UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
INFORME N1
EJERCICIOS DISEO A TENSION AISC Desing Examples V14
DIRIGIDO A : ING. FERNANDO ENCISO INTEGRANTES : Aguilar Chama Kevin Paul TURNO :Viernes de 11:00-13:00 AO :
2015
PROBLEMA 1: W-SHAPE MIENBROS A TENSION
Dado:Seleccionar un perfil W de 8-pulg., ASTM A992, que soporta una carga muerta de 30 kips y una carga viva de 90 kips en tensin. El miembro tiene 25 pie de longitud. Verificar la resistencia del miembro por ambos mtodos LRFD y ASD Con la conexin empernada que se muestra en la figura. Verifique que el miembro satisface el lmite de esbeltez recomendada.
Solucin:
Del Captulo 2 de ASCE/SEI 7, la resistencia a la traccin requerida es:
LRFDASD
Pu = 1.2(30 kips) + 1.6(90 kips)= 180 kipsPa = 30 kips + 90 kips= 120 kips
Del Manual AISC Tabla 5-1, sugiere un perfil W821.
Del Manual AISC Tabla 2-4, las propiedades del material son las siguientes:
W821ASTM A992Fy = 50 ksiFu = 65 ksi
Del Manual AISC Tabla 1-1 y 1-8, las propiedades geomtricas son las siguientes:
W821Ag = 6.16 pulg.2bf = 5.27 pulg.tf = 0.400 pulg.d = 8.28 pulg.ry = 1.26 pulg.
WT410.5y = 0.831 pulg.
Cediendo a la traccinDel Manual AISC Tabla 5-1, el rendimiento para la resistencia a la traccin es:
LRFDASD
277 kips > 180 kips o.k.184 kips > 120 kips o.k.
La rotura a la traccinVerifique el supuesto de tabla que Ae / Ag 0,75 para esta conexin.
Calcular el factor de arrastre por cortante, U, como el mayor de los valores de AISC Especificacin Seccin D3, caso Tabla D3.1. Para 2 y 7 casos.
Desde las Especificaciones AISC Seccin D3, para secciones abiertas, U no tiene que ser inferior a la proporcin de la superficie bruta del elemento conectado (s) a la superficie bruta miembro.U = 2b f t fAg= 2(5.27 pulg.)(0.400 pulg.)6.16 pulg.2
= 0.684
Caso 2: Comprobar los dos perfiles WT por AISC Especificacin Comentario Figura C - D3.1, con x y 0.831 pulg.
U = 1 x l= 1 0.831 pulg.9.00 pulg.
= 0.908
Caso 7:
bf = 5.27 pulg. d = 8.28 pulg. bf < 2/3dU = 0.85
Usar U = 0.908.
Calcular An usando AISC Especificacin de la Seccin B4.3.
An = Ag 4(dh +1/16 pulg.)tf= 6.16 pulg.2 4(13/16 pulg. + 1/16 pulg.)(0.400 pulg.)= 4.76 pulg.2
Calcular Ae usando AISC Especificacin de la Seccin D3.
Ae = AnU (Spec. Eq. D3-1)= 4.76 pulg.2(0.908)= 4.32 pulg.2
Ae Ag
4.32 pulg.26.16 pulg.2= 0.701 < 0.75; Por lo tanto, los valores de la tabla de la ruptura no son vlidos.
La resistencia a la rotura a la traccin disponible es,
Pn = FuAe (Spec. Eq. D2-2)= 65 ksi (4.32 pulg.2)= 281 kips
De la AISC Especificacin en la Seccin D2, la resistencia a la rotura a la traccin disponible es:
LRFDASD
t = 0.75tPn = 0.75(281 kips)= 211 kips
211 kips > 180 kips o.k.t = 2.00Pn 281 kipst 2.00= 141 kips
141 kips > 120 kips o.k.
Comprobacin del Lmite de Esbeltez recomendado
= 238 < 300 de la AISC Especificacin en la Seccin D1 o.k.
La resistencia a la traccin disponible W8x21 se rige por el estado lmite de rotura a la traccin en la conexin final.
PROBLEMA 2: MIEMBRO A TENSION DE UN ANGULO SIMPLE Dado: Verificar, tanto por ASD y LRFD, la resistencia a la traccin de un L4x4x2, ASTM A36, con una lnea de (4) pernos -w pulg.- dimetro en agujeros estndar. El miembro lleva una carga muerta de 20 kips y una carga viva de 60 kips en tensin. Calcula a qu longitud de este elemento de tensin dejara de cumplir con el lmite de esbeltez recomendado.
Solucin:
El Manual AISC de la Tabla 2-4, las propiedades del material son los siguientes:
L4x4x1/2ASTM A36Fy = 36 ksiFu = 58 ksi
El Manual AISC de la Tabla 1.7, las propiedades geomtricas son las siguientes:
L4x4x1/2Ag = 3.75 pulg.2rz = 0.776 pulg.y = 1.18 pulg. = x
Del captulo 2 de ASCE / SEI 7, la resistencia a la traccin necesaria es:
LRFDASD
Pu = 1.2(20 kips) + 1.6(60 kips)= 120 kipsPa = 20 kips + 60 kips= 80.0 kips
Cediendo a la traccin
Pn = FyAg (Spec. Eq. D2-1)= 36 ksi (3.75 pulg.2)= 135 kips
De las Especificaciones AISC Seccin D2, la resistencia a la traccin rendimiento disponible es:
LRFDASD
t = 0.90tPn = 0.90(135 kips)= 122 kipst = 1.67Pn 135 kipst 1.67= 80.8 kips
La rotura a la traccin
Calcular U como el mayor de los valores de Especificaciones AISC Seccin D3, Tabla D3.1 Caso 2 y Caso 8.
De las Especificaciones AISC Seccin D3, para secciones abiertas, U no tiene que ser inferior a la proporcin de la superficie bruta del elemento conectado (s) a la superficie bruta miembro, por lo tanto,
U = 0.500
Caso 2:U = 1 x l= 1 1.18 pulg.9.00 pulg.
= 0.869
Caso 8, con 4 o ms elementos de fijacin por lnea en la direccin de la carga:
U = 0.80
Usar U = 0.869.
Calcula An usando Especificacin AISC Seccin B4.3.
An = Ag (dh +1/16) t= 3.75 pulg.2 (13/16 pulg. + 1/16 pulg) (1/2 pulg.)= 3.31 pulg.2
Calcula Ae usando Especificacin AISC Seccin D3.
Ae = AnU (Spec. Eq. D3-1)= 3.31 pulg.2 (0.869)= 2.88 pulg.2
Pn = FuAe (Spec. Eq. D2-2)= 58 ksi (2.88 pulg.2)= 167 kips
De las Especificaciones AISC Seccin D2, la resistencia a la rotura a la traccin disponible es:
LRFDASD
t = 0.75tPn = 0.75(167 kips)= 125 kipst = 2.00Pn 167 kipst 2.00= 83.5 kips
La resistencia a la traccin disponible L4x4x2 se rige por el estado lmite al rendimiento a traccin.
LRFDASD
tPn = 122 kips
122 kips > 120 kips o.k.Pn 80.8 kipst80.8 kips > 80.0 kips o.k.
LMax recomendada
Usando Especificaciones AISC Seccin D1:
LMax = 300rz
= 19.4 pie
Nota: El lmite L / r es una recomendacin, no un requisito.
PROBLEMA 3: MIEMBRO A TENSION DE PERFIL WT Dado:Un miembro de A992 WT6x20, ASTM tiene una longitud de 30 pies y lleva una carga muerta de 40 kips y una carga viva de 120 kips en tensin. La conexin final es filete de soldado a cada lado de 16 pulg. Verifique que la resistencia a la traccin miembro por tanto LRFD y ASD.
Solucin:
De Manual AISC de la Tabla 2-4, las propiedades del material son los siguientes:
WT620ASTM A992Fy = 50 ksiFu = 65 ksi
De Manual AISC de la tabla 1-8, las propiedades geomtricas son las siguientes:
WT620Ag = 5.84 pulg.2bf = 8.01 pulg.tf = 0.515 pulg.rx = 1.57 pulg.y = 1.09 pulg. = x (en la ecuacin para U)
Desde el captulo 2 de ASCE / SEI 7, la resistencia a la traccin necesaria es:
LRFDASD
Pu = 1.2(40 kips) + 1.6(120 kips)= 240 kipsPa = 40 kips + 120 kips= 160 kips
Cediendo a la traccin
Compruebe la traccin cediendo estado lmite utilizando Manual AISC de la Tabla 5-3.
LRFDASD
tPn = 263 kips > 240 kips o.k.Pn = 175 kips > 160 kips o.k.t
Tension de Rotura
Compruebe la traccin estado lmite de rotura utilizando AISC Manual de la Tabla 5-3.
