Diseo de las trabes del marco tipo 1.Trabe T1-M1.Se diseara con el mtodo LRFD con placas de acero ASTM A572-50 y se harn trabes de secciones variables para la trabe alta y trabe baja mientras que la trabe central ser de seccin constante. Las trabes alta y baja sern de 300 cm, y la trabe central de 1200 cm.

1. Diseo de la trabe central.El diagrama de momentos ms desfavorable se presenta en la combinacion id1=1.2CM+1.6CVM+0.5CVI y es el siguiente:

a) Dimensionamiento.

b) Revisin de la compacidad de la seccin propuesta.La seccin que se propone considera el uso de planchn de 6 x 20, de modo que las dimensiones de patines y alma se consideran mltiplos de 6 para la disminucin de desperdicio en la fabricacin, adems se considera que por cada corte que se le hace al planchn se tiene una prdida de 4 mm.

Datos de la seccin

bf=148.8mmJ=11.15cm4

14.88cmCw=126866cm6

tf= 3/8 inA=47.51cm2

0.953cm

tw= 1/4 in

0.635cm

hw=301.7mm

30.17cm

h=32.07cm

h0=31.12cm

Eje fuerteEje dbil

Ix=8319.06cm4Iy=524.02cm4

Sx=518.78cm3Sy=70.42cm3

Zx=585.62cm3Zy=108.54cm3

rx=13.23cmry=3.32cm

Revisin de la compacidad en patines.

Revisin de la compacidad en el alma.

c) Revisin de la fluencia.

d) Revisin del pandeo lateral torsional.Para nuestro caso la longitud no soportada lateralmente es igual a la distancia entre largueros que es de 150 cm, ya que se usaran riostras para el patn inferior.

Como el momento nominal se calcula como sigue,

Cabe mencionar que estrictamente deberamos revisar tanto la seccin central como las extremas y calcular el Cb correspondiente a cada una de ellas, pero como se trata de una seccin constante en donde en las secciones extremas se presentan momentos ms bajos que en la seccin central, se induce que la seccin cumplir con la resistencia en las secciones extremas.

El diseo se rige por el estado lmite de pandeo lateral torsional, lo cual nos indica que antes de que la seccin comience a fluir se presentara el pandeo lateral torsional. El momento resistente se calcula como sigue:

La eficiencia con la que trabaja la seccin es de:

e) Revisin del cortante.El diagrama de cortante ms desfavorable se presenta en la combinacion id1=1.2CM+1.6CVM+0.5CVI y es el siguiente:

Para almas sin atiesadores y con ,

Como

f) Calculo de la soldadura.Se usara electrodo 7018 que tiene una resistencia FEXX=4,920 kg/cm2.La resistencia nominal se calcula con la siguiente ecuacin:

El flujo de cortante se calcula como sigue:

El espesor del filete de soldadura se calcula de la siguiente manera:

El espesor mnimo para el filete de acuerdo con la tabla J2.4 de las especificaciones AISC 2010 es de 5 mm, por lo tanto se decide utilizar 7 mm de espesor de filete.

2. Diseo de la trabe baja (seccin mayor).El diagrama de momentos ms desfavorable se presenta en la combinacion id1=1.2CM+1.6CVM+0.5CVI y es el siguiente:

a) Dimensionamiento.

b) Revisin de la compacidad de la seccin propuesta.La seccin que se propone considera el uso de planchn de 6 x 20, de modo que las dimensiones de patines y alma se consideran mltiplos de 6 para la disminucin de desperdicio en la fabricacin, adems se considera que por cada corte que se le hace al planchn se tiene una prdida de 4 mm.Datos de la seccin

bf=162.7mmJ=8.52cm4

16.27cmCw=196144cm6

tf= 5/16inA=48.87cm2

0.794cm

tw= 1/4 in

0.635cm

hw=362.8mm

36.28cm

h=37.87cm

h0=37.07cm

Eje fuerteEje dbil

Ix=11404.90cm4Iy=570.82cm4

Sx=602.36cm3Sy=70.16cm3

Zx=687.82cm3Zy=108.75cm3

rx=15.28cmry=3.42cm

Revisin de la compacidad en patines.

