3.— Resistencia a compresión axial de perfiles angulares simples

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3.- Resistencia a compresién axlal de perfiles angulares simples

34. Definielén: por lo general lop mismbtos eslrucuralee somelides a
campresion s¢ reconacen camo columnes , pastes # dinteles. En nuesto caso
‘zeumitemos elfeino coeno barra gomatida a compresion axial pura

‘2.2-Definiel6n de términes generates

3.2.4 - Resistencia nominal La capacidad de una esttuctura 0 componente ds la
rmiam para resist los efectos do lee corgas, doterninada apart da edleuios
basados en las propiedads gacmélvicas y materiales deriados apart de teoies
aceptodas da la macérica estructural o meciante pruebas de campo.

En general Iae ecunciones de diseio pata calcular la resistencia nominal son
indepenchontes dal métoda da diseno considereda (ASD @ LRFD).EI AISC. proves
cichas ecuaciones y los facores de seguridad o de resistancia corraspondhentes @
ada métods,

32.2. Cargas nominates: Magnitudes de carga sin factertar dadas por los
tigos aplicnties.

2.2.8. Reslatencla de diosha: Es la rasistoncia factorizadla, © Ra 0 resistencia

structural segin el métoda ASD 6 LRFO, raspectivamente.

3.2.4, Esposor #. El sepesor ?uilzado en el cAiculo de las propiodades del perf
Yen af disano de perfies laminades en caliente, deberd ser ol espaser del acero
‘in cansiderarrecubvimientos tales coma pirturas a galvanizados.
3.2.6 Esfuorzo de Fivenela, Fy. Es ol eafuerzo apatir dol cual se presenta. un
ineremerto signiflcatvo en la defornacion, sin un incramenta correspondients en
I eefuerzo, por la qual Ia tangente en la curva esfuerza — deformacion es
horizontal. El exfuerzo ds fvencia es para ol pryenista la propiedad mecdnica
‘mas importante del acero, ya que Ia mayorla da laa procedimlertos de disena
estan gobernados par este velar.

8.2.4. toa Neta, Es ol tsa reducida y carregide debido al davio provocada poria
‘abvicacién el agujero ya a presencia y allemancia de elementos como agujeros

‘ soldadura en miombros estructuralae qué resitan la tension exil

$23
‘¥allerancia de slamenfos como agujeros o soMdadura en mismbros estucturales
‘que cosietan la tensi6n axial cuya sacelén cantione elementos no coincidentas en
‘un mismo plano y la carga a tension @8 tiasmitide al extreme det miembro a
sigunas, pero no tao, es elemento.

‘Area Neto Efectiva. Es el drea reducia y corregida debida a ala presencia

1.2.8. Aran Bruta, Esl dea total transversal dal perfil a utiizar como miembra a
tensien

32.9.- Miombros de simotria doble: Las sacciones con simetla dable son las
‘que denen come caracteritica prince
con su’ centrokle en ambos ejes, ee decir¥, =),

Ue Su cents de conante coincide con
enlve foe cusles se

‘eneuentian os porfles "Ty WW"

3.2.10.Miembres de simetzia simple: Las saccones de simotia simple. son
aqueli en las que su contro de cortante cainclde con eu cenioide an une de los
des cies, €8 decir 1,07; 0 , entre Joe custes ae encuenvan angulares simples

sspalda can eopalda, perfloe “Ty perfles“C"
3.2:11-Miembros aaiméticos : Los perles asiméviens son aquelis en los que
‘lsu centro de sortante no coincide con ol cenlaide en ninguna de sus ejes, ent
los cuales ee encuentran los anguieres simples

3.2.12. Esbelter: La etacin da eshiez $e define como Kir
3.8 Conceptos fundementaias.

324 Criterios da divetio pars perfiles angularee elmples eujetox a
comprealén axial:

Hasta hace pocos nos tae esitucturas de adoro se disefaban casi
‘xclusvaments por ef mEtode de esfuerzoe pemlsiolaa (ASD). Esta métode toma
‘en cverla los esfuergos sctuamtes. come combinaciones de las fuet2asinferiae
‘dzimas (cargas avales, momentos, oorlantes, ae), no debiendo excader estos @
un esfuerzo permisible para poder lograr una seguridad esiustural adecuada de
lun miemtre. ASD fae el tnoa méledo da diseno aprobado por las
especifcaciones de AISC haste 1996,

