Problemas resueltos de acero y madera

MIEMBROS EN TENSION.

RESISTENCIA DISEÑO

3.2-1 Un miembro en tensión formado por una barra de 7X3/8 está conectado con tres tornillos de 1 In de diámetro. Como se muestra en la figura el acero usado es A36. Suponga que At=An y calcule la resistencia de diseño.

SOLUCION.

considerando la falla en la sección neta Pu=ØPn → Ø=0.90

considerando la rotura en la sección Pu=ØPn → Ø=0.75

a) por fluencia en la sección total

P= → Fy =

Sea F=Pn , A=Ag

Fy=

Como: Pu=ØPn = Ø Fy AgPu = Ø FyAg…………………………….(1)

Ag: área total del elementoAg=7x3/8 =21/8 pulg2

Ag=21/8 pulg2Como el acero es : A36 → Fy=36kgFy = 36000 lib/pulg2Ø=0.90Reemplazando datos en la ecuación (1)Pu= ØFy AgPu= 0.90x36000 lib/pulg2 x21/8 pulg2 1kips=1000lbPu=85.05 kips.

b). por fracture de la sección neta

Pu= ØFy An ………………………………………………….(2) At=AnDonde:An= Area Neta EfectivaAn=Ag-1Agujero Agujero=3/8x9/8 pulg2 Agujero=27/67 pulg2 Ag=3/8x9/8 pulg2Ag=21/8 pulg2An=Ag-1AgujeroAn=21/8-1(27/67)An=2.22 pulg2

Reemplazando en la ecuación (2)Pu= ØFy AnPu =0.75x36000 lib/pulg2 x2.22 pulg2Pu =59.99 kips

Por recomendación del AISC:Para: Ae=An se debe considerarComo:Fy=Fu para el acero A36Fu=58 kipsFu=58000 lib/pulg2

Luego reemplazando en la ecuación (2)Pu= Ø Fu AeAe=An=2.22 pulg2Pu=0.75x58000 lib/pulg2 x2.22pulg2Pu=96.66 kips.

De los valores Pu=85.05 kips y Pu=96.66 kpsde donde el que gobierna es el menor:

Pu = 85.05 kips. Rpta.

3.2-2 Un miembro en tensión formado por una barra de 6X3/8 está soldado a una placa de nudo. Como se muestra en la figura el acero usado es A36. El acero usado tiene un esfuerzo de fluencia F=50 kips y un esfuerzo ultimo de tensión Fu=65 kips. Suponga que At=Ag y calcule la resistencia de diseño.

SOLUCION.



b) por fluencia en la sección total

P= → Fy =

Sea F=Pn, A=Ag

Fy=

Como:Pu=ØPn = Ø Fy AgPu = Ø FyAg …………………………….(1)

Ag: área total del elementoAg=6x3/8 =9/4 pulg2

Ag=21/8 pulg2Como el acero es:→ Fy=50 kips.Fy = 50000 lib/pulg2Ø=0.90Reemplazando datos en la ecuación (1)Pu= ØFy AgPu= 0.90x50000 lib/pulg2 x9/4 pulg2 1kips=1000lbPu=101.25 kips.

b). por fracture de la sección netaPu= ØFy An ………………………………………………….(2) At=AnDonde:An= Area Neta EfectivaAn=Ag , Ag=At

An=AgAn=9/4 pulg2

Reemplazando en la ecuación (2)Pu = ØFy AnPu =0.75x50000 lib/pulg2 x9/4 pulg2Pu =84.38 kips

Por recomendacion del AISC:Para:Ae=An se debe considererComo:Fy=Fu Fu=65 kipsFu=65000 lib/pulg2

Luego reemplazando en la ecuación (2)Pu= Ø Fu AeAe=An=9/4 pulg2Pu=0.75x65000lib/pulg2 x9/4pulg2Pu=109.69 kips.


Pu = 101.25 kips. Rpta

3.2-3 Un miembro en tensión formado por una barra de 8X1/2 está conectado con seis tornillos de 1 In de diámetro. Como se muestra en la figura. El acero usado es A242grado 42. Suponga que At=An y calcule la resistencia de diseño.

SOLUCION.



c) por fluencia en la sección total

P= → Fy =

Sea F=Pn, A=Ag

Fy=

Como: Pu=ØPn = Ø Fy AgPu = Ø FyAg…………………………….(1)

Ag: área total del elementoAg=8x1/2 =4 pulg2Ag=21/8 pulg2Como el acero es: A242 → Fy=42kg

Fy = 42000 lib/pulg2Ø=0.90Reemplazando datos en la ecuación (1)Pu= ØFy AgPu= 0.90x42000 lib/pulg2 x4 pulg2 1kips=1000lbPu=151.2 kips.

b). por fracture de la sección netaPu= ØFy An ………………………………………………….(2) At=AnDónde:An= Area Neta EfectivaAn=Ag-2Agujero Agujero=1/2x9/8 pulg2 Agujero=9/16 pulg2 Ag=8x1/2 pulg2Ag=4 pulg2An=Ag-2AgujeroAn=4-2(9/16)An=23/8pulg2

Reemplazando en la ecuación (2)Pu= ØFy AnPu =0.75x42000 lib/pulg2 x23/8 pulg2Pu =90.56 kips

Por recomendación del AISC:Para:Ae=An se debe considererComo:Fy=Fu para el acero A36Fu=63 kipsFu=63000 lib/pulg2

Luego reemplazando en la ecuación (2)Pu= Ø Fu AeAe=An=23/8 pulg2Pu=0.75x63000 lib/pulg2 x23/8pulg2Pu=135.84 kips.


Pu = 135.84 kips. Rpta.

AREA NETA EFECTIVA

3.3-1 calcule el área neta efectiva, para cada caso mostrado en la figura P3.3-1

a)

b)

c)

para

d)

3.3-3 Un miembro en tensión formado por un ángulo L4 x3 x3/8 esta soldado de una placa de nudo, como se muestra en la figura P3.3-3. El acero es A36.

a) Determine la resistencia de diseño. Use la ecuación B.3-2 del AISC para U

b) Resuelva la parte (a) usando el valor promedio para U dado por los Comentarios.

Solución:

Se busca en tabla para L4x3x3/8

Ag =2.48 X=1.28

Calculando factor de reducción

Si cumple

Hallando la resistencia de diseño fy =36 Q=0.90

3.3-5 Un miembro en tención formado por un Angulo L6x4x5/8 de acero A36 está conectado a una placa de nudo con tornillos de 1 in de diámetro, como se muestra en la figura P3.3-5 el miembro está sometido a las siguientes cargas de servicio: Carga muerta= 50 kips. , carga viva = 100 kips y carga de viento = 45 kips. Use la ecuación B3-2 del AISC para determinar si el miembro es adecuado

En la sección gruesa

En el área neta

La fuerza del diseño basada en fluencia es

La fuerza del diseño basada en fractura es

El diseño de la fuerza es el valor más pequeño

Combinación de carga según el AISC

Debe de cumplir , la sección es adecuada

3.3-6 Una barra de 5x1/4 es usada como miembro en tención y está conectada por un par de soldaduras longitudinales a lo largo de sus bordes. La soldadura son cada una de 7 pulg. de longitud. El acero usado es A36 ¿Cuál es la resistencia de diseño?

Solución

Por límite de fluencia en la sección gruesa

Por fractura en la sección neta, del AISC TABLA D3.1, caso 4



El diseño de la fuerza por LRFD es el valor más pequeño

3.3-7 Un perfil W12x35 de acero A36 está conectado a través de sus patines con tornillos de 7/8 in de diámetro. Como se muestra en la Figura P3.3-7. Use el valor promedio de U dado por los comentarios y calcule la resistencia de diseño por tención

Solución


en el área neta

La conexión es hasta el final las bridas con cuatro pernos por línea




3.3-8 Un perfil WT6x17.5 esta soldado a una placa como se muestra en la figura P3.3-8. Fy = 50 ksi y Fu = 70 ksi

a. Use la ecuación B 3-2 del AISC para U y calcule la resistencia de diseño por tensión

b. Determine si el miembro puede resistir las siguientes cargas de servicio: D = 75 kips , L = 40 kips, S = 50 kips y W = 70 kips.


En el área neta




La carga de combinación 3


La carga de combinación 4 debe de cumplir , la sección

es adecuada

CONECTORES ALTERNADOS

3.4-1 El miembro en tensión mostrado en la figura P3.4-1 es una placa de 1/2x10 in de acero A36. La conexión es con tornillos de 7/8 in de diámetro. Calcule la resistencia de diseño.

EN LA SECCION GRUESA

SECCION NETA

Posibilidades del área neta:

O:

O : , pero por supuesto de la carga de transferencia,

Use para esta posibilidad.

El menor valor encontrado, Use

La sección nominal basada en la sección neta es

3.4-2 Un miembro en tensión está formado por dos places de ½ x10 in, ellas estan

conectadas a una placa de nudo con esta colocada entre dos placas, como se muestra en

la figura P3, 4 – 2 se usan acero A36 y tornillos de ¾ de diámetro. Determine la

resistencia de diseño.

Calcular la fuerza de un plato, luego doble ello.

Sección gruesa

Diámetro de Agujero de Sección Neto =

Posibilidades para el área neta:

1/2)(7/8)=4.125

Or = 5-(1/2)(7/8)-(1/2)

A causa de transferencia de carga, empleo para esta

posibilidad.

Or (1/2)(7/8)- (1/2)

A causa de transferencia de carga, empleo para esta

posibilidad.

Los mandos de valor de smaliet, Empleo, Use

Para dos platos,

La fuerza nominal basada en la sección neta es

3.4-3 Calcule la resistencia de diseño del miembro de tensión mostrado en la figura P3

4-3 los tornillos son de ½ in de diámetro y el acero es A36

Sección gruesa ,

Sección neta: Diámetro de agujero=

3/8)(5/8) = 2.766

Or = 3 - (3/8)(5/8) - (3/8)

Or = 3 - (3/8)(5/8) - (3/8)

Or = 3 - (3/8)(5/8) - (3/8) x

Or = Use

(a) Sección gruesa:

Sección neta:

(b) Sección gruesa:

Sección neta:

3.4-4 Un miembro de tensión formado por una C9 x20 esta conectado con tornillos de 1

1/8 in de diámetro como se muestra en la figura P3 4-4 y en el

miebro esta sometido las siguientes cargas de servicio cada muestra = 36 Kips y la carga

viva = 110 Kips use el pavlor promedio para U dado por los comentarios y determine si el

miembro ttiene suficiente resistencia.

Sección gruesa: ,

Sección neta: Diámetro de agujero =1

(1.25)=5.310

Or = 5.87 = 0.448(1.25) – 0.448

(a) Sección gruesa:

Sección neta: (controls)

(OK)

Entonces El miembro tiene bastante fuerza

(b) Sección gruesa:

Sección neta : (controls)

(OK)

El miembro tiene bastante fuerza

3.4-5 Un perfil de ángulo doble 2L7 x 4 x 3/8 se usa como miembro de tensión, los dos

angulas están conectados a una placa de nudo con tornillos de 7/8 in de diámetro a través

de los lados 7 in, como se muestra en la figura P3, 4-5 se acero A572 grado 50, Use el

valor promedio para U dado por los comentarios y calcule la resistencia de diseño.

For A575 Grade 50 steel,

Calcule la fuerza para un ángulo, luego multiplíquese por 2.

Sección gruesa : ,

Para dos ángulos,

Sección neta: Diámetro de agujero =

(3/8)(1) = 3.605

Or = 3.98 - (3/8)(1) - (3/8)

Or = 3.98 - (3/8)(1) - (3/8)

Or = 3.98 - (3/8)(1) x 2 ,

Para dos ángulos,

(a) LRFD Solucion

Sección gruesa:

Sección neta: (controles)

(b) ASD solution

(c) Sección gruesa:

Sección neta:

3.4-6 Un miembro de tensión formado por u angulo L4x4x7/16 esta conectado con

tornillos de 1/8 in de diámetro, como se muestra en la fugura P3,4-5 ambos lados del

angulo están conectados si se usa acero A36 ¿Cuál es la resistencia del diseño?

Sección gruesa:

Sección neta Usan una distancia de prenda 2.5 + 2.5 – 7/16 = 4.563 ln.

Agujerodiametro = n3/4 + 1/8 = 7/8 in

An = Ag - ∑t * (d or D¨ )

An = 2.927 in

Or An = 2.640 in2

Use Ae = An = 2.640

a) Sección

Nuevasección

Totalidad sección

b) Sección

Sección gruesa:

Sección neta:

BLOQUE DE CORTANTE

3.5-1 calcule la resistencia por bloque de cortante del miembro en tensión mostrado en la figura. El acero es A572 grado 50 y los tornillos son de 7/8 in de diámetro.

SOLUCIÓN

Zona de corte

Área de tensión

Para estetipo de conexión Ubs₌ 1.0 y para AISC la siguiente ecuación

Rn₌ 0.6 FnAnv + Ubs Fu Ant

₌0.6 (65) (1.313)+1+ (65) (0.5469) ₌ 86.8 kips

Conun límite máximo de

3.5-2 Determine la resistencia por bloque de cortante del miembro en tensión mostrado en la figura. Los tornillos son de 1 in diámetro y el acero es de A36.

Solución

Zonas de corte

Área detensión




Rn ₌ 0.6 FnAnv + Ubs FuAnt₌

Rn ₌ 199 kips

3.5-3 Determine la Resistencia por bloque de cortante (considere el miembro en tensión y la placa de nudo) de la conexión mostrada en la figura. Los tornillos son de ¼ in de diámetro y el acero es A36 para todas las componentes.

