MIEMBROS A COMPRESIÓN "CELOSÍAS"

INFORME Nº2

MIEMBROS A COMPRESIÓN “CELOSÍAS”

Los objetivos de la presente práctica son:

Determinar el valor de resistencia de diseño en laboratorio, de tres muestras de columnas en celosía.

Calcular el valor teórico de la resistencia de diseño por medio de fórmulas y análisis teórico; Pu por análisis de columna y Pu por análisis de celosía.

Comparar los resultados de las tres muestras tanto teóricas como experimentales y verter una conclusión con respecto a los resultados obtenidos.

II.1 COMPRESIÓN SIMPLE.- Los elementos a compresión (columnas) bajo la acción de una carga axial tendrán un comportamiento inicial de acortamiento proporcional al esfuerzo generado por la carga que actúa en su eje longitudinal.

La columna es el elemento estructural vertical empleado para sostener la carga de la edificación, es utilizado ampliamente en construcción por la libertad que proporciona para distribuir espacios al tiempo que cumple con la función de soportar el peso de la construcción; es un elemento fundamental en el esquema de una estructura y la adecuada selección de su tamaño, forma, espaciamiento y composición influyen de manera directa en su capacidad de carga.

Para la columna se indica las características que la definen así como el comportamiento para definir los aspectos a tomar en cuenta en el diseño de las columnas de madera, acero y concreto armado.

II.2 TIPOS DE COLUMNAS.- Son los siguientes:

Columnas cortas.

Columnas intermedias.

Columnas largas.

II. 3 CARGA CRÍTICA.- La deformación de la columna varía según ciertas magnitudes de cargas, para valores de P bajos se acorta la columna, al aumentar la magnitud cesa el acortamiento y aparece la deflexión lateral. Existe una carga límite que separa estos dos tipos de configuraciones y se conoce como carga crítica Pcr (véase Figura 1).

Supongamos un elemento recto vertical sometido una carga H, esta carga produce una deflexión (véase Figura 2a). Si se aplica una fuerza vertical P que va aumentado y se disminuye el valor de H, de tal forma que la deflexión sea la misma al caso de la Figura 2a (véase Figura 2b), el valor de Pcr es la carga necesaria para deflexión hasta que falla por pandeo, limitando la capacidad de la columna.

Cálculo del valor de la carga crítica de Euler (Pcr): Fue Euler el que calculó dicho valor.

Considérese una pieza (columna), recta, con sus extremos articulados y sometida a una carga de compresión centrada, de valor la carga crítica Pcr.

Si: P = Pcr→Equilibrio Indiferente.

La ecuación diferencial de la Elástica en la posición (2) será:

P_(cr=) (n^2 π^2 EI )/L^2 ; r=√(I/A) → P_(cr=) (n^2 π^2 EA )/((〖Le/r)〗^2 )

El menor de estos valores se obtendrá para n=1.

II.4 ESTABILIDAD Y RELACIONES DE ESBELTEZ.- La relación de esbeltez (kL/r) de los miembros comprimidos axialmente o flexocomprimidos se determina con la longitud efectiva (kL) y el menor radio de giro de la sección transversal.

L = longitud libre de la columna entre secciones soportadas lateralmente.

K = factor de longitud efectiva que se determina de acuerdo a las condiciones de apoyo de la columna. Las longitudes efectivas son:

FIG. 3 FACTORES DE LONGITUD EFECTIVA

II.5 ESFUERZO CRÍTICO.- Según Euler el esfuerzo crítico se define con la siguiente ecuación:

F_CR=(π^2*E)/〖(Le/r)〗^2

El esfuerzo crítico (Fcr) se determina en función del parámetro de esbeltez (λc) el cual se define en la siguiente ecuación:

λ_c=(k*L)/(r*π)*√(F_y/E)

Donde:

Si: λ_c≤1,5 → Pandeo elástico: F_cr= 〖(0,658)〗^(〖λ_c〗^2 )×F_y (columnas largas)

Si: λ_c>1,5 → Pandeo inelástico: F_cr= 0,877/〖λ_c〗^2 ×F_y (columnas intermedias)

FIG. 4 INTERVALOS A CONSIDERAR EN COMPRESIÓN SIMPLE

II.6 RESISTENCIA DE DISEÑO.- Para obtener la resistencia de elementos a compresión se utilizan las siguientes fórmulas según el método LRDF.

P_n=A_g ×F_cr

P_u=Ø_c×F_cr×A_g

Ø_c ∶0.85 ;Factor de resistencia en compresion

II. 7 COLUMNAS EN CELOSÍA.-

FIG. 5 CELOSÍA DOBLE

Las celosías son estructuras reticulares de barras rectas, interconectadas en nudos formando triángulos planos (retículos planos), en muchos países se las conoce como armaduras. El interés de este tipo de estructuras es que las barras trabajan predominantemente a compresión y tracción presentando comparativamente flexiones pequeñas.

Las celosías se clasifican en:

Celosías planas:

Celosías planas estáticamente determinadas.

Celosías de nudos rígidos.

Celosías tridimensionales.

Celosías notables.

1. SECCIÓN CUADRADA:

a) Datos de laboratorio:

Fy= 4200kg/cm2 ; Pu= 4000kgf (Falla de la soldadura)

MUESTRA Nº2: CELOSÍA DE SECCIÓN CUADRADA

b)

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