Posterioments se presentsron las bases de in nuevo cites lamade Di
Fector de Carga y Resistencia (LRFO). En af LRFD de eliind af cansepto do
cékula de esfuerzos actuanies y se suclivyd pore cileule de resistances
ominales (sargas anisiee, momentos ¥ covtantea,) . Loe factores da seguridad
desaparacen dande paso a los fectores de carga y raciatencla. En el LRFD ta
sequritad estructural se comprueba at logiat qua las resistencias actuantes
‘ebidas lee combinaciones de carga gobernantes mulpicedas per Factores do
ampificacion de carga sean menores 0 igualee a las resistencias nominales

"multiplicadas por los factores de raduccin
En la ecluaifad ol AISC astablece al méteda de diaeho def LRFD coma un
mélodo.estindsr de disefa desplazando al ASD como un méledo allemativ.
3.3.2-Cargas de disen

Las cargas neminales de disefto, se aspacifican en los etdigos de disano vigents
de la locolided donde se raaliza ta consirucsion. El AISC eetinula ol ute de cargas
dadas por la Socledad Americana ¢e Ingerictos Civiles o ASCE. Los siguientes
simbolos y defriciones son recenesitos por al AISC,

Le Carga viva de azotea 0 cubierta
‘S= Catgs dbide a acumulcion de rive
Rr=Carge debida a via, excepto la dba al estancamiento de agua en cubierta,
= Cerga muesta que consiste an
(3) El peso propio det elemanto.
(b) El peso da todo ef material de construecitn incorporade permanentements
cuales sopartada por ol slamento, incuya muros Fhe,
(©) Elpese de equipo permanente,
‘Ws Carga da viento
E> Carga slemica
= Cargas vives debido al uso deseade de! edificio.incluyandn tas cargas debidas
2 objetos moviles, mutes movlos y lee cargas temporales a las que estard
svjeta Ia estructura durant su mantenimiento, L puede inclu cuRlquier
reduccion pntiida por las especificacionss de disefio, SI la rmsistencia al
impacto debs conaiderarse en e! disefio, Tal stecto debard incuirse en la
carga viva

3.32. Combinaciones da carga:

En ausencie de un eadige de disere aplicable © si dicho obdigo ne incye
ombinaciones de carga compatible con ASD, sl AISC, especitica que las
resistencias permisiles da dkssin para estiuduree y sus componenies sean
mayores © igual que el'sfecio de las cargae nominales para les sigulentes
conibinaciones de carga.
.
DIL LoS OR)

DeNW OE)

Delt (eo SR)+(W OE)

Las combinaclones de catga faotorizadas contemplades en el método LRFD
‘etablecidas por ol AISC son

14D
12D+18L+ 15 boSaRy

120 +18 (LoSoR}+@5l 008m)
120+ 1.8 +081 +05(L0S0R}
1.20 + 1.08 + (@.8t 9025)
0.800 + (1.3 0 1.06)

‘Ademés de las combinacianes anleroras, ca recorrianda en el RFD el uso de las
siguientes combinsciones de carga pera ol disofio de sistemas compusstos de

pisos y azoteas:
12D es L8Oue AC

Donde:

Despeso del DECK o lamina de aoaro

.pe89 del concretnfresca durante al colsdo
aiga de conetruccién inckyendo wabsadoree, maquina y bra,
‘excuyendo 6 peso del concrete fresco,
5.34, Miambrot suletos a compresiéon axa