Revisin de la compacidad en el alma.

c) Revisin del pandeo lateral torsional.Para nuestro caso la longitud no soportada lateralmente es igual a la distancia entre largueros que es de 150 cm, ya que se usaran riostras para el patn inferior.

Como el momento nominal se calcula como sigue,

d) Revisin del pandeo local del patn en compresin.Para secciones con patines no compactos el momento nominal se calcula con:

El diseo se rige por el estado lmite de pandeo lateral torsional, lo cual nos indica que antes de que la seccin comience a fluir se presentara el pandeo lateral torsional. El momento resistente se calcula como sigue:

La eficiencia con la que trabaja la seccin es de:

e) Revisin del cortante.El diagrama de cortante ms desfavorable se presenta en la combinacion id1=1.2CM+1.6CVM+0.5CVI y es el siguiente:

Para almas sin atiesadores y con ,

Como

f) Calculo de la soldadura.Se usara electrodo 7018 que tiene una resistencia FEXX=4,920 kg/cm2.La resistencia nominal se calcula con la siguiente ecuacin:

El flujo de cortante se calcula como sigue:

El espesor del filete de soldadura se calcula de la siguiente manera:

El espesor mnimo para el filete de acuerdo con la tabla J2.4 de las especificaciones AISC 2010 es de 5 mm, por lo tanto se decide utilizar 7 mm de espesor de filete.

3. Revisin de la seccin menor de la trabe baja.Para la revisin de esta seccin se considera que para dar continuidad en el end-plate se tiene que tener el mismo peralte que la seccin central, por lo que la seccin es la siguiente.

Datos de la seccin

bf=162.7mmJ=8.03cm4

16.27cmCw=139543cm6

tf= 5/16inA=45.19cm2

0.794cm

tw= 1/4 in

0.635cm

hw=304.8mm

30.48cm

h=32.07cm

h0=31.27cm

Eje fuerteEje dbil

Ix=7816.25cm4Iy=570.70cm4

Sx=487.49cm3Sy=70.14cm3

Zx=551.43cm3Zy=108.17cm3

rx=13.15cmry=3.55cm

a) Revisin de la compacidad de la seccin.Revisin de la compacidad en patines.

Revisin de la compacidad en el alma.

b) Revisin del pandeo lateral torsional.Para nuestro caso la longitud no soportada lateralmente es igual a la distancia entre largueros que es de 150 cm, ya que se usaran riostras para el patn inferior.

Como el estado lmite de pandeo lateral torsional no aplica.

c) Revisin del pandeo local del patn en compresin.Para secciones con patines no compactos el momento nominal se calcula con:

El diseo se rige por el estado lmite de pandeo local del patn en compresin, lo cual nos indica que antes de que la seccin comience a pandearse lateralmente por torsin va a pandearse de manera local el patin que esta trabajando a compresion. El momento resistente se calcula como sigue:

La eficiencia con la que trabaja la seccin es de:

d) Revisin del cortante.El diagrama de cortante ms desfavorable se presenta en la combinacion id1=1.2CM+1.6CVM+0.5CVI y es el siguiente:

Para almas sin atiesadores y con ,

Como

4. Diseo de la trabe alta (seccin mayor).

El diagrama de momentos ms desfavorable se presenta en la combinacion id1=1.2CM+1.6CVM+0.5CVI y es el siguiente:

Como el momento ltimo en esta seccin es muy similar al momento ltimo de la trabe baja, se usara la misma seccin trasversal y su eficiencia se calcula a continuacin.

La eficiencia con la que trabaja la seccin es de:

Se omite la revisin del cortante dado que cuando se realiz la revisin de la trabe baja la seccin trabajaba a una eficiencia de 13.56% y para este caso ser algo similar.De manera similar al cortante, se omite el clculo de la soldadura ya que dicho ancho de filete ser igual que el calculado para la trabe baja.

5. Revisin de la seccin menor de la trabe alta.Como se us la misma seccin que en la trabe baja y en el end-plate se le tiene que dar continuidad manteniendo el mismo peralte que en la seccin central, la seccin es la misma que para el caso de la seccin menor de la trabe baja y a continuacin se calcula la eficiencia con la que estar trabajando.