SOLUCIÓN

Miembros en tensión

Las zonas de corte son

La zona de tensión es



Con un límite máximo de

La resistencia al cizallamientode bloquesnominal delelemento de tensiónespor lo tanto 148.8 kips

La placa de unión

De la ecuación de AISC tenemos Ubs₌ 1.0 y para AISC la siguiente ecuación



La resistencia al cortede bloquesnominal de laplaca de uniónespor lo tanto 143.4 kips

Loscontrolesde placa de escuadrayla resistencia al cortede bloquesnominal de laconexiónes de 143.4 kips

La resistencia de diseño es

3.5-4 Calcule la carga factorizada máxima que puede aplicarse a la conexión mostrada en la figura considere todos los estados limite. Use el valor promedio para U dados los comentarios. Para miembros en tensión el acero usado es A572 grado 50 y para la placa de nudo es A36 los agujeros son para tornillos de ¾ in de diámetro

.

SOLUCIÓN

Resistencia nominalsección bruta

Resistencia nominalsección neta

Bloquear laresistencia al cortedel elemento de tensión

las zonas de corte son

El área de tensión es

Para estetipo de conexiónUbs₌ 1.0 y para AISC la siguiente ecuación



La resistencia al cortede bloquesnominal delelemento de tensiónespor lo tanto 173.5 kips

Bloquear laresistencia al corte dela

Por la ecuación de la AISC

Conun lımite superior de

La resistencia al cortedel bloquenominal de laplaca de uniónespor lo tanto 167.7 kips

Loscontrolesplaca de uniónyla resistencia al cortebloquear lanominal de laconexiónes 67.7 kips

La resistencia de diseño para LRFD es

Parala tensión en lasuperficie bruta

Para la tensión en el área neta

Porel bloque de cortante

Carga máximafactorizada resistencia admisible 126 kpis

DISEÑO DE MIEMBROS EN TENSION

3.6-1 Seleccione un miembro en tensión formado por un solo ángulo de acero A36 para resistir una carga muerta de 28 kips y una carga viva de 84 kips. La longitud del miembro es de 18 pies y estará conectado con una sola línea de tornillos de 1 in de diámetro, como se muestra en la figura. Habrá más de dos tornillos en esta línea

.

SOLUCION

Usaremos el metodo de RFLD

Requerido

Requerido

Requerido

Con

Usando L5 x3 ½ x ¾

3.6-2 Seleccione el perfil C American Standard más ligero que pueda soportar una carga de tensión factorizada de 200 kips. El miembro tiene 20 pies de longitud y tendrá una línea con tres tornillos de 1 in de diámetro en cada patín en la conexión. Considere acero A36.

Solución:

El área

El área efectiva

Radio mínimo requerido

C12 x 25

El área (OK)

(NO CUMPLE)

EL AREA NETA

El área efectiva (OK)

Nota: Use acero C12 x 25

3.6-3 Seleccione un miembro en tensión formado por un ángulo doble para resistir una carga factorizada de 180 kips. El miembro estará conectado con dos líneas de tornillos de 7/8 in de diámetro colocados con el gramil usual (vea figura 3.22), como se muestra en la figura P3.6-3. Habrá más de dos tornillos en cada línea. El miembro tiene 25 pies de longitud y estará conectado a una placa de nudo de 3/8 in de espesor. Considere acero A572 grado 50.

Solución:

El área

El área efectiva


La pierna ángulo debe ser de al menos 5 cm de longitud para dar cabida a dos líneas de tornillos (ver calibres habituales para los ángulos, fig. 3.24, consulte también la última tabla de la sección angular única de las tablas de dimensiones y propiedades en el manual.

2L5 x 5 x 5/16

El área (OK) (OK)

EN EL AREA NETA

Nota: Use 2L5 x 5 x 5/16

3.6-4 Seleccione un perfil C American Standard para las siguientes cargas de tensión: carga muerta = 54 kips, carga viva= 80 kips y carga de viento = 75 kips. Las conexiones serán con soldaduras longitudinales. La longitud del miembro es de 17.5 pies considere Fy= 50 ksi y Fu= 65 ksi.

Solución:

Método LRFD

El área

El área efectiva


Dado que la relación de esbeltez limitar que una recomendación en lugar de un requisito, esto es lo suficientemente cerca.

C10 x 20

El área (OK)

(OK)


3.6-5 Seleccione un perfil C American Standard para resistir una carga factorizada de tensión de 180 kips. La longitud es de 15 pies y habrá dos líneas de tornillos de 7/8 in de diámetro en el alma, como se muestra en la figura P3.6-5. Habramás de dos tornillos en cada línea. Considere acero A36.

Solución:

El área

El área efectiva


C10 x 20

El área (OK)

(OK)

EL AREA NETA


3.6-6 Seleccione un perfil W con peralte nominal de 10 pulgadas (W10) para resistir una carga muerta de 175 kips y una carga viva de 175 kips. La conexión será a través de los patines con dos líneas de tornillos de 1 1/3 in de diámetro en cada patín, como se muestra en la figura P3.6-6. Cada línea contiene más de dos tornillos. La longitud del miembro es de 30 pies. Considere acero A242

Solución:

Método LRFD

El área requerida

El área efectiva


Desde la parte 1 del manual, todos w10 formas tienen un espesor 1.25in brida. por lo tanto, la tabla 2-3 en la parte 2 del manual.

W10 x 49

El área (OK)

(OK)

El Área Neta

Nota: Use acero W10 x 49

BARRAS ROSCADAS Y CABLES

3.7.1 Seleccione una barra roscada para resistir una carga muerta de servicio de 45kips y una carga viva de servicio de 5kips. Considere Acero A36.

Solución

Mediante el diseño de LRFD y las combinaciones factorisada se tiene:

El área requerida

Igualando el área tenemos:

Despejando tenemos

Entonces el requerimiento de hara

3.7.2 Un perfil W14X48 esta soportado por dos barras en tensión AB y CD, como se muestra en la figura, la carga de 20kips es una carga viva de servicio. Considere acero A36 y seleccione barras roscadas para los siguientes casos de carga.

a.- La carga de 20kips no puede moverse de la posición mostrada

b.- La carga de 20kips puede estar situada en cualquier lugar entre las dos barras.

Solución


De acuerdo al grafico se tiene

la carga muerta = peso de la viga = 0.0048kips/ft

Por la simetría de la barra y la condición del problema se puede deducir la tensión de las cuerdas:

El área requerida


Requerimiento

b.- La carga de 20kips puede estar situada en cualquier lugar entre las dos barras.

La máxima fuerza en requerido en la viga es cuando la carga viva esta en A y D entonces se tiene:

Entonce el área requerida se tendrá:

Despejando d se tiene

Requerimiento

3.7.3 Como se muestra en la figura el miembro AC se usa para contraventear la estructura articulada contra cargas horizontales. Seleccione una barra roscada de acero A36. La carga de 10kips esta factorizada.

Solución

La condición del problema nos dice la fuerza de 10k está factorada por lo tanto de acuerdo a las ecuaciones combinadas de LRFD tenemos:

En el puntos B En el punto C

16k O 16k 16k O

En el punto C tenemos

Despejando se tiene

El área requerida seria:

Despejando d en la siguiente ecuación despejando se tiene

Requerimiento

3.7.4.- Que tamaño de barra roscada se requiere para el miembro AB mostrado en la figura La carga es una carga viva de servicio (Desprecie el peso del miembro CB) Considere acero A36.

Solución

Realizando las combinaciones del diseño de LRFD

Despejando T se tiene



Requerimiento

3.7.5.- Un tubo esta soportado a intervalos de 10pies por medio de una barra doblada roscada como se muestra en la figura. Si se usa un tubo de acero de 10in de diámetro lleno de agua Que tamaño de barra se requiere Considere Acero A36.

Solución

El diámetro del tubo es

El volumen de agua por longitud de pie es =

El peso total por pie es:

El peso del agua + el peso del tubo=

De donde la densidad del agua es de 62.4lb/ft3.

Calculando para el 100% de la carga muerta, utilizando las ecuaciones de las cargas factoradas del LRFD se tiene:

La carga soportada es: 104.3lb/ft x 10ft=1043lb

Del grafico se tiene

Despejando



Requerimiento

Problema 4.9 Escoger un perfil W12

Solución:

Fy50ksiFu 65ksi

PD 100klbPL 150klb L 22ft

Pu 1.2PD 1.6PLPu 360 klb

1. MínAg = Pu/0.9Fy Ag= 8 in2

SuponiendoU 0.9 ancho supuesto de patín 0.380in

Área estimada de agujeros = 4(7/8in).ancho supuesto de patin

2. mínAg = Pu/(0.75FuU)area estimada de agujeros Ag = 9.54 in2

3. mínr = L/300 r 0.88 in

Escoger una W12x40 (Ag= 10.3in2)

Comprobación:

An = Ag – 4(7/8in tfAn = 8.55 in2

U= 1-X/L U 1

AeUAn Ae=8.53 in2

Pu1 0.9Fy Ag Pu1 463.5 klbPu2 0.75FuAe Pu2 415.621 klb

Problema 4.9 Escoger un W10

Solución:

Fy50ksiFu 65ksi

PD 80klbPL 60klb L 24ft

Pu1.2PD 1.6PLPu192 klb

1. MínAg = Pu/0.9Fy Ag= 4.27 in2


Área estimada de agujeros = 4(1in).ancho supuesto de patin


3. mínr = L/300 r 0.96 in

Escoger una W10x17 ( Ag = 4.99in2)

Comprobación:

An = Ag An = 4.99 in2

U= 0.87 U 0.87

AeUAnAe = 4.34 in2


Problema 4.12 Escoger una W12

Solución:

Fy36ksi Fu 58ksi

PD 400klb PL 100klb L 28ft

Pu 1.2PD 1.6PL Pu 640 klb

1. MínAg = Pu/0.9Fy Ag = 29.75 in2




3. mínr = L/300 r 1.12 in

Escoger una W12x72 (Ag 72in2, tf0.670in, bf12.04in, d 12.25in)

Comprobación:

Comprobación:

An = Ag – 4(7/8in tfAn = 69.66 in2 bf/d = 0.98

U= 1-X/L U 0.9

AeUAn Ae= 62.69 in2

Pu1 0.9Fy Ag Pu1 2332.8 klbPu2 0.75FuAePu2 2726.993 klb

Problema 4.13 Escoger una MC

Solución:

Fy36ksi Fu 58ksi



1. MínAg = Pu/0.9Fy Ag= 7.04 in2

SuponiendoU 1

2. mínAg = Pu/(0.75FuU) Ag = 5.24 in2

3. mínr = L/300 r 0.8 in

Escoger una MC12X35 (Ag = 10.3in2)

Comprobación:

An = Ag An = 10.3 in2 bf/d = 0.98

U= 0.9 U 0.9

AeUAn Ae= 9.27 in2


Problema 4.15 Escoger una WT7Solución:

Fy36ksi Fu 58ksi



1. 1MínAg = Pu/0.9Fy Ag = 6.67 in2

AeUAn Ae = 9.27 in2

Pu1 0.9Fy Ag Pu1 216 klbPu2 0.75FuAe Pu2 403.245 klb

Problema 4.20 Diseñe el miembro L2L3 de la armadura mostrada. Debe constar de un par de ángulos con una placa de nudo de 3/8 pulg entre los ángulos en cada extremo. Use acero A36 y suponga una línea con tres tornillos de 3/4 pulg en cada lado. Considere sólo los ángulos mostrados en las tablas de ángulos dobles del manual. Para cada carga, PD = 20klb y Pr = 12 klb (carga de techo). No considere bloque de cortante.

Solución:PD 20klb Pr 12klb Fy36ksi Fu 58ksi

P 1.2PD 1.6Pr

Pu = 2.5P(24) P(12)/8Pu 259.2 klbU 0.85

mínAg = Pu/0.9FyAg = 8 in2

mínAg = (Pu/(0.75FuU))+(7/8).(5/8)4in2 Ag = 9.2 in2

mínr = L/300r 0.64 in

probamos con: 2L4x4x5/8 Ag 9.22in2 r 1.86in

An = Ag -4.(7/85/8in2) An = 7.03 in2

AeUAn Ae= 5.98 in2


Problema 4.21 Seleccione eun ángulo simple como miembro a tensiónpara resistir las cargas de servicio PD = 80 klb y PL = 70 klb. El miembrotiene 18 pie de longitud y estará conectado con una línea de cuatro tornillosde 7/8 plg y 4 pulg entre centros. Suponga Fy = 40 ksi y Fu = 60 ksi. Noconsidere bloque de cortante. U = 1 - X/L.

Solución:

PD 80klb PL 70klb L 18ft Fy40ksi Fu 60ksi


1. MínAg = Pu/0.9Fy Ag = 5.78in2

SuponiendoU 0.85 y un espesor de ángulo de 3/4


mínAg = Pu/(0.75FuU)1.3/4.1in2 Ag = 6.19in2

3. mínr = L/300 r 0.72 in

probamos con: L6x6x9/16 Ag = 6.43in2r 1.85in X 1.73in L 12in

An = Ag -4.(7/85/8in2) An = 4.24 in2

U= 1-X/L U 0.86

AeUAn Ae = 3.63 in2


Problema 4.23 Un miembro a tensión consta de cuatro ángulos igualesdispuestos como se muestra en la figura. Las cargas de servicio que debe desoportar son PD = 180 klb y PL = 320 klb. La longitud del miembro es de 30pie y debe tener una línea de tres tornillos de 7/8 en cada uno de los lados.Diseñe el miembro en acero A572 grado 50, incluyendo las placas de uniónnecesarias. No considere el bloque de cortante.

