Proyecto Metalicas f
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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRESFACULTAD DE INGENIERIAINGENIERIA CIVIL
ESTRUCTURAS METALICAS CIV- 245Univ. Huanca Quispe Porfirio
Univ. Diaz Osco Ronald Antonio
DOCENTE:Ing. Gonzalo Arteaga Trillo
Página 1SEMESTRE II/2012
PROYECTO DE CURSO CERCHA TIPO FINK CONTRAFLECHADA
DATOS:TIPO: FINK CONTRAFLECHADA
LONGITUD: L = 35 [m]NORMA: AISCACERO: A36
Fy = 36 [ksi]SOBRECARGA NIEVE: SC = 50 [kg/m2]
CUBIERTA: Cubierta = 20 [kg/m2]VIENTO: v = 120 [km/h]SUELO: 2 [kg/cm2]
PUENTE GRUA: P = 4 [ton]SOLAPE: Horizontal = 10 [cm]
Vertical = 25 [cm]
DETERMINACION DEL ANGULO ''α''
Rango: 5 ≤ α ≤ 26.25 (para evitar el efecto del viento)
p/ α = 5⁰ Li = 17.57 [m]p/ α =26.25⁰ Li = 19.51 [m]
σ adm =
𝐿𝑖=𝐿/2𝑐𝑜𝑠𝛼
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Página 2SEMESTRE II/2012
Analisis de cubierta:1) c / 1.85 [m] 2) c / 2.1 [m]
N ⁰ piezas = 11 N ⁰ piezas = 10Long. / pza = 1.85 [m / pza] Long. / pza = 2.1 [m / pza]
Long. = 20.35 [m] Long. = 21 [m]Sopales = 2 [m] Sopales = 1.8 [m]
Alero = 0.5 [m] Alero = 0.5 [m]Li = 17.85 [m] Li = 18.70 [m]
α = 11.36 [⁰] α = 20.64 [⁰]
3) c / 2.45 [m] 4) c / 3 [m]N ⁰ piezas = 8 N ⁰ piezas = 7Long. / pza = 2.45 [m / pza] Long. / pza = 3 [m / pza]
Long. = 19.6 [m] Long. = 21 [m]Sopales = 1.4 [m] Sopales = 1.2 [m]
Alero = 0.5 [m] Alero = 0.5 [m]Li = 17.70 [m] Li = 19.30 [m]
α = 8.62 [⁰] α = 24.94 [⁰]
CERCHA FINK CONTRAFLECHADA
Adoptado:α = 20.64 [⁰]Li = 18.70 [m]H = 6.59 [m] 1.6477257
LARGUEROS:Separacion:
𝛼=arccos(𝐿/2𝐿𝑖) 𝛼=arccos(𝐿/2𝐿𝑖)
𝛼=arccos(𝐿/2𝐿𝑖) 𝛼=arccos(𝐿/2𝐿𝑖)
11.36
17.87 m
35 m
3.52 m
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1.65 [m]e =
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𝛼=arccos(𝐿/2𝐿𝑖)
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DISEÑO DE LARGUEROS:α = 20.64 [⁰]
Separacion:1.65 [m]
CARGAS:CM: Pp cubierta = 20 [kg/m2]
CV: SC nieve = 50 [kg/m2]SC viento = -
Ct = 70 [kg/m2]
q = 115.5 [kg/m]
Pp larguero = 13.4 [kg/m]
qc = 128.90 [kg/m]
CARGAS SOBRE EL PERFIL:
qx = 120.63 [kg/m]qy = 45.43 [kg/m]
EJE ''X'': (Distancia entre cerchas)
4.00 [m]
Momento:maxM x= 241.26 [kg m]
EJE ''Y'': (Distancia entre tirantes)
4.00 [m]
Momento:maxM y= 90.86 [kg m]
e =
.
