Diseo Plstico de Vigas El anlisis elstico de estructuras supone que la capacidad

resistente de una estructura se agota cuando en cualquier

seccin de la misma una de sus fibras alcanza su lmite

elstico. En materiales de gran ductilidad, como el acero

laminado, la falla no se presenta sino hasta que ocurre una

gran plastificacin despus que se alcanza la tensin de

fluencia.

El comportamiento es controlado por una de las siguientes formas de pandeo:

Pandeo Local del Ala. Pandeo Local del Alma. Pandeo Lateral Torsional.

Pandeo Local - Durante el proceso de flexin, si el ala en compresin es demasiado delgada, la placa puede fallar por pandeo o inestabilidad. Entonces no es posible que la viga desarrolle el Momento Plstico.

Falla local del Alma - En los puntos donde se apliquen cargas puntuales y en los apoyos se pueden producir fallos debidos al aplastamiento (crushing) del alma; por pandeo localizado (crippling) en la proximidad de la carga donde se concentran las deformaciones transversales y por pandeo (buckling) del alma entre las dos alas.

Pandeo Lateral Torsional: Las vigas flectadas que no se encuentran adecuadamente arriostradas, impidiendo su movimiento lateral, pueden sufrir el efecto de pandeo lateral torsional si su resistencia a la torsin y el momento de inercia respecto al eje de inercia, en que estos valores son menores, resultan lo suficientemente pequeos frente al eje perpendicular en que sus valores son mximos.

Valores Lmites de la Relacin Ancho/Espesor en Elementos a Compresin de Perfiles Electrosoldados o Soldados

Valores Lmites de la Relacin Ancho/Espesor en Elementos a Compresin de Perfiles Laminados

Determinacin del Coeficiente de Flexin, Cb

Se ha usado desde 1961 para ajustar la frmula de pandeo flexotorsional al diagrama de momentos dentro de la

longitud no arriostrada de la viga.

Cb es un factor que permite tener en cuenta las variaciones del

diagrama de momentos. Dado que las ecuaciones planteadas son

aplicables al caso de flexin constante, si el diagrama es

variable, la viga puede resistir momentos algo mayores antes que

se presente el fenmeno de inestabilidad lateral.

...donde:

Mmx = Valor absoluto del momento mximo en la luz libre

de arriostramiento lateral.

MA = Valor absoluto del momento en los puntos del primer

cuarto de la luz.

MB = Valor absoluto del momento en los puntos del medio

de la luz.

MC = Valor absoluto del momento en los puntos del ltimo

cuarto de la luz.

Conservadoramente, Cb puede tomarse igual a la unidad en

todos los casos.

Ejemplo

Valores de Cb para Vigas Simplemente Apoyadas

Procedimiento de Diseo por Flexin

El procedimiento de diseo ser el menor valor que

resulte del anlisis de los estados lmite del pandeo local de las

alas, pandeo local del alma y del pandeo lateral torsional segn

las siguientes expresiones dadas en unidades mtricas (Fy en

kgf/cm2, ry en cm, etc.).

Calculamos las esbelteces locales o relaciones ancho/espesor y

el coeficiente Cb.

Para no necesitar

rigidizadores

Para ser tratada como

viga y no viga armada

h = d - 2 tf, en perfiles soldados y electrosoldados; h = d - 2 df

en perfiles laminados.

Se calculan los siguientes valores:

Pandeo Local de las Alas

Al final de esta etapa de verificacin del pandeo local de las alas Debemos tener los valores de: Mpx Mnfx : Mpy Mnfy : Lp Lpf

Pandeo Local del Alma

Al final de esta etapa de verificacin del pandeo local del alma debemos tener los valores de: Mpx Mnw : Lp Lpw

Pandeo Lateral Torsional

Al final de esta etapa de verificacin del pandeo lateral se tiene Mn que es

funcin de la luz de la viga

Ejemplo de Diseo de una Viga de Seccin Compacta

Para el perfil laminado cuyas caractersticas se suministran,

calcular para Cb=1.0, 1.75 y 1.30 para condiciones no

ssmicas.

d = 608 mm

bf = 228 mm

tf = 17.3 mm

tw = 11.2 mm

df = k = 36.5 mm

C1 = 128000 kgfcm2

C2 = 0.352 x 10-5

(1/kgf/cm2)2

Fy = 2530 kgfcm2

Fr = 700 kgfcm2

A = 145 cm2

Sx = 2880 cm3

Zx = 3280 cm3

Iy = 3430 cm4

ry = 4.88 cm

J = 112 cm4

Cw = 2981000 cm6

Solucin:

1) Verificacin por pandeo local:

Alas:

Alma:

La seccin es compacta, su resistencia est

determinada por pandeo lateral

2) Para Cb = 1.0

3) Para Cb = 1.75

4) Para Cb = 1.30