Universidad Catlica Los ngeles de Chimbote FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

DOCENTE : ING. MARCO VASQUEZ SANCHEZ.

CURSO : ALBAILERIA ESTRUCTURAL.

TEMA : MONOGRAFIA.

ALUMNO : HERRERA VASQUEZ EDWIN.

CICLO : IX.

2014

I. PARTE INFORMATIVA:

1.1 TITULO :

ESTUDIO DE MIEMBROS SOMETIDOS A FLEXO-COMPRESIN

MEMBERS UNDER STUDY FLEXO - COMPRESSION

1.2 AUTOR : HERRERA VASQUEZ EDWIN.

1.3 ASESOR : I N G . VASQUEZ SANCHEZ MARCO.

1.4 AFILIACION INSTITUCIONAL:

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE.

1.5 CORREO ELECTRONICO :

EDWIN_SHEY_AF@HOTMAIL.COM

RESUMEN

Los elementos que estn principalmente sometidos a flexo compresin, son las columnas y

los denominados muros de corte o placas, en las edificaciones de concreto armado.

El diseo de un elemento sometido a flexo compresin se realiza con la misma teora e

hiptesis del diseo por flexin, considerndose adicionalmente el problema de la esbeltez.

La esbeltez de las columnas, asociado a los momentos de segundo orden que actan sobre

ellas, condicionan la capacidad de carga, es decir la magnitud de la carga axial.

A los momentos que se generan por las deformaciones transversales de las columnas

(desplazamiento del entrepiso), se les denomina momentos de 2do Orden.

Generalizando, el diseo por flexo compresin es aplicable no slo a columnas sino

tambin a muros esbeltos (placas).Un problema adicional del estudio de un elemento

sometido a flexo compresin es el de la flexin biaxial, la cual prcticamente siempre

existe si se consideran momentos de sismo en una direccin y simultneamente momentos

de cargas verticales en la otra.

Palabras Clave: Edificios, estudio de miembros sometidos a flexo-compresin

SUMMARY

Items that are mainly subjected to compression hose are called columns and shear walls or

plates in reinforced concrete buildings.

The design of an element subjected to compression hose is made with the same design

theory and hypothesis bending and also consider the problem of slenderness.

The slenderness of the columns associated with the second-order moments acting on them;

determine the loading capacity, ie the magnitude of the axial load.

The moments generated by the transverse deformations of the columns (shift mezzanine),

are called 2nd time. Order.

Generally speaking, the design flexural compression is applicable not only columns but

also slender walls (plaques) .A additional problem of studying a subject to flexo

compression element is the biaxial bending, which almost always exists when considering

time earthquake in a time direction and vertical loads simultaneously on the other.

Keywords: Buildings, study members subjected to flexion-compression

INTRODUCCIN

La mayor parte de los elementos estructurales sometidos a flexo-compresin tambin

estn solicitados por momentos flectores, por lo que en su diseo debe tomarse en

consideracin la presencia simultnea de los dos tipos de acciones.

En zonas ssmicas, el efecto flexionante usualmente domina el diseo con relacin a las

solicitaciones axiales por lo que, a pesar de que los momentos por cargas gravitacionales

sean importantes, se suelen escoger columnas con armadura simtrica, dada la

reversibilidad de los sismos.

Generalizando son Cargas transversales que actan entre los extremos de un miembro en

compresin, Excentricidad de la fuerza longitudinal en uno o en ambos extremos y

Flexin de los miembros de conexin.

1.-TTULO:

ESTUDIO DE MIEMBROS SOMETIDOS A FLEXO-COMPRESIN

2.-MEMORIA DESCRIPTIVA:

En las estructuras reales, la mayor parte de las columnas, en adicin a la carga axial. Deben soportar

cargas laterales y transmitir momentos entre sus extremos, quedando entonces sometidas a

esfuerzos combinados debido a carga axial y al momento. Tales miembros se llaman vigas

columnas. Los momentos en los entremos pueden ser causados por una accin de marco o por la

excentricidad de las cargas longitudinales.

Las columnas en los marcos de un edificio, en adicin a las cargas vivas y muertas de la estructura

arriba de cualquier nivel, a menudo deben transmitir momentos flexionantes que resultan por carga

de viento o fuerza de inercia debido a sismos.

