Basada en: Example II.A-6 BEAM END COPED AT THE TOP FLANGE ONLY

Esquema ilustrativo de la conexión y las alternativas de reforzamiento para cumplir con las solicitaciones

Perfil tipo W a conectarCaracterísticas del material para el perfil seleccionado

Norma Fy (MPa) NormaW21X62 ASTM A992, Fy max 450 ASTM A992, Fu

d (mm)= 533 Altura total del perfil.

209 Ancho de la aleta del perfil.

16 Espesor de la aleta del perfil.

10 Espesor del alma del perfil.dc (mm)= 203 Dimensión longitudinal a desaletar.

HOJA DE CÁLCULO PARA LA REVISIÓN DE LA CAPACIDAD Y REFORZAMIENTO DE UNA VIGA EN PERFIL TIPO W CON CONEXIÓN SIMPLE A CORTANTE EN EL EXTREMO DONDE SE HA DESALETADO EN LA PARTE SUPERIOR

PRIMERA PARTE: Cálculo de la capacidad de una viga seleccionada bajo el tipo de conexión en consideración.

Paso 1: Seleccione el perfil tipo w que desea evaluar y las características del material del cual estará compuesto.

Paso 2: Escriba los valores de las dimensiones que definirán la geometría de la conexión como puede verse en el esquema.

bf (mm) =

tf (mm)=

tw (mm)=

c (mm)= 229 Dimensión vertical a desaletar.e (mm)= 241 Distancia desde la sección crítica hasta la posición de la carga en el extremo de la viga.

330 Dimensión vertical del perfil luego de ser desaletado.Snet (mm3)= 292931 Módulo de sección viga desaletada respecto al eje superior

LRFD ASD

Rn(KN)= 546 Rn=(Fu*Snet)/e Rn/Ω(Ω=2.0)(KN)=φRn(KN)(φ=0.75)= 410 ΦRn

Límites para calculo de esfuerzo crítico de la sección desaletadac/d= 0.43

c/ho= 0.69si c/d<=1, 2*c/d sino 1+c/d f= 0.86

si c/ho<=1, 2.2(ho/c)^1.65 sino 2.2ho/c k= 4.03

Para desalete superior solamente, el esfuerzo por pandeo esFcr=26210*(tw/ho)^2*f*k Fcr(MPa)= 450

LRFD ASDRn(KN)= 546 Rn=(Fcr*Snet)/e

Rn/Ω(Ω=1.67)(KN)=φRn(φ=0.9)= 492 ΦRn

Chequeo fluencia por cortanteLRFD ASD

Rn(KN)= 908 Rn=0.6*Fcr*ho*twRn/Ω(Ω=1.5)(KN)=

φRn(φ=1.0)(KN)= 908 φRn

Chequeo de rotura por cortanteLRFD ASD

Rn(KN)= 908 Rn=0.6*Fu*ho*twRn/Ω(Ω=2.0)(KN)=

φRn(φ=0.75)(KN)= 681 φRn

CONTROLALRFD ASD

φRnmin(KN)= 492 Rn/Ω(KN)=

Introducir reacciones de diseñoLRFD ASD

RD (KN)= 73 D (KN)=RL(KN)= 209 L(KN)=

Ru(LRFD) (kN)= 423 Ru(ASD) (kN)=Sx= 302251 Sreq(ASD) (mm3)=

ho (mm)=

Paso 3: Cálculo de la rotura por flexión del perfil seleccionado con desalete.

Paso 4: Chequeo por pandeo local del perfil seleccionado con desalete.

SEGUNDA PARTE: Selección de perfil según estado de cargas.

Sreq(LRFD) (in3)= 18 Sreq(ASD) (in3)=

PERFIL W CON EL MÓDULO DE SECCIÓN MENOR POR ENCIMA DEL REQUERIDO POR LAS CARGAS DE DISEÑO

DESIGNACIÓN PROPIEDADES DEL PERFIL

W12X252NORMA Fy (Mpa)

ASTM A992, Fy min 450

d (mm)= 391 Altura total del perfil.

330 Ancho de la aleta del perfil.

57 Espesor de la aleta del perfil.

36 Espesor del alma del perfil.dc(mm)= 203 Dimensión longitudinal a desaletar.c(mm)= 229 Dimensión vertical a desaletar.e(mm)= 241 Distancia desde la sección crítica hasta la posición de la carga en el extremo de la viga.ho= 188 Dimensión vertical del perfil luego de ser desaletado.Snet 317455 Módulo de sección viga desaletada respecto al eje superior

PANDEO LOCALc/d= 0.58

c/ho= 1.22si c/d<=1, 2*c/d sino 1+c/d f= 1.17

si c/ho<=1, 2.2(ho/c)^1.65 sino 2.2ho/c k= 1.81

Para desalete superior solamente, el esfuerzo por pandeo esFcr= 450

LRFD ASDRn(KN)= 592 Rn=(Fcr*Snet)/e

Rn=φRn= 533 φRn

φRn>Ru(LRFD)= CUMPLE

Norma Fy (MPa) Norma Fu (MPa)ASTM A572 Gr50, Fy 345 ASTM A36, Fu max 550

Ancho de platina (mm)= 203.2 OK, Dimensión adecuada.