qc
a
x
y
qX
qY
qc
qyqx
L/2
Lia
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Diseño a Flexion Compuesta:
1er Tanteo:C 3 x 6
Sx = 1.38 [in] = 22.61 [cm3]Sy = 0.268 [in] = 4.39 [cm3]Fy = 36 [klb / in2] = 2531.09 [kg/cm2]
Emtonces:fbx = 1066.84 [kg/cm2]fby = 2068.95 [kg/cm2]
fbx / 0.66Fy = 0.64
fby / 0.75Fy = 1.24Σ 1.88 No cumple
2er Tanteo:MC 3 x 7.1
Sx = 1.82 [in] = 29.82 [cm3]Sy = 0.561 [in] = 9.19 [cm3]Fy = 36 [klb / in2] = 2531.09 [kg/cm2]
Emtonces:fbx = 808.92 [kg/cm2]fby = 988.38 [kg/cm2]
fbx / 0.66Fy = 0.48
fby / 0.75Fy = 0.59Σ 1.08 No cumple
3er Tanteo:MC 3 x 9
Sx = 2.1 [in] = 34.41 [cm3]Sy = 0.667 [in] = 10.93 [cm3]Fy = 36 [klb / in2] = 2531.09 [kg/cm2]
Emtonces:fbx = 701.07 [kg/cm2]fby = 831.30 [kg/cm2]
fbx / 0.66Fy = 0.42
fby / 0.75Fy = 0.50Σ 0.92 Cumple
Adoptado:MC 3 x 9
𝑓𝑏𝑥/0.66𝐹𝑦+𝑓𝑏𝑦/0.75𝐹𝑦≤1𝑓𝑏𝑥=𝑚𝑎𝑥𝑀𝑥/𝑆𝑥 𝑓𝑏𝑦=𝑚𝑎𝑥𝑀𝑦/𝑆𝑦
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peso largero 13.4peso largero 8.121 [kg/m2]
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Página 8+4SEMESTRE II/2012
DISEÑO DE TIRANTES:
α = 20.64 [⁰]Separacion:Largueros: 1.65 [m]Tirantes: 4.00 [m]CARGAS:
CM: Pp cubierta = 20 [kg/m2]Pp larguero = 6.06 [kg/m2]
CV: SC nieve = 50 [kg/m2]SC viento = -
Ct = 76.06 [kg/m2]
Horz = 26.81 [kg/m2]e cercha = 4.00 [m]
Li = 18.70 [m]
T = 2005.23 [kg]
DISEÑO A TRACCION:
Fy = 36 [klb / in2] = 2531.09 [kg/cm2]Fa=0.66Fy = 1518.66 [kg/cm2]
D = 1.30 [cm]D = 0.5 [in]
D = 1/2 [pulg]
e L =e =
𝐹𝑎=𝑇/𝐴𝑛
𝐷=√((4∗𝑇)/(𝜋∗𝐹𝑎))
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Página 9+5SEMESTRE II/2012
CALCULO DE LAS TENSIONES UNITARIAS
Cargas en [Kg]0.5 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5
CERCHA TIPO FINK CONTRAFLECHADA
DATOS:CARGA SOBRE LA CERCHA = 1.00 [Kg]LONGITUD DE LA CERCHA = 35.00 [m]ALTURA DE LA CERCHA = 6.59 [m]
20.64 [º]9.97 [º]
REACCIONES EN APOYOSRvA= 4.00 [Kg]RvO= 4.00 [Kg]
0.35245 0.17320.936 0.985
ANGULO "α"=ANGULO "θ"=
SENO α = SENO θ =
COSENO α = COSENO θ =
5.63
11.36
17.87 m
35 m
3.52 m
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NUDO A
0.35 0.17 X FAB = 4.00
0.94 0.98 FAC 0.00
FAB =5.322
X 4.00 =FAC
REACCIONES EN LAS BARRAS (+) Compresion ; (-) Traccion
solicitaciones en [Kg] solicitaciones en [Kg]AB 18.63 MO 18.63AC -17.70 ON -17.70BC 0.94 MN 0.94BD 18.27 KM 18.27CE -15.17 LN -15.17DC -2.53 KN -2.53EL -7.08 LE -7.08EG -8.43 JL -8.43DE 1.87 KL 1.87DG -2.53 KJ -2.53DF 17.92 IK 17.92FG 0.94 IJ 0.94FH 17.57 IH 17.57GH -10.96 HJ -10.96
