Este artículo muestra el uso de la sección "Paramétrica de paredes delgadas" disponible en RFEM basada en el ejemplo de LRFD que se muestra en la guía de diseño AISC 15: Rehabilitación y Retrofit [2]. El módulo adicional RF-STEEL AISC se utiliza para realizar la comprobación de diseño para pilares reforzados y no reforzados según el capítulo E de AISC.
A continuación se muestra el ejemplo 6.2 de AISC Design Guide 15 [2] , donde se usa la forma histórica AISC W10X66 (Fy = 33 ksi) para el pilar de 16 pies de largo.
Los siguientes pasos describen el procedimiento para crear una sección y un material definidos por el usuario.
Crear la sección W10X66 definida por el usuario
- Elija la "Sección en I simétrica" en la biblioteca de secciones. Luego, introduzca las propiedades geométricas que se encuentran en la tabla 5-2.1 (página 50 de la guía de diseño 15 [2] ). El siguiente paso es crear un nuevo material definido por el usuario paraacero F y = 33 ksi utilizando el botón [Importar material de la biblioteca de materiales].
- Complete el filtro en la Biblioteca de materiales, luego "Crear nuevo material" basado en "Acero A36". En la siguiente ventana, complete la "Descripción del material" y revise Fy a 33 ksi.
- Dibuje la barra de 16 pies de largo. Proporcione un apoyo articulado (giro en Z fijo) en la parte inferior del pilar. Para el apoyo en la parte superior, solo se fija la traslación en las direcciones X e Y. Aplicar carga axial = 550 kips (Muerto + Vivo).
- Resuelva el modelo utilizando el módulo adicional RF-STEEL AISC.
Como se muestra arriba, la resistencia requerida excede la resistencia disponible en un 26% y, por lo tanto, el pilar requiere placas de acero de refuerzo (Fy = 36 ksi) soldadas a las alas del pilar. Suponga que las placas de armadura se instalan en toda la longitud del pilar.
Nota: Las discrepancias menores en la resistencia a compresión entre el modelo de RFEM y el ejemplo de cálculo manual de AISC [2] se deben a la diferencia en las áreas de la sección (no se incluye un radio de esquina en la sección de RFEM).
Cree el pilar W10X66 armado definido por el usuario con placas de acero A36
Las placas de armadura soldadas aumentarán tanto el área como el momento de inercia del pilar. Esto dará como resultado un aumento de la resistencia a la compresión según se determina en la sección de especificaciones AISC E3 [1].
El diseño de la armadura es un proceso iterativo que se realiza mejor utilizando una hoja de cálculo. Esta solución presentará solo la solución final, donde se sueldan dos placas de cubierta de 3/8 de pulgada de espesor x 8 pulgadas de ancho a las alas del pilar como se muestra a continuación.
- Elija "Sección en I reforzada" en la biblioteca de secciones. Luego introduzca las propiedades geométricas del pilar W10x66 y las placas de armadura de 3/8 x 8 pulgadas. Elija el mismo material definido por el usuario "Acero Fy = 33" que se creó anteriormente (según la Guía de diseño AISC 15 [2] , "El pilar existente tiene un límite elástico de Fy = 33 ksi, mientras que las placas de armadura tienen un límite elástico de Fy = 36 ksi. Para el cálculo de la resistencia a compresión disponible del pilar, considere de forma conservadora un límite elástico de 33 ksi para toda la sección del pilar armado.")
- Repita el mismo procedimiento de dibujar el pilar y aplicar cargas como se mostró anteriormente. Resuelva el modelo utilizando RF-STEEL AISC. Como se muestra a continuación, el pilar reforzado cumple con la comprobación del código de diseño.
Comprobar los requisitos para pilares armados según la sección E6 de AISC y diseñar las soldaduras
A partir de la sección E6.1 [1] de la especificación AISC, las conexiones en los extremos de las placas de armadura están diseñadas para la carga de compresión total dentro de la placa. Diseñe las conexiones de los extremos para el límite elástico de las placas de armadura.
Use soldaduras en ángulo de 1/4 de pulgada en ambos lados de la armadura. El espesor del ala es tf = 0,748 pulgadas y la placa de armadura tiene un espesor de 3/8 de pulgada, por lo que el tamaño de la soldadura cumple con los requisitos de tamaño mínimo de la tabla de especificación J2.4 [1] de AISC. La longitud de soldadura necesaria es:
| lsoldadura | Longitud de la soldadura |
| Pu | Carga de compresión de la placa (1) = Fy. Unag |
| Fy | Límite elástico de la chapa = 36 ksi |
| Ag | Área bruta de (1) placa = 0.375 x 8.0 in = 3.0 in 2 |
| ΦRn | Resistencia de la soldadura por pulgada de soldadura |
Esta longitud de la soldadura cumple con el requisito prescriptivo de la sección E6.2 (b) [1] de AISC de que la longitud del extremo de la soldadura no sea menor que el ancho máximo de la barra.
Utilice soldaduras longitudinales de 1/4" x 10" de largo en ambos lados en los extremos de las placas.
De la sección AISC E6.1 (b) [1] , se requiere una relación de esbeltez modificada para pilares compuestos cuando a/ri> 40, donde a es la distancia entre soldaduras. Para evitar la necesidad de usar una esbeltez modificada, la distancia máxima entre soldaduras en ángulo intermitentes se debe limitar a:
| ri | Radio de giro de (1) placa |
| Ixi | bt 3/12 = [(8.0in). (0,375 pulg.) 3 ]/12 = 0,0352 pulg. 4 (una placa) |
| Ai | Área de la placa (1) = tw = (0.375in) (8in) = 3.0in 2 |
| amáx. | Distancia máxima entre las soldaduras en ángulo intermitentes |
Use soldaduras de conexión intermitentes de 1,5 pulgadas de largo a 4 pulgadas en el centro (sección J2.2b para la longitud mínima de soldadura). Una soldadura de 1,5 pulgadas de largo cumple con el tamaño de soldadura 4* y un mínimo de 1,5 pulgadas.
De la sección E6.2 (a) [1] de AISC, los componentes individuales de las barras de compresión se deben conectar a intervalos, a, de manera que la relación de esbeltez, a/ri , no exceda 3/4 veces la relación de esbeltez determinante de la barra compuesta.
| [LinkToImage02] | Distancias de soldadura |
| ri | Radio de giro de (1) placa |
| Lc | Longitud sin arriostrar del pilar = 16 ft = 192 in |
| ro |
Radio mínimo de giro de la sección armada (rz en RFEM)
|
De la sección E6.2(b) [1] de AISC, la separación máxima de las soldaduras intermitentes no debe exceder el espesor de la placa multiplicado por 0,75 √(E/Fy ), ni 12 pulgadas
| t | Espesor de la placa |
| E | Módulo de elasticidad |
| Fy | Límite elástico de la sección armada |
El cálculo final del pilar armado se muestra a continuación.
Como se muestra en el ejemplo anterior, la sección "Paramétrica de pared delgada" de RFEM se puede utilizar para calcular las propiedades geométricas de las barras compuestas de uso común. El módulo adicional RF-STEEL AISC calcula las resistencias de cálculo de la barra y realiza la comprobación del código.
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