ejercicios de fratelli
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Repblica Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educacin Superior
Politcnico Santiago MarioCatedra: Acero y Madera
Sede-Caracas
INTEGRANTES:
T.S.U Eric Sabino.
C.I: 15.183.786
Anglica Alvarado
C.I 17.922.264
Caracas, 25 de Enero del 2016
EJERCICIOS DEL LIBRO DISEO DE ESTRUCTURAS
METALICAS-ESTADOS
LIMITES LRFD FRATELLI
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Prologo para realizar los Ejercicios
Soldaduras
La soldadura es un proceso mediante el cual se unen elementos metlicos, calentndolos hasta elestado fluido o casi fluido y aplicando o no presin entre ellos. Su uso se remonta a ms de 3.000aos, cuando se llevaban al rojo vivo las piezas a unir y luego se las martillaba y daba forma. En elmundo moderno, las soldaduras tomaron gran auge durante la segunda guerra mundial, cuando fuenecesario reparar en tiempo breve las maquinarias y armamentos blicos.
Cuando termin esta contienda. Qued definitivamente aceptado este medio de unin, cuyasprimeras aplicaciones se hicieron en taller, bajo estricto control, y luego se generaliz su uso en elcampo, con iguales resultados exitosos. En la actualidad. Se construyen elevados edificios en acero,totalmente soldados, en los cuales la correcta eleccin de las secciones y perfiles, conjuntamente
con un material de aporte compatible para las soldaduras y una mano de obra de calidad. Permitenobtener miembros y conexiones seguras, resistentes y confiables.
Entre las ventajas de las soldaduras frente a otros tipos de unin se pueden mencionar:
Economa de material
Rapidez de ejecucin de las uniones
Perfecta conexin de los elementos
Limpieza en los acabados
Procesos de soldadura
Entre los diferentes procesos de soldadura se pueden enumerar los siguientes:
1. So1daduras a presin
2. Soldaduras a fusin
3. Soldaduras por calentamiento y fusin
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El mtodo de soldadura que se aplique en las conexiones de la estructura debe estar especificado enla documentacin tcnica de cada proyecto.
Clasificacin de las soldaduras
Segn las caractersticas de las soldaduras. Su forma de ejecucin, la posicin de 'as piezas a unir,etc., se las puede clasificar:
Segn el tipo de juntas. Segn el tipo de soldadura. Segn la posicin para soldar.
Segn la orientacin de la soldadura.
Detalle en conjunto de diferentes tipos de soldaduras
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Entre las propiedades mecnicas del acero se pueden enumerar:
El esfuerzo de cedenca FY
El lmite de proporcionalidad FP
El esfuerzo limite o de agotamiento Fu
La ductilidad
El mdulo de elasticidad E
El mdulo de endurecimiento Est
El coeficiente de Poisson v
El mdulo de corte G
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CE: carbono equivalente
EJERCICIOS LIBRO DE FRATELLI
Ejemplo 4.4
Disee la soldadura longitudinal de filete simtrica {con proceso SAP) de los dos ngulosindicados, de acero A 572 Grado 45, conectados a la, plancha de nodo de una cercha, deacero AE 25. Los ngulos soportan una fuerza de traccin factori1.ada total de 38 t. Useperfiles angulares 75 x 75 x 7. Se dispone de electrodos E80XX.
De la Tabla 1.2 se obtiene: Para planchas de nodo: Fy = 2500 kg/cm2 y Fu= 3700 kg/cm2.
Para los ngulos: Fy = 3100 kg/cm2 y Fu= 4150 kg/cm2.
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Capacidad de resistencia a traccin en el rea total A
A = 1 O,1 cm2 en cada Angulo.
De la ec. 4.21: Nt = 0,9 x 3.100 x 10,1 = 28,18 t> 38/2 = 19 t
Diseo de la soldadura
De Tablas 4.5 y 4.6
Dmm = 5 mm Dma =5 mm ts = 3,54 mm
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Se adopta L = 11 cm pues se desestima la colaboracin del retomo en la resistenciade los cordones.
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Ejemplo 4.6
Disee la soldadura para la mxima carga factorizada de traccin que puederesistir la conexin de la figura, en aceroAE25 con electrodos E60XX: Use D = 16
mm y solape mnimo. No es posible soldar en la cara posterior de las planchas.