VERIFICACION P = 1.00
FAB
FAC
RA
A
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3.07721
AB 18.63 4.46AC -17.70 4.48BC 0.94 0.45BD 18.27 4.47CE -15.17 4.48DC -2.53 4.49EL -7.08 17.15EG -8.43 4.49DE 1.87 0.9DG -2.53 4.48DF 17.92 4.46FG 0.94 0.45FH 17.57 4.46GH -10.96 4.49
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MO 18.63 4.46ON -17.70 4.48MN 0.94 0.45KM 18.27 4.47LN -15.17 4.48KN -2.53 4.49LE -7.08 17.15JL -8.43 4.49KL 1.87 0.9KJ -2.53 4.48IK 17.92 4.46IJ 0.94 0.45IH 17.57 4.46HJ -10.96 4.49
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Página 13+7SEMESTRE II/2012
DISEÑO DE ARMADURA
Nº de Nudos = 8 NudosLongitud Armadura = 35.00 [m]Disr. Entre Armaduras= 4.00 [m]
GEOMETRIA DE LA CERCHA TIPO FINK CONTRAFLECHADA
Barra Longitud Barra Longitud
[Kg] [m] [Kg] [m]
AB 18.63 4.67 MO 18.63 4.67AC -17.70 4.76 ON -17.70 4.76BC 0.94 0.88 MN 0.94 0.88BD 18.27 4.67 KM 18.27 4.67CE -15.17 4.76 LN -15.17 4.76DC -2.53 4.76 KN -2.53 4.76EL -7.08 16.26 LE -7.08 16.26EG -8.43 4.76 JL -8.43 4.76DE 1.87 1.76 KL 1.87 1.76DG -2.53 4.76 KJ -2.53 4.76DF 17.92 4.67 IK 17.92 4.67FG 0.94 0.88 IJ 0.94 0.88FH 17.57 4.67 IH 17.57 4.67GH -10.96 4.76 HJ -10.96 4.76
Tension Unitaria
Tension Unitaria
4.67
4.67
4.76
4.76
8.13
4.76
4.76
4.76
4.76
0.884.67
4.67
0.88
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Página 14+7SEMESTRE II/2012
CALCULO DE SOLICITACIONES EN LAS BARRAS
TABLA
BARRA
TENSION CARGA MUERTA CARGA VIVA TENSIONES
UNITARIA Cubierta Largero Armadura total SC. Nieve total DE
C (+) T (-)20 8.12 27 55.12 50 50 DISEÑO
350.00 142.12 472.50 964.62 875 875 C (+) T (+)
AB 18.62712 0 6519.5 2647.3 8801.3 17968.1 16298.7 16298.7 34266.8 -
AC 0 -17.69924 -6194.7 -2515.4 -8362.9 -17073.1 -15486.8 -15486.8 - -32559.9
BC 0.935829 0 327.5 133.0 442.2 902.7 818.9 818.9 1721.6 -
BD 18.27466 0 6396.1 2597.2 8634.8 17628.1 15990.3 15990.3 33618.5 -
CE 0 -15.17077 -5309.8 -2156.1 -7168.2 -14634.1 -13274.4 -13274.4 - -27908.5
DC 0 -2.528462 -885.0 -359.3 -1194.7 -2439.0 -2212.4 -2212.4 - -4651.4
EL 0 -7.080467 -2478.2 -1006.3 -3345.5 -6830.0 -6195.4 -6195.4 - -13025.4
EG 0 -8.428208 -2949.9 -1197.8 -3982.3 -8130.0 -7374.7 -7374.7 - -15504.7
DE 1.871658 0 655.1 266.0 884.4 1805.4 1637.7 1637.7 3443.1 -
DG 0 -2.528462 -885.0 -359.3 -1194.7 -2439.0 -2212.4 -2212.4 - -4651.4
DF 17.92221 0 6272.8 2547.1 8468.2 17288.1 15681.9 15681.9 32970.1 -