LRFD ASDROTURA POR FLEXIÓN

Requerimiento (kN): -69 Requerimiento (kN):

-53551

Seleccione: 1 Para analizar el perfil W con Snet menor por encima del requerido por las cargas de diseño, 2 para ingresar el perfil W deseado y chequearlo por cargas de diseño

bf (mm) =

tf (mm)=

tw (mm)=

TERCERA PARTE: Cálculo del reforzamiento del perfil de la primera parte con platina adosada.

Paso 1: Seleccione las características del material que se usará para la platina adosada.

Paso 2: Cálculo del espesor de la platina adosada para un ancho dado, satisfaciendo los diferentes estados límite.

Req= Ru-φRn

Sreq (mm3) (φ=0.9)= Sreq= (Ru-φRn)e/ΦFy Sreq (mm3) (Ω=1.67)=

0.0FLUENCIA POR CORTANTE EN EL ALMA

Requerimiento (kN): -486 Requerimiento (kN):

0.0ROTURA POR CORTANTE EN EL ALMA

Requerimiento (kN): -258 Requerimiento (kN):

0.0

0.0 No requiere platina adosada.

6.0 Espesor comercial de la platina a usar.

Espesor (mm)= --Ancho (mm)= --Longitud (mm)= --Soldadura (mm)= --

Norma Fy (MPa) Norma Fu (MPa)ASTM A572 Gr50, Fy 345 ASTM A36, Fu max 550

Espesor (mm)= 6.4Ancho (mm)= 101.6

112 Distancia al eje neutro desde la fibra extema a tensión

218 Distancia al eje neutro desde la fibra extema a compresión

Elemento

Rigidizador 2168 31608910 31611078Alma del perfil 26365588 11952860 38318448Aleta inferior del perfil 66121 35148835 35214955

105144482

0.72

481937

941907

treq (mm)= treq= 6Sreq/(AnchoPL)2 treq (mm)=

Req= Ru-φRn

treq (mm) (φ=1.0)= treq= Req/0.6FyAnchoPL treq (mm) (Ω=1.50)=

Req= Ru-φRn

treq (mm) (φ=1.0)= treq= Req/0.6FUAnchoPL treq (mm) (Ω=1.50)=

trequerido (mm)=

tusado (mm)=

Paso 3: Dimensiones finales del diseño de la platina adosada.

CUARTA PARTE: Cálculo del reforzamiento del perfil de la primera parte con rigidizador longitudinal.

Paso 1: Seleccione las características del material que se usará para el rigidizador longitudinal.

Paso 2: Defina las dimensiones del rigidizador longitudinal.

Paso 3: Cálculo de las propiedades de la nueva sección.

yci (mm)=

ycs (mm)=

Io (mm4) Ad2 (mm4) Io+Ad2 (mm4)

∑=Ixx (mm4)=

Paso 4: Revisión de esbeltez al rigidizador longitudinal.

kccalculado= kc=4/√(h/tw) 0.35 ≤ kc ≤ 0.76

Sxc (mm3)=

Sxt (mm3)=

1.95 ≥0,7 Cumple

241.5 Mpa

23.21

b/t= 8.00 Cumple, el rigidizador no es esbelto.

481937e (mm)= 241.3

689.1 kN

φ= 0.9

620.1 >Ru=422.75 kN Cumple

Espesor (mm)= 6.35Ancho (mm)= 101.6Longitud (mm)= 431.8Soldadura (mm)= 6.35

Sxt/Sxc=

FL=0.7Fy=

λr= 0.95√(kcE/FL)=

Snet=Sxc (mm3)=

Paso 5: Cálculo de la resistencia nominal de la sección reforzada con el rigidizador.

Rn= FySnet/e=

φRn (kN)=

Paso 6: Dimensiones finales del diseño del atiezador longitudinal.

Basada en: Example II.A-6 BEAM END COPED AT THE TOP FLANGE ONLY

Esquema ilustrativo de la conexión y las alternativas de reforzamiento para cumplir con las solicitaciones

Características del material para el perfil seleccionadoFu (MPa)

450

dc=<d/2, Cumple

HOJA DE CÁLCULO PARA LA REVISIÓN DE LA CAPACIDAD Y REFORZAMIENTO DE UNA VIGA EN PERFIL TIPO W CON CONEXIÓN SIMPLE A CORTANTE EN EL EXTREMO DONDE SE HA DESALETADO EN LA PARTE SUPERIOR

Cálculo de la capacidad de una viga seleccionada bajo el tipo de conexión en consideración.

Seleccione el perfil tipo w que desea evaluar y las características del material del cual estará compuesto.

Escriba los valores de las dimensiones que definirán la geometría de la conexión como puede verse en el esquema.

c=<2d, CumpleDistancia desde la sección crítica hasta la posición de la carga en el extremo de la viga.