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Capacidad resistente a traccin de las planchas
De la ecuacion 4.21
Diseo de la soldadura
De Tablas 4.5 y 4.6 :
Dmin = 8 mm < D = 16 mm < Dmax: = 28-2 = 26 mm
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De Tabla 4.9: ts = 11,31 mm y Rus= 2.147,76 kglcm
La longitud necesaria de cordn es
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Ejemplo 4.7.
Diseo la soldadura B de la plancha de acero DIN ST 52, que conecta el tensor de lafigura, al ala de la columna de acero ASTM A588 grado 50. Use electrodos E 70XX.La
soldadura de filete tendr contorno al ras, con acabado maquinado. La longitud deldoble cordn es de 60 cm.
La carga que resiste el tensor en rgimen de servicio es:
CP = 20 t CV = 20 t
Por lo tanto. La carga axial factorizada ser: Pu : 1,2 X 20 + l ,6 X 20 = 56 t
La excentricidad es de 36 cm y el momento flector que debe resistir la soldadura seobtiene: Mu =56 x 0,36 = 20,16 tm
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Ejemplo 4.1.
Disee la soldadura de filete con cordones transversales nicamente, paralas planchas solapadas de la figura, que soportan una carga axial de
traccin factorizada Pu = 37,5t. El acero es AE25.Use solape mnimo y Dmximo. Compare los resultados obtenidos por:
EL proceso SAP de arco protegido EL proceso SAP de arco sumergido
Diseo de la soldadura
El tamao nominal de los cordones en ambas caras es el mismo. Se usan electrodosE 70XX. Se usa la tabla 4.7
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De Tablas 4.5 y 4.6 : Dmin =6mm Dmax = 12-2 = lOmm
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EJERCICIO 2.1
Una viga simplemente apoyada de 5,8m de luz, debe resistir una cargapermanente de 3 t/m y una variable de 2 t/m, ambas uniformementedistribuidas. Determine el momento terico requerido.
qu= Sumatoria total de las acciones que actan sobre laestructura.
CP= Acciones permanentes (cargas muertas) debidas al pesopropio de la estructura de acero, losas, placas, paredes,cerramientos, sobre pisos, cielorrasos, aislaciones, y todas laspartes del edificio adheridas a ellos en forma permanente y con
carcter invariable en el tiempo. CV= Acciones variables gravitacionales cargas vivas) por uso
ocupacional de personas, objetos mviles, equipamientosdesplazables, vehculos, incluyendo impactos por choques ocolisiones.
Calculo de la carga factorizada
Para obtener la carga factorizada se deben combinar las acciones queinciden sobre la viga, en este caso se tienen dos acciones que son: la cargapermanente y la carga variable.
1,4CV + 1,6 CV + (0,5 CVt)
CVt = 0. Para este caso, por lo que la ecuacin queda as:
qu = 1,4CV + 1,6 CV
qu = Carga factorizadas
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CV= Acciones variables CP= Acciones permanentes
qu = 1,3 x 3t/m + 1,6 x 2 t/m = 6,8 t/m
qu = 6,8 t/m
Calculo del Momento mximo
Como tenemos una viga simplemente apoyada, se puede utilizar lasiguiente expresin para EMPOTRAMIENTO PERFECTO.
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GLOSARIO DE TERMINOS
CP : Acciones permanentes (cargas muertas) debidas al pesopropio de la estructura de acero, losas, placas, paredes,cerramientos, sobre pisos, cielorrasos, aislaciones, y todas laspartes del edificio adheridas a ellos en forma permanente y concarcter invariable en el tiempo.
CV: Acciones variables gravitacionales (cargas vivas) por usoocupacional de personas, objetos mviles, equipamientosdesplazables, vehculos, incluyendo impactos por choques ocolisiones.
CVt : Acciones variables sobre techos y cubiertas (excluyendo el aguapluvial empozaada)
H :Acciones debidas a empujes laterales de tierra, granos o aguasubterrnea
F : Acciones debidas a fluidos donde se conoce su variacin en la
altura, peso unitario y la presin que ejercen.
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T :Acciones reolgicas o trmicas, asentamientos diferenciales o suscombinaciones
P : Cargas debidas al empozamiento de aguas pluviales
W :Accin del viento S : Accin del sismo FY : El esfuerzo de cedenca FP: El lmite de proporcionalidad Fu: El esfuerzo limite o de agotamiento