UNIVER SIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE
“Año
ESTRUCTU RAS DE ACERO
de de la Promoción Promoción de la Ind Industria ustria Respon Res ponsable sable y del Compromiso Climático”
INFORME N° 02 TEMA MIEMBROS SOMETIDOS A ESFUERZOS AXIALES ( TRACCIÓN Y COMPRESIÓN) FACULTAD: INGENIERIA ESCUELA: INGENIERIA CIVIL CURSO:
ESTRUCTURAS DE ACERO
PROFESOR: ING.HUAMBACHANO SANCHEZ EULOGIO CICLO:
VIII
INTEGRANTES:
VIVAR COLQUICOCHA ERWIN CHUNQUE ZAMORA HAMER EVANGELISTA JACINTO EDGAR
CHIMBOTE – 2014 2014
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DEDICATORIA
Le dedico este modelo de investigación a mis padres que siempre me han apoyado y queforman una gran parte dentro de mi investigación.
AGRADECIMIENTO
A Dios, por brindarnos la dicha de la salud y bienestar físico y espiritual. A nuestros padres, como agradecimiento a su esfuerzo, amor y apoyo incondicional, durante nuestra formación tanto personal como profesional. A nuestro docente Eulogio Huambachano Sanchez por brindarnos su guía y sabiduría en el desarrollo de este trabajo.
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INTRODUCCIÓN En esta monografía tiene un material cuyo fin es darnos a entender el análisis del comportamiento de los elementos sometidos a distintos tipos de cargas tanto la de compresión como la de tracción. Se cubre miembros sujetos a tracción pura, tales como péndolas y miembros de vigas. Cuando se aplica una fuerza de tracción a través del eje centroide de un miembro, el resultado es un esfuerzo de tracción uniforme en cada parte de su sección transversal. Las fuerzas de tracción que no actúan a través del centroide causan una flexión adicional a la tracción; las fuerzas laterales también causan flexión. En capítulos posteriores se tratan los miembros sujetos a flexión y tracción combinados. Por otro lado un miembro está sujeto a compresión axial pura si la resultante de cargas de compresión transmitidas a dicho miembro es coincidente con la ubicación y dirección de su eje centroidal. Si esta condición no se cumple se presentan excentricidades de carga que generan combinación de flexión y compresión axial. En estructuras de acero es difícil encontrar miembros sujetos a compresión axial pura, ya que aún las conexiones entre miembros diseñados para transmitir solo cargas, sin momentos flexionantes, no se presentan normalmente a que la transmisión de carga sea a través de sus centroides. Sin embargo, cuando las excentricidades son pequeñas, se puede asumir que la flexión es despreciable y diseñar el compresión axial pura.
miembro asumiendo
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OBJETIVOS:
La fuerza de tracción es la que intenta estirar un objeto, tiende a estirar un objeto en sus extremos (fuerzas que soportan cables de acero en puentes colgantes, etc.)
La fuerza de compresión es la contraria a la de tracción. intenta comprimir un objeto en el sentido de la fuerza.
MARCO TEÓRICO: En el cálculo de estructuras e ingeniería se denomina tracción al esfuerzo interno a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto y tienden a estirarlo. Lógicamente, se considera que las tensiones que tiene cualquier sección perpendicular a dichas fuerzas son normales a esa sección, y poseen sentidos opuestos a las fuerzas que intentan alargar el cuerpo. En general, cuando se somete un material a un conjunto de fuerzas se produce tanto flexión, como cizallamiento o torsión, todos estos esfuerzos conllevan la aparición de tensiones tanto de tracción como de compresión. Aunque en ingeniería se distingue entre el esfuerzo de compresión (axial) y las tensiones de compresión.
1.0 MIEMBROS SOMETIDOS A TRACCION AXIAL Se denominan Miembros en Tracción Axial a los elementos de las estructuras en los cuales se generan esfuerzos internos que evitan que se separen los extremos cuando están sometidos a una fuerza axial. Son los miembros más simples de diseñar porque no tienen problemas de estabilidad interna, como ocurre con las columnas sometidas a compresión axial o a flexo compresión, o con las vigas sometidas a flexión, que pueden pandear.
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Son miembros que permiten los máximos valores de la capacidad del acero en su resistencia ya que son eficientes. Sin embargo, en ellos las conexiones son muy importantes. Para asegurar un buen comportamiento del miembro en tracción en sus conexiones, se deben tratar asuntos relacionados con: a) El factor de resistencia del miembro (f=0.75, por la inseguridad del comportamiento de las conexiones). b) Las áreas netas y las cadenas de falla en huecos. c) Los conceptos de áreas netas efectivas d) Bloques de corte Estos dos últimos temas se relacionan con el deseo de evitar fallas conocidas recientemente. Los miembros en tracción se encuentran, con frecuencia, en la mayoría de las estructuras de acero. Son elementos principales en puentes, en armaduras de techados, en torres de antenas, en torres de líneas de trasmisión y en arriostramientos de edificios. Pueden ser miembros simples o armados (unión de dos o más elementos simples). Se prefieren los miembros simples porque requieren menos trabajo de fabricación; sin embargo, a veces es necesario unirlos por las siguientes razones:
La resistencia de uno no es suficiente
La relación de esbeltez debe ser disminuida, para cumplir las especificaciones y evitar vibraciones no tolerables
Las condiciones de las conexiones así lo requieren
Disminuir los efectos de flexión.