Es conecio que fas calumnas de esbeliez redueida son capes de sloanzar el
estado frida de Thensia, para an lz mayorte de los casos por las condiciones
srquiteténices a da soviclo de ls ediicas 50

moderate a considerable, las cuales fellan normalnente debido a pandoa pot
flexén, torsion, 0 fexotorsion, dependiendo natureimente ds sus caracteretioas
‘qeombticas. El pandeo Jo poremes defn como una deformackin repenting
preciucio de ka inestabiidad dal elementa ol cual puede presenter anlee di
Alcenzar la. fuencia totel, Las oolumnas con esbeltez moderada falan
oneralmerta par pando ineléstc: as deck ocutre el pandso cuando la seccién
encuentra baja fueneia parcial mientras qui. las coluranss de conekterable
‘eabates allan por pandao aastes

A) Pandeo Blético:

ote pandeo succta cuando fa totalidad de le colurmna se maniiens an ot rang
celéotioa y fue furiamentads por Leonatdo Euter, el cual desatroll une estuctin
analitca que deteimina la carga eritoa an un eemerto con un sotreme empatrade
y oto arbeuted.

i procedimiento de soluckn da Euler, consklera una column Iniviamente racta a
cual 26 2 aploa una caiga axiat @ comprasion que produce una lgera defensin en
la cofumna, También actabiace que existe una caiga de pendeo de Ia columna,
defrida por la ecuacion:

wate)

6.0

Donde n define el médulo.de pando, siendo el primer modo 0 mode fundamental
de pandeo.el que sa eetablece ouendo =1. Esta carga da pandeo logrs

oy
aumentarse cuando existen arestremientos laterakes que peimitan la rotacén,
Pere que impiden fa traslacién: por ejemplo, cuando as tisne un avestramiento an
el centro de la columna, la configuracion de fa curva oma la apatecie de una S;
‘esto hace que aumente dicha carga conforme ¢a erriastra el elemants. En el
‘aspecte préctico hallamos que los arreetramientos laterales son po%0s uiizables
debit 5 tas condiciones de armonia arquitectirica de laa edficios, que mengja
‘eves08 y canceles y na musos ciegos, por lo tant, @lprmar modo 8s de interés
‘undamontal por ser la carga para la cual el elemento afackia ou primer pandeo,
esta se define como la carga stca de Euke y esta dada por

wR
g

», @on

Tanto el LRFD. y ASD utlizan el formato da asfuerzos para determinar las
raistencias de dlesio en columnas, por io tanto la eavadidn anterior se expresa
fen formates de esfuerzoe slvidiéndola ante el rea neta de Ia colurmna 4

fademés 1 se consttora que ip inetcia ata dada por /=4,., s¢ obllene ia

expresion

we
- cs 8.02)
Dorie: Lr es a velacion de eshotex de Ia columna. Tomando en cuenta que la
‘ccuscién de Euler fue desaroliada para un modelo de columna que consiera un
‘eempotramiento y una articulacion 6n cus extremos, 8 convenient genevalzaria
para tode pa de apoyo. Gon ests proposiio se desarrlla ol consepto de factor de
longitu de tongitud efectiva X, el cua no o& mas que una canstante numérica que
ras ayuda a equivaler cusiquier condleién de apoyo a la candicion de apoyoe
arloulados: la ecuacion de Euler quedara antances dela sigulante manera:

2
we

cE .09)
mee G08)

La taria da Euler tien apicalonas préctoaslimitadas, ya que estas sobrosUman

la resistencia de perdeo paa las calummas de esbelz madera que Son las da

mayor epticason en el diseno

En 1889 Engesser y Considere deccubrieron que los slamentes a compresion ds
‘esbeltex maderada presentan fuencia parcial antes de pandearse y que un valor
Feducido de E debe de usaree, Establacieron entonces qua dichos elementos
fallan por pandea inelastico y no por neldsticn; sin embargo fas madficaciones,
‘hechas por Engesser a a fzoria de Euler arvojamn datos que no cancordaben con
foe resutados de fas pruebas expesimentales. Shanley logra explicar las
‘nconsistencias da la teoria de Engesser en 1048, definiando fimalmente el
emportamiento real de columnas sujetas a compresion axiel, Descubriando que
luna columna puede pandearss y seguir resistndo citta cantidad de carga
_adcional, os decir, columna na fat a inicia ol pandeo.

