE 7>%DE$

/ " E m(nimo para LRr m:imo.

/ r m$n corresponde a I m$n

/ @LRr m: corresponde a r m$n

). *on'itud efecti+a I%T-$DU##I$%



'

/ Aórmula de Euler puede aplicarse a otras condicionesde apo!o usando una longitud efecti%a de pandeo.

/ Este concepto utilia factores de lon'itud efecti+a % parai'ualar la resistencia de un miembro en compresión con

la de un miembro equi+alente biarticulado de lon'itud%L. Entonces



). *on'itud efecti+a #$*UM%> >I*>D>



'

Valores del coeficiente . para columnas aisladas

con diversas condiciones de apoyo

). *on'itud efecti+a #$*UM%> E% ET-U#TU->



'

Aactores que afectan V

1. #ondiciones de apo!o en sus etremos.

2. #aracter(sticas 'enerales de la estructura de la queforma parte el miembro que se est: dise=ando.




'

@a @b

Modo de pandeo de columnas en un marco

con desplaamiento lateral




#ondición @c VC1.,

@a

#ondición @f VC2.,

@b

'

Valores de . para marcos simples de un solo nivel

con desplaamiento lateral permitido0

B

A A

B

,I c

I '

,I c

I '

,I c

I '

I c

I'

C




Valores de . para marcos simples de un solo nivel

con desplaamiento lateral permitido0

#ondición @e VC2.,@c

Inestable colapsoW@d

I

I

B

A

,CI c

I '

I c

I '

CI c

I '

CV

'




/ongitud efectiva ./ de columnas en marcos o pórticos0

@a Marco contra+enteado @b Marco no contra+enteado apo!os fi9os

P P

L

*V*2*

7untos de infleión

P P

L

,.5*V*,."*

'

). *on'itud efecti+a #$*UM%> E% ET-U#TU->%$M$G->M>



'

/ El +alor de % para columnas de marcos arriostrados ! noarriostrados depende de la restricción en las 9untasepresada para cada una de las 9untas por el par:metrodado por

donde

I c ! Lc C momento de inercia ! lon'itud libre decada columna que concurre a la 9unta.I b ! Lb C momento de inercia ! lon'itud libre decada trabe que concurre en la 9unta.

$ $G




M1todo tradicional para determinar los factores de longitud efectiva

de columnas que forman parte de marcos rígidos0




Desplaamiento lateral permitido Desplaamiento lateral restringido

%omo'ramas de acson ! Morland




?ipótesis de nomo'ramas de acson ! Morland1. #omportamiento lineal el:stico.

2. Miembros de sección trans+ersal constante.

3. %udos r('idos.

4. Marcos arriostrados rotaciones en etremos opuestosde +i'as son de i'ual ma'nitud ! producen fleión concur+atura simple.

5. Marcos no arriostrados rotaciones en etremosopuestos de +i'as son de i'ual ma'nitud ! producenfleión con cur+atura doble.




?ipótesis de nomo'ramas de acson ! Morland @cont.. *os par:metros de ri'ide de todas las

columnas son i'uales.

". *a restricción en el nudo se distribu!e a las columnas

de arriba ! de aba9o en proporción I Rl de cada una deellas.

&. Todas las columnas se pandean simult:neamente.

1,. -elaciones de esbelte I%T-$DU##I$%



En 'eneral se tiene que para diferentes e9es se tendr:ndiferentes +alores de % L ! r . Estos +alores dependen

/ del e9e de las secciones trans+ersales alrededor del que

se presente el pandeo

/ de las condiciones en sus etremos !

/ de la manera en que est8 soportado lateralmente.