FG 0.935829 0 327.5 133.0 442.2 902.7 818.9 818.9 1721.6 -
FH 17.56975 0 6149.4 2497.0 8301.7 16948.2 15373.5 15373.5 32321.7 -
GH 0 -10.95667 -3834.8 -1557.2 -5177.0 -10569.0 -9587.1 -9587.1 - -20156.1
MO 18.62712 0 6519.5 2647.3 8801.3 17968.1 16298.7 16298.7 34266.8 -
ON 0 -17.69924 -6194.7 -2515.4 -8362.9 -17073.1 -15486.8 -15486.8 - -32559.9
MN 0.935829 0 327.5 133.0 442.2 902.7 818.9 818.9 1721.6 -
KM 18.27466 0 6396.1 2597.2 8634.8 17628.1 15990.3 15990.3 33618.5 -
LN 0 -15.17077 -5309.8 -2156.1 -7168.2 -14634.1 -13274.4 -13274.4 - -27908.5
KN 0 -2.528462 -885.0 -359.3 -1194.7 -2439.0 -2212.4 -2212.4 - -4651.4
LE 0 -7.080467 -2478.2 -1006.3 -3345.5 -6830.0 -6195.4 -6195.4 - -13025.4
JL 0 -8.428208 -2949.9 -1197.8 -3982.3 -8130.0 -7374.7 -7374.7 - -15504.7
KL 1.871658 0 655.1 266.0 884.4 1805.4 1637.7 1637.7 3443.1 -
KJ 0 -2.528462 -885.0 -359.3 -1194.7 -2439.0 -2212.4 -2212.4 - -4651.4
IK 17.92221 0 6272.8 2547.1 8468.2 17288.1 15681.9 15681.9 32970.1 -
IJ 0.935829 0 327.5 133.0 442.2 902.7 818.9 818.9 1721.6 -
IH 17.56975 0 6149.4 2497.0 8301.7 16948.2 15373.5 15373.5 32321.7 -
HJ 0 -10.95667 -3834.8 -1557.2 -5177.0 -10569.0 -9587.1 -9587.1 - -20156.1
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Página 15+9SEMESTRE II/2012
6.1.1 Cuadro de diseño de elementos COMPRIMIDOS
PERFIL A PROBAR Esbeltezfa
T,critica Treal<Tcritica
Barra TIPOA rmin
λANxfa
Si No[Kg] [K] [in2] [in] [ksi] [k]
AB 4.67 34266.84 75.54 W8X28 8.2 1.62 113.49 11.20 92.15 OK .
W8X2875.54 L8X8x11/8 16.7 1.56 117.86 10.59 176.81 OK .75.54 W 8x35 10.3 2.03 90.57 14.14 145.61 OK .75.54 W 6x25 7.4 1.53 120.17 10.26 75.40 . No
BC 0.88 1721.57 3.80 C 3X4.1 1.2 1.17 29.61 19.97 24.16 OK .
L2X2x1/83.80 L2X2x1/8 0.5 0.40 87.05 14.55 7.04 OK .3.80 L1x1x1/8 0.2 0.30 113.97 11.13 2.60 . No3.80 W4X13 3.8 0.99 34.96 19.58 74.79 OK .
BD 4.67 33618.46 74.11 W6X15.5 4.5 1.46 125.93 9.42 42.00 . No
W 6x2574.11 W 8x35 10.3 2.03 90.57 14.14 145.61 OK .74.11 W8X28 8.2 1.62 113.49 11.20 92.15 OK .74.11 W 6x25 7.4 1.53 120.17 10.26 75.40 OK .
DE 1.76 3443.14 7.59 W16X45 13.3 1.57 44.13 18.85 250.74 OK .L3x3x3/167.59 L1x1x1/8 0.2 0.30 227.93 2.87 0.67 . No
7.59 L3x3x3/16 1.1 0.60 116.26 10.81 11.79 OK .DF 4.67 32970.07 72.69 W6X15.5 4.5 1.46 125.93 9.42 42.00 . No
W 6x2572.69 W 8x35 10.3 2.03 90.57 14.14 145.61 OK .72.69 W 6x25 7.4 1.53 120.17 10.26 75.40 OK .