Dimensión vertical del perfil luego de ser desaletado.Módulo de sección viga desaletada respecto al eje superior

ASD

273

Límites para calculo de esfuerzo crítico de la sección desaletada0.430.690.864.03

Para desalete superior solamente, el esfuerzo por pandeo es450

ASD

327

Chequeo fluencia por cortanteASD

606

Chequeo de rotura por cortanteASD

454

CONTROLAASD

327

Introducir reacciones de diseñoASD

73209283

303046

18

PERFIL W CON EL MÓDULO DE SECCIÓN MENOR POR ENCIMA DEL REQUERIDO POR LAS CARGAS DE DISEÑO

11

W6X16 2

PROPIEDADES DEL PERFILNORMA Fu(MPa)

ASTM A992, Fu 450

dc>d/2, Disminuir profundidad del desalete o aumentar el perfil Wc=<2d, Cumple

Distancia desde la sección crítica hasta la posición de la carga en el extremo de la viga.Dimensión vertical del perfil luego de ser desaletado.Módulo de sección viga desaletada respecto al eje superior

PANDEO LOCAL0.581.221.171.81

Para desalete superior solamente, el esfuerzo por pandeo es450

ASD

355

CUMPLE

ASDROTURA POR FLEXIÓN

-45

-52027

Cálculo del reforzamiento del perfil de la primera parte con platina adosada.

Cálculo del espesor de la platina adosada para un ancho dado, satisfaciendo los diferentes estados límite.

Req= Ru-Rn/Ω

Sreq= (Ru-Rn/Ω)eΩ/Fy

0.0FLUENCIA POR CORTANTE EN EL ALMA

-323

0.0ROTURA POR CORTANTE EN EL ALMA

-172

0.0

Distancia al eje neutro desde la fibra extema a tensión

Distancia al eje neutro desde la fibra extema a compresión

treq= 6Sreq/(AnchoPL)2

Req= Ru-Rn/Ω

treq= Req/0.6FyAnchoPL

Req= Ru-Rn/Ω

treq= Req/0.6FuAnchoPL

Cálculo del reforzamiento del perfil de la primera parte con rigidizador longitudinal.

Seleccione las características del material que se usará para el rigidizador longitudinal.

LIMITACIONES Y MEJORAS DE LA HOJA DE CALCULOLIMITACIONES MEJORAS

Referencias:Notas y documentos de clase acero especiaizacion en Análisis y Diseño de Estructura

Aunque la hoja de cálculo tiene la capacidad de diseñar, es decir, escoger el perfil más adecuado para un estado de cargas y realiza los chequeos necesarios del desalete "dc<=d/2" y "c<=2d", para realizar la selección del perfil en caso de que domine esta última parte, se requiere hacer manual.

Realizar un macro o un programa automatizado para que la hoja de cálculo tenga en cuenta los dos requerimientos a cumplir, tanto geométrico como de resistencia.

Por el momento la hoja de cálculo solo está programada para trabajar con tres tipos de acero, los cuales son el ASTM A36, ASTM A992 y ASTM A572 Gr.50.

No se implementó una base de datos de los materiales de los aceros así como en los perfiles ya que no se encontraron dentro de la base de datos de la AISC, sin embargo una mejora es considerar o programar todos los tipos de materiales con sus diferentes grados.

A pesar de que la hoja recomienda un tipo de soldadura, no se presenta el diseño de la misma.

Programar la hoja, para que quede explicito el diseño de la soldadura.

La hoja obtiene el perfil que cumple con el módulo de sección menor por encima del requerido por las cargas sin embargo no se hace el chequeo automático del desalete por lo cual se debe hacer el cambio manualmente con la opción 2 de la hoja para encontrar el perfil que cumpla con las cargas y la geometría del desalete

Se puede generar más condicionales que permitan escoger el perfil que cumpla con todos los requerimientos automáticamente

No se automatiza el calculo de la platina de los atiezadores

Se puede generar condicionales que permitan elegir las ecuaciones que alican sesgún el tipo de estado límite que se evalúe

Falta analizar estados límites de servicio para el perfil y una longitud deseada, según el tipo de elemento que esten conectados a la viga de conexión

Se puede generar condicionales que permitan elegir las ecuaciones que alican sesgún el tipo de estado límite que se evalúe

La hoja está enlazada únicamente con perfiles tipo W

Se puede enlazar con otro tipo de perfiles y hacer los chequeos respectivos según el tipo de perfil

escogidoPara ingresar vigas armadas se requiere desbloquear la hoja, mostrar ciertas celdas ocultas para ingresar manualmente los valores de la viga

Permiitrle al usuario tener la opción automática de ingresar una viga armada

La hoja está enfocada en el perfil desaletado, no en los chequeos de la lámina y la soldadura de la conexión simple

Ingresarle casillas que permita hacer la verificación de los estados límites que se generan en los elementos de la conexión

American Institute of steel Construction,AISC. AISC Shape Database V-14.1-Current http://www.aisc.org/