La eficiencia con la que trabaja la seccin es de:

Se omite la revisin del cortante dado que cuando se realiz la revisin de la trabe baja la seccin trabajaba a una eficiencia de 10.82% y para este caso ser algo similar.

6. Revisin de la flecha.La flecha de la trabe incluye la flecha de la trabe alta, trabe central y trabe baja.

De acuerdo con el programa de anlisis estructural RAM Advanse 9.5 la flecha mxima de la trabe se presenta en la combinacin id1=1.2CM+1.6CVM+0.5CVI y es de 7.84 cm, que sera comparada con la permisible que se calcula a continuacion:

Como se puede observar el diseo es satisfactorio para los estados lmite de resistencia y de servicio.

7. Diseo del end-plate que conecta trabe menor con trabe central.Los datos de diseo se obtienen de la combinacin ms critica que es id1=1.2CM+1.6CVM+0.5CVI y dichos valores son los siguintes;Pu=4183.78kg

Mu=431000kg-cm

Vu=4417.43kg

a) Predimensionamiento.Suponiendo pernos de tensin controlada ASTM A325 de dimetro , cuya rea neta es An=1.61 cm2 y rea efectiva Ae=1.04 cm2; se propone la siguiente seccin:

Calculo de presiones de contacto.

b) Determinacin del espesor del end-plate.

Se propone placa de (1.27 cm) cuya eficiencia es de 93.09%.c) Determinacin del nmero de pernos y revisin por fractura.Determinacin de la tensin equivalente.

La resistencia nominal a la fractura de calcula con la siguiente ecuacin,

Se proponen 3 pernos en tensin.

Como un end-plate tiene que ser simtrico, la conexin tendr un total de 6 pernos.

d) Revisin de la resistencia nominal a cortante.

El cortante actuante es Vu=4,417.43 kg.

e) Revisin de la accin de tensin y cortante combinados.

El croquis del end-plate se muestra a continuacin.

8. Diseo del end-plate que conecta trabe central con trabe alta.Por la similitud de valores de diseo que tiene con el end-plate que conecta trabe baja con trabe central se usara el mismo diseo obteniendo los siguientes valores de la eficiencia.LRFD

ESTADO LIMITEREQUERIDOPROPORCIONADOEFICIENCIA

1.- Espesor [cm]1.121.2788.42%

2.- Fractura [kg]11313.0914788.8076.50%

3.- Resistencia a cortante puro [kg]4418.7527531.0016.05%

4.- Resistencia a tensin y cortante combinados [kg]4418.7545788.409.65%

Trabe T2-M1.

1. Diseo de la trabe alta.El diagrama de momentos ms desfavorable se presenta en la combinacion id1=1.2CM+1.6CVM+0.5CVI y es el siguiente:

Como se observa en el diagrama de momentos, el momento mximo es negativo y ser este el que se ocupe para disear, en estricto sentido tendramos que revisar tambin para momento positivo porque tiene un Cb diferente pero se induce que si soporta el momento negativo podemos ahorrar la revisin del momento positivo.

a) Revisin de la compacidad de la seccin propuesta.La seccin que se propone considera el uso de planchn de 6 x 20, de modo que las dimensiones de patines y alma se consideran mltiplos de 6 para la disminucin de desperdicio en la fabricacin, adems se considera que por cada corte que se le hace al planchn se tiene una prdida de 4 mm. La seccin transversal ser constante a lo largo de los 6 m de la trabe.

Datos de la seccin

bf=148.8mmJ=3.26cm4

14.88cmCw=37082cm6

tf= 1/4 inA=28.42cm2

0.635cm

tw= 3/16in

0.476cm

hw=199.8mm

19.98cm

h=21.25cm

h0=20.61cm

Eje fuerteEje dbil

Ix=2324.86cm4Iy=349.10cm4

Sx=218.83cm3Sy=46.91cm3

Zx=242.33cm3Zy=71.46cm3

rx=9.05cmry=3.51cm

Revisin de la compacidad en patines.

