Industrial: Placas de anclaje

INTRODUCCIÓN
Las BASES son los elementos constructivos a través de los cuales los soportes transmiten los esfuerzos al
cimiento de manera que éste pueda resistirlos.
MECÁNICA:Transmite un esfuerzo entre dos materiales con
características y comportamientos diferentes.
FUNCIONES
CONSTRUCTIVA: Permite el posicionamiento del pilar y su
aplomado
ELEMENTOS
• Placa de Base
• Cartelas de Rigidez
• Pernos de anclaje
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TIPOLOGÍA
La base más sencilla se forma soldando directamente el soporte a la placa base, sin cartelas de rigidez y con
cuatro pernos.
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TIPOLOGÍA
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TIPOLOGÍA
Es frecuente en obras de edificación que los pernos de anclaje se sustituyan por patillas soldadas a la placa de
base que, posteriormente, se recibe en el hormigón del cimiento. A esta placa se suela el fuste del soporte,
directamente o a través de otra placa. Esta solución no es recomendable para obras de alguna importancia, y
requiere, en todo caso, un cuidadoso control de su colocación en obra.
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ELEMENTOS: A) PLACA DE BASE
Se confeccionan a partir de chapas, cuyos espesores más usuales en edificación se recogen en el Anejo 2.A1,
Productos laminados, de la NBE EA−95
Material: Acero A42b ( El mismo acero que el pilar).
Espesores: 22 mm. e 40 mm.
emin : se fija con la intención de que exista rigidez para la perfecta transmisión de esfuerzos
emax: se fija por motivos de manejabilidad (peso), economía y problemas de exfoliación.
Los espesor, en mm, de las chapas más usuales son :
4,5,6,7,8,9,10,11,12,14,15,18,20,22,25,30,40, 45 y50
según el Anejo 2.A1, Productos laminados, de la NBE EA−95
ELEMENTOS: B) CARTELAS DE RIGIDEZ
FUNCIÓN: Aumentan la rigidez de la placa de base. (A partir de espesores de placa de base de 30 mm).
Material : Acero A 42b.
Espesores entre 12 y 15 mm.
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Los espesor, en mm, de las chapas más usuales son :
4,5,6,7,8,9,10,11,12,14,15,18,20,22,25,30,40, 45 y50
según el Anejo 2.A1, Productos laminados, de la NBE EA−95
ELEMENTOS: C) PERNOS
Constituyen el elemento de unión entre el cimiento y la base. Aunque no son necesarios cuando sólo se
transmite compresión, también deben colocarse a efectos de fijación y facilidad de montaje.
Materiales: Se recogen en la siguiente tabla
Límite
Elástico
Material
B 400 S
B 500 S
A 42b
A 52b
A 4D (A 4t)
A 5D (A 5t)
Kp/cm2
4100
5100
2600
3600
2400
3000
Norma
EHE
EHE
EA 95
EA 95
EA 95
EA 95
Tipo de Barra
Unión
Soldada
Unión Roscada
CORRUGADA
CORRUGADA
LISA
LISA
LISA
LISA
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
No
No
Sí
Sí
Sí
Sí
ELEMENTOS: C) PERNOS
Se colocan, al menos, 4 pernos en pilares empotrados y 2 en apoyados (articulación). Diámetro mínimo: 20
mm.
EHE ( B400 S, B500 S)
6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 25, 32 y 40
NBE EA−95 ( A42b, A52b, A4D, A5D )
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TRANSMISIÓN DE ESFUERZOS
Salvo en el caso excepcional de que el pie del soporte sea articulado, los soportes se consideran empotrados
en la cimentación, lo que hace que la base deba prepararse para resistir los siguientes esfuerzos:
• Esfuerzo
AXIL de
compresión
o (con
menor
frecuencia)
de tracción,
• MOMENTO
FLECTOR,
según el eje
principal de
inercia del
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perfil que
constituye
el pilar (o
según los
dos)
• Esfuerzo
CORTANTE,
según uno o
los dos ejes
• Más
raramente,
MOMENTO
TORSOR
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MODELO DE CÁLCULO
NBE EA−95, "Cuando se trate de materializar un empotramiento, y se disponga una placa de apoyo anclada
al macizo de cimentación, se podrán adoptar, tanto para el cálculo de la compresión máxima sobre el macizo
como para el esfuerzo de tracción en el anclaje, cualquiera de las dos hipótesis siguientes:
Ley triangular
Ley uniforme, en una extensión no superior al cuarto
de la longitud de la placa y situada junto al borde
comprimido de la misma.
En ambos casos, la tensión máxima en el borde más comprimido no deberá exceder de la presión máxima
admisible en el material del macizo.
ESTADOS LÍMITES
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• E.L.U. de Agotamiento del hormigón a compresión.
• E.L.U. de Agotamiento de los pernos a tracción.
• E.L.U. de Anclaje de los pernos en el hormigón.
• E.L.U. de Agotamiento de la placa a flexión.
• E.L.U. de Agotamiento de la placa por flexión transversal.
ESQUEMA MECANICO
EcUACIÓN De equilibrio
Se asume que las tensiones de compresión sobre el hormigón se distribuyen uniformemente en una zona
cuya extensión es menor que 1/4 de la longitud de la placa (a) y que la tracción es absorbida por los pernos
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2 ECUACIONES y 6 INCOGNITAS (T,c,a,b,d',y) ¿?
PREDIMENSIONADO DE LA PLACA.
Para abordar el problema se comienza por asumir una placa de dimensiones:
a = 16 + ap + 16(cm.)
b = 8 + bp + 8 (cm.)
d' = 6 cm.
