CONEXIONES ATORNILLADAS Guadalajara, Jalisco. Agosto 2010 Raúl Granados PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES q § ALCANCE § CONEXIONES DE VIGAS VIGA CON VIGA VIGA A COLUMNA § OTRAS (CONTRAVIENTOS, PLACAS DE BASE, ETC.) § q § q CONCEPTOS BASICOS: RESISTENCIA DE TORNILLOS EJEMPLOS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE VIGAS q RESTRICCION AL GIRO § CONEXIÓN DE CORTANTE § CONEXIÓN DE MOMENTO RESTRICCION TOTAL RESTRICCION PARCIAL q APLICACIONES BASICAS § CONEXIÓN DE VIGA A VIGA (APOYO SIMPLE) § CONEXIÓN DE VIGA A COLUMNA (CONTINUA) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE VIGA CON VIGA PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com SE PUEDEN EMPLEAR AGUJEROS OVALADOS VENTAJAS § SENCILLEZ § VIGA CON HOLGURA 2 ANGULOS DESVENTAJAS § PROBLEMAS DE MONTAJE SI NO SE HACEN AGUJEROS OVALADOS CONEXIÓN CON DOS ANGULOS ATORNILLADOS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com DOBLE ANGULO CONEXIÓN CON DOS ANGULOS ATORNILLADOS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com DAR VUELTA A LA SOLDADURA VENTAJAS § SENCILLEZ § SIN PROBLEMAS DE MONTAJE DESVENTAJAS § ANGULO MAS GRANDE § MAYOR TAMAÑO DE TORNILLOS ALTERNATIVA CON SOLDADURA ANGULO SIMPLE CONEXIÓN CON UN ANGULO ATORNILLADO O SOLDADO PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIÓN CON DOS ANGULOS SOLDADURA Y TORNILLOS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com VENTAJAS § SENCILLEZ § NO SE REQUIEREN AGUJEROS EN LA VIGA SECUNDARIA § DESVENTAJAS PLACA EXTREMA SE REQUIERE MUCHA PRECISION CONEXIÓN CON PLACAS SOLDADURA Y TORNILLOS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIÓN CON PLACAS SOLDADURA Y TORNILLOS PLACA DE CORTANTE PLACA DE CORTANTE PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PLACA DE CORTANTE PERFIL T HECHO CON UNA VIGUETA CORTADA CONEXIÓN CON UNA SOLA PLACA PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com O CON UNA T CONEXIONES DE CORTANTE PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE VIGA A COLUMNA PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIÓN RIGIDA CONEXIÓN SEMI RIGIDA CONEXIÓN DE CORTANTE CONEXIÓN DE CORTANTE RELACION MOMENTO - ROTACION PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE CORTANTE PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PLACA CONEXIÓN CON PLACA SIMPLE (SOLO CORTANTE) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIÓN CON PLACA SIMPLE (SOLO CORTANTE) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 2 ANGULOS CONEXIÓN CON DOS ANGULOS (SOLO CORTANTE) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 2 ANGULOS 2 ANGULOS CONEXIÓN CON DOS ANGULOS (SOLO CORTANTE) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIÓN CON DOS ANGULOS SOLDADURA Y TORNILLOS (SOLO CORTANTE) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com HOLGURA MURO DE CONCRETO CONEXIÓN CON UNA T (A UN MURO DE CONCRETO) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com ANGULO ANGULO ANGULO DE ASIENTO CONEXIÓN CON ANGULO DE ASIENTO (SOLO CORTANTE) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIÓN CON ANGULO DE ASIENTO PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com ANGULO ANGULO PLACA ATIESADOR OPCIONES CONEXIÓN CON MENSULA DE ASIENTO (SOLO CORTANTE) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIÓN CON T DE ASIENTO PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE VIGA A COLUMNA CONEXIÓN A MOMENTO PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIÓN CON PLACAS ATORNILLADAS A LOS PATINES PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PLACAS ATORNILLADAS A LOS PATINES CONEXIÓN CON TES ATORNILLADAS A LOS PATINES Y A LA COLUMNA PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIÓN CON SOLDADURA A TOPE EN PATINES Y PLACA DE CORTANTE PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PATINES SOLDADOS CONEXIÓN CON PATINES SOLDADOS A TOPE Y ALMA ATORNILLADA PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIÓN CON