Análisis y verificación de miembros de acero con varios tipos de configuraciones de refuerzo – EXCEL

By Ing. Luis Colmenarez
Análisis y verificación de miembros de acero con varios tipos de configuraciones de refuerzo

“BMREINF9” es un programa de hoja de cálculo escrito en MS-Excel con el propósito de análisis y verificación de código de miembros de acero con varios tipos de configuraciones de refuerzo. Específicamente, los miembros son analizados / codificados verificado por el Manual de diseño de tensión admisible (ASD) de la novena edición de AISC. Tensiones reales y admisibles se calculan, con el resultado final como una “relación de tensión” calculada de tensión real / tensión permisible. Ambos determinan los requisitos de soldadura intermedios y finales para unir el refuerzo al miembro existente.

Tipos de configuraciones de miembros de acero de refuerzo

Este programa es un libro de trabajo que consta de nueve (9) hojas de trabajo, que se describen a continuación:

Nombre de hoja de trabajoDescripcion
Miembro + placa
Análisis del miembro existente reforzado con placa en la parte inferior
Miembro + WTAnálisis del miembro existente reforzado con la sección WT en la parte inferior
Miembro + I-Viga
Análisis de miembro existente reforzado con I-Viga en la parte inferior
Miembro + 4 ángulos
Análisis de miembro existente reforzado con 4 ángulos simétricos
Miembro + 4 bares
Análisis de miembro existente reforzado con 4 barras redondas simétricas
Miembro + 2 Placas
Análisis de miembro existente reforzado con placas superiores e inferiores
Miembro + 2 WT (in)
Análisis de miembro existente reforzado con 2 WT
Miembro + 2 WT (out)
Análisis de miembro existente reforzado con 2 WT (redes eliminadas)

Suposiciones y limitaciones del programa para los miembros de acero de refuerzo

  • Este programa sigue los procedimientos y las pautas del Manual de esfuerzo admisible (ASD) de la novena edición de AISC (1989)
  • Este programa utiliza la base de datos de dimensiones de miembros y propiedades de sección de “Formas AISC Base de datos “, Versión 3.0 (2001), así como el Manual de la 9ª Edición (ASD) de AISC (1989).
  • Este programa supone que el miembro existente está sobrecargado principalmente debido a la flexión del eje X (eje fuerte). Sin embargo, el miembro también puede estar sujeto a una carga axial (compresión o tensión), así como al eje Y (menor eje) flexión. Por lo tanto, se supone que la tensión máxima resultante en la brida superior de la sección compuesta es a ​​compresión, mientras se supone que es tensión en la parte inferior de la sección compuesta.
  • Este programa aborda la preocupación del estado de esfuerzo existente para el miembro original al proporcionar información sobre el momento de flexión “residual” del eje X (eje mayor) en el miembro no reforzado y en algunas de las hojas de trabajo la carga axial “residual” en el miembro no reforzado. Estas cargas “residuales” pueden deberse solo a la carga muerta o una combinación de carga muerta y una porción asumida de la carga viva. El “residual”, el agregado (nuevo) y las tensiones máximas para la viga se calculan de la siguiente manera:

fa(residual, mem) = P(residual, mem)/A
fa(added) = (P(total)-P(residual, mem))/Ac
fa(reinf) = fa(added)
fa(mem) = fa(residual, mem) + fa(added)
fbx(residual, mem) = Mx(residual, mem)12/Sx fbx(added, reinf) = (Mx(total)-Mx(residual, mem))12/Sxc(reinf)
fbx(added, mem) = (Mx(total)-Mx(residual, mem))*12/Sxc(mem)
fbx(reinf) = fbx(added, reinf)
fbx(mem) = fbx(residual, mem) + fbx(added, mem)

donde:

A = área de sección transversal del miembro existente solo
Ac = área de la sección transversal de toda la sección compuesta
Sx = módulo de sección solo para el miembro existente
Sxc (reinf) = módulo de sección referido a las extremidades de los nuevos elementos de refuerzo
Sxc (mem) = módulo de sección referenciado a las extremidades del miembro existente

