ICNC: Dimensionamiento inicial de uniones con cartela

ICNC: Dimensionamiento inicial de uniones con cartela
SN016a-ES-EU
ICNC: Dimensionamiento inicial de uniones con cartela
Este ICNC proporciona reglas para el dimensionamiento inicial de los componentes de las
uniones con cartela para una "Unión articulada". Las reglas se refieren a una unión
atornillada por medio de tornillos no pretensados (i.e. Categoría A: Union atornilladas a
cortadura y aplastamiento)
Índice
1.
Uniones tipo
2
2.
Elección de la unión con cartela
2
3.
Elección del tipo de tornillo
3
4.
Número de tornillos en una unión con cartela
3
5.
Dimensiones de la cartela
5
6.
Tamaño de la soldadura
7
7.
Ductilidad
7
8.
Capacidad de rotación
8
9.
Límites de aplicación
8
10.
Antecedentes
8
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1.
Uniones tipo
Las cartelas se utilizan para uniones viga/columna y viga/viga. Las uniones típicas que
utilizan una sola fila vertical de tornillos se muestran en la Figura 1.1.
Figura 1.1
2.
Uniones tipo viga/columna y viga/viga con cartelas
Elección de la unión con cartela
Existen dos tipos básicos de uniones con cartela (véase la figura 2.1)
1. Cartela con una fila vertical de tornillos.
2. Cartela con dos filas verticales de tornillos.
Se recomienda que:
Si VEd
≤ 0,5 VC, Rd
se adopte una cartela con una fila vertical de tornillos
Si 0,75 VC,Rd ≥ VEd > 0,5 VC,Rd se adopte una cartela con dos filas verticales de tornillos
If VEd
> 0,75 VC, Rd
se debe utilizar una unión con cartela de extremo
En las fórmulas anteriores:
VEd
es el esfuerzo cortante de cálculo y
VC,Rd
es la resistencia a cortante de cálculo de la viga soportada
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Figura 2.1
3.
Uniones con cartela con una y dos filas verticales de tornillos.
Elección del tipo de tornillo
Se recomienda utiliza un tornillo de un grado y un diámetro en un rango limitado de
longitudes.
Este documento y los ICNC de resistencia a cortante y de atado de uniones con cartela
(SN017 y SN018) corresponden a uniones a cortante y aplastamiento de Categoría A (según
se definen en EN1993-1-8 §3.4.1), que utilizan tornillos no pretensados. Para este tipo de
uniones, el tipo de tornillo que se utiliza generalmente depende del país donde se construye:
los tornillos de clase 10.9 se utilizan en la mayoría de países de Europa, pero los tornillos de
clase 8.8 se utilizan en Francia y en el Reino Unido.
Generalmente, los tornillos deben estar completamente roscados. El tamaño de tornillo
utilizado con más frecuencia es:
Diámetro de tornillo = 20 mm
Longitud = 60 mm.
Sin embargo, los procedimientos de verificación de las uniones con cartela que se indican en
SN017 y SN018 son válidos para los tornillos de clase 4.6 a clase 10.9, con otros diámetros y
longitudes.
4.
Número de tornillos en una unión con cartela
El número mínimo de tornillos (M20, tipo 8.8 ó 10.9) que se debe adoptar viene determinado
por lo siguiente:
n=
VEd
K
Donde:
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n es el número total de tornillos (i.e n1 × n2 )
n1 es el número de filas horizontales de tornillos
n2 es el número de filas verticales de tornillos
(Para una fila vertical de tornillos, n debe redondearse al número entero más próximo.
Para dos filas verticales de tornillos, n debe redondearse al múltiplo de 2 más
próximo.)
VEd es el esfuerzo cortante de cálculo en kN
El valor de K depende del tipo de unión con cartela (i.e. una o dos filas verticales de
tornillos). Las Tablas 4.1 y 4.2 indican los valores de K para los dos casos.
Tabla 4.1
Valores de K de una fila vertical de tornillos (i.e. n2 = 1)
Tipo del acero
(el menor entre la
cartela y
viga soportada)
S235
S275
S355
Canto de la viga
soportada
hb1
mm
K para el grosor t
(el menor entre la cartela y alma de viga
soportada)
t = 10 mm
t = 8 mm
hb1 ≤ 400
30
25
400 < h b1 ≤ 600
50
40
h b1 > 600
55
45
h b1 ≤ 400
40
35
400 < h b1 ≤ 600
60
50
hb1 > 600
65
55
hb1 ≤ 400
45
40
400 < h b1 ≤ 600
70
60
h b1 > 600
80
65
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Tabla 4.2
Valores de K de dos filas verticales de tornillos (i.e. n2 = 2)
Tipo del acero
(el menor entre la
cartela y
viga soportada)
S235
S275
S355
Canto de la viga
soportada
hb1
mm
K para el grosor t
(el menor entre la cartela y alma de viga
soportada)
t = 10 mm
t = 8 mm
h b1 ≤ 400
20
20
400 < hb1 ≤ 600
30
30
h b1 > 600
35
35
hb1 ≤ 400
25
25
400 < h b1 ≤ 600
35
35
hb1 > 600
40
40
hb1 ≤ 400
30
30
400 < hb1 ≤ 600
40
40
hb1 > 600
45
45
bp
bp
gh
e1,b
gh
gv
e1,b
e1
a
p1
hp
e1
a
p1
p1
p1
e1
e1
e 2 e2,b
he
hp
e 2 p 2 e2,b
z
n2= 1
Figura 4.2
5.
gv
he
z
n2 = 2
Parámetros de la cartela
Dimensiones de la cartela
a) Según el diámetro del tornillo, seleccionar distancias a extremos y bordes no
inferiores a 2d:
i.e. e1 , e2 , e1,b y e2,b ≥ 2d
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b) Altura de la cartela
Altura mínima de la cartela hp = 0,6hb1
Altura máxima de la cartela = d b1
Nota: Generalmente, la altura de la cartela se redondea al múltiplo de 10 mm
más próximo.
c) Separación de los tornillos verticales: depende del número de tornillos. Para tornillos M20,
p1 no debe ser inferior a 70 mm
d) Para los tornillos M20, se recomiendan las siguientes dimensiones, según el canto de la
viga soportada.
Tabla 5.1
Espesor y anchura de las cartelas para una fila vertical de tornillos (n2 = 1)
Canto de la viga
soportada
hb1 (mm)
Espesor de la
cartela
tp (mm)
Anchura de la
cartela
Hueco
horizontal
gh (mm)
Distancia al
borde de la
viga
e2,b (mm)
Distancia al
borde de la
cartela
e2 (mm)
h b1 ≤ 600
10
100
10
40
50
h b1 > 600
10
120
20
40
60
Tabla 5.2
Espesor y anchura de las chapas atornilladas al alma para dos filas verticales de
tornillos (n2 = 2)
Canto de la viga
soportada
hb1 (mm)
Espesor de
la cartela
tp (mm)
Anchura de
la cartela
bp (mm)
Hueco
horizontal
gh (mm)
Distancia al
borde de la
viga
e2,b (mm)
Separación
transversal
de tornillos
p2 (mm)
Distancia al
borde de la
cartela
e2 (mm)
h b1 ≤ 600
10
160
10
40
60
50
h b1 > 600
10
180
20
40
60
60
donde:
d
es el diámetro del tornillo
db1
es la distancia entre los radios de acuerdo de la viga soportada
hb1
es el canto de la viga soportada
hp
es la altura de la cartela
e1,b
es la distancia al borde de la viga o hasta el borde rebajado de la viga
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6.
Tamaño de la soldadura
Deben adoptarse los siguientes tamaños de soldadura en ángulo, según el tipo del acero y el
espesor de la cartela.
Tabla 6.1
Tamaño de la soldadura en ángulo para diferentes tipos de acero y espesores de
cartela
Tipo de acero de la
cartela
Dimensiones, para espesor de cartela tp
8 mm
10 mm
Garganta
a
(mm)
Longitud del
pie de
soldadura
(mm)
Garganta a
(mm)
Longitud del
pie de
soldadura
(mm)
S235
4
6
5
7
S275
4
6
5
7
S355
5
7
5,5
8
tp
1
a
2
s
t f,c , t w,c , t w,b2
Figura 6.2
7.
Soldadura en ángulo, garganta y longitud de pie de soldadura
Ductilidad
Los detalles que se proporcionan en este ICNC ofrecen la ductilidad suficiente para satisfacer
los requisitos de la Sección 16 de SN017.
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8.
Capacidad de rotación
Los detalles que se proporcionan en este ICNC ofrecen la capacidad de rotación suficiente
para que la unión se considere una “unión articulada”.
9.
Límites de aplicación
Este ICNC se aplica a una o dos filas verticales de tornillos (i.e. n2=1 ó n2=2) que utilizan
tornillos no pretensados para la Categoría A: Unión atornillada a cortante y aplastamiento,
según EN1993-1-8 §3.4.1.
10. Antecedentes
Las reglas de este ICNC están basadas en:
(1) Recomendaciones europeas para el diseño de uniones articuladas de estructuras de
acero - Documento elaborado bajo la supervisión de ECCS TC10 por: J.P. Jaspart, S.
Renkin and M.L. Guillaume – Primer borrador, Septiembre de 2003.
(2) Uniones en la construcción en acero – Uniones simples (P212). Steel Construction
Institute y British Constructional Association Ltd., 2002.
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Registro de calidad
TÍTULO DEL RECURSO
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Referencia(s)
DOCUMENTO ORIGINAL
Nombre
Compañía
Fecha
Creado por
Edurne Nunez
SCI
Marzo de
2005
Contenido técnico revisado por
Abdul Malik
SCI
Ago 2005
Contenido editorial revisado por
D C Iles
SCI
16/9/05
1. Reino Unido
G W Owens
SCI
16/9/05
2. Francia
A Bureau
CTICM
16/9/05
3. Alemania
A Olsson
SBI
15/9/05
4. Suecia
C Müller
C Müller
14/9/05
5. España
J Chica
Labein
16/9/05
G W Owens
SCI
26/4/06
Traducción realizada y revisada por:
eTeams Internacional Ltd.
01/02/06
Recurso de traducción aprobado por: F Rey
Labein
08/02/06
Contenido técnico respaldado por los
siguientes socios de STEEL:
Recurso aprobado por el
Coordinador técnico
DOCUMENTO TRADUCIDO
Página 9