PATINES SOLDADOS ALMA ATORNILLADA PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 4 TORNILLOS SIN ATIESADOR 4 TORNILLOS CON ATIESADOR CONEXIÓN DE PLACA EXTREMA PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 8 TORNILLOS CON ATIESADOR PLACA EXTREMA SOLDADA A LA VIGA Y TORNILLOS A TENSION CONEXIÓN DE PLACA EXTREMA PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com OTRAS CONEXIONES PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONTRAVIENTOS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONTRAVIENTOS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com EMPALMES DE COLUMNAS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PLACAS DE BASE DE COLUMNAS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PLACAS DE BASE DE COLUMNAS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONCEPTOS BASICOS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com TORNILLOS. CASOS A TRATAR TORNILLOS EN CORTANTE TORNILLOS EN TENSION PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com TORNILLOS EN TENSION Y CORTANTE EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com ESTADOS LIMITE 1.Fluencia del ángulo 2.Ruptura en la sección neta del ángulo(incluyendo el cortante defasado) 3. Aplastamiento del tornillo/ desgarramiento del ángulo 4.Bloque de cortante en el ángulo 5.Fractura por cortante en el tornillo 6.Aplastamiento/ desgarramiento en la placa 7.Bloque de cortante en la placa 8.Ruptura de la placa 9.Fluencia de la placa 10.Fractura de la soldadura PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONCEPTOS BASICOS (L R F D ) Ru ≤ Ø Rn Ru = resistencia requerida ( de las cargas factorizadas) Ø Rn = resistencia de diseño Ø = factor de resistencia Rn = resistencia nominal TENSIÓN Fluencia : ØTn = 0.9 Fy Ag Ruptura: Ø Tn = 0.75 Fu Ae CORTANTE Fluencia : ØVn = 0.9 ( 0.6 Fy) Ag Ruptura: ØVn = 0.75 ( 0.6 Fu) An PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Fy = esfuerzo de fluencia FU = resistencia a la ruptura Ag = área total Ae = área neta efectiva An = área neta Para acero A- 36 Fy = 2530 kg/ cm² Fu = 4060 kg/ cm² PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Para acero A- 992 3500 kg/ cm² 4550 kg/ cm² TORNILLOS A-307 tornillos maquinados Fu = 4200 kg/cm² A-325 tornillos alta resistencia Fu = 8400 kg/cm² A-490 tornillos alta resistencia Fu = 10500 kg/cm² PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com TORNILLOS A-325 Y A-490 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com RESISTENCIA DE UN TORNILLO A TENSION LRFD: Ru ≤ ASD: Ra ≤ Rn/ Ω ØRn Ø= 0.75 Ω= 2 Resistencia nominal a tensión: Rn = Fnt Ag Ag = área nominal del tornillo ( fuera de la cuerda) Fnt = esfuerzo nominal a tensión = 0.75 Fu Tornillos A 325: Fu = 8400 kg/cm² Fnt = 6300 kg/ cm² Tornillos A 490: Fu = 10500 kg/cm² Fnt = 7870 kg/ cm² PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com APLICACIÓN Calcular la capacidad de un tornillo Ø 7/ 8” A 325 a) A tensión Rn = Fnt Ag Ag = 3.85 cm² área nominal del tornillo Rnt = 6300 x 3.85 = 24 250 ton LRFD: Ø Rn = 0.75 x 24 250 = 18 200 kg ASD: R / Ω = 24 250 / 2 = 12 120 kg PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com TORNILLOS EN CORTANTE Tipos de juntas a)Trabajo por aplastamiento ( cortante) N cuerda incluida en el plano de cortante X cuerda excluida del plano de cortante a)Trabajo por deslizamiento SC deslizamiento crítico ( fricción). Estas juntas requieren tornillos pretensados En nuestro medio es común diseñar las juntas por aplastamiento PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com JUNTA DE APLASTAMIENTO Plano de cortante PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com JUNTA DE DESLIZAMIENTO (FRICCIÓN ) Tornillo pretensado Compresiones resultantes Tensión en el tornillo Tension en el tornillo PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Superficie de contacto Plano de fricción) JUNTA EN CORTANTE SIMPLE JUNTA EN CORTANTE DOBLE PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com b) Mismo ejemplo pero con el tornillo trabajando a cortante simple (trabajo por aplastamiento) Rn = Fnv Ag F nv = 0.4 Fu cuerdas dentro del plano de cortante Fnv = 0.5 Fu cuerdas fuera del plano de cortante A 325 dentro Fnv = 0.4 x 8 400 = 3 360 kg/ cm² A325 Fnv = 0.5 x 8400 = 4 200 kg/ cm² fuera PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Rnv = 3 360 x 3.85 = 12 900 ton cortante simple LRFD: Ø R n = 0.75 x 12 900 = 9 670 ton ASD: Rn/ Ω = 12 900/ 2 = 6 450 ton En juntas muy largas › 50´´ se reducirá la capacidad del tornillo en 20% De acuerdo con lo anterior se pueden preparar unas tablas para todos los tornillos como se muestra mas adelante PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com JUNTA EN CORTANTE CON DESLIZAMIENTO CRITICO PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com c) A cortante y tensión LRFD : Ru ≤ Ø Rn Ø = 0.75 ASD: Rn ≤ Rn /Ω Ω= 2 Rn = F’nt Ag Ag = área nominal del tornillo F’nt = esfuerzo nominal a tensión incluyendo el cortante F’nt = 1.3 Fnt - Fnt fv/ Ø Fnv ≤ Fnt LRFD F’nt = 1.3 Fnt - Ω Fnt fv/ Fnv ≤ Fnt ASD PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com TORNILLOS A CORTANTE Y TENSIÓN PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONCEPTOS ADICIONALES PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com APLASTAMIENTO EN LOS AGUJEROS ESTADOS LIMITE: Deformación excesiva de los agujeros Desgarramiento PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Rn será el menor de Ø = 0.75 LRFD Ω = 2.0 ASD RESISTENCIA A APLASTAMIENTO PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com TIPOS DE AGUJEROS ESTANDAR dn + 1/16 ´´ ( 1.5 mm) OVALADOS RANURAS CORTAS RANURAS LARGAS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com SEPARACION MINIMA Y DISTANCIA AL BORDE db S › 2.67 db preferible › 3db db = diámetro nominal del tornillo Para las distancias e consultar la tabla J3.4 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com TABLAS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES SIMPLES FUERZAS DE PALANCA CONEXIÓN EXCENTRICAS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com OBTENER LA CARGA DE TENSION PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com ESTADOS LIMITE DE LA CONEXIÓN A TENSION SIMPLE 1.Fluencia en tensión 2.Ruptura en tensión 3.Aplastamiento 4.Bloque de cortante 5.Fractura del tornillo 6.Fractura de la soldadura 7.Sección de Whitmore PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Fluencia en tensión Para diseño PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Ruptura por tensión φPn = 0.75 Fu Ae Fu = resistencia a tensión = 4060 kg/cm² para acero A36; = 4550 kg/cm² para acero A992 Gramil 2.5 Ae = área neta efectiva = U An U = coeficiente de reducción por cortante defasado An = área neta PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CORTANTE DEFASADO PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com An = Area neta = Ag ΣAh + ΣS Ag = área total de la sección transversal Ah = área del agujero = (diámetro del agujero + 1.6 mm) tp S = (s²/4g)tp Nota: An < 0.85 Ag para placas en tensión (la regla no aplica a perfiles) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Significado de s PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com BLOQUE DE CORTANTE tensión pequeña cortante grande tensión grande cortante pequeño La falla ocurre cuando la mayor fuerza alcanza la resistencia de ruptura La fuerza menor puede provocar fluencia o ruptura PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com BLOQUE DE CORTANTE PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com BLOQUE DE CORTANTE FORMULAS Cuando Fu Ant ≥ 0.6FuAnv: φPn = φ [0.6Fy Agv +Fu Ant] < φ[0.6Fu Anv +Fu Ant] Cuando Fu Ant < 0.6FuAnv: φPn = φ[0.6Fu Anv +Fy Agt] < φ[0.6Fu Anv +Fu Ant] φ = 0.75 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com BLOQUE DE CORTANTE Pn = max | ruptura por tensión + | fluencia opuesta | ruptura por