PD 180klbPL 320klb L 30ftFy50ksi Fu 65ksi

Pu 1.2PD 1.6PL Pu 728 klbMínAg = Pu/0.9Fy Ag/4 = 4.04in2

SuponiendoU 0.85 y un espesor de ángulo de 4/18

mínAg = Pu/(0.75FuU)4.1.4/18in2 Ag/4 = 4.61in2

mínr = L/300 r 1.2 in

probamos con: L5x5x1/2Ag = 4.75in2 r 1.54in Ix = 11.3in4 X 1.43in

An = (Ag- 2.1/2.1in)4 An= 15 in2

AeUAn Ae= 12.75 in2

Resistencia de diseño:Pu1 0.9Fy 4AgPu1 855 klbPu2 0.75FuAe Pu2 621.56 klb

Relación de esbeltez:

Ix = 4Ix + 4Ag (9in X)2 Ix = 1.13 x 103in4

rX =(Ix/4Ag)e1/2 rX7.73 in

L/rX46.6Este valor es menor que 300

Diseño de las placas de unión:

Distancia entre hileras de tornillos = 18in 2. 3. (3/4in)10.5 in

Longitud mínima de las placas = 2/310.5in 7 in

Espesor mínimo de las placas = 1/5010.5in 0.21 in

Ancho minimo de las placas = 10.5in 2. 1.1/2in 13.5 in

Espaciamiento máximo preferible de las placas:

Para un sólo ángulo, se tiene: r 1.54in

Separación máxima preferible entre placas:

L = 300r/12L 3.21 ft

Use 4Ls 5x5x1/2, y placas de 1/4x7x14 pulg a 3 pie c.a.c.

Problema 4.24 seleccione una barra redonda estándar roscada para un gancho colgante que debe resistir las cargas de servicio PD = 10 klb y PL = 12 klb, usando aceroA36.

PD 10klb PL 12klb Fu 58ksi

Pu 1.2PD 1.6PL Pu 31.2 klb

AD = Pu/(0.750.75Fu) AD = 0.96 in2

Problema 4.25 Seleccione una barra estándar roscada que debe resistir las cargas de servicio PD = 12klb y PL = 15klb usando acero A572 grado 50.Solución:PD 12klb PL 15klb Fu 65ksiPu 1.2PD 1.6PL Pu 38.4 klbADPu0.750.75FuAD 1.05 in2Use una barra de 1 1/4 pulg con 7 roscas por cada pulgada.

Problema 4.26 Las armaduras de techo de un edificio industrial están separadas entre sí a cada 21 pie, centro a centro. La cubierta del techo pesa 6 psf. Los largueros están dispuestos como se indica en la figura y pesan 3 psf.Diseñe los tensores de acero A36 suponiendo una carga de nieve de 30 psf de proyección horizontal de superficie de techo. Los tensores deberán situarse en los tercios del claro de los largueros.

Peso promedio de los 7 largueros en cada lado: del techo = 73psf/44.4721 =0.47 psf

Nieve = 30psf (2/(5)e1/2) 26.83 psf

Cubierta de techo = 6psf

wu[1.2(0.472 6) 1.626.833]psfwu50.7 psf

Componente de las cargas paralela a la superficie del techo = 1/(5)e1/2wu 22.67 psf

Cargas sobre el tensor inclinado superior = 1/12(44.47ft(7) wu14.467 klb

AD = Pu/(0.750.75Fu) AD = 1.05 in2

Use tensores de 5/8 pulg con 11 cuerdas por pulgada.

PROBLEMAS (Use agujeros de tamaño estándar en todos los problemas)3.1 al 3.18 Calcule el área neta de cada uno de los miembros indicados.

Problema 3.1 (Resp. 9.84 pulg.²) PL 3/4x14

Vista en Planta

Sección transversal

Datos:e =3/4in L 14inhuelgo =1/8in perno =3/4in

Solucion:

Ag LeAg = 10.5 in2

Aorificioehuelgo pernoAorificio= 0.656 in2

AnetaAg Aorificio

Aneta= 9.844 in2Respuesta

Problema 3.2PL 1/2x15

Vista en Planta

Datos:L 15in e = 1/2inperno =7/8in huelgoin

SolucionAg LeAg = 7.5 in2

Aorificio2e (pernohuelgo) Aorificio= 1 in2

AnetaAg AorificioAneta= 6.5 in2 Respuesta

Problema 3.3 (Resp. 14.12pulg.²) WT 12x58

Solución

A = 17in2tf0.640in An =17in2

An= 17in-4(1+1/8)0.640in2 An = 14.12 in2 Respuesta

Problema 3.4 WT 9x129

SoluciónA =38in2 tf2.3intw1.280in

An = 38in-(3/4+1/8).1,280in2 An = 36.88 in2 Respuesta

Problema 3.5 Ángulo L 8x4x9/16 con una línea de tornillos de 7/8 en cada lado (Resp. 5.30pulg.²)DatosL1 8in L2 4in e =9/16in huelgo = 1/8in perno = 7/8in

SoluciónAg L1e (L2 e) e Ag = 6.434 in2

Aorificio2ehuelgopernoAorificio= 1.125 in2

AnetaAg AorificioAneta = 5.309 in2Respuesta

SOLUCIONARIO DE EJERCICIOS DE DISEÑO ACERO Y MADERA

PROBLEMA 3-2-1

Para la obtención de la sección bruta,

Ag = 7 (3/8) = 2. 625 cm2,

P "= FyAs = 36 (2.625) = 94. 5 kips

Para la fractura de la sección neta,

Ag = (3/8) [7- (1 + 1/8)] = 2. 203 cm2

Pn= FuAe = 58 (2,203) = 127. 8 kips

a) La resistencia de diseño en base a

øtPn = 0.90 (94.5) = 85. 05kips

La resistencia de diseño sobre la base de la fractura es

øtPn=0.75 (127,8) = 95. 85 kips

La resistencia de diseño para LRFD es el menor valor: øtPn = 85.1kips

b) La resistencia admisible sobre la base de obtención es:

La resistencia admisible sobre la base de fractura es:

La carga de trabajo admisible es el valor más pequeño:Pn/ = 56.6 kips

Solución alternativa utilizando tensión admisible: para la obtención,

Ft = 0.6Fy = 0,6 (36) = 21. 6 MPa,

la carga admisible es Ft Ag = 21,6 (2.625) = 56. 7 kips

Por rotura

Ft = 0,5 Fu = 0,5 (58) = 29,0 MPa,

la carga admisible es FlAe = 29,0 (2.203) = 63. 89 = 63. 89 kips

La carga de trabajo admisible es el valor más pequeño = 56.7 kips

PROBLEMA 3.2.2

Para la obtención de la sección,

Ag = 6 (3/8) = 2. 25 mm2

Pn= FyAg = 50 (2,25) = 112.5

La sección neta,

Ag = As = 2.25 pulg2

Pn = FuA e = 65 (2.25) = 146. 3 kips

a) La resistencia de diseño en base a:

ФtPn= 0,90 (112,5) = 101 kips


ФtPn= 0,75 (146,3) = 110 kips

La resistencia de diseño para LRFD es el valor más pequeño: ФtPn= 101 kips

b) La resistencia admisible sobre la base de obtención es

La resistencia admisible sobre la base de fractura e

La carga de trabajo admisible es el valor más pequeño: Pn/Ωt = 67.4 kips


Ft = 0.6Fy = 0,6 (50) = 30.0ksi

la carga admisible es

Ft Ag = 30.0 (2.25) = 67. 5 kips

Por rotura,

Ft = 0.5Fu = 0,5 (65) = 32. 5 MPa,


FtAe = 32,5 (2,25) = 73. 1 kips

que la carga de servicio admisible es el valor más pequeño = 67.5 kips

PROBLEMA 3.2.3

Para la obtención de la sección

Pn= FyAg= 50 (3,37) = 168. 5 kips

para la fractura de la sección neta,

An = Ag-Aholes = 3,37 - 0,220( ) x 2 holes = 2.930 cm2

Ae = 0.85An = 0,85 (2,930) = 2. 491 cm2

Pn= FeAe = 65 (2.491) = 161. 9 kips


ФtPn = 0,90 (168,5) = 152 kips


ФtPn= 0.75 (161.9) = 121. 4 kips

La resistencia de diseño es el valor más pequeño:ФtPn = 121.4 kips

Pu = ФtPn

1.2D +1,6 (3D) = 121,4 Solución es: D = 20. 23

P = D + L = 20,23 + 3 (20.23) = 80. 9 kips P = 80.9 kips


La resistencia admisible sobre la base de la fractura es

La carga permitida es el valor más pequeño = 80.95 kips P = 81.0 kips

Cálculo alternativo de carga permitida usando tensión admisible: para la obtención,

Ft = 0.6Fy = 0,6 (50) = 30,0 MPa,

La carga admisible es:

Fy Ag = 30,0 (3,37) = 101. 1 kips

por rotura,

Pies = 0.5Fu = 0,5 (65) = 32. 5 MPa,


FtAe = 32. 5 (2,491) = 80. 96 kips

PROBLEMA 3.2-4

Para A242 acero y t = 1/2 pulgadas, Fy = 50 pulg y Fu = 70 ksi. Para la obtención de la sección

bruta,

Ag = 8 (1/2.) = 4 pulg2

Pn= FyAg = 50 (4) - 200 kips

para la fractura de la sección de red,

An= Ag-Aholes = 4 - (1/ 2) (1 + 1/8) x 2 holes = 2.875 pulg2

Ae = An = 2.875 cm2

Pn= FuAe = 70 (2,875) = 201.3 kips

a) La resistencia de diseño en base a ceder es

ФtPn= 0,90 (200) = 180 kips


ФtPn= 0.75(201.3) = 151 kips

La resistencia de diseño para LRFD es el valor más pequeño: ФtPn= 151 kips


La resistencia admisible sobre la base de fractura se

La carga de trabajo admisible es el valor más pequeño: Pn/ Ωt = 101 kips


Ft = 0.6Fy = 0.6 (50) = 30 ksi

La carga admisible es

FtAg = 30 (4) = 120 kips

Por fractura,

Ft = 0.5Fu = 0,5 (70) = 35 ksi

y la carga admisible es

FtAe = 35 (2.875) = 101 kips

La carga de trabajo admisible es el valor más pequeño = 101 kips

PROBLEMA 3.2-5

Para un espesor 3/8in., Fy = 50 ksi y Fu = 70 ksi.

En primer lugar, calcular las resistencias nominales. Para la sección bruta,

Ag = 7,5 (3/8) = 2. 813 cm2

Pn = FyAg = 50 (2.813) = 140. 7 kips

Sección neta:

=2.813-( ) ( ) (2) =1.876 in²

Ae =An = 1.876 cm2

Pn = = 70 (1,876) = 131. 3 kips


Øt = 0.90 (140.7) = 127 kips


Øt =0.75 (131.3) = 98.5 kips

La resistencia de diseño es el menor valor: Øt = 98.5 kips

cargafactorizada:

Combinación 1: 1.4D = 1,4 (25) - 35.0 kips

Combinación 2: 1.2D+1,6L = 1,2 (25) + 1,6 (45) = 102 kips

La segunda combinación de controles, Pu = 102 kips.

Desde Pu>Øt (102 kips> 98.5 kips),El miembro no es satisfactoria.

b) Para la sección bruta, la fuerza permitida es

Alternativamente, el esfuerzo admisible es

Ft = 0.6Fy = 0.6 (50) = 30 ksi

la resistencia admisible es Ft Ag = 30 (2.813) = 84.4 kips

para la sección de red, la fuerza permitida es


Ft = 0.5Fu = 0,5 (70) = 35 MPa, y la resistencia admisible es

FtAe = 35 (1,876) = 65.7 kips

Los controles de menor valor, la fuerza permitida es de 65.7 kips. Cuando las únicas cargas son

carga muerta y carga viva, combinación de carga ASD:

Pn= D + L = 25 + 45 -70 kips

Desde 70 kips> 65.7 kips, El miembro no es satisfactoria.

PROBLEMA 3.2.6

Calcular la fuerza de un ángulo, y luego doblarla. Para la sección bruta,

Pn = FyAg = 36 (1,19) = 42. 84 kips

Para dos ángulos, Pn= 2 (42 84 - 85 68 kips

Sección neta:

= 1.19 -( ) ( ) =0.9713Cm²

Ae - 0,85 An= 0,85 (0,9713) = 0,825 6 mm2

Pn = FuAe = 58 (0.8256) = 47. 88 kips

Para dos ángulos, Pn= 2 (47.88) = 95. 76 kips

a) La resistencia de diseño en base:

Øt = 0,90 (85,68) = 77.1 kips


Øt = 0,75 (95,76) = 71.8 kips

La resistencia de diseño es el valor más pequeño: Øt = 71.8 kips

Pu = 1.2D + 1,6 L = 1.2 (12) + 1,6 (36) = 72.0 kips

72.0 kips> 71.8 kips El miembro no es satisfactoria.

b) Para la sección bruta, la fuerza permitida es


Ft = 0.6Fy = 0,6 (36) = 21.6ksi

y la resistencia admisible es Ft Ag = 21.6 (2 x 1,19) = 51.4 kips

Para la sección de red, la fuerza permitida es


Ft = 0.5Fu = 0,5 (58) = 29ksi

y la resistencia admisible es FtAe = 29 (2 x 0,8256) = 47.9 kips

Los controles de la fuerza neta de la seccion, la resistencia admisible es 47.9 kips. Cuando las

únicas cargas son la carga muerta y carga viva, ASD combinación de carga 2 siempre controlará:

Pa = D + L = 12 + 36 = 48 kips> 47.9 kips

48 kips> 47.9 kips El miembro no es satisfactoria.