Revisin de la compacidad en el alma.

b) Revisin del pandeo lateral torsional.Para nuestro caso la longitud no soportada lateralmente es igual a la distancia entre largueros que es de 150 cm, ya que se usaran riostras para el patn inferior.

Como el momento nominal se calcula como sigue,

c) Revisin del pandeo local del patn en compresin.Para secciones con patines no compactos el momento nominal se calcula con:

El diseo se rige por el estado lmite de pandeo local del patn en compresin, lo cual nos indica que antes de que la seccin comience a pandearse lateralmente por torsin va a pandearse de manera local el patn que est trabajando a compresin. El momento resistente se calcula como sigue:

La eficiencia con la que trabaja la seccin es de:

d) Revisin del cortante.El diagrama de cortante ms desfavorable se presenta en la combinacion id1=1.2CM+1.6CVM+0.5CVI y es el siguiente:

Para almas sin atiesadores y con ,

Como

a) Calculo de la soldadura.Se usara electrodo 7018 que tiene una resistencia FEXX=4,920 kg/cm2.La resistencia nominal se calcula con la siguiente ecuacin:

El flujo de cortante se calcula como sigue:

El espesor del filete de soldadura se calcula de la siguiente manera:

El espesor mnimo para el filete de acuerdo con la tabla J2.4 de las especificaciones AISC 2010 es de 5 mm, por lo tanto se decide utilizar 6 mm de espesor de filete.

2. Diseo de la trabe baja (seccin mayor).El diagrama de momentos ms desfavorable se presenta en la combinacion id1=1.2CM+1.6CVM+0.5CVI y es el siguiente:

La trabe baja se diseara de seccion variable a lo largo de sus 3 m, en su seccion menor para dar continuidad en el end-plate tendra el mismo peralte que la trabe alta que es de 21.25 cm.

a) Revisin de la compacidad de la seccin propuesta.La seccin que se propone considera el uso de planchn de 6 x 20, de modo que las dimensiones de patines y alma se consideran mltiplos de 6 para la disminucin de desperdicio en la fabricacin, adems se considera que por cada corte que se le hace al planchn se tiene una prdida de 4 mm. La seccin transversal ser constante a lo largo de los 6 m de la trabe.

Datos de la seccin

bf=162.7mmJ=8.52cm4

16.27cmCw=196144cm6

tf= 5/16inA=48.87cm2

0.794cm

tw= 1/4 in

0.635cm

hw=362.8mm

36.28cm

h=37.87cm

h0=37.07cm

Eje fuerteEje dbil

Ix=11404.90cm4Iy=570.82cm4

Sx=602.36cm3Sy=70.16cm3

Zx=687.82cm3Zy=108.75cm3

rx=15.28cmry=3.42cm

Revisin de la compacidad en patines.

Revisin de la compacidad en el alma.

b) Revisin del pandeo lateral torsional.Para nuestro caso la longitud no soportada lateralmente es igual a la distancia entre largueros que es de 150 cm, ya que se usaran riostras para el patn inferior.

Como el momento nominal se calcula como sigue,

c) Revisin del pandeo local del patn en compresin.Para secciones con patines no compactos el momento nominal se calcula con:

El diseo se rige por el estado lmite de pandeo lateral torsional, lo cual nos indica que antes de que la seccin comience a fluir se presentara el pandeo lateral torsional. El momento resistente se calcula como sigue:

La eficiencia con la que trabaja la seccin es de:

d) Revisin del cortante.El diagrama de cortante ms desfavorable se presenta en la combinacion id1=1.2CM+1.6CVM+0.5CVI y es el siguiente:

Para almas sin atiesadores y con ,

Como

e) Calculo de la soldadura.Se usara electrodo 7018 que tiene una resistencia FEXX=4,920 kg/cm2.La resistencia nominal se calcula con la siguiente ecuacin:

El flujo de cortante se calcula como sigue:

El espesor del filete de soldadura se calcula de la siguiente manera:

El espesor mnimo para el filete de acuerdo con la tabla J2.4 de las especificaciones AISC 2010 es de 5 mm, por lo tanto se decide utilizar 7 mm de espesor de filete.

