Analisis y diseño de miembros a tension

ANALISIS Y DISEÑO DE MIEMBROS A TENSIÓN INTRODUCCIÓN
Un miembro dúctil de acero, sin agujeros y sometido a una carga de tensión puede resistir, sin fracturarse, una carga mayor que la correspondiente al producto del área de su sección transversal y del esfuerzo de fluencia del acero, gracias al endurecimiento por deformación. Sin embargo, un miembro a tensión cargado hasta el endurecimiento, sealargara considerablemente y restara utilidad a éste, pudiendo además causar la falla del sistema estructural del que forma parte el miembro. Por otra parte, si tenemos un miembro a tensión con agujeros para tornillos, este puede fallar por fractura en la sección neta requerida que pasa por los agujeros, esta carga de falla puede ser más pequeña que la carga requerida para plastificar la secciónbruta alejada de los agujeros. Se debe tener en cuenta que la parte del miembro que tiene un área transversal reducida por los agujeros, es muy corta comparada con sus longitud total.

RESISTENCIA DE MIEMBROS A TENCIÓN
La resistencia de diseño presentado aquí no es aplicable a barras roscadas o miembros con agujeros para pasadores. La resistencia de un miembro a tensión puede ser descrita enfunción de los estados límite que lo gobiernan. Los estados límites por resistencia pueden gobernar el diseño de un miembro a tensión son: A) Fluencia de la sección transversal total del miembro lejos de la conexión. B) Fractura del área neta efectiva (por ejemplo a través de agujeros) en la conexión. C) Fractura de la sección transversal por bloque de cortante. Cuando el estado límite es la fluenciageneral de la sección total a lo largo del miembro, como el que se puede presentar para un miembro sin agujeros (conectado con soldadura), la resistencia nominal puede ser expresada como: Donde

Para los miembros a tensión que tengan agujeros como los utilizados para tronillos a remaches, se origina una concentración de esfuerzos (distribución no uniforme) ante cargas de servicio y factorizadascomo se muestra en la figura 3.2.1:

La teoría de elasticidad establece que el esfuerzo de tensión adyacente al agujero será aproximadamente tres veces el esfuerzo promedio den el área neta; sin embargo, a medida que cada fibra va alcanzando la deformación por fluencia, el esfuerzo tiende a ser constante e igual a Fy hasta que finalmente todas las fibras alcanzan o exceden la deformación porfluencia. Cuando se tenga el caso de un estado límite por fluencia que genere una fractura a través del área neta efectiva de un miembro a tensión con agujeros, la resistencia nominal puede plantearse como: Donde

Debido al incremento de resistencia cuando la deformación por tensión es grande, efecto conocido como endurecimiento por deformación, la resistencia real de un miembro a tensión dúctilpuede exceder el valor estipulando para el estado límite por fluencia. Sin embargo, cuando se presentan grandes elongaciones debidas a la fluencia general a lo largo de toda la longitud del miembro, los extremos del miembro pueden moverse aparte también alejándose y causar daños a la estructura.

AREAS NETAS
La presencia del un agujero en un miembro sujeto a tensión incrementa los esfuerzos,aun cuando el agujero esta ocupado por un tornillo o remache (cuando se usan tronillos de alta resistencia puede haber ciento desacuerdo respecto a esto, bajo ciertas circunstancias). Se tiene además menos área de acero sobre la que puede distribuirse la carga y habrá concentración de esfuerzos a lo largo del borde del agujero. La tensión se supone uniformemente distribuida sobre la sección neta delmiembro, aunque como se menciona anteriormente existía incremento en la intensidad de esfuerzo en los barrenos de los agujeros, sin embargo, para materiales dúctiles es razonable suponer una distribución uniforme de esfuerzos cuando el material se carga mas allá de sus puntos de fluencia. La importancia de la ductilidad en la resistencia de miembros a

tensión atornillados a remachados se ha...