PROBLEMA 3.3.1

a) U = 1- f =1- = 0,7060

Ae - AgU = 5,86 (0,7060) = 4. 14 pulg2

b) Placa con sólo soldaduras longitudinales:

= = 1.25 U = 0.75 in2

Ag =AgU = ( )(0.75)= 1.125 pulg2

c) U = 1,0

Ag =AgU = ( )(1.0)=3.13 pulg2

d) U = 1,0

Ag = 0,5 (5,5) = 2. 750 cm2

An = Ag – Aholes = 2.750 - ( ) = 2.313 pulg2

An = AnU= 2.313 (1.0) = 2.313

e) U = 1,0

Ag = 4 x 6 = 3. 750 cm2

An = Ag – Aholes = 3.750 - ( ) =3.125 pulg2

Ae = AnU = 3.125 (1.0) = 3. 125 pulg2

PROBLEMA 3.3-2

a)An = Ag – Aholes = 3.31 - ( ) = 2.873 pulg2

U = 1- =1- = 0.6167

Ae = AnU = 2.873(0.6167) = 1.772 Cm

Pn =FuAe = 70 (1.772) = 124 kipsPn = 124 kips

b) De AISC Tabla D3.1, Caso 8, U = 0,60

= 2,873 (0,60) = 1.724 cm2

Pn= FuAe = 70 (1.724) = 121 kips Pn= 121 kips

PROBLEMA 3.3.3

U = 1- =1- = 0.9031

Ae = AgU = 2,48 (0,9031) = 2. 240 cm2

Pn= FuAe = 58 (2,240) = 129. 9 kips Pn= 130 kips

PROBLEMA 3.3.4

Para A242 de acero, Fy = 50 ksiyFu = 70 ksi


Pn= FyAg = 50 (4,75) = 237. 5 kips

Para la fractura de la sección neta,

An = Ag-Aholes = 4.75 - ( ) = 4. 313 cm2

Desde AISC Tabla D3.1, Caso 8, U = 0,80

Ae =AnU = = 4.313 (0.80) = 3. 45 pulg2

Pn = FeAe = 70 (3,45) = 241. 5 kips

a) La resistencia de diseño en base

Øt =0,90 (237,5) = 213. 8 kips


Øt = 0,75 (241,5) = 181. 1 kips

La resistencia de diseño es el valor más pequeño: Øt = 181.1 kips

Let Pu = Øt

1.2D +1.6 (2D) = 181,1, Solución es: 0 = 41. 16

P = D + L = 41,16 + 2 (41.16) - 124 kips P = 124 kips


PJL = 237 "7", 5, _ 142 2 kinsQt 1.67 ii + z-ZK1Ps

La resistencia admisible sobre la base de fractura es

La carga permitida es el valor = 120.8 kips P = 121 kips

Cálculo alternativo de carga permitida usando tensión admisible: para la obtención,

Ft = 0.6Fy = 0,6 (50) = 30,0

La carga admisible es

FtAg = 30,0 (4,75) - 142. 5 kips

Por rotura,

Ft = 0.5Fu =-0.5 (70) = 35 kips

y la carga admisible es

FtAe = 35 (3,45) = 120.8 Kips

PROBLEMA 3.3.5

Sección bruto: Pn = FyAg = 36 (5.86) = 211. 0 kips

Sección neta: An= 5. 86 – ( ( ) (2) = 4. 454 cm2

U =1 - = 0.8856

Ag = AnU = 4.454 (0.8856) = 3.944

Pn = FuAe = 58(3.944) = 228.8

a) La resistencia de diseño en base a

Øt = 0,90 (211,0) = 190 kips


Øt = 0,75 (228,8) = 172 kips

La resistencia de diseño es el valor más pequeño: Øt = 172 kips

carga combinación 2 controles:

Pu= l.2D + l.6L = 1,2 (50) + 1.6 (100) = 220 kips

Desde Pu>Øt (220 kips> 172 kips), El diputado sea adecuada.

b) Para la sección bruta, la fuerza permitida es:

Para la sección de la red, la resistencia admisible es:

Los controles de menor valor, la resistencia admisible es de 114 kips.

Cargue combinación 6 controles:

Pa = D> 0.75W+ 0.75L = 50 + 0.75 (45) + 0,75 (100) = 159 kips

Desde 159 kips> 114 kips, Miembro no es suficiente.

ASD solución alternativa mediante tensión admisible:

Ft. =0.6Fy = 0,6 (36) = 21.6Kips

La resistencia admisible es Ft Ag = 21,6 (5,86) = 127 kips

Para la sección neta Ft, = 0.5Fu = 0,5 (58) = 29,0 MPa,

El resistencia admisible es F, AE = 29,0 (3.944) = 114 kips

Los controles de menor valor, la fuerza permitidos isl 14 kips.

De la combinación de carga 6,

Pa = D + 0,75 W + 0.75L = 50 + 0,75 (45) 0,75 + (100) - 159 kips Desde 159 kips> 114 kips,

El miembro no es suficiente.

PROBLEMA 3.3-6


Ag = 5 (1/4) = 1,25 pulg2

Pn= FyAg = 36 (1.25) = 45.0 kips

para la fractura de la sección neta, de AISC Tabla D3.1,

L / w = 7/5 = 1,4:. U = 0,75

Ae = AsU = 1.25 (0.75) = 0.9375 cm2

Pn = FuAe = 58 (0.9375) = 54. 38 kips


= 0,90 (45,0). = 40. 5 kips


= 0,75 (54,38) - 40.8 kips

La resistencia de diseño para LRFD es el valor más pequeño: = 40.5 kips


La resistencia admisible sobre la base de la fractura es

La carga de trabajo admisible es el valor más pequeño: = 27.0 kips

PROBLEMA 3.3.7

Sección bruta: Pn= FyAg = 50 (10,3) = 515.0 kips

Sección neta: An= 10,3-0,520( )(4) = 8, 220 cm2

La conexión es a través de las bridas con cuatro pernos por línea.

:. U =0.85

Ae =AnU = 8,220 (0,85) = 6. 987 pulg2

Pn= FuAe = 65 (6.987) = 454. 2 kips


= 0,90 (515,0) = 464 kips


= 0.75 (454.2) = 341 kips

La resistencia de diseño es el valor más pequeño: = 341 kips

b) Para la sección bruta, la resistencia admisible es:


Los controles de menor valor:

PROBLEMA 3.3-8

Sección bruto: Pn = FyAs = 50 (5.17) = 258 kips:

Seccion

U = 1- =1- = 0.87

Ae = AgU = 5.17 (0.87) = 4. 498 pulg2

Pn = FuAe = 70 (4.498) - 314. 9 kips


= 0,90 (258,5) -233 kips


= 0,75 (314,9) - 236 kips

La resistencia de diseño es el valor más pequeño: = 233 kips

Combinación de carga 3:

Pu= l.2D +l.6S + 0,8W = 1,2 (75) + 1,6 (50) + 0,8 (70) = 226 kips

Combinación de carga 4:

Pu = 1.2D 1,6 W 0,5 S = 1,2 (75) + 1,6 (70) + 0,5 (50) = 227 kips

carga combinación 4 controles. Desde Pu < (227 kips<233 kips),

El miembro es adecuada.

b) Para la sección bruta, la fuerza permitida es :


Los controles de menor valor, la resistencia admisible es de 155 kips.

Cargar combinación 3: Pa = D + S - 75 + 50 = 125 kips

Cargar combinación 6: Pa = D+0.75W +0.75S = 75 + 0.75 (70) + 0,75 (50) = 165 kips

Cargue combinación 6 controles.

Desde 165 kips> 155 kips, El miembro no es suficiente.

PROBLEMA 3.4.1

Sección bruto: Ag = 10 (1/2) = 5 pulg2

Sección neto: Diámetro del agujero =

Posibilidades de área neta:

An = Ag- ∑t x (d*d) = 5 - (1/2) (1) (2) = 4,0 pulg2

= 3.833

o Una An= 5 - (1/2) (1) (3) = 3. 5 cm2,

pero debido a la transferencia de carga, utilice An= 9/6 (3,5) = 5. 25 mm2

para esta posibilidad.

Los controles de menor valor.UseAn = 3.833 cm2

Ae = AnU = An (1.0) = 3.833 cm2

Pn= FuAe = 58 (3.833) = 222 kips

La resistencia nominal en base a la sección neta es3. 833 cm2

Pn = 222 kips

3.4-1

Sección bruto: Ag = 10 (1/2) = 5 in²Sección neto: Diámetro del agujero = 7/8+1/8 = 1 in 3.833 in²

Posibilidades de área neta:

para Ag= 5 - (1/2) (1) (3) = 3. 5 in², pero debido a la transferencia de carga,

Utiliza An= 9/6 (3,5) = 5. 25 in² para esta posibilidad.

Los controles de menor valor. Use An = 3.833 in²

Ae = An U = An (1.0) = 3.833 in²

P n= FuAe = 58 (3.833) = 222 kips

La resistencia nominal en base a la sección neta es Pn = 222 kips

3.4.2

Calcular la fuerza de un placa,

luego duplicarlo sección bruto: Ag = 10 (1/2) = 5,0 in²

sección neto:Diametro = ¾ + 1/8 = 7/8 in.

Posibilidades de área neta

para esta posibilidad.

3.4-3

Sección bruto: Ag = 8 (3/8) - 3,0 in², Pn= FyAg = 36 (3,0) = 108 kips

3.4.4

Sección bruto: Ag = 5. 87 cm2,Pn = FyAg = 50 (5. 87) = 293. 5 kips

Sección neto: Diámetro del agujero = 1. 25 in

(a) la sección bruta:

Sección neta: )

Pu = 1.2D + 1.6L = 1,2 (36)+ 1.6 (110) = 219kips<236 kips (OK)

Desde Pu < (219 kips<236 kips), el miembro tiene la fuerza suficiente.

(b) sección bruto: = 176 kips

Sección neta: = 158 kips (controles)

Pa=D + Z = 36 + 110 = 146 kips<158 kips (OK)

Desde Pa< = (146 kips <158 kips), el miembro tiene la fuerza suficiente.

3.4-5

Para A572 Grado 50 Acero, Fy = 50 ksi y Fu = 65 ksi.

Calcular la fuerza de un ángulo, luego se multiplica por 2.

Sección bruto: Ag = 3,98 cm2, Pu= FyAg - 50 (3.98) = 199.0 kips

para dos ángulos, Pn = 2 (199,0) = 398,0 kips

sección neto: Diámetro del agujero =

An = 3.98-(3/8) (1) x2 = 3. 230 in²,

pero debido a la mala transferencia,

utilizar An = 7/3 (3.230) = 3. 768 in² para esta posibilidad

Ae = AnU =3,605 (0,9043) - 3. 260 in²

Pn = FuAe = 65 (3,260) = 211.9 kips

Durante dos ángulos, Pn= 2 (211.9) - 423. 8 kips

(a) Solución LRFD

Sección bruto: ØtPn = 0,90 (398,0) = 358 kips

Sección neta: ØtPn= 0,75 (423,8) = 318 kips (controles)

ØtPn = 318 kips

PROBLEMA 3.8.4

La carga muerta por cercha = (4 + 12 + 6) (40,79 x 2) (25) + 5 (80) (25) = 54,870 Carga de nieve

libras por cercha = 18 (80) (25) = 36,000 lb

D = 54870/8 = 6859 Lb

S = 36000/8 = 4,500 libras

a) Carga de combinación 3 controles:

Carga factorizada conjunta = 1.2D + 1, 6S - 1,2 (6,859) + 1,6 (4.500) = 15. 43 kips

Miembro FE tiene la mayor fuerza de tensión.

Use un cuerpo libre de E conjunta:

Reacción = 7 (15,43) / 2 = 54. 01 kips

= 0 FDE =275.4 Kips

= 0 FFE =210.1 Kips

Requerido Ag =

Requerido Ag =

Ag = AgURequerido Ag =

(Esto controla el requisito superficie bruta.)

Try 2L3 (OK)

Usar 2L3 Para cordón inferior

Miembros: Diseño para la fuerza de tracción máxima, que se produce en el elemento , y utilizar

una forma para todos los miembros de banda de tensión (los miembros de banda en diagonal).

Utilizando el método de las secciones (ver figura), tenga en cuenta la fuerza de AH miembros

para actuar en H.

Longitud = = 12.81.

∑ME = FAH(30) -15.43 (10 + 20 + 30) = 0, FAH = 49.41 kips

requiere como Ag =

requiere como Ag =


Try 2l 2x2x

Ag = 1.44 >1.19 (OK)

Usar 2L2 x 2 x Para cordón inferior

(b) combinación de carga 3 controles:

Carga conjunta = D + S = 6859 + 4500 = 11 360 libras

Cordón inferior: Miembro FE tiene la mayor fuerza de tensión.