  • Este programa solicita el momento de “corte” del eje X (eje fuerte) para la viga, que puede ingresarse como valor igual al momento de diseño total, pero es más típicamente igual a la capacidad de momento del existente miembro no reforzado. El momento de “corte” es el momento utilizado para determinar los requisitos de soldadura final para el miembro de refuerzo.
  • En este programa para miembros sujetos a cargas conocidas que consisten en carga axial (compresión o tensión) y / o flexión uniaxial o biaxial, se calculan tanto la tensión real como la permisible, con el resultado final siendo una “relación de esfuerzo” calculada de esfuerzo real / esfuerzo permisible.
  • Para los casos en que la carga axial es compresión, entonces se considera en la brida superior de la sección pero es no se considera al final de la sección. Cuando la carga axial es tensión, entonces no se considera en el brida superior de la sección pero se considera para la parte inferior de la sección.
  • En este programa, si el refuerzo de la viga se ejecuta en toda su longitud, las propiedades de la sección compuesta se utilizará calcular tanto las tensiones de compresión axiales reales como las admisibles. De lo contrario, solo las propiedades de la viga existente original se usa para armaduras que no se ejecutan en toda la longitud de la viga. (Ver Nota # 9.)
  • Cuando un elemento rígido (banda) de un miembro sometido a compresión axial se clasifica como “delgado” elemento (que excede los límites no compactos) según los criterios de pandeo locales, entonces el programa cumple con Apéndice B del AISC. Si la longitud efectiva de la banda para la compresión axial está determinada por la ecuación del AISC. A-B5-8 es se encuentra que es menor que la longitud real de la red, entonces se supone que el área de la red que se deducirá es la mitad cada lado del centroide de la viga existente para determinar las propiedades efectivas de la sección.
  • Este programa utiliza un “Factor de aumento de esfuerzo permitido” (ASIF) que es un multiplicador de cualquiera de los calculó las tensiones admisibles Fa, Fbx y Fby y también el pandeo de la columna de Euler enfatiza F’ex y F’ey. Se usa y aparece solo en el cálculo de la relación de esfuerzo. Típicamente se puede usar un valor de 1.0. Sin embargo, un el valor de 1.333 puede usarse para combinaciones de carga que incluyen cargas de viento o sísmicas.
  • Si un miembro cargado con compresión axial tiene una relación de esbeltez máxima K * L * 12 / r> 200, entonces un aparecerá el mensaje Sin embargo, este programa no considera ni considera a un miembro en particular como “inadecuado” basado en la relación de esbeltez de 200 excedida.
  • Para el caso de compresión axial combinada con flexión, si el valor calculado de fa> = F’e (que no es permitido), aparecerá un mensaje de advertencia (¡error!).
  • Cuando los valores de ‘Lx’, ‘Ly’ o ‘Lb’ son input = 0 ‘(o en realidad <= 1.0’), este programa usará un valor = 1.0 ‘.
  • Cuando el área de la brida superior (compresión supuesta) es <= el área de la parte inferior (tensión supuesta) brida, entonces este programa no considerará el uso de AISC Eqn. F1-8 por Sección F1.3 para determinar la tensión de flexión permitida del eje X, ‘Fbx’.
  • Los valores de ‘Cb’, ‘Cmx’, ‘Cmy’, ‘Kx y’ Ky ‘pueden calcularse (si corresponde) accediendo a ingrese datos a la derecha de la página principal en cada una de las hojas de cálculo. Entonces, estos valores calculados se puede ingresar bajo los parámetros de diseño de miembros en la página principal. (Nota: hay ecuaciones que se aproximan mucho a las soluciones para ‘Kx’ y ‘Ky’ obtenidas utilizando las Tablas de alineación del código AISC).
  • Este programa no calcula ni verifica el corte o la deflexión en el miembro.
  • Este programa no considera la torsión en el miembro.
  • Este programa no considera la deducción por agujeros en miembros sometidos a tensión.
  • En el diseño de soldadura, este programa determina la soldadura mínima de filete del Código AISC, así como la máxima tamaño efectivo de soldadura de filete basado en la resistencia al corte del material base. El tamaño de soldadura utilizado será el tamaño mínimo de soldadura AISC, que no exceda el valor máximo supuesto para una soldadura de paso único de 5/16 “. Si el tamaño máximo efectivo de soldadura de filete es menor que el tamaño real utilizado, entonces la soldadura máxima efectiva de filete El tamaño se utiliza para determinar las longitudes de soldadura requeridas reales.
  • Este programa contiene numerosos “cuadros de comentarios” que contienen una amplia variedad de información que incluye explicaciones de elementos de entrada o salida, ecuaciones utilizadas, tablas de datos, etc. (Nota: presencia de un “cuadro de comentarios” se denota con un “triángulo rojo” en la esquina superior derecha de una celda. Simplemente mueva el puntero del mouse hacia celda deseada para ver el contenido de ese “cuadro de comentarios” en particular.)

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