Problemas de Aplicación 2

U.N.: SAN LUIS GONZAGA - ICAING.CIVIL IX-B

PROBLEMAS DE APLICACINDE DISEO EN COMPRESIN

4.3-2 Determinar la resistencia de diseo del miembro en compresin mostrado en la figura P4.3-2, de cada una de las maneras siguientes.a.- Use la ecuacin E2-2 o la E2-3b.- Use la tabla 4 en la seccin de valores numricos de las especificaciones (ni la tabla 3-36 ni la 3-50 puede usarse. Por qu?)

Datos:

E=29000L=180inK=O.65r= 2.37 in

a)

Hallando:

Por el parmetro de esbeltez:

Por lo tanto: tiene un pandeo inelstico.

b) Interpolando:

Hallando el nuevo: =0.718 38.86 kis

Us la tabla 4 en la seccin de valores numricos de las especificaciones; no use la tabla 3-36 ni la 3-50. Porque, la tabla 3-36 es para un Fy=36 y la tabla 3-50es para un Fy = 50; la tabla 4 solo utiliza la relacin de esbeltez.

PROBLEMA 4.3-3. Calcule La resistencia de diseo por compresin axial del miembro en la figura, considere ACERO A36.

SOLUCIN:

DATOS:Ag = 5.55 in2ry = 1.19 inrx = 2.08 inFy = 36 KsiE = 29000 ksiK = 0.8

; Trabaja en el sentido INELASTICO

4.3.4. Calcule la resistencia de diseo por compresin axial del miembro mostrado en la figura P4. 3-4:

DATOS: L = 25x 12in= 300inFy = 36 KSIr= 3.67 inK=1.0

SOLUCION Parmetro de Esbeltez:

Como 0.92 < 1.50 ; rango inelstico: E2-2:

Hallamos la resistencia de diseo por compresin:

4.3-5 calcule la resistencia de diseo por compresin del miembro mostrado en la figura P4.3-5.

SOLUCION:15

PERFIL Wx1057:AREA: 16.5 m2Rx= 4.18Ry=2.45K=2.1G50 A572Fy=50 KsiFu=65 YsiE=29000

4.3-7 calcule la resistencia de diseo por compresin de un perfil W14x 43 de acero A572 grado 50. La longitud efectiva con respecto a los dos ejes es de 16 pies. Use las tablas de cargas para columnas para verificar su respuesta.

Datos:

KL=16piesr= 1.89 in



PROBLEMA 4.4-1. Escoja un perfil W para una columna con longitud efectiva de 13 que debe resistir una carga factorizada de 570 kpis, considere Acero A572 grado 50 y use las tablas para columnas de la parte 3 del manual.

CON LOS DATOS:LK = 13PU = 570 KIPSAcero: A572 grado 50

De la tabla para Columnas W Escogemos el perfil W 10 x 60

DATOS:Ag = 17.6 in2ry = 2.57 inrx = 4.39 inFy = 50 KSI


Cumple la condicin

4.4.2 Seleccione un perfil W de Acero A36 para el miembro mostrado en la figura P4.4-2. La carga consiste en una carga muerta de servicio de 260 kips y una carga viva de servicio de 520 Kips.

DATOS:K = 0.80 ; recomendada.L = 20 x 12in = 240 inKL = 0.80 x 20 = 16Fy= 36 Ksi 1ero: Suponiendo un Fcr:

2do: Si , entonces:

Entonces, resolviendo

Por la tabla de columnas escogemos el perfil: W14 X 193:Ag = 56.8 in2; ry= 4.05 in: Entonces:

Ubicando e interpolando con los valores de la TABLA 3 36:

Hallando resistencia de diseo:

Como ; el perfil W14 X 193 satisface las cargas de compresin dadas.

4.4-3 una columna con longitud efectiva de 20 ft debe resistir una carga axial factorizada de compresin de 205 Kips.a)Seleccione el tubo estructural cuadrado ms ligero. Use Fy= 46 Ksi y las tablas de cargas para columnas. b)Seleccione el perfil tubular estructural rectangular ms ligero. Use Fy= 46 Ksi y las tablas de cargas para columnas. Long efectiva20 featPu= 205 KipsA) Para tubo estructural cuadrado: Fy= 46 Ksi1er Tanteo:

2do Tanteo:

Elegimos un tipo estructuralc) Para tubo estructural cuadrado: Fy= 46 Ksi1er Tanteo:

2do Tanteo:

Elegimos

4.4-5 Seleccione el perfil HP ms ligero en las tablas de cargas para columnas. La carga mostrada en la figura P4.4-5 esta factorizada. Considere acero A572 grado 50.

Datos:

K = 2.10L=17pies

TANTEO: HP14x117 r= 3.59 in


Por lo tanto: tiene un pandeo elstico.








Por lo tanto el perfil HP ms ligero ser: HP14x102

PROBLEMA 4.4-6. Seleccione un perfil W16 para las condiciones del problema 4.4-1.