LRFDASD
tPn = 214 kips < 240 kips n.g.Pn = 142 kips < 160 kips n.g.t
Los puntos fuertes de ruptura disponibles tabulados pueden ser conservador para este caso; Por lo tanto, el clculo de la solucin exacta. Calcular U como el mayor de los valores del AISC Especificacin Seccin D3 y el caso D3.1 Tabla 2.Desde Especificaciones AISC Seccin D3, para secciones abiertas, U no tiene que ser inferior a la proporcin de la superficie bruta del elemento conectado (s) a la superficie bruta miembro.
U = bf tfAg
= 8.01 pulg. (0.515 pulg.)5.84 pulg.2
= 0.706
Caso 2:
U = 1 x l= 1 1.09 pulg.16.0 pulg.
= 0.932
Use U = 0.932.
Calcula An usando Especificacin AISC Seccin B4.3.
An = Ag (porque no hay reducciones debido a agujeros o muescas)= 5.84 pulg.2
Calcula Ae usando Especificacin AISC Seccin D3.
Ae = AnU (Spec. Eq. D3-1)= 5.84 pulg.2 (0.932)= 5.44 pulg.2
Calcule Pn.
Pn = FuAe (Spec. Eq. D2-2)= 65 ksi (5.44 pulg.2)= 354 kips
Desde Especificaciones AISC Seccin D2 , la resistencia a la rotura a la traccin disponible es:
LRFDASD
t = 0.75tPn = 0.75(354 kips)= 266 kips266 kips > 240 kips o.k.t = 2.00Pn 354 kipst 2.00= 177 kips
177 kips > 160 kips o.k.
Alternativamente, las resistencias a la rotura a la traccin disponibles se pueden determinar mediante la modificacin de los valores tabulados. Las resistencias a la rotura de traccin disponibles publicados en las tablas de seleccin elemento de tensin se basan en la suposicin de que Ae = 0.75Ag. Las fortalezas reales disponibles se pueden determinar mediante el ajuste de los valores de AISC Manual Tabla 5-3 de la siguiente:
La resistencia a la traccin disponible WT6x20 se rige por el estado lmite a la traccin rendimiento.
LRFDASD
tPn = 263 kips
263 kips > 240 kips o.k.Pn = 175 kipst
175 kips > 160 kips o.k.
Lmite Esbeltez recomendado
= 229 < 300 del AISC Especificacin Seccin D1 o.k.
Vase el captulo J para las ilustraciones de los controles del estado lmite de conexin.
PROBLEMA 4: MIEMBRO A TENSION DE PERFIL HSS Dado: Verifique la resistencia a la traccin de un HSS6x4x3/8, ASTM A500 Grado B, con una longitud de 30 pies. El miembro est llevando una carga muerta de 35 kips y una carga viva de 105 kips en tensin. La conexin final es un filete de soldadura 2 - pulg.- gruesa cartela concntrica individual con una longitud de soldadura de 16 en. Supongamos que la cartela y soldadura son satisfactorias.
Solucin:De Manual AISC de la Tabla 2-4, las propiedades del material son los siguientes: ASTM A500 Grado BFy = 46 ksiFu = 58 ksi
De Manual AISC Tabla 1-11 las propiedades geomtricas son las siguientes:
HSS6x4x3/8Ag = 6.18 pulg.2 ry = 1.55 pulg.t = 0.349 pulg.
Desde el captulo 2 de ASCE / SEI 7, la resistencia a la traccin necesaria es:
LRFDASD
Pu = 1.2(35 kips) + 1.6(105 kips)= 210 kipsPa = 35 kips + 105 kips= 140 kips
Cediendo a la traccin
Compruebe la traccin cediendo estado lmite utilizando el Manual AISC de la Tabla 5-4.
LRFDASD
tPn = 256 kips > 210 kips o.k.Pn = 170 kips > 140 kips o.k.t
Tension de Rotura
Compruebe la traccin estado lmite de rotura utilizando el Manual AISC de la Tabla 5-4.
LRFDASD
tPn = 201 kips < 210 kips n.g.Pn = 134 kips < 140 kips n.g.t
Los puntos fuertes de ruptura disponibles tabulados pueden ser conservador en este caso; Por lo tanto, el clculo de la solucin exacta.
Calcular U desde caso D3.1 Especificaciones AISC Tabla 6.
B2 2BHx =4(B H)4.00 pulg.2 2 4.00 i n. 6.00 pulg.=4 4.00 pulg. 6.00 pulg.