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A continuación se muestran las secciones de elementos más frecuentemente usados como miembros en tracción:
SECCIONES TRANSVERSALES TÍPICAS DE MIEMBROS EN TRACCIÓN 1.1 RESISTENCIA DE MIEMBROS DE ACERO EN TRACCIÓN: La resistencia de miembros de acero en tracción está definida por el estado límite que manda en el caso particular. En el caso de Miembros en Tracción, los estados límites son dos:
Fluencia en el área total de la sección, Ag, fuera de las conexiones.
Fractura en la sección neta efectiva, Ae , en la zona de las conexiones.
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Se puede expresar, entonces, como: Resistencia Nominal de Miembros en Tracción ( Pnf )
Caso Límite de Fluencia en la sección total: Pnf = Fy. Ag Donde Fy: Punto de fluencia del acero. Ag: Área total de la sección transversal.
Caso Límite de Fractura en la sección efectiva de las conexiones: Pnr = Fu.Ae Donde Fu: Esfuerzo de fractura en la sección neta efectiva. Considerando el Factor de Resistencia f t correspondiente, se tiene la Resistencia de Diseño de Miembros en Tracción en cada caso:
f t Pnf = f t* Fy* Ag f t = 0.90
f t Pnr = f t* Fu* Ae f t = 0.75
1.2 RELACION DE ESBELTEZ DE MIEMBROS EN TRACCIÓN: L/r Aunque los miembros en tracción no están sujetos a pandeos, las Especificaciones AISC-LRFD en su Sección B7, establece que L/r en miembros traccionados no deberá exceder 300, preferiblemente (excepto para varillas, las que no tienen esta limitación). La razón para el empleo de este límite aconsejable es para facilitar la fabricación y el manipuleo durante el montaje, así como evitar la formación de ondas por el calor, si se tienen enlaces soldados entre los perfiles. Se requiere, incluso, una relación L/r menor para miembros que estarán expuestos al viento o a su propio peso que le ocasione flexión, o que estén sujetos a maquinarias que producen vibraciones.
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1.3 OTROS MIEMBROS EMPLEADOS EN TRACCIÓN: Además de los perfiles, que se usan en la mayoría de las armaduras y estructuras de celosía, existen dos tipos de elementos, los cables y las varillas roscadas que se tratarán a continuación:
1.3.1 CABLES Y ALAMBRES: Un cable consiste en uno o más grupos de alambres o de torones de acero para formar un elemento flexible capaz de resistir grandes fuerzas de tracción. Un torón es un grupo de alambres de acero que son mantenidos helicoidalmente alrededor de un alambre central. En construcción se define al cable como un conjunto de torones alrededor de un núcleo central (generalmente son seis) también mantenidos helicoidalmente. Como desventajas se mencionan su alto costo y la dificultad de sus empalmes y uniones. A pesar de ello, por su practicidad es el material en tracción más usado en el mundo; por ejemplo en la industria de petróleo, marina, etc.
1.3.2 VARILLAS CON EXTREMOS ROSCADOS: Muy empleadas como elementos de arriostramiento en tracción. Las varillas pueden roscarse en sus extremos, sin embargo hay una pérdida de sección en esas zonas. El algunos casos se engrosa el diámetro.
En esta forma se mejora su comportamiento, en especial en torres ubicadas en zonas sísmicas.
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2.0 MIEMBROS SOMETIDOS A COMPRESION AXIAL Un miembro está sujeto a compresión axial pura si la resultante de cargas de compresión transmitidas a dicho miembro es coincidente con la ubicación y dirección de su eje centroidal. Si esta condición no se cumple se presentan excentricidades de carga que generan combinación deflexión y compresión axial. En estructuras de acero es difícil encontrar miembros sujetos a compresión axial pura, ya que aun las conexiones entre miembros diseñados para transmitir solo cargas, sin momentos flexionantes, no se prestan normalmente a que la transmisión de carga sea a través sus centroides. Sin embargo, cuando las excentricidades son pequeñas, se puede asumir que la flexión es despreciable y diseñar el miembro asumiendo compresión axial pura. Es ya una costumbre generalizada el llamar columna a todos los miembros verticales de las estructuras, independientemente de que en muchas ocasiones dichos miembros estén en realidad sujetos a compresión axial en combinación con otros efectos de carga. Sin embargo, por razones prácticas, en este capítulo se le llamará columna a los miembros sujetos a cargas externas que generan solo compresión axial pura, independientemente de su orientación (vertical, horizontal o inclinada) en la estructura.