CON LOS DATOS:LK = 13PU = 570 KIPSAcero: A572 grado 50

I TANTEO:

W 16 x 77:Ag = 22.6 in2ry = 2.47 inrx = 7.00 in


Cumple la condicin

4.4-7 Seleccione un perfil W21 para las condiciones del problema 4.4-5.

DATOS:

Fy= 50 ksiFu= 65 ksiK=1.0L = 17 x 12 = 204 in.

SOLUCION1ero.-

2do.- Si , entonces:


3ero.- Asumiendo el Perfil W 21 x 83 ; Ag = 24.3 in2 , rx = 8.67 in; ry = 1.84 in

- Parametro de Esbeltez:

- Hallando Fcr:

- Hallando Resistencia de diseo:

El perfil satisface las cargas, con el fin de optimizar el diseo, probaremos un perfil ms:

.- Asumiendo el Perfil W 21 x68 ; Ag = 20.0 in2 , rx = 8.60 in; ry = 1.80 in


- Hallando Fcr:


El perfil satisface las cargas adems de poseer un peso menor, entonces optaremos por el perfil:W 21 X 68

4.4-8 Escoja un perfil tubular estructural cuadrado de 2 12 x2 12 o ms pequeo para las condiciones mostradas en la figura. Use Fy=46 KsiD=4 KipsL=9 Kips12

SOLUCION: PU= 1.2D + 1.6L PU= 1.2(4) + 1.6(9) PU= 19.2 KIPS1er Tanteo:

2do Tanteo: 2

Elegimos

4.5-2 Un perfil tubular de 14x 6x 5/8 in se usa como un miembro en compresin de 20ft de longitud y articulado en varios extremos. El miembro esta arriostrado contra pandeo en la direccin dbil a la mitad de su altura. El acero es un ASTMA 500 grado B (FY =46 Ksi) calcule la resistencia de diseo por compresin.

Datos:

KL = 10Ag=22.4 in2

a) Esbeltez critica eje y

b) Por el parmetro de esbeltez:

0.63


PREGUNTA 4.5-3. Un miembro en compresin debe disearse para resistir una carga muerta de servicio de 180 Kips y una carga viva de servicio de 320 Kips. El miembro tendr 28 pies de longitud y estar articulado en cada extremo. Adems el estar soportado en la direccin dbil en un punto situado a 12 pies de su extremo superior. Considere Acero A572 grado 50 y seleccione un perfil W.

PERFIL: WPD = 180 KlbPL = 320 KlbLongitud = 28 piesAcero = A572 grado 50Hallando Pu:

K = 1, KL = 16, Pu = 728 K, Acero Grado 50, entonces pasamos a tantear:

I Tanteo: W 12 x 79:Ag = 23.2 in2ry = 3.05 inrx = 5.34 in

a) Esbeltez critica eje y



Cumple la condicin

4.5-4 Seleccione un perfil tubular de acero A500 grado B (Fx = 46 ksi) para soportar una carga muerta de servicio de 14 kips y una carga viva de servicio de 30 kips. El miembro tendr 30 ft de longitud y estar articulado en cada extremo. Adems, el estar arriostrado contra pandeo en la direccin dbil en sus puntos tercios.

DATOS:K = 1.0 recomendada.L = 10 x 12in = 120 inKL = 0.80 x 120 = 120 inFy= 46 ksi

RESOLUCION:

1ero: Suponiendo un Fcr:

2do:

Si , entonces:


Asumiendo el Tubo estructural Rectangular de 5x3x5/16; con un Ag = 4.36in2, y un ry = 1.16 in:


- Hallando Fcr:


El perfil satisface las cargas.

4.5-5 El marco mostrado en la figura no est arriostrado contra desplazamientos laterales. Las columnas son perfiles w 10 x 33 y el travesao es un perfil w 12 x 26. Todos los miembros son de acero ASTM A 572 grado 50 y estn orientados de manera que la flexin es respecto al eje x. suponga ky = 1.0.

a) Use el nomograma para determinar k para las columnas. Use el factor de reduccin de rigidez en caso de que sea aplicable. (PU=50kips para cada columna)

Para columna AB= COLUMNA BC

GA= GA=

GA= 0.6GB=10

POR NOMOGRAMA K= 1.8

SRF=1 Por lo que el valor de K no vara. b) Hallamos resistencia de diseo a compresin.

4.5 - 6. El marco mostrado en la figura P4.5-6 no est arriostrado contra desplazamientos laterales. Se han supuesto los momentos de inercia relativos con fines de un diseo preliminar. Use el nomograma y determine Kx para los miembros AB, BC, DE y EF.