3.-DEFINICION:

Todos los miembros de una estructura estn solicitados a una combinacin de momento y carga

axial. Cuando la magnitud de alguna de ellas es relativamente pequea, su efecto se desprecia y el

miembro se disea como una viga, una columna axialmente cargada o un miembro a traccin. En

muchas situaciones ningn efecto puede despreciarse y el diseo debe considerar el

comportamiento del miembro bajo carga combinada.

Para el caso de flexin combinada con compresin axial se incrementa la posibilidad de

inestabilidad; adems cuando est presente la compresin axial, aparece un momento flector

secundario, igual a la fuerza de compresin por el desplazamiento, la cual a su vez es funcin de la

magnitud del momento.

La compresin ocurre cuando dos fuerzas actan en la misma direccin y sentido contrario

haciendo que el elemento se acorte y se deforme. Cada pieza falla bajo diferente magnitud de carga.

La cantidad de carga bajo la cual falla un elemento en compresin depende del tipo de material, la

forma del elemento y la longitud de la pieza. El problema es que si se presionan dos extremos de

una barra delgada la misma no permanece recta, se acorta y se flexiona fuera de su eje (PANDEO).

4.- CLASIFICACION DE FLEXO-COMPRESION

Podemos mencionar las siguientes clasificaciones a continuacin:

4.1.- Desde el punto de vista por Miembros de una estructura podemos mencionar lo

siguiente:

a. Casi todos los miembros de una estructura estn solicitados a una combinacin de

momento y carga axial. Cuando la magnitud de alguna de ellas es relativamente

pequea, su efecto se desprecia y el miembro se disea como una viga, una columna

axialmente cargada o un miembro a traccin. En muchas situaciones ningn efecto

puede despreciarse y el diseo debe considerar el comportamiento del miembro bajo

carga combinada.

b. Miembros simtricos solicitados por flexin y fuerza axial Los miembros de seccin

simtrica solicitados simultneamente por fuerza axial y momentos flectores.

4.2.- Desde el punto de vista de los miembros que se dimensionarn para satisfacer los

siguientes requisitos:

a. DEMANDA; resistencia requerida en compresin o traccin (las cargas mayo radas

en compresin o traccin) y resistencia a la flexin. En el caso de la compresin se

determina de un anlisis de segundo orden, elstico o plstico segn sea el diseo,

usando cargas mayo radas.

b. CAPACIDAD NOMINAL; resistencia nominal en compresin o traccin. En el

caso de la compresin se determina en base al concepto de longitud efectiva y

resistencia nominal a la flexin.

4.3.- Desde el punto de vista de Comportamiento del Elemento Sometido a Esfuerzos

en las estructuras:

a. Los elementos de una estructura deben de aguantar, adems de su propio peso, otras

fuerzas y cargas exteriores que actan sobre ellos. Esto ocasiona la aparicin de

diferentes tipos de esfuerzos en los elementos estructurales, esfuerzos que

estudiamos a continuacin:

Traccin; actan fuerzas que tienden a estirarlo

Compresin; si las fuerzas aplicadas tienden a aplastarlo o comprimirlo.

Flexin; cuando acten sobre la carga que tiendan a doblarlo.

Torsin; cuando existen fuerzas que tienden a retorcerlo.

Cortadura; cuando las fuerzas aplicadas tienden a cortarla o desgarrarla.

5. ELEMENTOS DE ACERO SUJETOS A FLEXO-COMPRESION

En las estructuras reales, la mayor parte de las columnas, en adicin a la carga axial, deben

soportar cargas laterales y trasmitir momentos entre sus extremos y quedan entonces

sometidas a esfuerzos combinados debido a carga axial y a momento. Tales miembros se

llaman vigas-columnas.

Los momentos en los extremos pueden ser causados por una accin continua de marco o

por la excentricidad.

Las columnas en los marcos de un edificio, en adicin a las cargas vivas y muertas de la

estructura arriba de cualquier nivel, a menudo deben transmitir momentos flexionastes que

resultan por carga de viento o fuerzas laterales de inercia debidas a sismos.

Si la viga columna fuese a responder elsticamente, y si el momento adicional debido a la

fuerza P multiplicada por la deflexin se ignorase, la respuesta seria lineal.

Eventualmente, las fibras exteriores del miembro empiezan a fluir, agregando otra

componente al comportamiento no lineal. Finalmente, la resistencia interna no puede

mantener el paso con la fuerza P aplicada externamente y la curva de carga-deflexin

alcanza un pico. Esta es la fuerza mxima que puede ser encontrada mediante la ecuacin

de LRFD.se presenta a continuacin:

Esta ecuacin nos permite saber si nuestra viga-columna es satisfactoria.