;R2

;R2

contra+enteo lon'itudinal >rmadura de cuerdas paralelas

7untal Dia'onales decontra+enteo

#olumnas

>rmadura de cuerdas paralelas

*

d

;#olumna#olumna




Q

$rientación delas columnas

>rmadura

#olumna

Dia'onal de contra+enteo

Pandeo alrededor del eje

de mayor resistencia ($je 2,2*

Pandeo alrededor del eje

de menor resistencia ($je 3,3*

1,. -elaciones de esbelte #$*UM%> #$% D$EE DE IMET-I>



Pandeo alrededor del eje d1bil (menor 4* Pandeo alrededor del eje fuerte (mayor 4*

>

>>

> >

>>

7erfil W

1,. -elaciones de esbelte #$*UM%> #$% D$EE DE IMET-I>



Carga crítica de $uler versus /

*

7E

7andeo alrededor del e9ede ma!or resistencia

7andeo alrededor del e9ede menor resistencia

2EI

*2

2*

!EI2

1,. -elaciones de esbelte MIEM6-$ >-M>D$



b

Q

:n'ulos de lados i'ualesección formada por cuatro

V *

r r C r W !

V *

!r !

r

V * de un solo :n'ulo

> >

d

d

-elaciones de esbelte de una columna armada

*

#orte >>

r

>

>

#orte >>

Q

-elaciones de esbelte de la cuerda

superior de una armadura

7unto de la cuerda

soportado lateralmente*Ca *CaR2

aaa

;Ca

#uerda superior

Montante




Columna en compresión formada por varios perfiles

b

d2

#uandor

,.&

5, ,."

#uando ,.&

Q

Q

Q

b

t

1

Q1

,t

bV! * !

! r V *

r V *

r d 1

!1

r V! * !

!

r

V *

4, ,. r V! * !

!r d 1

!1

d2

d2

d1




Miembros en compresión compuestos por varios perfiles0

Celosías y diafragmas

3 2

2

b

1 1b

d1

r

,t

b

V*

R2W d b

d1

1

d3

*a 14, r m(n. de la dia'onal@

@V*Rr es la relación de esbelte

de dise=o del miembro completo.m:.

* a

d 3

E t r e m o d e l m i e m b r o

d2

45Z

t

11. Esfueros residuales DEAI%I#I$%



*os esfueros residuales son distribucionesautoequilibrantes de esfuero aial que se

'eneran en la sección trans+ersal de miembrosde acero durante su fabricación

11. Esfueros residuales $-IGE%



Esfueros residuales se 'eneran a lo lar'o de la lon'itudcompleta del miembro

/ Enfriamiento desi'ual de perfiles estructurales

laminados en caliente.

/ Enfriamiento desi'ual de perfiles ;ec;os con tres ocuatro placas soldadas.

/ Endereado en fr(o o contraflec;a @camber demiembros @+i'as o armaduras.

11. Esfueros residuales $-IGE%



Esfueros residuales se 'eneran localmente en elmiembro

/ $peraciones de taller punonado o corte con soplete

oiacetil8nico.

/ oldadura en coneiones etremas de miembrosestructurales @calentamiento ! enfriamiento irre'ulares

del metal base ! de aportación.

11. Esfueros residuales MIEM6-$ *>MI%>D$



/ #uando un perfil laminado en caliente se produce enuna laminadora se permite su enfriamiento lento en elmedio ambiente.

/ >l'unas partes de la sección trans+ersal se enfr(an m:sr:pidamente que otras. *os etremos de los patines ! laparte central del alma de un perfil I ó ? se enfr(anprimero que las onas de unión de alma ! patines

porque tienen una :rea m:s 'rande que queda epuestaal medio ambiente.

11. Esfueros residuales MIEM6-$ *>MI%>D$DIT-I6U#I$% TI7I#>



Perfil estructural 5 laminado

>

H

H

res

res

7at(n

res

res d> C ,

C",3 a 1 1,, 'Rcm@

m:

2

>lma

11. Esfueros residuales MIEM6-$ *>MI%>D$DIT-I6U#I$% TI7I#>



$sfueros residuales en perfiles laminados

11. Esfueros residuales MIEM6-$ $*D>D$



/ 7erfiles armados I distribución de esfueros residualessimilar a perfiles laminados en caliente.

/ Esfueros residuales en miembros soldados P que

esfueros residuales en los laminados en caliente.

11. Esfueros residuales MIEM6-$ $*D>D$



$sfueros residuales en secciones cajón soldadas

11. Esfueros residuales EAE#T$#$*UM%> #$-T>



Curva esfuero,deformación

$nsaye de una columna corta

E

H

H

∆ Esfueros residuales

7

7erfilS >rea C >

resm:

@

res

A!

