ESPECIFICACIONES DEL AISC - I

PERFILES EFICIENTES PARA SECCIONES TRANSVERSALES DE COLUMNA

Cuando se diseña una columna que va a soportar una caiga especificada, el diseñador tiene la responsabilidad de seleccionar la forma general de su sección transversal y determinar las dimensiones requeridas. Los principios siguientes pueden ayudar en la selección inicial del perfil. Un perfil eficiente es aquel que utiliza una pequeña cantidad de material para realizar una función dada. Para columnas, el objetivo es incrementar al máximo el radio de giro con el objeto de reducir la razón de esbeltez. Nótese también que como r

respecto al eje A' A'. 1:1 resultado es que los radios de giro con respecto a las dos qo también son casi iguales. La figura 14-6 muestra una comparación de dos pcrfifcsá patín ancho de 12 plg: uno es tina sección de columna y el otro es un perfil de viga tipa Nótese que el radio de giro mínimo se debe utilizar al calcular la razón de esbeltez.

FACTORES DE DISEÑO PARA COLUMNAS Y CARGA PERMISIBLE - Ejemplo II

FACTORES DE DISEÑO PARA COLUMNAS Y CARGA PERMISIBLE - Ejemplo I

Determine la carga critica sobre una columna de acero cíe sección transversal cuadrada de 12 mm por lado y 300 mm de longitud La columna tiene que ser de acero AISI 1040 temí nado en frío. Uno de sus extremos se soldará rígidamente a un apoyo firme y m se conectará con una junta de pasador. También calcule la carga permisible sobre la columna para un factor de diseño de JV = 3.

FACTORES DE DISEÑO PARA COLUMNAS Y CARGA PERMISIBLE

Debido a que una columna falla por pandeo y por falla última o cadencia del material, los métodos antes utilizados para calcular el esfuerzo de diseño no se aplican a columnas. A si que, la carga permisible se calcula d i vidiendo la carga de pandeo critica con I a fórmula de Euler (ecuación (14-4)) o la fórmula de Johnson [ecuación (14-6)] por un factor de di seno, N. Es decir:

La selección del factor de diseño es la responsabilidad del diseñador a menos que el proyecto figure en un reglamento. Los factores a considerar en la selección de un factor de diseño son similares a los utilizados para determinar factores de diseño aplicados a esfuerzos. Un factor común utilizado en el diseño mecánico es N 3.0. y la razón por la que se seleccionó este valor es la incertidumbre con respecto a las propiedades del material, la fijación de los extremos, lo recto de la columna o la posibilidad de que la carga se aplique con algo de excentricidad y no a lo largo del eje de la columna. L:n ocasiones se usan factores mayores en situaciones criticas y para columnas muy largas. Un la construcción de edificios, donde el diserto está regido por las especificaciones del American Institutcof Steel Construclion, AISC, so recomienda un factor de 1.92 para columnas largas La Alummum Assoeiation requiere A' 1.95 para columnas largas Véanse las secciones 14-9 y 14 10.

FÓRMULA DE J. B. JOHNSON PARA COLUMNAS CORTAS

Si la razón de esbeltez efectiva real de una columna, L/r, es menor que el valor de transición C, , la fórmula de Euler predice una carga crítica exorbitante. Una fórmula recomendada para el diseño de máquinas en el intervalo de LJr menor que Ces la fórmula de J. B. Johnson.

Esta es una forma de un conjunto de ecuaciones 1 Limadas ecuaciones parabólicas, y concuerda perfectamente bien con el comportamiento de columnas de acero de maquinaria típica. La Fórmula de Johnson da el mismo resultado que la fórmula de Euler de la carga critica u la razón de esbeltez de transición C, Entonces, en el CASO de columnas muy cortas, la carga crítica se aproxima a la pronosticada por la ecuación del esfuerzo de compresión directo, o = P/A. Por consiguiente, se puede decir que la fórmula de Johnson se aplica mejor a columnas de longitud intermedia.

FÓRMULA DE EULER PARA COLUMNAS LARGAS

Para columnas largas cuya razón de esbeltez es mayor que el valor de transición C puede usar la fórmula de Euler para predecir la carga crítica con la que la columna comenzaría a pandearse. La fórmula es:

En donde A es el área de la sección transversal de la columna. Otra forma de expresar esta fórmula será en función de inercia, puesto que r2=VA. Entonces la formula se transforma en: