Miembros en TensinContenido1. Definicin2. Caractersticas3. Complicaciones4. Usos de miembros en tensin5. Comportamiento6. Modos de falla7. Propiedades geomtricas8. Diseo1. DefinicinMiembros en TensinSecciones laminadas o formadas por placas, o barras (redondas, cuadradas o planas), de eje longitudinal recto o seccin transversal constante (miembros prismticos), sujetos a cargas que actan a lo largo de sus ejes centroidales, que producen en cualquier seccin perpendicular a su eje longitudinal, esfuerzos axiales de tensin.

2. CaractersticasEficiencia Un miembro en tensin es el elemento ms simple y eficiente de un sistema estructural. La fuerza axial produce esfuerzos constantes en todo el material que lo compone, sin generar flexin, cortante ni torsin

3. ComplicacionesDificultad en las unionesLas conexiones de los miembros en tensin con el resto de la estructura introducen excentricidades en las cargas, que deben tomarse en cuenta en el diseo

Tolerancias de laminacinLas imperfecciones de los perfiles estructurales laminados utilizados como miembros en tensin, deben ser reconocidas por el diseador y fabricante de estructuras

Esfuerzos residualesLos esfuerzos residuales provenientes del enfriamiento irregular de los perfiles estructurales se toman en cuenta en las normas de diseo

Distribucin de esfuerzosAgujeros en placas y perfiles estructurales utilizados como miembros en tensin, ocasionan concentraciones de esfuerzo, de manera que estos no se distribuyen uniformemente en las secciones transversales

4. Usos de miembros en tensinEstructuras Bodegas y estructuras industriales. Edificios urbanos Armaduras de puentes Armaduras de techo en bodegas y fbricas Vigas de alma abierta en edificio urbanos Torres de transmisin de energa elctrica Puentes colgantes y atirantados (cables) Cubiertos colgantes (Estructuras de grandes claros) Arcos

Estructuras industriales Uso: Contraventeo de vigas y columnas en cubierta y paredes Funciones: Proporcionar soporte lateral Resistir las fuerzas horizontales (viento y sismo)Marco rgido2. Contraventeo horizontal en cubierta3. Contraventeo vertical4. Columnas de fachada5. Contraventeo de columnas de fachada

Sistemas de contraventeo

Ejemplos de contraventeos verticales en edificios de varios pisos

Funciones del contraventeo Evitar problemas de pandeo de un entrepiso o de la estructura completa Resistir fuerzas horizontales sismo o viento Reducir los desplazamientos laterales de la estructuraArmaduras

Estructuras de celosaTorre autosoportante

Naves industriales

Estructura tpica a base de armadura a dos aguas con tirante como elemento en tensinContraventeos simples

Elementos de cubiertaElementos de cubierta de edificios industriales

Cubiertas y tirantes

Elementos de cubierta de edificios industriales y tirantes para el soporte de pisosEdificios urbanos

Cubiertas colgantesLas estructuras ligeras que salvan claros grandes, con mucha frecuencia se resuelven con miembros en tensin

En las estructuras de grandes domos o cpulas invertidas los miembros en tensin resultan muy convenientes

Cubiertas ligeras soportadas sistemas de cables principales y secundariosLas estructuras tridimensionales modernas tienen una gran cantidad de barras trabajando a tensin

6.Modos de fallangulo en tensinFluencia del rea totalFluencia en la seccin total(yielding of gross section)

| Fractura de la seccin netaFractura en la seccin neta(Fracture of Net seccin)

Ruptura por cortante y tensin combinados

Ruptura por cortante y tensin combinados(Block shear rupture)

7. Propiedades geomtricas:Area total :Ag = bt

Ag = b tAg = b1 t1 + b2 t2 + b3 t3rea netarea neta An: rea reducida por la presencia de agujeros para conectores (tornillos o remaches).

Ancho neto Ancho neto, bn: Para una placa perforada con agujeros en una trayectoria normal al eje de la pieza

Para un elemento compuesto por placas perforadas

Para una placa perforada con agujeros colocados en una lnea diagonal o en zigzags = paso, g = gramil

Trayectorias de fallaPlaca con agujeros dispuestos en diagonal o en zig zag

Dimetro de agujerosDurante el proceso de punzonado el material alrededor del agujero puede daarse; por ello las normas de diseo consideran un ancho de agujeros mayor

Para perforaciones estndar se considera que los agujeros tienen un dimetro de 3 mm (1/8) mayor que el de los tornillos.

fag = Dimetro de agujero para remache o tornillos

Descuento por soldaduras

rea neta en soldaduras de tapn o de ranuraPerforaciones en ngulos

Factores que afectan a la seccin netaFactores principales que afectan la eficiencia de la seccin neta Ductilidad del metal Mtodo empleado para hacer los agujeros Cuociente g/d Relacin entre el rea neta y el rea de apoyo sobre el sujetador Distribucin del material de la seccin transversal de la barra, con respecto a las placas de unin, u otros elementos que se utilicen para conectarla Posicin de los planos de corte de los tornillos o remaches respecto a la seccin transversal del miembro

rea neta efectiva

Cuando se conecta un ngulo en tensin a una placa mediante tornillos o soldaduras la superficie de falla corresponde a la interfase de los dos perfilesDefinicin de la excentricidad x usada para calcular la porcin del rea neta que contribuye a la resistencia de la seccin

8.DiseoReferencias principales Especificaciones AISC (2005) Captulo D. Miembros en tensin Captulo D. Seccin D3. Reglas para calcular el rea total, rea neta y rea neta efectiva. Captulo J. Seccin J4.3 (Reglas para ruptura por cortante y tensin combinadas, Block shear rupture).Lmite de esbeltez Recomendacin:L / r 300dondeL: longitud del miembror: radio de giro de la seccin transversal del miembroRequisitos de resistencia El diseo de miembros en tensin consiste en comparar la resistencia con la accin de diseoPu t Pn (LRFD)P Pn/t (ASD)donde:P = Carga de diseoPu = Carga de diseo mayoradaPn = Resistencia nominalt = Factor de reduccin de resistencia (adimensional)t = Factor de seguridad (adimensional)Estados lmite1. Fluencia en rea brutaPn = Fy Agt = 0.9 (LRFD)t = 1.67 (ASD)Fy: esfuerzo de fluencia nominalAg: rea total2. Fractura en rea netaPn = Fu Aet = 0.75 (LRFD)t = 2 (ASD)Fu: esfuerzo de ruptura nominalAe: rea neta efectivarea neta efectivaSeccin D3, especificaciones AISC (2005)

donde:Ae = rea neta efectivaAn = rea netaU = Coeficiente de reduccin del rea que toma en cuenta el rezago por cortante Shear lag (U