HOJA DE CALCULO
CONTENIDO:
Analisis y diseño por estados limites de bases de columna en porticos especiales resistentes a momento (SMF).
DOCUMENTO Nº: PROYECTO: CLIENTE: DISEÑADO POR: Héctor Andes Díaz Casado REVISADO POR: FECHA:
Datos preliminares y predimensionado: Y
a.- Columna:
hs1
- Perfil:
X1
HEB-320 d = 320 mm bf = 300 mm , mm f =
Altura de la columna: Ancho de la columna: Espesor del ala: - Acero:
ASTM - A 36
tw = 11,5 mm Z = 2065,72 cm3 H= m
Espesor del alma: Modulo plástico: Altura de piso:
2 s
h m m 0 3 4
Fy = 2530 Kg/cm2
Esfuerzo cedente:
HEB-320
X
b.- Plancha base: hs1 = ( N - d ) / 2 = 100 mm hs2 = ( B - b f ) / 2 = 65 mm
Longitud de la plancha: N = 520 mm B = 430 mm Ancho de la plancha:
520 mm
ASTM - A 36
- Acero:
Fyp = 2530 Kg/cm2
Esfuerzo cedente:
d.- Pedestal: f y = 4200 Kg/cm2 r'c = 70 mm
Acero de refuerzo: Longit Longitud ud del del pede pedesta stal:l: PN = 750 mm Recubrimiento: 650 mm Ancho de del pe pedestal: PB = 2 f' = Concreto: c 250 Kg/cm
Pu
c.- Barras de anclaje: ED1 = 50 mm ED2 = 60 mm Abrg = 70,00 cm2
Dist. al borde en X: Dist. al borde en Y: Área de apoyo: - Acero:
A193 Gr B7
Mu Fur = 8788
Esfuerzo último:
Número de filas de pernos en X:
4
en Y:
Vu
4
CONFIGURACION DE ANCLAJES EN LA PLANCHA
FILA 1 2 3 4
dr (pulg) 7/8 7/8 7/8 7/8
dh (mm) 27 27 27 27
nrod 4 2 2 4
nrod.Arod 15,52 7,76 7,76 15,52
p t
X 210 90 -90 -210
d.- Definisión de cargas: P (Kg) 62188,00 12787,00 123,17
Base Plate SMF 1.0
hs1
e.- Soldadura: - Tipo de electrodo:
CASOS BASICOS DE CARGA
CASO CP CV SH
Kg/cm2
M (Kg-m) 85,32 44,23 15112,00
V (Kg-m) 775,00 250,00 10354,00
Resistencia límite a tracción:
E70XX FEXX = 4920 Kg/cm2
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Analisis y diseño por estados limites de bases de columna en porticos especiales resistentes a momento (SMF).
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Cargas de diseño, según AISC 341-05, Sec. 8.5. De acuerdo con la sección 8.5. del codigo AISC 341-05, se podrán tomar l as menores de las solicitaciones resultantes de los siguientes casos: a) Para desarrollar la capacidad a flexión de la columna:
Pu 55969,20 Kg-m
Ry = 1,5
(Ver tabla I-6-1 de AISC 341-05)
Mu 1.1 R y F y Z 86233,39 Kg-m H
Vu 2 R y F y Z / H 52262,66 Kg
b) Para alcanzar la cedencia a flexión en las vigas del portico (combinaciones de diseño incluyendo el sismo amplificado): Combinación Pu (Kg) Mu (Kg-m) 1.2CP + γCV + ΩoSH 81388,61 45460,50 1.2CP + γCV - ΩoSH 80649,59 -45211,50 0.9CP + ΩoSH 56338,71 -45259,21 55599,69 45412,79 0.9CP - ΩoSH Ω0 = 3 (Factor de amplificación para porticos tipo SMF) γ = 0,5 (Factor de participación la carga variable)