Use un cuerpo libre de E.

R = Reacción = 7 (11,36) / 2 = 39. 76 kips

∑Fy = 39.76 - DE = 0 FDE = 202.7 kips

∑Fy = 202.7( FE = 0 FFE = 198.8kips

requiere como Ag =

requiere como Ag =


Try 2l 5 x 5 x

Ag = 7.30 >7.20 (OK)

Usar 2L 5 x 5 x Para cordón inferior

Miembros: Diseño de la fuerza de tracción máxima, que se produce en AH miembros, y utilizar

una forma para todos los miembros de banda de tensión (los miembros de banda diagonal).


para actuar en H.

Longitud = = 12.81.

∑ME = FAH(30) -11.36 (10 + 20 + 30) = 0, FAH = 36.38kips

requiere como Ag =

requiere como Ag =

Ag = AgU Requerido Ag =

Try 2l 2x2x

Ag = 1.44 >1.32 (OK)


PROBLEMA 3.8.5

Utilice ceder barras en centro de la luz de correas.

Longitud de la cuerda = 40.79

Área Tributaria = 40.79 (25/2) = 509. 9 m2

a) carga vertical total = 6 (509,9) = 3,059 libras

Componente paralela a techo = 3.059 ( = 600.0

Dado que el diseño es sólo para carga muerta, use cargar combinación 1:

Pu = 1,4 (600) = 840 Lb

Requeriendo Ag = ( =( = 0.02575

Let = 0,02575, d = 0.181 pulg Requerido d = 0.181 pulgada,

b) Pa = 600,0 libras

Ft = 0.375Fu = 0.375 (58) = 21. 75 ksi

Requiriendo Ab =T/Ft = 0.6000/21.75 = 0,02759


PROBLEMA 3.8.4

La carga muerta por cercha = (4 + 12 + 6) (40,79 x 2) (25) + 5 (80) (25) = 54,870 Carga de nieve

libras por cercha = 18 (80) (25) = 36,000 lb

D = 54870/8 = 6859 Lb

S = 36000/8 = 4,500 libras

c) Carga de combinación 3 controles:

Carga factorizada conjunta = 1.2D + 1, 6S - 1,2 (6,859) + 1,6 (4.500) = 15. 43 kips

Miembro FE tiene la mayor fuerza de tensión.

Use un cuerpo libre de E conjunta:

Reacción = 7 (15,43) / 2 = 54. 01 kips

= 0 FDE =275.4 Kips

= 0 FFE =210.1 Kips

Requerido Ag =

Requerido Ag =


(Esto controla el requisito superficie bruta.)

Try 2L3 (OK)

Usar 2L3 Para cordón inferior

Miembros: Diseño para la fuerza de tracción máxima, que se produce en el elemento , y utilizar

una forma para todos los miembros de banda de tensión (los miembros de banda en diagonal).


para actuar en H.

Longitud = = 12.81.

∑ME = FAH(30) -15.43 (10 + 20 + 30) = 0, FAH = 49.41 kips

requiere como Ag =

requiere como Ag =


Try 2l 2x2x

Ag = 1.44 >1.19 (OK)


(b) combinación de carga 3 controles:

Carga conjunta = D + S = 6859 + 4500 = 11 360 libras

Cordón inferior: Miembro FE tiene la mayor fuerza de tensión.

Use un cuerpo libre de E.

R = Reacción = 7 (11,36) / 2 = 39. 76 kips

∑Fy = 39.76 - DE = 0 FDE = 202.7 kips

∑Fy = 202.7( FE = 0 FFE = 198.8kips

requiere como Ag =

requiere como Ag =


Try 2l 5 x 5 x

Ag = 7.30 >7.20 (OK)

Usar 2L 5 x 5 x Para cordón inferior

Miembros: Diseño de la fuerza de tracción máxima, que se produce en AH miembros, y utilizar

una forma para todos los miembros de banda de tensión (los miembros de banda diagonal).


para actuar en H.

Longitud = = 12.81.

∑ME = FAH(30) -11.36 (10 + 20 + 30) = 0, FAH = 36.38kips

requiere como Ag =

requiere como Ag =

Ag = AgU Requerido Ag =

Try 2l 2x2x

Ag = 1.44 >1.32 (OK)


PROBLEMA 3.8.5

Utilice ceder barras en centro de la luz de correas.

Longitud de la cuerda = 40.79

Área Tributaria= 40.79 (25/2) = 509. 9 m2

a) carga vertical total= 6 (509,9) = 3,059 libras

Componente paralela a techo = 3.059 ( = 600.0

Dado que el diseño es sólo para carga muerta, use cargar combinación 1:

Pu = 1,4 (600) = 840 Lb

Requeriendo Ag = ( =( = 0.02575


d) Pa = 600,0 libras

Ft = 0.375Fu = 0.375 (58) = 21. 75 ksi

RequiriendoAb =T/Ft = 0.6000/21.75 = 0,02759


PROBLEMAS DE DISEÑO EN ACERO Y MADERA

3.2-1

3.7-4 ¿Qué tamaño de barra roscada se requiere para el miembro AB mostrado en la figura? La carga es una carga viva de servicio. (Desprecie el peso del miembro CB). Considere acero A36.

Todos los miembros son conectados y todas las cargas están aplicadas en la junta. Por tanto todos los miembros tienen dos fuerzas de los miembros (miembros de tensión o compresión). Para combinación de 4 cargas:

En el punto C

Requiere

Para

Requiere por tanto usar

3.7-5 Un tubo esta soportado a intervalos de 10 pies por medio de una barra doblada roscada, como se muestra en la figura. Sis se usa un tubo de acero de 10 in de diámetro lleno de agua. ¿qué tamaño de barra se requiere?. Considere acero A36.

(a) LRFD:

Requiere

Para

Requiere por tanto usar

(b) ASD:

Requiere

Para

Requiere

5.5-5 Un perfil W30x99 de acero A36 está sometido a la carga mostrada en la figura P5.5-5. Se tiene soporte lateral continuo. Las cartas concentradas P son cargas vivas de servicio y W=P/10 es una carga muerta de servicio. Determine los valores máximos de P y w que se pueden soportar.

Solución:

Verificar que esta forma es compacta. Para la brida,

,

, Entonces la brida es compacta.

, (para todas las formas en el manual para Fy ≤ 65 Ksi), por lo

que el material es compacto, y la forma es compacto.

a. Cargas factorizadas, incluyendo el peso:

1.2 (0.060) = 0.072 kips/ft, 1.6(12) = 19.20 kips, 1.6(8) = 12.8 kips

Reacción en C :

∑MD = -10.61(56)-12.8(42)-12.8(14)+Rc(2)-0.072(56)²/2 = 0

Rc = 50.85 kips

Diagrama de fuerza cortante:

Momento máximo en C . Usando el diagrama de cuerpo libre de BCD,

Mc = -10.61(28)-12.8(14)-0.072(28)²/2 = -505 ft-kips

Resistencia de diseño = Øb Mn = 0.90(512.5) = 461 ft-kips

Mu = 505 ft-kips > Øb Mn = 461 ft-kips , A W18x60 no es adecuado.

b. Cargas de sevicio:

Reacción en C:

∑MD = -6.84(56) – 8(42)-8(14)+Rc (28) – 0.060(56)²/2 = 0

Rc = 33.04 kips.

Diagrama de fuerza de cortante:

Momento máximo ocurre en C. Con referencia al diagrama de cuerpo libre de BCD.

Ma=Mc = -6.84(28)-8(14)-0.060(28)²/2 = -327 ft-kips

La resistencia admisible = Mn/Ωb = 512.5/1.67 = 307 ft-kips

Ma = 327 ft-kips > 307 ft-kips A W18x60 No es adecuado.

5.5-6 La viga mostrada en la figura P5.5-6 está hecha con un perfil W36x182. Ella está soportada lateralmente en A y B. La carga de 300 kips es una carga viva de servicio.

a. Calcule Cb. No incluya el peso de la viga en la carga.

b. Calcule Cb. Incluya el peso de la viga en la carga.

Solución:

a. Para un W12x30, A=8.79 in² , d= 12.3 in., tf = 0.440in., Sx = 38.6 in³, Iy = 20.3 in4, ry = 1.52 in., J = 0.457 in4., Cw = 720 in6.

Serán necesarios los siguientes términos en el cálculo de Lr:

(rts También se pueden encontrar en las tablas de dimensiones y propiedades. Para un W12x30, se dá igual a 1.77 in.)

ho = d - tf = 12.3 – 0.440 = 11.86 in.

(ho También se pueden encontrar en las tablas de dimensiones y propiedades. Para W12x30, se dá igual a 11.9 in.)

Lr = 187.2 in. = 15.6 ft,

Lp = 5.37 ft, Lr = 15.6 ft

b. Por consiguiente la brida es compacto.

Para :

Por consiguiente es compacto.

y la forma es compacta. (También, no hay ninguna nota al pie en las dimensiones y propiedades de la tabla para indicar lo contrario).

Para Lb = 10ft, Lp <Lb <Lr, También:

(inelástico LTB)

Mp = Fy Zx = 50(43.1) = 2155 in. – kips

Øb Mn = 0.9(1791) = 1612 in-kips = 134 ft-kips

c.

5.5-7 Si la viga del problema 5.5-6 está soportada lateralmente en A, B y C, Calcule Cb para la longitud no soportada AC (igual que Cb para la longitud no soportada CB). No incluya el peso de la viga en la carga.

Solución:


Por consiguiente la

brida es compacto.

Para :


Para un W18x46, A = 13.5 in² , d = 18.1 in, tf = 0.605 in. Sx = 78.8 in³ , Iy = 22.5 in4. ,

ry = 1.29 in., J = 1.22 in4, Cw = 1720 in6.


(rts También se pueden encontrar en las tablas de dimensiones y propiedades. 6ara un W18x40, se dá igual a 1.58 in.)

ho = d - tf = 18.1 – 0.605 = 17.50 in.


= 164.4 in. = 13.70 ft.


(inelástico LTB)

Mp = Fy Zx = 50(90.7) = 4535 in. – kips = 378 ft-kips

Mn = 290 ft-kips

5.5-8 Calcule Lp y Lr para un perfil W36x160 de acero A572 grado 60.

Solución:


Por consiguiente la

brida es compacto.

Para :


Para un W18x71, A = 20.8 in² , d = 18.5 in, tf = 0.810 in. Sx = 127 in³ , Zx = 146 in³., Iy= 60.3 in4., ry = 1.70 in. rts = 2.05in., ho = 17.7 in., J = 3.49 in4, Cw = 4700 in6.


(rts También se pueden encontrar en las tablas de dimensiones y propiedades. 6ara un W18x71, se dá igual a 2.05 in.)

ho = d - tf = 18.5 – 0.810 = 17.69 in.


Para una doble forma simétrica, c = 1.0 de AISC ecuación F2-6,

= 195.7 in. = 16.31 ft.


(inelástico LTB)

Mp = Fy Zx = 65(146) = 9490 in. – kips = 791 ft-kips

Mn = 686 ft-kips

5.5-9 Un perfil W21x44 de acero A572 grado 50 se usa como viga simplemente apoyada. Ella está uniformemente cargada y tiene soporte lateral sólo en sus extremos.

a. Calcule la resistencia de diseño para un claro de 10 ft. No use las ayudas de diseño en la parte 4 del manual.

b. Calcule la resistencia de diseño para un claro de 15 ft. No use las ayudas de diseño en la parte 4 del manual.

Solución:

a.

Menor uso subíndices de casos para identificar los momentos en los cuartos de los puntos de la longitud no arriostrada:

Ma = Mc = 150(5) = 750 ft-kips

Mb = 150(10) = 1500 ft-kips = Mmáx

b.

Ma = Mc = 150.1 (5)= 750.5 ft-kips

Mb = 150.1 (10) = 1501 ft-kips = Mmáx

5.5-10 Resuelva el problema 5.5-1 con soporte lateralsólo en los extremos. No use las ayudas de diseño en la parte 4 del manual.

Solución:

a. Utilizando las cargas de servicio,

Usar letras minúsculas para identificar momentos:

Ma = 150(2.5) = 375 ft-kips

Mb = 150(5) = 750 ft-kips

Mc = 150(10) = 1125 ft-kips

Mmáx = 150(10) = 1500 ft-kips

b. Usando las cargas mayoradas:

Pu = 1.6 (300) = 480.0 kips

Usar letras minúsculas para identificar momentos:

Ma = 240(2.5) = 600 ft-kips

Mb = 240 (5) = 1200 ft-kips

Mc = 240(7.5) = 1800 ft-kips

Mmáx = 240(10) = 2400 ft-kips

Cb = 1.67

5.5-11 La viga simplemente apoyada mostrada en la figura P5.5-11 tiene soporte lateral a intervalos de 10 ft. ¿ qué carga total de servicio puede ella soportar si una mitad de la carga es muerta y la otra mitad es viva?. No use las ayudas de diseño en la parte 4 del manual. (Sugerencia: Øb Mn puede ser diferente para cada segmento no soportado.)

Solución:

PD = 1.7 kips, PL = 5 kips., Wd = 0.5 kips/ft, WL = 0.9 kips/ft

a.

Pa = 1.7 +5 = 6.7 kips. Wa = 0.5+0.9 = 1.4 kips/ft

Mmáx = 26.41(18.86) -1.4(18.86)² /2= 249.1 ft-kips

Ma = 26.41(13.75)-1.4(13.75)²/2 = 230.8 ft-kips

Mb = 26.41 (17.5) -1.4(17.5)²/2 = 247.8 ft-kips

Mc = 26.41(21.25) -1.4(21.25))²/2 = 245.1 ft-kips

Cb = 1.02

b.

