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CAPITULO 8

MIEMBROS TUBULARES CILINDRICOS

8.1 COMENTARIOS GENERALES Las secciones tubulares cilíndricas laminadas en frío son económicas para miembros sujetos a flexión y torsión debido a que poseen un radio de giro considerable comparado con el área de la sección transversal, a que tienen el mismo radio de giro en todas las direcciones (no tienen eje débil) y a su gran rigidez torsionante.La eficiencia estructural de dichos miembros tubulares en las estructuras de acero es ampliamente reconocida. Comparaciones hechas en la capacidad de carga de columnas a base de miembros tubulares cilíndricos y cuadrados y miembros a base de angulares laminados en caliente, han indicado para el mismo tamaño y peso, los tubulares cilíndricos resisten 2.5 y 1.5 veces la carga de diseño de losangulares laminados en caliente, cuando la longitud de la columna es igual a 36 y 24 veces la dimensión de la sección, respectivamente. En este capítulo presenta la fundamentación teórica y experimental para determinar la resistencia nominal de miembros cilíndricos tubulares sujetos a flexión y compresión axial. Así mismo, se presentan las especificaciones correspondientes del AISI para del diseño dedichos miembros. 8.2 TIPOS DE TUBULARES CILINDRICOS El comportamiento al pandeo de los tubulares cilíndricos, el cual será discutido mas adelante, es considerablemente afectado por la configuración de la curva esfuerzo-deformación del material, las imperfecciones geométricas como la falta de redondez y los esfuerzos residuales. Por consiguiente, es recomendable clasificar a los tubularescilíndricos en función de su comportamiento al pandeo. En general, los tubulares cilíndricos pueden agruparse en (1) tubos manufacturados y (2) tubos habilitados. Los tubos manufacturados son producidos en serie en plantas a través de diversos métodos como el soldado y la extrusión. Los tubos habilitados son producidos en talleres estructurales a partir de placas soldadas, atornilladas o remachadas. Como lostubos habilitados usualmente tienen mas imperfecciones geométricas, la resistencia al pandeo local de dichos tubos puede ser considerablemente menor que la de los tubos manufacturados. Los tubos manufacturados pueden clasificarse en tres tipos: 1. Tubos sin costuras 2. Tubos soldados 3. Tubos expandidos o formados en frío Para los tubos sin costuras, la curva esfuerzo-deformación es afectada porlos esfuerzos residuales causados por el proceso de enfriamiento de los tubos. El límite de proporcionalidad de los tubos es aproximadamente el 75% del esfuerzo de fluencia. Este tipo de tubo tiene las mismas propiedades en toda la sección. Los tubos soldados producidos a partir de placas soldadas laminadas en frío tienen curvas esfuerzo-deformación con fluencia gradual, como se muestra en la Fig.2.2, debido al efecto de Bauschinger y a los esfuerzos residuales causados por el proceso de manufactura. El límite de proporcionalidad de tubos soldados mediante resistencia eléctrica puede llegar a asumir valores tan bajos como el 50% del esfuerzo de fluencia.

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Los tubos formados en frío también tienen curvas esfuerzo-deformación con fluencia gradual debido al efecto Bauschinger y alefecto del laminado en frío. 8.3 PANDEO POR FLEXION Las ecuaciones básicas para columnas sujetas pandeo elástico e inelástico por flexión discutidas en el Capítulo 6 [Ecs. (6.3) y (6.7)] son usualmente aplicables a miembros tubulares sujetos a compresión con límites de proporcionalidad no menores al 70% del esfuerzo de fluencia. Para tubulares soldados mediante resistencia eléctrica con límites deproporcionalidad relativamente pequeños, las siguientes ecuaciones pueden ser usadas para determinar la resistencia por pandeo 2 por flexión en tubos de acero al carbono con Fy de 3162 y 3865 kg/cm : 1. Para

KL / r ≤ 3π 2 E / Fy  Fy  KL  2 σ T = Fy 1 −   2  3 3 π E  r   

(8.1)

2. Para

KL / r ≥ 3π 2 E / Fy σe = π 2E ( KL / r ) 2
(8.2)

donde Fy, E, K y L fueron...