FG 0.88 1721.57 3.80 L2X2x1/8 0.5 0.40 87.05 14.55 7.04 OK . L2X2x1/83.80 L1x1x1/8 0.2 0.30 113.97 11.13 2.60 . No
3.80 W4X13 3.8 0.99 34.96 19.58 74.79 OK .FH 4.67 32321.69 71.26 W8X17 5.0 1.22 150.70 6.58 32.94 . No
W 6x2571.26 W 8x35 10.3 2.03 90.57 14.14 145.61 OK .71.26 2 L5X5x5/8 11.7 1.52 120.96 10.14 118.89 OK .71.26 W 6x25 7.4 1.53 120.17 10.26 75.40 OK .
6.1.1 Cuadro de diseño de elementos traccionadosPERFIL A PROBAR T,critica Treal<Tcritica Esbeltez
λ<500
Barra Longitud[m] TIPOAB AN rmin ANxFa
Si No λ[Kg] [K] [in2] [in2] [in] [k] Si No
AC 4.76 32559.89 71.78 W8X13 3.83 3.26 1.62 70.32 . 115.68 OKW 8x1571.78 W8x28 8.23 7.00 1.62 151.10 OK 115.68 OK
71.78 W 8x15 4.4 3.77 0.88 81.33 OK 213.93 OKCE 4.76 27908.48 61.53 W8X13 3.83 3.26 0.84 70.32 OK 222.57 OK
W8X1361.53 W6x25 7.35 6.25 1.53 134.95 OK 122.48 OK61.53 W8x15 4.43 3.77 0.88 81.33 OK 212.96 OK
DC 4.76 4651.41 10.25 L2x2x1/8 0.48 0.41 0.40 8.89 . 470.86 OKL2x2x3/16
10.25 L2x2x3/16 0.72 0.61 0.39 13.13 OK 475.64 OKEL 16.26 13025.38 28.72 W6X8.5 2.51 2.13 0.89 46.08 OK 719.28 .
W6X8.5
Tension de diseño
Tension de diseño
Perfil adoptado
Longitud[m]
Tension de diseño
Tension de diseño
Perfil adoptado
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ESTRUCTURAS METALICAS CIV- 245Univ. Huanca Quispe Porfirio
Univ. Diaz Osco Ronald Antonio
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28.72 W6X12 3.54 3.01 0.92 64.99 OK 697.34 . W6X8.5
28.72 W8X10 2.96 2.52 0.84 54.35 OK 763.00 .EG 4.76 15504.71 34.18 W6X8.5 2.51 2.13 0.84 46.08 OK 222.57 OK
W6X8.534.18 W8X10 2.96 2.52 0.84 54.35 OK 223.36 OK34.18 W6X16 4.72 4.01 0.97 86.66 OK 193.80 OK
DG 4.76 4651.41 10.25 L2x2x1/8 0.48 0.41 0.78 8.89 . 240.88 OKL2x2x3/16
10.25 L2x2x3/16 0.72 0.61 0.77 13.13 OK 243.70 OKGH 4.76 20156.12 44.44 W6X8.5 2.51 2.13 0.84 46.08 OK 222.57 OK
W6X8.544.44 W8X10 5.01 4.26 1.22 91.98 OK 153.61 OK44.44 W6X16 4.72 4.01 0.97 86.66 OK 193.80 OK
Para realizar la construccion se debe escoger el perfil mas adecuado para todo el cordon superior e inferior. Considerando esto tenemos:
CORDON SUPERIOR
BARRA PERFILBarra Perfil
AB W8X28AB W8X28 BD W8X28
DF W8X28BC L2X2x1/8 FH W8X28
HI W8X28BD W 6x25 IK W8X28
KM W8X28DE L3x3x3/16 MO W8X28
DF W 6x25 CORDON INFERIORBarra Perfil
FG L2X2x1/8 AC W 8x15CE W 8x15
FH W 6x25 EL W6X8.5LN W 8x15
AC W 8x15 NO W 8x15
CE W8X13 MONTANTES Y DIAGONALESBarra Perfil
DC L2x2x3/16 BC L2X2x1/8DC L2x2x3/16
EL W6X8.5 DE L3x3x3/16DG L2x2x3/16
EG W6X8.5 FG L2X2x1/8EG W6X8.5
DG L2x2x3/16 GH W6X8.5HJ W6X8.5
GH W6X8.5 JL W6X8.5IJ L2X2x1/8KJ L2x2x3/16KL L3x3x3/16
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KN L2x2x3/16MN L2X2x1/8
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Cc126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284126.099284
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DISEÑO DE COLUMNAS
DATOS. CARGA MUERTA CARGA VIVA
eL = 1.65 [m]
d = 4.0 [m] Peso Propio de la cubierta 20 Sobrecarga de nieve 50
Li = 24.5 [m] Peso larguero + tirante 8.12 Carga de viento 0
L = 35.0 [m] Peso Propio armadura 27 CARGA VIVA TOTAL 50
H = 6.6 [m] CARGA MUERTA TOTAL 55.12
q = 20.6375
NUMERO DE VANOS: 8
APOYOCARGA MUERTA [kg] CARGA VIVA [kg]
CUBIERTA TIRA+LARGUE ARMADURA S.C. NIEVE VIENTO350 142.12 472.5 964.62 875 IZQ. DER.