B) Pandoo Ineldotico,

Este se presenta én colurnas con eeteltor maderada cuando parte de lag fires
de au seecién han alesnzado a flencla. Es neceserio que el disefader antienda
‘aramente su comportsmiento for lo que se expica con mas detalles @
‘continuscin.

B.1. Teoria del modulo tangente:

Euler considera en su taoria que todas la fibras del elemente estén sujetas 9
esfuerzos de compresién uniforme menores @ lea esfuerzos de fusncla un
inotante previo al panden (Equilibrio Ineetable) manteniendo constante al médula
de elastcided, miantras que Engesser y Concidare inroducen la pesiblidad de
que ol médulo de elasticidad tonya vatiacién, astablecionde la earla de! modula
‘angonia de Engesser.Dicha teoria establace qua la columna mantene todas sus
fibres sujetas e ‘esfuerzes uniformes a compresién hasta ocurir fa fluandla
considerando veriabitdad del médulo de elasticidad depenciende de las
caracteristioas de la curva esfuerzo-dafermacisn. El médulo tangente, Ey se
obliene de ta tangente de la curva correspondiente el esfuerzo considerado. Par
consiguiente, la téoria del médulo tangerte establece que el esfuorza ertico de
pandao ineléstico esté dade por.

A iain Bon

Goma to establacimos anteriorments esta feoria na concordaba con las pruebas
‘experimentales ya que preecia resistencias menores alas de kas pruebas,

En 4806 Javinky comprebs que el médiuio tangente ne consideraba a! efecto de
descarga eléstica, el oval se presenta al cambias a configuracién da la columns da
recta a flexionada, lo cual produce que los esfuerzos de tensi6n inducldos pot
flexién descarguen los astuarzos do compresién debides 2 la cana axial
Entoncas Engesser conlge <u teoria daserrallande of concerto del médulo
raducide doble, kx cual considera diferentes pandientas en ambos Indos del eje
neutra ingicando diferentes valores pare el médulo de elasticidad en el lado de
descarga y en al lado de carga, Se observa que la pendtiente es mayor en el lado
de a descarga, ya que esta regida por eb modulo de elasticidad mientras que el
lado de’ descarga observa una menor pendiente ya que esta regida por al module
tangential de elasicidad E;,, dando por conclusion la acuacion:

08)

Donde:
Fen Bled + BID 2.06

Donde: J,» 4, som los momentos da inercia de ls drone de esfusrens de carga y
descarga raspectivamente, can respecta af eje neuvo. Esia teorla aunque fue
‘ceptada artejo resuitdos de resistencia mayorea @ las cbteridas en prusbes.
experimental,

3.3.6.-Pandeo Torstonal y Flexotorslonal

Los perfies de espesoras pequerios estan eujetas @ pandae por fev y acemés
‘son susceptibles = parides torsianel © flsatorsionsl, Dado que ia dgldez
(orslonanta ests en funcian del espeser, el pandeo par leven a flexcto‘sisn puede:
Prasentirse antes de Ia flexicn an perfles de espator pequeftos conviriéndose on
testade limite gobemanta

Los perfias tubulares no se pandean por torsion dada eu gran rigidez tersionente,
‘en cembio existe uns contidad no despreciable de perfies fee, anguiares y perflee
‘ermades a bee de places que tienen poca rsidez torsionante y Yenen qua ser
‘natizedas por los tres estados limites de pandea, aunado a esto en algunos
erties su centro de cortants no ceincide con aia centrode, penerando
‘componetes tvcionentes de consideracin.

Detirimos centro ds cortanla coms el punto par dane debe pasar ls resultante da
‘as cargos transversales para que la viga este sujta a toreiin y cartante puro,
Cot el cakule del centro de cortate es dificil de detemminar, se présenta como
parte de lainfonmacién de ks perfle en manele.

‘Cuando una columna de sacclon abierta se pandea por flexototsin, la fexiny la
‘orsion ccurren al mismo tismpo; como consecuencla, la columna se desplaza en