*o

!




m:

∆

7

>A!

ección trans+ersal sinesfueros residuales

ección trans+ersal conesfueros residuales

! *o

> A! res@

Curva carga,deformación

1

1

2

23

3

4

4




Curva esfuero promedio versus deformación0

prom

A!

A! resm:

@

ET

E E C módulo tan'enteT

A

P prom =σ

0 L

∆=ε

11. Esfueros residuales M$DU*$ T>%GE%TE



módulo tan'ente

/ *a pendiente de la cur+a esfuero deformación serepresenta como

7ara σ promedio

( )−

−≤ máxres y F σ E & ' E

7ara σ promedio ( )−−≥

máxres y F σ E & ( E

11. Esfueros residuales EAE#T$#$*UM%> GE%E->*



Columna articulada en ambos e#tremos

/ e considera una columna que inicialmente esperfectamente recta.

∆*

7




P cr '

( )2

2

KL

I E T π

C car'a de pandeo correspondiente

al módulo tan'ente

/ Teor(a del módulo tan'ente #ar'a cr(tica de pandeo

Esfuero cr(tico de pandeo

" & ' 2

2

=

r

KL

E

A

P T T π

C esfuero de pandeo correspondienteal módulo tan'ente




1. 7andeo el:stico

E T = E F E = 2

2

r

KL

E

π

F E ≤ F y !( )−

máxresσ




2. 7andeo inel:stico

F T = 2

2

r

KL

E T

π

F E > F y !( )−

máxresσ




Curva de resistencia de la columna

basada en la teoría de módulo tangente0

2

2

AT C 7T >

!A

@

m:res!A

r

V*

7andeo inel:stico 7andeo el:stico

E

V*r

r V*E

2

2

T

12. Modos de pandeo de miembros en compresión



a* Pandeo por fle#ión y b* Pandeo por fle#otorsión

7

7


7>%DE$ A*E$T$-I$%>*



Aactores principales que influ!en para que una piea sepandee por torsión o fleotorsión

/ *a sección tiene poca ri'ide a la torsión comparada

con la ri'ide a la fleión.

/ *a columna tiene una lon'itud relati+amente peque=a !que la sección no es sim8trica alrededor de un e9e.


7>%DE$ A*E$T$-I$%>*



Secciones susceptibles al pandeo por torsión o fle#otorsión


7>%DE$T$-I$%>*



/ Ecuación diferencial del pandeo por torsión

donde

G módulo de corte

constante de torsión

#J constante de alabeor , radio de 'iro polar

2

2

2

02

2

4

4

dx

d r P

dx

d E"

dx

d G# $

θ θ θ ⋅=−


7>%DE$T$-I$%>*



/ #ar'a cr(tica de pandeo por torsión

donde

% ) L lon'itud efecti+a de pandeo torsional

( )

+=

2

2

2

0

1

L K

E" G#

r P

%

$cr

π

13. -esistencia de columnas de acero A>#T$-E



/ Esbelte del miembro @LRr / -estricciones de los apo!os de la columna @factor de

lon'itud efecti+a %

/ 7resencia de esfueros residuales ! fluencia

/ #ur+atura inicial/ Ecentricidad de la car'a

13. -esistencia de columnas de acero EAE#T$#U-K>TU-> I%I#I>*



Columna aislada con curvatura inicial

o

Aorma inicial @cur+atura de lacolumna antes de aplicar la car'a 7

Aorma de la columna pandeada

*

7

∆∆




"r-fica P $ contra

XEI *X

o

o

7

∆

Teor(a el:stica

#olumna real

7E C

o C ,

C ,




/ *(mite de la >TM para falta de rectitud m:imapermisible @outof strai';tness en miembros de acero

/ Medida promedio en fuera de rectitud @outofstrai';tness para columnas de acero

13. -esistencia de columnas de acero EAE#T$E#E%T-I#ID>D



Columna aislada con carga e#c1ntrica

∆*

7e

13. -esistencia de columnas de acero EAE#T$E#E%T-I#ID>D



P $ contra

CE7

#olumna real

Teor(a el:stica

∆

7πXEI *X

eC,

e C ,

13. -esistencia de columnas de acero MET$D$ DE#>*#U*$



1. M8todo eperimental @Ensa!ese car'a una columna ;asta que ocurra el pandeoW semide la car'a m:ima que puede soportar la columna.