3. Revisin de la seccin menor.En el end-plate se le tiene que dar continuidad manteniendo el mismo peralte que en la trabe alta, por lo que la seccin a revisar es la siguiente:Datos de la seccin

bf=162.7mmJ=7.10cm4

16.27cmCw=59665cm6

tf= 5/16inA=38.32cm2

0.794cm

tw= 1/4 in

0.635cm

hw=196.6mm

19.66cm

h=21.25cm

h0=20.45cm

Eje fuerteEje dbil

Ix=3105.31cm4Iy=570.47cm4

Sx=292.30cm3Sy=70.11cm3

Zx=325.55cm3Zy=107.08cm3

rx=9.00cmry=3.86cm

Revisin de la compacidad en patines.

Revisin de la compacidad en el alma.

a) Revisin del pandeo lateral torsional.Para nuestro caso la longitud no soportada lateralmente es igual a la distancia entre largueros que es de 150 cm, ya que se usaran riostras para el patn inferior.

Como el estado lmite de pandeo lateral torsional no aplica.

b) Revisin del pandeo local del patn en compresin.Para secciones con patines no compactos el momento nominal se calcula con:

El diseo de rige por el estado lmite de pandeo local del patn en compresin lo cual nos dice que antes de que la trabe sufra un pandeo lateral por torsin se va a pandear localmente el patn que est trabajando a compresin.

La eficiencia con la que trabaja la seccin es de:

c) Revisin del cortante.El diagrama de cortante ms desfavorable se presenta en la combinacion id1=1.2CM+1.6CVM+0.5CVI y es el siguiente:

Para almas sin atiesadores y con ,

Como

4. Diseo del end-plate que conecta la trabe baja con la trabe alta.Los datos de diseo se obtienen de la combinacin ms critica que es id1=1.2CM+1.6CVM+0.5CVI y dichos valores son los siguintes;Pu=6642.43kg

Mu=640000kg-cm

Vu=3909.96kg

a) Predimensionamiento.Suponiendo pernos de tensin controlada ASTM A325 de dimetro , cuya rea neta es An=1.61 cm2 y rea efectiva Ae=1.04 cm2; se propone la siguiente seccin:

Calculo de presiones de contacto.

b) Determinacin del espesor del end-plate.

Se propone placa de (1.27 cm) cuya eficiencia es de 93.09%.c) Determinacin del nmero de pernos y revisin por fractura.Determinacin de la tensin equivalente.

La resistencia nominal a la fractura de calcula con la siguiente ecuacin,

Se proponen 3 pernos en tensin.

Como un end-plate tiene que ser simtrico, la conexin tendr un total de 6 pernos.

d) Revisin de la resistencia nominal a cortante.

El cortante actuante es Vu=4,417.43 kg.

e) Revisin de la accin de tensin y cortante combinados.

El croquis del end-plate se muestra a continuacin.

COLUMNA C1-M1La seccin transversal ser variable a lo largo de los 7 m de la columna.

1. Diseo de la seccin superior.Los datos de diseo son los siguientes:Mux=20.34Ton-m

2034000.00kg-cm

Muz=0.15Ton-m

15000.00kg-cm

Pu=6879.90kg

a) Revisin de la seccin bajo compresin pura.La seccin que se propone considera el uso de planchn de 6 x 20, de modo que las dimensiones de patines y alma se consideran mltiplos de 6 para la disminucin de desperdicio en la fabricacin, adems se considera que por cada corte que se le hace al planchn se tiene una prdida de 4 mm.

Datos de la seccin

bf=199.8mmJ=14.61cm4

19.98cmCw=438940cm6

tf= 3/8 inA=61.10cm2

0.953cm

tw= 1/4 in

0.635cm

hw=362.8mm

36.28cm

h=38.19cm

h0=37.23cm

Eje fuerteEje dbil

Ix=15719.26cm4Iy=1266.55cm4

Sx=823.32cm3Sy=126.80cm3

Zx=917.44cm3Zy=193.73cm3

FF=1.11FF=1.53

rx=16.04cmry=4.55cm