2 ECUACIONES y 3 INCOGNITAS (T,c,y) ¿?
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E. L. U. DE AGOTAMIENTO DEL HORMIGÓN A COMPRESIÓN
Objetivo: Determinar el par (y, Td)
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Ecuación de equilibrio en E.L.U de agotamiento del hormigón ( c= cu)
siendo para una hipóteis j:
fi = 1,6 coeficiente de ponderación de acciones
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0,85= coeficiente de cansancio del hormigón.
fcd= resistencia de cálculo del hormigón que en
condiciones de ejecución malas no debe superar 100
kp/cm2.
E. L. U. DE AGOTAMIENTO DEL HORMIGÓN A COMPRESIÓN
Es posible despejar "y" de la segunda ecuación y sustituirlo en la primera obteniéndose el valor de Td.
Se ha asumido que:
"las tensiones de compresión sobre el hormigón se distribuyen uniformemente en una zona cuya extensión
es 1/4 de la longitud de la placa". Por tanto, si y>a/4, se aumentarán las dimensiones de la placa. Se debe
cumplir que: 0<y<a/4
E.L.U. DE AGOTAMIENTO DE LOS PERNOS A TRACCIÓN
Objetivo: Determinar el par (, n)
sabiendo que:
2n4
= {20,25,32}
Se alcanza el estado limite último y por tanto el colapso, cuando la tracción sobre los pernos supera la tensión
última de estos, por lo que:
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donde:
n
Número de pernos que están traccionados
Área nominal del perno
, perno roscado
fyk
, en caso contrario
resistencia característica del acero
coeficiente de minoración para el acero. 1,15
De (1), se deduce la expresión que determina el número de pernos n necesarios a cada lado de la placa:
E.L.U. DE AGOTAMIENTO DE LOS PERNOS A TRACCIÓN Y CORTANTE
En este caso se considera también el esfuerzo cortante. Debe verificarse:
• El esfuerzo de tracción es inferior a la solicitación de agotamiento del caso anterior.
b) En la espiga del tornillo:
debiendo cumplirse:
siendo:
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área del núcleo. (Aproximadamente 0,7 veces el área nominal cuando el elemento es roscado)
nt
número total de pernos que soportan la cortadura
E.L.U. DE ANCLAJE DE LOS PERNOS.
Objetivo: determinar !a=!b,neta
La longitud que el perno debe tener embebida en el hormigón debe ser la necesaria para que la fuerza que se
requiere para arrancarlo sea igual a la que lo rompería por tracción.
Cada perno debe ser capaz de soportar una tracción equivalente a:
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La longitud de anclaje depende de la posición que ocupa la barra dentro de la pieza de hormigón,
distinguiéndose POSICIÓN I y POSICIÓN II.
POSICIÓN I, de buena adherencia, en la de las armaduras:
• forman, durante el hormigonado, un ángulo entre 45º y 90ºcon la horizontal (PERNOS) o que en
• caso de formar un ángulo inferior a 45º están situadas en la mitad inferior de la sección o a una distancia
mayor de 30 cm de la cara superior de una cara de hormigonado. (Caso de zapatas).
E.L.U. DE ANCLAJE DE LOS PERNOS.
La longitud básica de anclaje
en el caso de prolongación recta, se obtiene de la siguiente ecuación de equilibrio:
Longitud básica de anclaje
Para barras corrugadas el valor de bm depende:
• del diámetro de la barra ,
• de la calidad del hormigón fck y
• de la propia longitud de anclaje !b
Lo que lleva a una formulación compleja de !b. La EHE, basándose en la experimentación de las
características adherentes de las barras fabricadas en España, establece la siguiente formulación simplificada:
E.L.U. DE ANCLAJE DE LOS PERNOS.
POSICIÓN I
CORRUGADA
LISA (EH−91)
n
H−15 (*)
43
HA−25
33
HA−30
30
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fck
(N/mm2)
H−15 (*)
HA−25
HA−30
m
B 400 S
18
12
10
B 500 S
−
15
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E.L.U. DE ANCLAJE.
Longitud neta de anclaje !b,neta
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Con los siguientes valores de
Tipo de anclaje
Prolongación recta
Patilla, gancho y gancho en U
Barra transversal soldada
Tracción
1
0,7
0,7
Compresión
1
1
0,7
E.L.U. DE AGOTAMIENTO DE LA PLACA A FLEXIÓN.
Objetivo: determinar e, ec y hc. (40 mm " e " 22 mm)
Se define el vuelo:
Se comprobará la flexión en la sección MAA'
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si e>30−35 mm ! poner cartelas.
E.L.U. DE AGOTAMIENTO DE LA PLACA A FLEXIÓN.
Deberemos calcular el nuevo centro de gravedad:
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El nuevo momento de inercia:
Se tomará como módulo resistente el menor de los valores siguientes:
Debiendo cumplirse que:
E.L.U. DE AGOTAMIENTO DE LA PLACA A FLEXIÓN.
Si no cumple:
• Incrementar ec.
• Colocar cartelas horizontales.
• Colocar cartelas diagonales.
• Colocar como cartelas 2 UPN.
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E.L.U. DE AGOTAMIENTO DE LA PLACA POR FLEXIÓN TRANSVERSAL.
Objetivo: verificar e. Debe comprobarse la resistencia a flexión de la palca de base considerada como una
viga continua cuya sección rectangular tiene un canto e y una anchura de 1cm.
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Momento en voladizo (Kp·cm/cm):
Momento en el vano (Kp·cm/cm):
E.L.U. DE AGOTAMIENTO DE LA PLACA POR FLEXIÓN TRANSVERSAL.
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Se tomará el máximo de los dos anteriores:
Hay que comprobar que:
Tomando una franja de ancho unidad de placa, tenemos un módulo resistente de:
, por lo tanto
PLACAS DE ANCLAJE
L18
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