A 4.0 1400.0 568.5 1890.0 3858.5 3500.0 - -
875 1839.6 [kg] [K]3500.0 7358.5 7358.485 16.23
DATOS:
A 36 Fy = 36 [ksi]
Asumimos
Articulado-Articulado K = 1 Cc = 126.1
NUMERO DE VANOS: 8
PERFIL ANALIZADO
Fa [Ksi]TIPO
7.00 7358.48 16.22
W 8 X 31 9.12 2.01
22.97
137.11 8.69
W 10 X 33 9.71 1.94 142.06 8.32
W 12 X 40 11.80 1.94 142.06 8.33
W 14 X 43 12.60 1.89 145.81 8.06
OBSERVACION
1.78 0.20 CUMPLE
1.67 0.20 CUMPLE
1.37 0.17 CUMPLE
1.29 0.16 CUMPLE
PERFIL SELECCIONADO W 8 X 31 Gr. 1 A36
[kg/m2] [kg/m2]
[kg/m2] [kg/m2]
[kg/m2] [kg/m2]
[kg/m2]o
TENSION UNITARIA
C.MUERTA TOTAL [kg]
PN = PN = PN = PN = PN =
C.VIVA TOTAL [kg]
CARGA TOTAL [kg]
TENSION DE DISEÑO COLUMNA
PN = PN =
LONGITUD [m]
TENSION DISEÑO [kg]
TENSION DISEÑO [K]
LONGITUD [pie] l KL/rmin
AREA [pulg2] r min [pulg]
1Fa
fa
A
P
[Ksi] fa
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DISEÑO DE PLACAS DE APOYO
PLACAS DE COLUMNAS
PERFIL W 8 X 31 Fy = 36 [ksi]
CARGA 16.23 [K]
Fp = 0.30 [ksi]
d = 8 [pulg]
bf = 8 [pulg]
Aplaca = 54.08
Las dimensiones asumidas son:
B [pulg] D [pulg]
9 9 81
m = 1.3 [pulg]t = 0.24 [pulg]
n = 0.7 [pulg]
PL 9 X 9 X 1/2 A36
[pulg2]
A [pulg2]
D
B
d
0.8 bf
n 0.95 d n
m
m
nf0.75
'f3 ó m
f0.75
'f3t
placayplacay
cc
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DISEÑO A SOLDADURA
BARRA PEFIL P[k] e [pulg] L[pulg]AB W8X28 75.54 0.285 26.03BC L2X2x1/8 3.80 0.125 2.98BD W8X28 74.11 0.285 25.54DE L3x3x3/16 7.59 0.1875 3.98DF W8X28 72.69 0.285 25.05FG L2X2x1/8 3.80 0.125 2.98FH W8X28 71.26 0.285 24.55AC W 8x15 71.78 0.314 22.45CE W 8x15 61.53 0.314 19.24DC L2x2x3/16 10.25 0.1875 5.37EL W6X8.5 28.72 0.194 14.54EG W6X8.5 34.18 0.194 17.30DG L2x2x3/16 10.25 0.1875 5.37GH W6X8.5 44.44 0.194 22.49