Pu = 1.2 (1.7) +1.6(5)= 10.04 kips

Wu = 1.2 (0.5) +1.6(0.9)= 2.040 kips/ft

Mmáx = 38.57(18.91) -2.04 (18.91)² /2= 364.6 ft-kips

Ma = 38.57 (13.75)-2.04(13.75)²/2 = 230.8 ft-kips

Mb = 38.57 (17.5) -2.04 (17.5)²/2 =337.5 ft-kips

Mc = 38.57 (21.25) -2.04 (21.25))²/2 = 359.0 ft-kips

, Cb = 1.02

5.5-12 Resuelva el problema 5.5-1 con soporte lateral sólo en los extremos y en el centro del claro. No use las ayudas de diseño en la parte 4 del manual.

Solución:

Primero, determinar la resistencia a la flexión nominal. verificar que esta forma es compacta. para la brida:

Por consiguiente la brida es compacto.

Para :


Para un W21x68, A = 20 in² , d = 21.1 in, tf = 0.685 in. Sx = 140 in³ , Zy=160 in³ , Iy = 64.7 in4. , ry = 1.80 in., rts = 2.17 in., ho=20.4in J = 2.45 in4, Cw = 6760 in6.

De una forma doblemente simétrico, c=1.0 de AISC ecuación F2-6,

= 224.8 in. = 18.73 ft.

Soporte lateral se proporciona a intervalos de 50/10 ft, (en los 5 puntos). De la tabla 3-1 en la parte 3 del manual, Cb = 1.0


(inelástico LTB)

Mp = Fy Zx = 50(160) = 8000 in. – kips

a.

, la solución es: (Wa = 1.130).

Si se descuenta el peso de la viga, la carga de trabajo máxima es:

1.130 -0.068 = 1.06 kips/ft

5.5-13 Resuelva el problema 5.5-2 con soporte lateral sólo en A y B. No use las ayudas de diseño en la parte 4 del manual.

Solución:


Por consiguiente la

brida es compacto.

Para :

Por consiguiente es compacto, y la forma es compacta. (También, no hay ninguna nota al pie en las dimensiones y propiedades de la tabla para indicar lo contrario)

Para un W14x38, A = 11.2 in² , d = 14.1 in, tf = 0.515 in. Sx = 54.6 in³ , Iy = 26.7 in4. , ry = 1.55 in., J = 0.798 in4, Cw = 1230 in6.


(rts También se pueden encontrar en las tablas de dimensiones y propiedades. para un W14x38, se dá igual a 13.6 in.)

De una forma doblemente simétrico, c=1.0 de AISC ecuación F2-6,

= 195.1 in. = 16.26 ft.

La longitud no arriostrada es 14 ft. Para Lb = 14ft, Lp <Lb <Lr, También:

(inelástico LTB)

De la figura 5.15, Cb = 1.32

Mp = Fy Zx = 50(61.5) = 3075 in. – kips = 256 ft-kips

a. Solución por LRFD:

Øb Mn = 0.9(237) = 213 ft-kips

= 169 ft-kips <213 ft-kips (ok), W14x38 es adecuado.

b. Solución por ASD:

Øb Mn = 0.9(237) = 213 ft-kips

= 106 ft kips (ok), W14x38 es adecuado.

5.2-1.- Un miembro en flexión esta hecho con dos placas de patin de ½ x 7 ½in. Y una placa de alma de 3/8x17 in. El esfuerzo de fluencia del acero es de 50 ksi.

a) calcule el momento plastico Mp y el modulo de sección plástico Z con respecto al eje mayor principal.

b) calcule el modulo de sección elastico S y el momento de fluencia M, con respecto al eje mayor principal.

c) ¿se clasificaria este perfil como viga o como trabe armada de acuerdo con las Especificaciones del AISC?m

Solucion:

a). area

desde la profundidad de la seccion.

Z = 92.7 in 3 , Mp = 386 ft-kips.

b). momento de inercia:

Componentes A I d I+A*d2

Top fl 3.75 0.07813 8.750 287.2

web 6.00 154 0.00 154.0

Bot fl 3.75 0.07813 8.750 287.2

Suma 13.50 728.4

S= 80.9 in 3 , My = 337 ft-kips

5.2-2.- Un miembro asimétrico en flexión consiste en un patin superior de 1/2x12, en un patin inferior de 1/2x7 y en un alma de 3/8x16.

a) calcule el módulo de sección plástico Z, con respecto al eje principal mayor

b) calcule el módulo de sección plástico Z, con respecto al eje principal menor.

a). área encima PNA = área debajo PNA

b). a encontrar el centroide de área, momento sobre plástico neutral. Para área encima PNA.

componentes A y Ay

Top fl 6.000 4.917 29.50

web 1.750 2.334 4.085

suma 7.750 33.59

Para área abajo

componentes A y Ay

Top fl 3.500 11.58 40.53

web 4.250 5.667 24.08

suma 7.750 64.61

Momento plástico

Mp*Cx momento armado = T x momento armado

c).

componentes A y Ay

Top fl 3.500 3.00 9.000

web 3.000 0.09380 0.2814

Botfl 1.750 1.750 3.0625

7.750 12.34

5.2-3. verifique el valor d Z, para un perfil W18x50 que esta tabulado en las tablas de propiedades en la parte 1 del manual.

Solución:

Para el centroide la mitad S10x35, usar el centroide de una ST5x17.5

CLASIFICACION DE PERFILES

5.4-1. para los perfiles W-M y S de acero A36

a). Haga un lista de los perfiles en la parte 1 del manual que son no compactos (al usarse como miembros en flexión) Establezca si ellos son no compactos debido al patín, al alma o a ambos.

b). Haga una lista de los perfiles en la parte 1 del manual que son esbeltos. Establezca si ellos son esbeltos debido al patín, al alma o a ambos.

a). miembros que no son compactos en flexión

Los siguientes modelos y perfiles que no son compactos

Los miembros es no compactos por flexión cuando:

b). los miembros es esbelto

5.4-3. determine el valor mínimo del esfuerzo de fluencia Fy para el cual un perfil W; M o S de la parte 1 del manual se convierte en esbelto. ¿Para qué perfil es aplicable este valor? ¿Qué conclusión puede derivarse de su respuesta.

Solución:

Web: máximo

RESISTENCIA POR FLEXION DE PERFILES COMPACTOS

5.5-1. la viga mostrada en la figura está formada por un perfil W21x73 de acero A36 con soporte lateral continuo. La carga uniforme es una carga muerta sobre puesta y la carga concentrada es una carga viva ¿es adecuada la viga?

Solución:

Del manual de la parte 1

Los miembros es compacto.

Para todo modelo en el Manuel para Fy<=65 ksi los miembros es compacto

A W16x31 es compacto para Fy = 50 ksi.

Mn = Mp = FyZx = 50(97.6) = 4880 in-kips = 406.7 ft kips

a)- let Mu = ǾbMn:

b)-

5.5-2. una viga de 25 ft de longitud está articulada en su extreme derecho y soportada por un rodillo en un punto a 5 ft de su extremo izquierdo, como se muestra en la figura. Ella tiene soporte lateral continuo. La viga esta sometida a una carga uniforme en toda su longitud y consiste en una carga muerta de servicio de 0.5 kip/ft (incluye el peso de la viga) y en una carga viva de servicio de 1.5 kips/ft. ¿es adecuada una sección W16x31 de acero A36?.

Controlar para componentes desde parte 1 del manual

Para todo modelo en manual para Fy<= 65 ksi

a W40x149 es compacto para Fy = 50 ksi

Mn = Mp = Fy*Zx = 50(598) = 2.99x 104 in-kips = 2492 ft kips

a) Let Mu = Ǿb*Mn

1.2(WD)+1.6(2WD) = 19.94, solución es WD = 4.532

WD+WL = 4.532+2(4.532) = 13.60 kips/ft

5.5-3. un perfil W16x40 se usa como una viga simplemente apoyada, cargada uniformemente con claro de 50 ft y soporta lateral continuo. El esfuerzo de fluencia Fy es de 50 ksi, si la razón de carga viva a carga muerta es de 3 ¿Cuál es la carga máxima total de servicio. Es kips/ft, que puede soportar la viga?

Verificar si es compacto el miembro

Por el web

Y los modelos es compacto

=1442 ft-kips

a) combinación 2

Diseño solides

b). ASD cargar combinación 2

A W30x108 es no adecuado

5.5-4. Un perfil W33x99 de acero A572 grado 50 se usa como una viga en voladizo. Ella debe soportar una carga muerta uniforme d eservicio de 1.1 kips/ft ( además del peso propio y una carga viva de servicio de 2.6 kips/ft. La viga tiene soporte lateral continuo. ¿Cuál es el claro máximo permisible?.


a). Wu = 1.2D+1.6L = 1.2(3)+1.6(3) = 8.4 kips/ft

Maximanegative Mu = -8.4(6)2/2= -151 ft-kips

Máximo positivo Mu = -8.4(15)2/2 + 126(9) = 189 ft-kips

Los diseños del punto

Ǿb*Mn = ǾbFyZx = 0.9(50)(51.2)/12 = 192 ft-kips

Entonces Mu = 189 ft-kips <ǾbMn = 192.ft-kips

A W12x35 es adecuado

b). Wa = D+L = 6 kips/ft

MaximanegativeMa = -6(6)2/2= -108 ft-kips

Máximo positivoMa = -6(15)2/2 + 90(9) = 135 ft-kips

Los diseños del punto

Entonces Ma = 135 ft-kips>

A W12x35 es no adecuado

5.6-3 La viga mostrada en la figura está hecha con un perfil W12*65 con F -50psi la carga consiste en una carga viva concentrada en el centro del claro, desprecie el peso de la viga y determine el valor máximo permisible de P, que es una carga de servicio. Use las ecuaciones del AISC para Ma


5.8-8 Calcule la resistencia por bloque de cortante en la viga mostrada en la figura, que está hecha con un perfil W30*116 de acero A572 grado 50. Los tornillos son de 3/8 in de diámetro

5.10.7. la viga mostrada es parte de un sistema de techo ella esta soportada lateralmente solo en sus extremos. La carga consiste en 170lb/ft de carga muerta (no incluye peso de viga) 100lb/ft de carga de techo. 280 lb/ft de carga de nieve y 180lb/ft de viento actuante hacia arriba las cargas muerta, viva de nieve son cargas de gravedad y siempre actúan hacia abajo mientras que la carga de viento sobre el techo actuara siempre hacia arriba. Considere A572 grado 50 y seleccione un perfil la deflexión total no debe exceder D180

(a) Se asume que:

Combinamos con 3 controles.

Luego tenemos que:

Ahora.

AHORA SE RESOLVERA

Se asume que:

(b) se asume que:

Usamos 3 controles

5.11.1. Una viga W36x60 está conectado con tornillos de 1 1/8 de diámetro. Se tienen dos tornillos en cada patín. El acero es A 572 grado 50

a.- determine el modulo de sección elástico S.

b.- determine el modulo de sección Z

solución.

Se sabe que:

Ahora de la tabla obtenemos Zx

Luego tendremos

De la tabla Zx será:

La máxima defección.

Ahora la la pregunta b)

De la tabla

Ahora tenemos asi.

Máxima deflexión.

Finalmente tendremos.

5.11.2. una viga W21 x 93 está conectado con tornillos de 11/8 de diámetro se tienen dos tornillos en cada patín. El acero es A 572 grado 50

a.- determine el modulo de sección elástico S.

b.- determine el modulo de sección Z.

se tiene que

5.11.3 un perfil W14 x 34 esta conectado por su patín superior con 2 tornillos de 7/8in de diámetro. no hay tornillos en el patín inferior el acero A 36.

A) determine el modulo de sección elástico Sx para las fibras superior e inferior de la viga.

B) determine el modulo de sección plástico Zx.

Frente a la tabla tenemos:

Moderando la desviación:

Desde la tabla.

Desde la tabla:

la desviación máxima;

Desde la losa pesada

Según la tabla:

Examinar la tabla:

EXANIMAR LA DESVIACION

El máximo

La losa pasada:

La reacción de la viga,

La reacción de la viga,

Peso de la losa.

Para la viga usar:

Distribuido las vigas

Examinar l a tabla.

5.12.1. un sistema de piso usa viguetas de acero de alma abierta espaciadas de 4 pies con claro de 18 pies las viguetas deben soportar una losa de concreto reforzado de 4in de espesor de concreto normal, 4lb/ft2 de piso y una carga de platon de 5 lb/ft2 la carga viva es de 75 lb/ft2 la losa proporciona soporte lateral continuo ala cuerda superior

a) seleciona una vigueta serie a

Modelo de compacto.

Cambio de la reducción total es:

PROBLEMAS DE VIGAS

5.2.1 Un miembro en flexion esta hecho con dos placas de patin de ½ x7 1/2 in y una placa de alma de 3/8x17 in . El esfuerzo flencia del acero es 50 ksi.a.- Calcule el momento plastico Mp y el modulo de seccion plastico Zcon respecto al ele mayor principal.b .- Calcule el modulo de seccion elastico S y el momento de fluencia M con respecto al eje mayor principal.c .- ¿ Se clasificaria este perfil como viga o como trabe armada de acuerdo con las Especificaciones del AISC ‘

5.2.2 Un miembro asimetrico en flexion consiste en un patin superior de ½ x 12, en un patin inferior de 1/0 x 7 y un alma de 3/8 x 16.a .- Calcule el modulo de seccion plastico Zx con respecto al eje principal mayor.b .- Calcule el modulo de seccin plastica Zy con respecto al eje principal menor.

