EL ACERO- CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS Y TECNOLÓGICAS DEL ACERO
Acero
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Departamento de Ingenieria Civil y Ambiental Estructuras de acero I Profesor:Juan Carlos Pantoja,Msc. EXAMEN PARCIAL BIMESTRAL - PARTE PRÁCTICA SOLUCIÓN Datos: ≔ A g 12.6 in 2 Acero ASTM A992 ≔ t f 0.53 in ≔ X bar 1.31 in ≔ F y 50 ksi ≔ U bs 1.0 ≔ F u 65 ksi ≔ b f 8 in ≔ d 13.7 in a). Resistencia del perfil para el estado limite de fluencia por tensión en el area bruta. ≔ ϕ 0.9 ≔ ϕP n_1 = ⋅ ⋅ ϕ F y A g 567 kip p. 1
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Elementos a Tensión
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Departamento de Ingenieria Civil y AmbientalEstructuras de acero IProfesor:Juan Carlos Pantoja,Msc.
EXAMEN PARCIAL BIMESTRAL - PARTE PRÁCTICA
SOLUCIÓN
Datos:
≔Ag 12.6 in2
Acero ASTM A992
≔tf 0.53 in
≔Xbar 1.31 in ≔Fy 50 ksi
≔Ubs 1.0 ≔Fu 65 ksi
≔bf 8 in
≔d 13.7 in
a). Resistencia del perfil para el estado limite de fluencia por tensión en el area bruta.
≔ϕ 0.9
≔ϕPn_1 =⋅⋅ϕ Fy Ag 567 kip
p. 1
Departamento de Ingenieria Civil y AmbientalEstructuras de acero IProfesor:Juan Carlos Pantoja,Msc.
b). Resistencia del perfil para el estado limite de rotura por tensión en el area neta. El area neta se encuentra descontando 4 orificios de perno ya que ambas aletas estan conectadas.
≔ϕ 0.75
≔d' =++―7
8in ――
1
16in ――
1
16in 1 in
≔An =−Ag ⋅⋅4 d' tf 10.48 in2
Realizando el analisis del factor de rezago de cortante encontramos lo siguiente.
Caso 2:
≔l =+3 in 3 in 6 in
≔U =−1 ――Xbar
l0.78
Caso 7:
=bf 8 in < =⋅―2
3d 9.13 in
≔U 0.85
≔Ae =⋅U An 8.91 in2
≔ϕPn_2 =⋅⋅ϕ Fu Ae 434.27 kip
c). Resistencia del perfil al bloque de cortante. Se realiza el chequeo del bloque de cortante para una aleta del perfil y se multiplica por el numero de aletas conectadas (4).
≔Anv =⋅tf (( −++3 in 3 in 2 in 2.5 d')) 2.92 in2
=⋅4 Anv 11.66 in2
≔Agv =⋅tf (( ++3 in 3 in 2 in)) 4.24 in2
=⋅4 Agv 16.96 in2
≔Ant =⋅tf⎛⎜⎝
−2 in ―1
2d'
⎞⎟⎠
0.8 in2
=⋅4 Ant 3.18 in2
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Departamento de Ingenieria Civil y AmbientalEstructuras de acero IProfesor:Juan Carlos Pantoja,Msc.
≔Rn =+⋅⋅0.60 Fu Anv ⋅⋅Ubs Fu Ant 165.36 kip < =+⋅⋅0.60 Fy Agv ⋅⋅Ubs Fu Ant 178.88 kip
=⋅ϕ Rn 124.02 kip
La capacidad a bloque de cortante sera entonces:
≔ϕRn =⋅⋅4 ϕ Rn 496.08 kip
d). El estado limite que controla será el menor de los estados limites calculados.
Fluencia por tensión en el area bruta =ϕPn_1 567 kip
Rotura por tensión en el area neta =ϕPn_2 434.27 kip
Bloque de cortante =ϕRn 496.08 kip
Resistencia de pernos ( 12 en cada perfil) =⋅227 kip 2 454 kip
Por lo tanto el diseño lo controla el estado limite de rotura por tensión en el area neta.
Datos:
≔t ―5
8in Acero A36
≔PD 55 kip ≔Fy 36 ksi =Fy 248.21 MPa
≔PL 25 kip ≔Fu 58 ksi
Solución
≔Pu =+⋅1.2 PD ⋅1.6 PL 106 kip
Los chequeos dimensionales establecidos en el codigo de diseño son:
d > ―7
8w
t > 13 mm
―2
3w < b < ―
3
4w
w < ⋅8 t
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Departamento de Ingenieria Civil y AmbientalEstructuras de acero IProfesor:Juan Carlos Pantoja,Msc.
dh < +d ――1
32in
R > dhead
a). Chequeo para estado límite de fluencia por tensión sobre el área bruta. ≔ϕ 0.90
＝Ag ⋅w t
＝ϕPn ⋅⋅⋅ϕ Fy w t Igualando Pu a Pn
≔w =―――Pu
⋅⋅ϕ Fy t5.23 in < =⋅8 t 5 in Por lo tanto no cumple para el espesor, se cambia
entonces el espesor como medida de diseño.
≔t =―w
80.65 in Tomamos entonces ≔t =――
11
16in 0.69 in
≔w =⋅8 t 5.5 in
≔ϕPn =⋅⋅⋅ϕ Fy w t 122.51 kip > =Pu 106 kip
≔d =―7
8w 4.81 in Tomamos entonces ≔d 5 in
≔dh =+d ――1
32in 5.03 in
≔b =―3
4w 4.13 in Tomamos entonces ≔b 4 in
≔dhead =+⋅2 b dh 13.03 in
≔R 13.5 in
Según el codigo, se realiza el chequeo dimensiónal de la barra ojo. Con el chequeo de dimensiones se asegura que el estado limite que controla el diseño de la barra ojo es fluencia por tensión sobre el area bruta
=d 5 in > =―7
8w 4.81 in
=t 0.69 in > =13 mm 0.51 in
=―2
3w 3.67 in < =b 4 in < =―
3
4w 4.13 in
=w 5.5 in < =⋅8 t 5.5 in
=dh 5.03 in < =+d ――1
32in 5.03 in
=R 13.5 in > =dhead 13.03 in
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