GA = 10.00 (articulado)GB = = = 2.31GC = = = 1.54GD = = = 1.30GE = = = 1.15GF = 1.00 (empotrado)Hallando K segn nomograma para cada columna indicada:COLUMNA AB : KAB = 2.17COLUMNA BC : KBC = 1.57COLUMNA DE : KDE = 1.38COLUMNA EF : KEF = 1.34

4.5-7 El marco mostrado en la figura P4.5-7 no est arriostrado contra desplazamientos laterales. Suponga que todas las columnas son perfiles W14x61 y que todas las trabes son perfiles W18x76. para todos los miembros el acero usado es el ASTM A572 grado 50. Los miembros estn orientados de manera que la flexin es respecto al eje X. Suponga que Ky = 1.0a.- Use el nomograma para determinar Kx para el miembro GF. Use el factor de reduccin de rigidez en caso necesario (Pu= 350kips para el miembro GF) b.- Calcule la resistencia de diseo por compresin del mismo GF.C.- Estime Kx de la tabla C-C2.1 de los comentarios y compare su estimacin con los resultados de la parte (a).

Datos:

E=29000 Columnas W14x61 Vigas W18x76.r= 5.98 in

a) Hallando el

FORMULA:

POR EL NOMOGRAMA: KX =1.43



Condicin para K inelstico:

Interpolando:

POR EL NOMOGRAMA EL NUEVO Kx =1.40

c) Por el parmetro de esbeltez:


PROBLEMA 4-5.8El marco mostrado esta soportado contra desplazamiento laterales por medio de una arriostramiento en x, que no es parte del marco. Las columnas son perfiles W12x14 y la trabe es un perfil W16x40. Todos los miembros son de acero A36 y estn orientados de manera que la flexin es respecto al eje x. Use K=0.8a. Use el nomograma para determinar K, para las columnas. Use el factor de reduccin de rigidez cuando sea aplicable (Pu = 200 Kips para cada columna).b. Calcule la resistencia de diseo por compresin de las columnas.c. Estime K, de la tabla C-C 2.1 en los comentarios y compare su estimacin con los resultados de la parte a.

4.5-9 El marco mostrado en la figura no est arriostrado contra desplazamientos laterales. Las Columnas son perfiles tubulares cuadrados de 6x6x5/8 y las vigas son perfiles W12 x 22. Las columnas son de acero ASTM A 500 grado B (Fy= 46 ksi) y para las vigas Fy= 50ksi. Estas estn orientadas de manera que la flexin es respecto al eje x. Suponga que Ky= 1.0

a. Use el monograma para determinar Kx para la columna AB. Use el factor de reduccin de rigide si ste es aplicable (Pu = 100 kips para la columnas AB)

DATOS:Perfil Columnas: Tubo de 6x6x5/8 con I = 57.3 in4, Ag= 12.4in2 y rx = 2.15inPerfil Vigas: W12 x 22 con I = 156, Ag= 6.48, y rx= 4.91in

Hallamos:

Entonces aplicando el Nomogramas, K = 1.75 Comprobamos para columnas AB:

Por lo tanto no es necesario corregir, ya que trabaja en el rango elstico.b) Determinar la resistencia de diseo por compresin de la columna AB:- Hallando Fcr:


El perfil satisface las cargas.4.6 -1. Calcule la resistencia de diseo por compresin para un perfil WT 12 x 65.5 con longitud efectiva de 18 ft con respecto a cada eje. Use acero A36 y el procedimiento de la seccin E3 del AISC (no del apndice).WT 12 X 65.5: Ag= 19.3 in2, rx= 3.52 in, ry= 2.97 in, kxLx=kyLy=KzLz = 18

a) Anlisis de Pandeo por Flexin:

= = 0.816 < 1.5 Pandeo Inelstico

= 446.87 k

b) Anlisis de Pandeo FlexioTorsional:

1) Hallando Fe

Hallando Fey y Fez

Luego, obtenemos Fe:

Luego, obtenemos: Hallando y :

Entonces, la resistencia a compresin ser el menor valor obtenido:

PREGUNTA 4.6-3. Selecciones un canal American standard para el miembro en compresin mostrado en la figura. Use acero A36. Los extremos del miembro estn empotrados en todas direcciones.

PERFIL: W

K = 0.65, KL = 7.8, Pu = 148 K, Acero Grado 36, entonces pasamos a tantear:

I Tanteo: C 10 x 15.30:Ag = 4.49 in2ry = 0.713 inrx = 3.87 ina. Anlisis por pandeo por flexin eje X

Pandeo ocurrir en sentido inelastico

I Tanteo: C 10 x 20:Ag = 5.88 in2ry = 0.692 inrx = 3.66 ina. Anlisis por pandeo por flexin eje X

Pandeo ocurrir en sentido inelastico

Entonces se escoger un perfil C 10x20

PREGUNTA 4.7-5. Calcule la resistencia de diseo por compresin axial con base en el pandeo por flexin para el perfil compuesto mostrado en la figura no considere pandeo torsional. Suponga que los componentes de la seccin transversal estn conectadas en forma que la seccin es totalmente efectiva. Considere acero ASTM A242

PREGUNTA 4.7-10. Para las condiciones mostradas en la figura, seleccione un perfil de ngulo doble. Considere acero A36. Especifique el nmero de conectores intermedios

DISEO EN ACERO Y MADERA27

Problemas de Aplicación 2

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