Combinación critica:
Vu (Kg-m) 32117,00 31867,00 31759,50 -30364,50
0.9CP + ΩoSH
Pu 56338,71 Kg
Mu
45259,21 Kg-m
Vu 31759,50 Kg
Pu 56338,71 Kg
Utilizar fuerzas del caso
- Fuerzas para el diseño:
Mu
b
45259,21 Kg-m
V u 31759,50 Kg
Verificación de la resistencia al aplastamiento del concreto y tracción de las barras de anclaje: - Compresión pura en el diagrama de interacción:
f p
A 2
0.85 f c
A2
A1
2 1,48
A 1
Pn
'
f p
203,95
- Tracción pura y corte en el diagrama de interacción:
F nt 6591 Kg/cm2
Kg/cm2
239,63 Ton Pnt
456,03 Ton
Pnt 230,14 Ton
>
Pn 230,14 Ton
Para Ф = 0,75
Digrama de interacción
500
- Resistencia del conjunto a flexo-compresión:
400
on n= , Mn = 45,99 Ton-m
300
P
F nt Pnt F nv
Para Ф = 0,65
) n o T (
Kg/cm2
1 .3 F nt n rod Arod V u Pnt
(Factor de confinamiento)
N B
F nv 3515
> >
P = , on MU = 45,26 Ton-m
200
El diseño es satisfactorio
Pu, Mu
100
Ratico = 0,98
Pn, Mn
0 -100
0
10
20
30
-200 -300
M (Ton-m)
Base Plate SMF 1.0
40
50
- Máxima tracción en los pernos para el estado límite de agotamiento del conjunto:
T 76712,17 Kg T 19178,04 Kg T ro d nro d
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Cáculo del espesor requerido para la plancha base: Del diagrama de interacción:
Pu
Y = 186,08 mm
a.- Flexión de la plancha en la interfase de compresión:
m
N 0 . 95 d 2
n
108 mm
X
B 0 . 8b f
2
m
0.95d
95 mm
Mu
Flexión de la plancha en dirección a m: Para Y m :
Para Y m :
m 2 11894,36 Kg-m/m M p f p 2
M p f p Y m
f p
Y
N.A. 2
q
T
Y N
Flexión de la plancha en dirección a n:
n 2 9203,24 Kg-m/m M p f p 2 b.- Flexión de la plancha en l a inerfase de tensión:
x
N d t f 2
ED1
M p
60,25 mm
T x B
10748,62 Kg-m/m
c.- Espesor de la plancha base, (AISC 360, Cap F, Sec F.1.1)
M P 11894,36 Kg-m/m t p ( req )
4 M p 0 . 9 F yp
Base Plate SMF 1.0
45,71 mm
Espesor seleccionado
tp =
50 mm
Ratio = 0,91
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Diseño del mecanismo de anclaje, según ACI 318-08, Apendice D y Capitulo 12 Para evitar una falla fragil en el mecanismo de anclaje con el concreto, se diseñará para desarrollar la capacidad a tracción de los conectores.
N ua F nt Arod nrod 76712,17 Kg a.- Acero de refuerzo suplementario en el pedestal y longitud de embebimiento de l as barras de anclaje: - Area de acero suplementario requerida:
- Configuración del refuerzo:
Area de acero adicional en el pedestal a ser colocada a cada lado de la superficie potencial de falla del concreto para desarrollar la cedencia en tracción de los conectores.