5.2.3 Verifique el avalor de Zx para un perfil W18 x 50 que esta tabulado de propiedades en la parte 1 del Manual.

5.4.1 Para los perfiles W-M-y S de acero A36a .- Hga una lista de los perfiles en parte 1 del manual que no son compactos ( al usarse como miembro en flexion ). Establesca si ellos son no compactos debido al patin, al alma o a ambos.b .- Hga una lista de los perfiles en la parte 1 del manual que son esbeltos. Establesca si ellos son esbeltos debido al patin, al alma o ambas.

5.4.2 Resuelva el problema 5.4-1 para un acero con Ey =50 ksi.

5.4.3 Determine el valor minimo del esfuerzo de fluencia Fy para el cual un perfil W-M o S de la parte 1 se convierte en esbelto. ¿ Para que perfil es aplicable este valor? ¿ Que conclusion puede derivarse de su respuesta ?

5.5.1 La viga mostrada en la fig. P5.5-1 esta formada por un perfil W21 x 73 de acero A36 co soporte lateral continuo. La carga uniforme es una carga muerta sobre puesta y la carga concentrada es una carga viva. ¿Es adecuada la viga?.

5.5.2 Una viga de 25 Ft de longitud esta articulada en su extremo derecho y soportada por un rodillo en un punto a 5 Ft de su extremo izquierdo, como se muestra en la figura P5.5-2 .Ella tiene soporte lateral continuo. L viga esta sometida a una carga uniforme en toda su longitud y consiste en una carga muerta de servicio de 0.5 kip/Ft (incluye el peso de la viga ) y en una carga viva de servicio de 1.5 kips/Ft .¿Es adecuada una seccion W16 x 31 de acero A36?

5.5.3 Un perfil W16 x 40 se usa como una viga simplemente apoyada, cargada uniformemente co claro de 50 Ft y soporte latreral continuo. El esfuerzo fluencia Fy es de 50 ksi. Si la razon de carga viva a carga muerta es de 3.0 ¿Cuál es la carga maxima total del servicio. Kips/Ft, que puede soportar la viga?

5.6.1 Un perfil W6x15 de acero 36 se usacomo vigasimplemente apoyada, uniformemente cargada y con soporte lateral continuo. Use las ecuaciones del AISC para Mm y calcule la resitencia del diseño por flexión.

Verificamos los componentes. Para el ala

( is the dimencion y propiedades de la table there isa footnote indicating that the flange of a W12x65 is noncompact). The web is compact for all shapes in part 1 of the manual for Fy≤65 ksi.

Compute the strength based on the limit state of flange local buckling.Mp = FyZx = 50(96.8) = 4848 in kipsMn = Mp – (4840 - 0.7 x 50 x 87.9) ((9.92-9.152)/(24.08 – 9.152))Mn = 4749 in kips = 395.8 ft.kips

a) Available strength = design strength = ǾMn = 0.90(395.8) = 356.2 ft kipsFactored load moment:Mu = 1/8x Wu L2 = 1/8 x Wu x (50)2 = 356.2 → Wu = 1.140 kips/ft

1.2Wd + 1.6Wl = 1.2 Wd + 1.6 (3Wd) = 1.140 →Wd = 0.190 kips/ft

W = Wd +Wl = 0.19 + 3(0.19) = 0.760 kips/ft W = 0.760 kips/ft

b) Available strength = allowable strength =

Ma = 1/8x WaL2 =1/8 Wa (50)2 = 237.9 → Wa = 0.7584 kips/ft

W = 0.7584 kips/ft

5.6.2 Use perfil W14x90 de acero a572 grado 50 se usa viga simplemente apoyada con lateral solo en sus extremos. La carga consiste en pares iguales aplicados en los extremos, como se muestra en la figura P5.6.2. Use las ecuaciones del AISC para Mn y calcule la resistencia de diseño por flexion.

Check for compactness. Forthe flange

( is the dimencion y propiedades de la table there isa footnote indicating that the flange of a W12x65 is noncompact). The web is compact for all shapes in part 1 of the manual for Fy≤65 ksi.

Compute the strength based on the limit state of flange local buckling.Mp = FyZx = 50(173) = 8650 in kips

Mn = 8610 in kips = 717.5 ft.kips

Check for lateral – torsional bucling. From the Zx table, Lp = 13.5 ft. since Lb = 10ft Lb lateral –

torsional buckling does not have tobe investigated.Mn = 718 ft-kips

5.8.4 Un perfil W18x35 de acero A36 se usa como viga en voladizocomose muestra en la figura P 5.8.4. la carga concentrada es una carga viva de servicio y la carga uniforme es una carga muerta de servicio que incluye el peso de la viga. Se proporciona soporte lateral solo en el empotramiento. Es adecuada esta viga?

Solucion:Nominal shearstrength :

Vn = 0.6 FyAw = 0.6 (50) (16.1x0.345) = 166.6 kipsǾ = 1.00 ,Ὡ = 1.50Nominal flexuralstrengh: the unbraced length is Lb= 10ft. from the Zx table, a W16x45 is compact, Lp<Lb<Lr, lateral-torsional buckling must be checked.

Mn = Cb

For cantilevers, use Cb = 1.0 (AISC F1)

Mn = 3477 in kips = 289.8kipsa) Pu = 1.6Pl = 1.6 (85) = 136 kips, Wu = 1.2 Wd = 1.2(0.1) = 0.12 kips/ft

Ǿ Vn= 1.00(166.6) = 167 kipsVu = 136 + 0.12 (10) = 137 kips < 167 kips (OK)ǾbVn= 0.9(289.8) = 261 ft-kips

Mu = 136(1) + 0.12 (10)(10/2) = 142 ft-kips < 261 ft-kips (OK)

W16x45 esadecuado

b)

Va = 85 + 0.10(10) = 86.0 kips < 111 kips (OK)

Va = 85(1) + 0.10(10)(10/2) = 90.0 ft-kips < 174 kips (OK)

W16x45 es adecuado

5.10.1 La viga mostrada en la figura P5.10-1 tiene soporte lateral continuo. La carga concetrada es una carga viva y la carga uniforme es una carga muerta que no incluye el peso de la viga: considere acero A36 y seleccione un perfil. La deflexión total no debe exceder de Lf 240.

a) Neglect beam weight and check is laterWu = 1.2 Wd + 1.6 Wl = 1.2(0.75) = 0.9 kips7ftPu = 1.2 Pd + 1.6 Pl = 1.6(34) = 54.4 kips

Compute Cb: Mmax = Mb = 509.3 ft-kipsMa = Mc = 40.7 (7.5) – 0.9(7.5)2/2= 279.9 ft-kips

Enter the design charts with Lb = 30 ft and

Try W16x89ǾbVn= 410 ft-kips for Cb =1.0 for Cb = 1.276ǾbVn= 1.276(410) = 523 ft-kips > 509.3 ft-kips (Ok)ǾbVp= 656 ft-kips > 523ft-kips (Ok)

Chek beam weight Wd = 0.75 + 0.089 = 0.839 kips /ftWu = 1.2 (0.839) = 1.007 kips/ft

(OK)

The inclusion of the beam weigth changes the total load only slightly, and Cb does not need to be recomputed

Check shear: From the Zx table ǾvVn= 264kips > Vu ≈ 40.7 kips (Ok)

Use W16x89

b) Neglect beamweight and check it later.

Compute Cb: Mmax = Mb = 339.4 ft-kipsMa = Mc = 28.25(7.5) – 0.75(7.5)2/2 = 190.8 ft-kips

Enter the beam design charts with

Enter the design charts with Lb = 30 ft and

Try a W14x90

(OK)

Check beam weight Wd= 0.75 + 0.090 = 0.84 kips/ft

(0K)

The inclusion of the weigth changes the totalload only slightly, and Cb does not need to be recomputed.Check shear: from theZx Table,

(0K)

5.11-1 Una viga W 36 x 160 está conectada con tornillos 1 1/8 pulg de diámetro. Se tienen dos tornillos en cada patín. El acero es A572 grado 50.a. Determine el módulo de sección elástico Sx

b. Determine el módulo de sección plástico Zx

Solución:

Cargas muertas:

Carga viva:

(a)

De la tabla para Zx:

Probamos para W16 x 26:

Para el peso de la viga:

Para Zx de la tabla:

Para la máxima deflexión:

Use un perfil W16 x 26

(b)


Probamos para W16 x 26,




Use un perfil W16 x 265.11-2 Una viga está fabricada con W21 x 93 y dos cubre placas de 8 x ½ como se muestra en la

figura P5.11-2- los tornillos son de 1 pulgada de diámetro y el acero es A572 grado 50.a. Determine el módulo de sección elástico Sx

b. Determine el módulo de sección plástico Zx

Cargas muertas:

Carga viva:

(a)







Requiere:

Para Ix usamos de la tabal W18 x35 ,


(b)






Requiere:

Para Ix usamos de la tabal W18 x 35,


5.11-3 Un perfil W14 x 34 está conectado por su patín superior con dos tornillos de 7/8 pulgadas de diámetro. No hay tornillos en el patín inferior. El acero es A36.a. Determine el módulo de sección elástico Sxpara las fibras superior e inferior de la vigab. Determine el módulo de sección plástico Zx

Cargas muertas:

Carga viva:

(a)







(b)







VIGUETAS DE AERO DE ALMA ABIERTA5.12-1 Un sistema de piso usa viguetas de acero de alma abierta espaciadas a 4 pies con claro de

18 pies. Las viguetas deben soportar una losa de concreto reforzado de 4 pulg de espesor de concreto de peso normal, 4 lb/pie2 de piso y una carga de plafón de 4 lb/pie2. La carga viva es de 75 lb/pie2. La losa proporciona soporte lateral continuo a la cuerda superior.a. Seleccione una vigueta serie K de la tabla de la figura 5.34.b. ¿Puede haber problemas de deflexión por carga viva con la selección hecha? ¿Por

qué?

a) Para un W16 x 40, bf= 7.00 pulg, tf = 0.505pulg y Sx = 64.7 pulg3

El diámetro efectivo es:

El área neta del ala es:

Determinamos Yt, para acero A992, el máximo radio Fy/Fu es 0.85.

Esto 0.80 y usamos

Si tenemos: de la ecuación F13-1 del AISC

b) Si no reducimos el largo =

La reducción es 13.6%

5.12-2 Seleccione una vigueta de alma abierta de acero de la serie K de la tabla de la figura 5.34 que satisfaga las siguientes condiciones:Longitud del claro = 30 pies y espaciamiento de las viguetas = 3 fvLosa de concreto reforzado de 3 pulg de espesor para piso (proporciona soporte lateral continuo); carga de 20 lb/pie2 por subdivisiones móviles.Otra carga muerta de 4 lb/pie2; y40 b/pie2 de carga viva.

a) Para un W14 x 90, bf= 14.5 pulg, tf = 0.710 pulg y Sx = 143 pulg3

El diámetro efectivo es:

El área neta del ala es:

Determinamos Yt, para acero A992, el máximo radio Fy/Fu es 0.85.

Esto 0.80 y usamos

Si tenemos: no necesita ser contado

Zx de la tabla

No resulta compacto, entonces el valor 638 pulg-kips nominal basado en FLB.

b) En este caso :

La reducción es 0.00%

PLACAS DE APOYO DE VIGAS Y PLACAS DE BASE PARA COLUMNAS

5.13-1 La viga de la figura P5.13-1 tiene soporte lateral continuo. La carga uniforme es una carga muerta y la carga concentrada es una carga viva.a. Use acero A36 y diseñe la viga. La deflexión total está limitada a 1/240 del claro.b. Diseñe placas de apoyo para los soportes y la carga concentrada, suponga que la placa

de apoyo en el soporte descansa sobre concreto con un área mayor que el área de apoyo por una cantidad igual a una pulgada por todos los lados de la placa. Use acero A36 y un concreto Fc = 3500 psi

Cargas muertas:

Asumimos el peso de 3 psf,

De la figura 5.35 usamos el sapn de 25 pies , para 16K7 que tiene una capacidad de 642 lb/pie > 593 lb/pie y con un peso aproximado de 8.6/3 = 2.87 < 3 psf aproximadamente

Usar un 16K7

5.13.2 Diseñe una placa de apoyo para soportar unja carga concentrada factorizada de 150 kips sobre un perfil W18 x 50. La viga es de acero A572 grado 50, pero use A36 para la placa de apoyo.

Asumimos el peso de 4 psf,

De la figura 5.35 usamos el sapn de 22 pies , para 16K5 que tiene una capacidad de 687 lb/pie >635 lb/pie y con un peso aproximado de 7.5/4 = 1.88<4psf aproximadamente

Para el límite de carga viva la deflexión para L/360, el servicio de vida puede no exceder 323 lb/pie

Usar un 16K5

FLEXIÓN BIAXIAL:

5.14.1 la carga concentrada de 40 kips mostrada en la figura P5.14.1 es una carga viva. Desprecie el peso de la viga y determine si la viga cumple con las Especificaciones del AISC para una cero A572 grado 50. Se proporciona soporte lateral sólo en sus extremos

a) Carga factorada = Ru = 1.5(50) = 240 kips

Determinamos la longitud de lb requerida. De la ecuación J10-2 de AISC el estado de límite de diseño es:

Para:

Usamos la ecuación J10-4 del AISC para determinar el valor de lb requerido para prevenir.