2. >n:lisis num8rico

-ecientemente se ;an desarrollado t8cnicas de an:lisisnum8ricos @m8todos de elementos finitos etc. quepermiten determinar anal(ticamente la resistencia alpandeo de una columna de acero.

Estas t8cnicas requieren complementar información dela cur+atura inicial ! de los esfueros residuales.

13. -esistencia de columnas de acero MET$D$E%>QE



∆

∆

7

*

7

*

EI2

27E C

78rdida de resistenciadebido a

CT7 2

2 E

*

TI

7

eperimento

#-

o ! a lafluencia

Curva P,

13. -esistencia de columnas de acero MET$D$E%>QE



+esumen de resultados e#perimentales

9anda de

resultados

13. -esistencia de columnas de acero E7E#IAI#>#I$%E >I# 2,,5



/ #riterio de dise=oP u 6 φ c P n (/+&D* ó P 6 P n ) c (7SD*

φ c C ,.) @*-AD Ω c C 1." @>D

/ -esistencia nominalP n C " cr [ ,g

dondeP C #ar'a de dise=oP u C #ar'a de dise=o ma!orada

P n C -esistencia nominal

φ c C Aactor de reducción de resistencia @adimensional

Ω c C Aactor de se'uridad @adimensional




Miembros de sección no esbelta/ 7andeo por fleión @elementos con doble simetr(a

7andeo el:stico

ecr

y

F F F

E

r

KL&i 877,0:71,4 =>

2

2

=r

KL

E

F e

π

Esfuero cr(tico de Euler




/ 7andeo por fleión @elementos con doble simetr(a 7andeo inel:stico

2

2

=

r KL

E F e

π Esfuero cr(tico de Euler

y

F

F

cr

y F F F

E

r

KL&i e

y

=≤ 658,0:71,4




Curva & cr versus ./)r

!A

A#- EV*r

AE

Inel:stico El:stico

C2

2

EA,.&""

r

V*\1.5

E

!A

2

E,.5&

V*r

2 A!

,.3) A!

A!

@




..#olumna t(pica de edificio de acero *on'itud efecti+a V* C 35, cm @aproimadamente 12 ft

-adio de 'iro r C ".5 cm

-,&/ ,02

-,&/ ,+3! 4r. +*2




/ 7andeo torsional o fleotorsional Bn'ulos dobles ! elementos con forma de T

donde" cr# es la tensión critica de pandeo por fleión con respecto al e9e !!

( )

+−−

+=

2

411

2cr% cry

cr% crycr% cry

cr F F

' F F

'

F F F

2

0r A

G# F

(

cr% =




/ 7andeo torsional o fleotorsional $tras secciones usar ecuaciones de pandeo por fleión con " e

modificado/ ecciones con doble simetr(a

/ ecciones con un e9e de simetr(a @e9e !

/ ecciones asim8tricas resol+er

( ) y x %

$e I I G#

L K

" E F +

+= 1

2

2π

( )

+

−−

+=

2

411

2 e% ey

e% eye% ey

e

F F

' F F

'

F F F

( ) ( )( ) ( ) ( ) 0

2

0

02

2

0

02 =

−−

−−−−−

r

y F F F

r

x F F F F F F F F F exeeeyeee% ee% eexe




Miembros armados/ Usar ecuaciones para miembros laminados o soldados

con esbelte modificada #onectores intermedios con pernos apretados

#onectores intermedios soldados o con pernos pretensados

22

0

+

=

im r

)

r

KL

r

KL

2

2

22

0 182,0

+

+

=

ibm r

)

r

KL

r

KL

α

α




/ -estricciones dimensionales Esbelte de componentes entre elementos conectores

Esbelte de elementos conectores

mi r

KL

r

K)

≤

4

3

≤

dobleretic*l)do

simpleretic*l)do

r

L

200

140

5_Compresion

Documents

Transcript of 5_Compresion