A req
N ua
Usar barras Nº: Cantidad de barras a colocar:
20,29 cm
2
0.90 f y
7 6
7/8'' 22,23 mm db =
db =
Separación entre barras
S = 118,64 mm
Area de acero proporcionada:
A = 23,33
Se han colocado 6 barras Nº 7 a cada lado
- Longitud de desarrollo del acero de refuerzo por encima de la superficie de falla del cono de extracción del concreto: - CASO a: Longitud de desarrollo requerida sin ganchos estandar:
N ua l d
fy
t e s
3,5 f ' c cb K tr
d b
ac ores e mo
d beq
(a) (b) (c) (d)
cb minr 'c , S 2 59,32 mm cb K tr d beq
2,67
>
2,5
Usar =
N ua
cac n:
t 1,3 e 1 s 1 1
2,50
- CASO b: Longitud de desarrollo requerida con ganchos estandar:
l d 0,075 e dh fy d beq / f ' c Usar gancho estandar:
Si
dh
l d
0,8
354 mm
- Longitud de embibimiento de las barras de anclaje: Separación máxima entre las barras de anclaje y las barras de refuerzo:
hef L d r ' c g 1 .5
Base Plate SMF 1.0
g 95,00 mm
488 mm
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b.- Resistencia de diseño para solicitaciones de tracción ( ФNn), (ACI 318, Ap. D, Sec D.5) - Resistencia a la extracción por deslizamiento de un anclaje en tracción (ФNpn), (ACI 318, Ap. D, Sec D.5.3)
N pn
Para Ф = 0,75
c. P N p
N p 8nrod Abrg f c
c , P
N pn
560000,00 Kg
(En los bordes del pedestal puede haber fisuración)
1
420000,00 Kg
- Resistencia al desprendimiento lateral del concreto ( ФNsb), (ACI 318, Ap. D, Sec D.5.4) C a1
PN N 2
ED 1
C a 2
165 mm
PB B 2
ED 2 170 mm
S rod 103 mm N sb
Para un solo anclaje:
Aplica para:
N sb
C a1 0 .40 hef
f c
42,5c a1 Abrg
Factor de modificación:
165 mm
<
195,2 mm
Aplica
92766,66 Kg
, si c a 2 3c a1 1 c a 2 c a1 4 0,51
; de lo contario 1
donde 1 c a 2 c a1 3
N sb 35314,58 Kg N sb
0,51
Para Ф = 0,75
Para el grupo de anclajes:
Aplica para:
C a1 0 . 40 hef
S N sb g 1 ro d N sb 6c a1
y
S rod 6 c a 1
76837,03 Kg
Aplica
Para Ф = 0,75
- Resumen de resistencias: , g ( ФNpn ) = ( ФNsbg ) = 76837,03 Kg
Resistencia al deslizamiento de un anclaje: Resistencia al desprendimiento lateral del concreto: Por lo tanto:
Base Plate SMF 1.0
N n
76837,03 Kg
>
76712,17 Kg
OK
( Valor determinante ) Ratio = 1,00
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Diseño de la llave de corte (Shear Lug): Espesor del mortero de nivelación: G = 25 mm hlug = 120 mm Altura del Shear Lug: blug = 300 mm Lungitud del shear Lug: Profundidad de empotramiento: d lug
h lug G 95 mm
Alug blug d lug 285
Área de aplastamiento:
cm2
a.- Chequeo del aplastamiento en el concreto, (ACI 349, Ap. D, Sec D.4.6.2)
0,8 f c Alug 57000,00 Kg
V u 31759,50 Kg
>
OK
Ratio = 0,56
b.- Chequeo para el corte actuando contra el eje del pedestal, (ACI 349, Ap. D, Sec D.11.2)
V n 4 f c Av V u
Para Ф = 0,75
( ACI 349, Sec D.11.2)
Av 2051,75
Área del plano de falla excluyendo el área de aplastamiento del Shear Lug:
V n
97323,05 Kg
V u 31759,50 Kg
>
cm2
OK
Ratio = 0,33
c.- Diseño a flexión, espesor requerido para el Shear Lug, (AISC 360, Cap F, Sec F.1.1)
M lug V u G d lug 2 2302563,75 Kg-mm 4 M lug
t lug ( req )
0.9bug F yp
.--
,
28,50 mm
,
,
127056,60 Kg
>
31 mm
Ratio = 0,92
. . .
V n 0.6 Ag F yp V u V n
t lug
Espesor seleccionado
Para Ф = 0,90
V u 31759,50 Kg
OK
Ratio = 0,25
e.- Diseño de la soldadura para el S hear Lug, (AISC 360, Cap J, Sec. J.2.4)
F w 0,75 0,60 F EXX 2214
Esfuerzo de diseño de la soldadura: Espesor tentativo de la soldadura:
S t lug 2
Dw = 8 mm
D w 3
Kg/cm2
36,33 mm
Fuerzas de diseño por unidad de longitud de soldadura:
f c
M lug blug S
211,24 Kg/mm
f v
V u blug lu
105,87 Kg/mm
f r
2
f c f v
1.5 Rn F w Dw 2 1.0 0.50 sin F w Dw 2 1.5 375,73 Kg/mm
Base Plate SMF 1.0
>
2
236,29 Kg/mm
f r
OK
Ratio = 0,63
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