Para

La solución es:

Usaremos barra de longitud

b) Lectura de servicio = Ra = 150 kips

Determinamos la longitud de lb requerida. De la ecuación J10-2 de AISC el estado de límite de diseño es:

Para:


Para

La solución es:

Usaremos barra de longitud 8

5.14.2 La viga mostrada en la figura P5.14.2 es un perfil W21 x 68 de acero A36 y tiene soporte lateral solo en los extremos. Revise si ella cumple con las Especificaciones del AISC.

a) El factor de reacción es:

Determinamos la longitud de lb requerida. De la ecuación J10-3 de AISC el estado de límite de

diseño es:

Para:


Para

La solución es:

Usamos la ecuación J10-5 para determinar el valor de lb requerido

Asumimos que y de la segunda ecuación, J10-5b. Para

La solución es:

Para comprobar asumimos:

Para Aplicando la ecuación, J10-5a.

La solución es:

Asumiendo como: Determinamos B con

Para iniciar asumimos convenientemente el soporte de contacto y

Entonces Usar 11 pulg.Para 6 x 11 de plata. Soporte peso de 8 x 13

Ponemos para

Para 6 x 1 de plata, Verificamos en la Ecuación J8-2

Determinamos la longitud de la barra lb requerida. De la ecuación J10-3, el estado nominal es: Para:

Usando la ecuación J10-5 para determinar el valor de lb requerido

Asumimos que y de la primera ecuación, J10-5a. Para

5.14.2 Cargas vivas horizontales de 12 kips cada una se aplican en B y C como se muestra en la figura P5.14.3. se proporciona soporte lateral sólo en los extremos. Considera acero A572 grado 50 y seleccione un perfil W.

5.14.3 Cargas vivas horizontales de 12 kips cada una se aplican en B y C como se muestra en la figura P5.14.3 se proporciona soporte lateral sólo en los extremos. Considera acero A572 grado 50 y seleccione un perfil W.

5.14.4 La viga mostrada en la figura P5.14.4 está simplemente apoyada y tiene soporte lateral sólo en sus extremos. Desprecie el peso de la viga y determine si ella es satisfactoria para cada una de las condiciones de carga indicadas. El acero es A572 grado 50 y la carga de 1.0 kip/pie es una carga viva.

3.2.1 un miembro en tensión formado por una barra de 7x3/8 está

conectado con tres tornillos de 1 in de diámetro, como se muestra en la

figura. El acero usado es A36. Suponga que At=An y calcule la


Solución:

𝑎)

b)

BARRA DE 7 ½ x 3/8

Entonces el valor es:

3.2.2 un miembro en tensión formado por una barra de 6x3/8 está

soldado a una placa de nudo. El acero usado tiene un esfuerzo de

fluencia Fy=50 ksi y un esfuerzo ultimo de tensión Fu =65ksi. Suponga

que Ae=Ag y calcule la resistencia de diseño.

BARRA DE 6 x 1/4

Solución:

a) a)

LRFD es:

b)

Utilizando las dos ecuaciones

Factorizando:

La resistencia del diseño es:

3.2.3 un miembro es tensión formado por una barra de 8x1/2 está

conectado con seis tornillos de t in de diámetro, como se muestra en la

figura. El acero usado es A242 grado 42. Suponga que Ae=An y calcule

la resistencia de diseño.

Solución:

a) a)

b)


Factorizando:

3.2.4 El miembro en tensión mostrado en la figura debe resistir una

carga muerta de servicio 25 kips y una carga viva de servicio de 45 kips.

¿Tiene el miembro suficiente resistencia? El acero usado es A588 y los

tornillos tienen 11/8 in de diámetro. Suponga que Ae = An.

Solución:

c)

LRFD es:

d)


Factorizando:

3.3.1 Calcule el área neta efectiva Ae para cada caso mostrado en la

figura.

Solución

a)

b)

,

c)

d)

e)

3.3.2 Un miembro en tensión formado por un solo ángulo está conectado

a una placa de nudo, como se muestra en la figura. El esfuerzo de

fluencia es F = 50kst y el esfuerzo ultimo de tensión es F =70kst. Los

tornillos tienen 7/8 in de diámetro.

a. Determine la resistencia de diseño. Use la B3.2 del AISC para U.

b. resuelva la parte (a) usando el valor promedio de U dado en los

comentarios.

Solución:

a)

b)

3.3.3 un miembro en tensión formado por un ángulo L4x3x3/8 esta

soldado a una placa, como se muestra en la figura. Acero usado es A36.

a. Determine la resistencia de diseño. Use la ecuación B3.2 del AISC

para U.

b. resuelva la parte (a) usando el valor promedio de U dado por los

comentarios.

Solución:

3.3.4 un miembro en tensión formado por un ángulo L5x5x1/2 de acero

A242 está conectado a una placa de nudo con seis tornillos de ¾ in de

diámetro, como se muestra en la figura.

a. use el valor promedio para U dado en los comentarios y calcule la


b. si el miembro está sometido a carga muerta y carga viva solamente.

¿Cuál es la carga máxima total de servicio que puede aplicarse si la

razón de la carga viva a la muerta es de 2.0?

Solución:

y

a)

Pn

b)

3.3-5 Un miembro en tención formado por un Angulo L6x4x5/8 de acero A36

está conectado a una placa de nudo con tornillos de 1 in de diámetro,

como se muestra en la figura P3.3-5 el miembro está sometido a las

siguientes cargas de servicio: Carga muerta= 50 kips. , carga viva = 100

kips y carga de viento = 45 kips. Use la ecuación B3-2 del AISC para

determinar si el miembro es adecuado




Combinación de carga según el AISC

Debe de cumplir , la sección es adecuada

3.3-6 Una barra de 5x1/4 es usada como miembro en tención y está conectada

por un par de soldaduras longitudinales a lo largo de sus bordes. La

soldadura son cada una de 7 pulg. De longitud. El acero usado es A36

¿Cuál es la resistencia de diseño?

Solución

Por límite de fluencia en la sección gruesa

Por fractura en la sección neta, del AISC TABLA D3.1, caso 4



El diseño de la fuerza por LRFD es el valor más pequeño

3.3-7 Un perfil W12x35 de acero A36 está conectado a través de sus patines

con tornillos de 7/8 in de diámetro. como se muestra en la Figura P3.3-7.

Use el valor promedio de U dado por los comentarios y calcule la

resistencia de diseño por tención

Solución


EN EL AREA NETA

La conexión es hasta el final las bridas con cuatro pernos por línea




3.3-8 Un perfil WT6x17.5 esta soldado a una placa como se muestra en la

figura P3.3-8. Fy = 50 ksi y Fu = 70 ksi

c. Use la ecuación B 3-2 del AISC para U y calcule la resistencia de diseño

por tensión

d. Determine si el miembro puede resistir las siguientes cargas de

servicio: D = 75 kips , L = 40 kips, S = 50 kips y W = 70 kips.


EN EL AREA NETA






La carga de combinación 4 debe de cumplir , la

sección es adecuada

3.4-1 El miembro en tensión mostrado en la figura P3.4-1 es una placa de

1/2x10 in de acero A36. La conexión es con tornillos de 7/8 in de

diámetro. Calcule la resistencia de diseño.


SECCION NETA

Posibilidades del área neta:

O:

O : , pero por supuesto de la carga de

transferencia,

Use para esta posibilidad.

El menor valor encontrado, Use

La sección nominal basada en la sección neta es

3.6-1 seleccione un miembro en tensión formado por un solo Angulo de

acero A 36 para resistir una carga muerta de 28 kips y una carga viva de

84 kips. La longitud del miembro es de 18 pies y estará conectado con

una sola línea de tornillos de 1 in de diámetro, como se muestra en la

figura. Habrá más de dos tornillos en esta línea.

Solución

a.-

prueba L5 x3 ½ x ¾

Use un L5 x 3 ½ x ¾

b.-

Prueba L5 x3 ½ x ¾

Use un L5 x 3 ½ x ¾

3.6-2 seleccione el perfil C American Estándar más ligero que pueda

soportar una carga de tensión factorizado de 200 kips. El miembro tiene

20 pies de longitud y tendrá una línea con tres tornillos de de 1 in de

diámetro en cada patín en la conexión. Considere acero A36.

Solución:

a.

C12x25

(Aunque este valor para el radio de giro muy satisfactorio la

recomendación del AISC para máxima esbeltez, fuerza no es afectada

por esbeltez, resistencia a la tracción por cierta está permitido. Por lo

tanto valoraremos aceptable)

Use a C12x25

Solución alternativa mediante un mayor radio de giro:

C15x25

Use a C12x40

b.-

C12X25

Use a C12x25

Solución alternativa mediante un mayor radio de giro:

C15x33.9

Use a C15x40

3.6-3 selección un miembro en tensión formado por un Angulo doble

para resistir una carga factorizada de 180 kips. El miembro estará

conectado con dos líneas de tornillos de 7/8 in de diámetro colocados

con el gramil usual (véase la figura), como se muestra en la figura.

Habrá más de dos tornillos en cada línea. El miembro tiene 25 pies de

longitud y estará conectado a una placa de nudo de 3/8 in de espesor.

Considere acero a572 grado 50.

Solución:

a.

2L5x5x 5/16

De la tabla se tiene U=0.80

Use 2L5x5x5/16

b.-

2L5x5x 5/16

De la tabla U =0.80

Use 2L5x5x5/16

3.6-4 seleccione un perfil C American Estándar para las siguientes

cargas de tensión: carga muerta = 54 kips. Carga viva = 80kips y carga

viento = 75 kips. La conexión será con soldaduras longitudinales. La

longitud de miembro es de 17.5pies. Considere Fv= 50 ksi y Fu = 65

ksi.

Solución:

a.- 4 combinaciones

C10x20

b.- 6 combinaciones

C12x25

3.6-5 seleccione un perfil C American Estándar para resistir una carga

factorizada de 180 Kips. La longitud es de 15 pies y habrá dos líneas de

tornillos de 7/8 in de diámetro en el alma, como se muestra en la figura

en la figura. Habrá mas de dos tornillos en cada línea. Considera acero

A36.

Solución:

C12x25

3.6-6 seleccione un perfil W con peralte nominal de 10 pulgadas (W10)

para resistir una carga muerta de 175kips y una carga viva de 175 kips.

La conexión será a través de los patines con dos líneas de tornillos de 1

¼ in de diámetro en cada patin, como se muestra en la figura cada línea

contiene mas de dos tornillos. La longitud del miembro es de 30 pies.

Considere acero A242.

Solución:

Parte 1

Fy=50ksi y Fu=70ksi

W10x49

3.7.1 Seleccione una barra roscada para resistir una carga muerta de servicio

de 45kips y una carga viva de servicio de 5kips. Considere Acero A36.

Solución

Mediante el diseño de LRFD y las combinaciones factorizada se tiene:

El área requerida


despejando tenemos

Entonces el requerimiento de hara

3.7.2 Un perfil W14X48 esta soportado por dos barras en tensión AB y CD,

como se muestra en la figura, la carga de 20kips es una carga viva de servicio.

Considere acero A36 y seleccione barras roscadas para los siguientes casos de

carga.


b.- La carga de 20kips puede estar situada en cualquier lugar entre las dos

barras.

Solucion


De acuerdo al grafico se tiene

la carga muerta = peso de la viga = 0.0048kips/ft

Por la simetría de la barra y la condición del problema se puede deducir la

tensión de las cuerdas:

El área requerida


Requerimiento

b.- La carga de 20kips puede estar situada en cualquier lugar entre las dos

barras.

La máxima fuerza en requerido en la viga es cuando la carga viva esta en A y D

entonces se tiene:

Entonce el área requerida se tendrá:

despejando d se tiene

Requerimiento

3.7.3.- Como se muestra en la figura el miembro AC se usa para contraventear

la estructura articulada contra cargas horizontales. Seleccione una barra

roscada de acero A36. La carga de 10kips esta factorizada.

Solución

La condición del problema nos dice la fuerza de 10k está factorada por lo tanto

de acuerdo a las ecuaciones combinadas de LRFD tenemos:

En el puntos B En el punto C

16k O 16k 16kO

En el punto C tenemos

Despejando se tiene

El área requerido seria:


Requerimiento

3.7.4.- Que tamaño de barra roscada se requiere para el miembro AB mostrado

en la figura La carga es una carga viva de servicio (Desprecie el peso del

miembro CB) Considere acero A36.

Solución

Realizando las combinaciones del diseño de LRFD

Despejando T se tiene



Requerimiento

3.7.5.- Un tubo esta soportado a intervalos de 10pies por medio de una barra

doblada roscada como se muestra en la figura. Si se usa un tubo de acero de

10in de diámetro lleno de agua Que tamaño de barra se requiere Considere

Acero A36.

Solución

El diámetro del tubo es

El volumen de agua por longitud de pie es =

El peso total por pie es:

El peso del agua + el peso del tubo=

De donde la densidad del agua es de 62.4lb/ft3.

Calculando para el 100% de la carga muerta, utilizando las ecuaciones de las

cargas factoradas del LRFD se tiene:

La carga soportada es: 104.3lb/ft x 10ft=1043lb

Del grafico se tiene

Despejando



Requerimiento

Problemas resueltos de acero y madera

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