= 1.60 pulg.
U = 1 x l= 1 1.60 pulg.16.0 pulg.
= 0.900
Permitiendo para 1 /16- pulg. Una separacin que encaja en marcha entre el HSS y la cartela:
An = Ag 2(tp + 1/16 pulg.)t= 6.18 pulg.2 2(1/2 pulg. + 1/16 pulg.)(0.349 pulg.)= 5.79 pulg.2
Calcula Ae usando la Especificacin AISC Seccin D3.
Ae =AnU (Spec. Eq. D3-1)= 5.79 pulg.2 (0.900)= 5.21 pulg.2
Calcule Pn.
Pn = FuAe (Spec. Eq. D2-2)= 58 ksi(5.21 pulg2)= 302 kips
Desde Especificaciones AISC Seccin D2 , la resistencia a la rotura a la traccin disponible es:
LRFDASD
t = 0.75tPn = 0.75(302 kips)= 227 kips227 kips > 210 kips o.k.t = 2.00Pn 302 kipst 2.00= 151 kips
151 kips > 140 kips o.k.
La resistencia a la traccin disponible HSS se rige por el estado lmite de rotura a la traccin.
Lmite Esbeltez recomendado
= 232 < 300 del AISC Especificacin Seccin D1 o.k.
PROBLEMA 5: MIEMRBO A TENSION PERFIL REDONDO HSS Dado:Verifique la resistencia a la traccin de un HSS6x0.500, ASTM A500 Grado B, con una longitud de 30 pies. El miembro lleva una carga muerta de 40 kips y una carga viva de 120 kips en tensin. Asumir la conexin final es un filete de soldadura 2 - pulg.- gruesa cartela concntrica individual con una longitud de soldadura de 16 pulg. Supongamos que la cartela y soldadura son satisfactorias.
Solucin:
Del Manual AISC de la Tabla 2-4, las propiedades del material son los siguientes:
ASTM A500 Grado BFy = 42 ksiFu = 58 ksi
Del Manual AISC Tabla 1-13 las propiedades geomtricas son las siguientes:
HSS60.500Ag = 8.09 pulg.2r = 1.96 pulg.t = 0.465 pulg.
Desde el captulo 2 de ASCE / SEI 7, la resistencia a la traccin necesaria es:
LRFDASD
Pu = 1.2(40 kips) + 1.6(120 kips)= 240 kipsPa = 40 kips + 120 kips= 160 kips
Cediendo a la traccin
Compruebe la traccin cediendo estado lmite utilizando AISC Manual de la Tabla 5-6.
LRFDASD
tPn = 306 kips > 240 kips o.k.Pn = 203 kips > 160 kips o.k.t
La rotura a la traccin
Compruebe la traccin estado lmite de rotura utilizando AISC Manual de la Tabla 5-6.
LRFDASD
tPn = 264 kips > 240 kips o.k.Pn = 176 kips > 160 kips o.k.t
Compruebe que Ae / Ag 0,75 como se supone en la tabla.
Determinar U desde Especificaciones AISC Tabla D3.1 Caso 5.
L = 16.0 pulg.D = 6.00 pulg.L 16.0 pulg.D 6.00 pulg.= 2.67 > 1.3, Por consiguiente U = 1.0
Permitiendo para 1 /16- pulg. Una separacin que encaja en marcha entre el HSS y la cartela:An = Ag 2(tp + 1/16 pulg.)t= 8.09 pulg.2 2(0.500 pulg. + 1/16 pulg.)(0.465 pulg.)= 7.57 pulg.2
Calcula Ae usando la Especificacin AISC Seccin D3.
Ae = AnU (Spec. Eq. D3-1)= 7.57 pulg.2 (1.0)= 7.57 pulg.2
Ae Ag
7.57 pulg.28.09 pulg.2= 0.936 > 0.75 o.k., pero conservadora
Calcule Pn.
Pn = FuAe (Spec. Eq. D2-2)= (58 ksi)(7.57 pulg.2)= 439 kips
Desde Especificaciones AISC Seccin D2 , la resistencia a la rotura a la traccin disponible es:
LRFDASD
t = 0.75tPn = 0.75(439 kips)= 329 kips329 kips > 240 kips o.k.t = 2.00Pn 439 kipst 2.00= 220 kips
220 kips > 160 kips o.k.
Lmite Esbeltez recomendado
= 184 < 300 de Especificaciones AISC Seccin D1 o.k.
