Miembros A Flexo Compresion

DISEÑO DE MIEMBROS LAMINADOS EN CALIENTE SUJETOS A COMPRESIÓN AXIAL POR EL METODO LRFD Y ASD

1.0 INTRODUCCION En este capítulo se presenta el comportamiento y la determinación de la resistencia de diseño de miembros sujetos a compresión axial pura. Es tradición darle a estos miembros el nombre de columna, poste o puntal. En este capítulo, por razones prácticas se utilizará el nombre genéricode columna para identificar a cualquier miembro sujeto a compresión axial pura, independientemente de que su posición en la estructura sea vertical, horizontal o inclinada. En general, las columnas en edificios están sujetas a compresión axial en combinación con otros elementos mecánicos como momentos flexionantes y cortantes. Sin embargo, si las conexiones a las columnas son articuladas o si lacarga de miembros conectados a las columnas es simétrica, se puede asumir que los momentos flexionantes se cancelan o son despreciables comparados con los efectos de la compresión axial. En estos casos, la selección del perfil puede realizarse considerado compresión axial pura. En los casos en donde los momentos flexionantes no son despreciables, la columna debe ser diseñada considerando lainteracción entre los momentos flexionantes y la carga axial, conocida como flexocompresión. Las ecuaciones de diseño por flexocompresión para ASD y LRFD requieren de la determinación de la resistencia nominal por compresión axial pura y de los factores de seguridad y resistencia correspondientes. Por consiguiente, la temática discutida en este capítulo es consulta obligada para el diseño de columnassujetas flexocompresión. La presencia de cortantes en columnas se debe principalmente a los efectos sísmicos o de viento sobre el edificio. Debido a que los cortantes se aplican en dirección perpendicular a las cargas axial, no se presenta interacción entre ambos elementos mecánicos. Si solo existen dichos elementos mecánicos, la selección del perfil se realiza considerando compresión axial pura y serevisa posteriormente su resistencia al cortante. Es un hecho conocido que solo las columnas con esbeltez muy reducida alcanzan el estado límite de fluencia. En la realidad, los requisitos funcionales de los edificios obligan al uso de columnas de esbeltez moderada a considerable. Estas columnas fallan normalmente debido a pandeo por flexión, torsión o flexotorsión, dependiendo de lascaracterísticas geométricas de la sección. El pandeo es una deformación repentina producto de la inestabilidad, que ocurre antes de alcanzar la fluencia total de la sección. Las columnas de esbeltez moderada fallan normalmente por pandeo inelástico, donde la sección alcanza la fluencia parcial y las de esbeltez considerable fallan normalmente por pandeo elástico, donde la totalidad de la sección se mantiene enel rango elástico. A continuación se presenta la fundamentación y ecuaciones que describen el comportamiento debido a pandeo por flexión, torsión y flexotorsión.

2.0 PANDEO POR FLEXION 2.1 Pandeo Elástico La fundamentación básica para la teoría de pandeo por flexión de columnas la estableció Leonardo Euler en 1774. Euler desarrolló la solución analítica para determinar la carga crítica depandeo elástico de una columna con un extremo empotrado y el otro articulado. Debido a que la magnitud de la carga crítica depende de las condiciones de apoyo en los extremos, conviene establecer las condiciones que permitan conocer la resistencia mínima al pandeo. Dichas condiciones se

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obtienen al considerar apoyos articulados en ambos extremos. A continuación se presenta el procedimiento desolución desarrollado por Euler para este caso. Considere una columna inicialmente recta. Considere además que la aplicación de una carga axial a compresión genera una ligera deflexión de la columna como se muestra en la Fig. 2.1. En cualquier punto del eje longitudinal z de la columna el momento flexionante producido por la carga axial P en la columna flexionada es:

M z = Py

(2.1)...