Pu: fuerza requerida determinada por anlisis estructural para las cargas factorizadas.

c:0.85 es el factor de resistencia para columnas si la fuerza axial es de compresin

Pn: capacidad nominal, axial, incluida la influencia de la relacin esbeltez y del pandeo

local.

b= 0.9, es el factor de resistencia por flexin.

Mnx, Mny: capacidad nominal por flexin, que incluye los efectos de pandeo local y el

pandeo lateral en torsional, si es que hay .estos son los momentos que el miembro puede

soportar si solo estn presentes momentos flexionantes.

Mux, Muy: momentos requeridos respecto alos ejes X, Y, y tal como son los determinados

por el anlisis estructural, incluyendo los efectos de segundo orden debido alos momentos

adicionales causados por la fuerza axial multiplicada por la deflexin (Mux o

Muy=B1Mnt+B2Mtl)

Al analizar una viga-columna encontraremos momentos primarios o de primer orden,

momentos secundarios o de segundo orden.

Momento de traslacin (Mnt), el cual ocurre cuando el

marco esta arriostrado por lo que no hay desplazamiento

lateral. Esto se ilustra en la figura 4.3.

Momento de traslacin lateral. (Mtl), es causado por cargas laterales o por las

cargas de gravedad no balanceadas. Debido a que las juntas se trasladan gracias a

que no est impidiendo el alabeo en la parte de arriba de la viga.-columna ver figura

4.4.

Por otro lado la presencia dela carga axial en una viga-columna produce momentos

secundarios o d segundo orden que consiste en momentos que aparecen despus de que se

ha desplazado la viga-columna. Vemos en la figura 4.5

Como un analisis de segundo orden es un pococ dificil,ya que consistes en ir ierando el

incremento de momento cada vez que aparece una deflexion,seutiliz un analisis eslastico

de primer orden amplificanso los momentos obtenidos con los factores de amplificacion

llamados B1 y B2.

De manera que el momento final en un miembro ser.

Mu= BMnt + B2Mtl

Donde:

B1: factor de amplificacion para tomar en cuenta el efecto P-

B2: factor de amplificacion para tomar en cuenta el efecto P-

OBTENCION DDE B1:

B1=1: se obtiene cuando la dflexion mayor se encuentra en el centro,pero,debido ala

curvatura simple tiene deflexiones mayores que un miembro de curvatura doble a

elementos que presenten esta ultima sera necesario reducir. B1 ya que si no lo

hacemos,estaremos sobreamplificando el momento,y caeriamos en el error de tratar a un

elemento con curvatura doble como si estuviera en curvatura simple. Se explicara mediante

el grafico.

Por lo anterior el momento maximo de una viga dependera de la distribucion del momento

flexionante a lo largo del miembro.la distribucion del momento flexionante a lo largo del

miembro se obtendra en cuenta por medio de un fctor Cm.

El factoe Cm se aplica ala condicion arriostrada.hay dos categoria de miembros;aquellos que

poseen cargas tranversales aplicadas entre os extremos y aquellos sin cargas tranversales.

1: cm cuando no hay cargas transversales actuando en el miembro ( ver figura 4.7)-

M1/M2 Es la razon de los momentos flexionantes en los extremos del miembro.

M1: es el momento extremo menor en el valor absoluto .

M2: es la razon y la razon es poditiva para os miembros flexionantes en curvatura doble.la curvatua

doble se produce cuando ocurre m1 y M2 son ambos horarios o antihorarios.

Obtencion de B2.

Se obtiene en una viga-columna cuyos extremos tienen libertad,de trasladarse,el momento

primario resultante del desplazamiento lateral est casisiempre en el extremo. Los momento

de extremo son causados por el desplazamiento lateral (por caraga horizontal).

6. CONCLUSIONES :

o Concluimos expresnado que es posible realizar diseos con posible mejorcion del

armado de acero a flexo-compresion. Con una correcta disposicin del armado

podemos ahorrar un porcentaje significativo de acero, que suele rondar el 5%,

pudiendo llegar en ocasiones a alcanzar el 10% e incluso valores superiores.

o Hay que tener presente que para secciones pequeas, las combinaciones lgicas de

armado se reducen y la simplicidad de las soluciones necesarias por

razonesconstructivas puede hacer que huyamos de la solucin ptima

estructuralmente.