cortante min | ruptura opuesta Ruptura por tensión = Fu Ant Ruptura por cortante= 0.6 Fu Anv Fluencia en tensión = Fy Agt Fluencia en cortante = 0.6 Fy Agv PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com BLOQUE DE CORTANTE Ejemplo: Pn = max | Ruptura por tensión |Ruptura por cortante + | Fluencia por tensión min |Ruptura por tensión = ruptura por cortante + fluencia por tensión φ Pn = 0.75 Pn PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Ejemplo: Ant = 5.04cm² Agt= 6.45 cm² ( áreas neta y total en tensión) Anv =16.38cm² Agv = 23.38cm² ( áreas neta y total en cortante) Acero A36 : Fy = 2530 kg/cm² Fu = 4060 kg/cm² Pn = |4060 x 5.04 = 20460 kg | + max 0.6 x 4060 x 16.38 = 39900 min |2530 x 6.45 = 16320 kg |20460 kg Pn = 39900 + 16320 = 56220 kg φPn = 0.75x 56220 = 42160 kg (Nota: las áreas se calculan en el siguiente ejemplo) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com BLOQUE DE CORTANTE CONEXIONES SOLDADAS Area de tensión Area de cortante PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com SECCION DE WHITMORE SECCION CRITICA PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com SECCION DE WHITMORE PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com SECCION DE WHITMORE PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Ejemplo, calcular ΦPn ACERO A 36 TORNS Φ ¾” A 325 N AREA = 23.35 cm² = 2.3 cm PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Estados límite Ángulos: Fluencia en tensión Ruptura por tensión Bloque de cortante PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Estados limite: Tornillos: ruptura por cortante aplastamiento en los ángulos aplastamiento en la placa de conexión Placa de conexión: 1. Fluencia en tensión 2. Ruptura por tensión 3. Bloque de cortante Soldadura : Fractura de la soldadura PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 23.35 cm² Fluencia del ángulo: φPn = 0.9 Fy Ag = 0.9 x 2530 x 23.35 = 53170 kg PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com =15.2 cm 2.3 cm Ruptura del ángulo: φPn = 0.75 Fu Ae = 0.75 Fu UAn An = Ag - Ah = 23.35 - (1.27) (1.91 + 0.16 + 0.16) = = 20.52 cm² U = 1 - x/L = 1 – 2.3/15.2 = 0.849 < 0.9 φPn = 0.75 x 4060 x 0.849 x 20.52 = 53000 kg PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com =5.07 Bloque de cortante en el ángulo: Agv = 1.27 x 18.41 = 23.4 cm² Anv = 1.27 [18.41 - (2.5 x 2.22)] = 16.38 cm² Agt = 1.27 x 5.07 = 6.44 cm² Ant = 1.27 [5.07 - (0.5 x 2.22)] = 5.03 cm² PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Pn = |Ruptura por tensión max |Ruptura por cortante |Fluencia opuesta min |Ruptura opuesta |4060 x 5.03 = 20450 kg + |6.44 x 2530 = 16290 max |0.6x 4060 x 16.38 = 39900 min |20450 = φPn = 0.75 (39900 + 16290) = 42140 kg PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 17.8 RUPTURA DE LA SOLDADURA: φPn = 250 x núm. de dieciseisavos x (long. de la soldadura) = 250 x 5 x 2 x 17.8 = 44500 kg PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com RESUMEN φPn = 36880 kg (controlado por cortante y aplastamiento de los tornillos) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE VIGAS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Consideraciones de diseño Ductilidad Espesor de los ángulos ≤ 5/8´´ Tamaños grandes de soldadura Soldaduras verticales grandes espaciadas con retornos horizontales mínimos Tolerancia en la longitud de la viga +/- 1/4´´ Para facilidad de montaje: Las holguras son normalmente de ½´´ Las distancias al borde se tomarán ¼´´ menores que las detalladas PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Consideraciones de diseño Holgura en la longitud de las vigas PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Consideraciones de diseño Holgura en la longitud de las vigas Descontar ¼´´ s PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com NUEVOS ESTADOS LIMITE Ruptura del bloque de cortante en vigas recortadas - Atornilladas al alma - Soldadas al alma Resistencia a flexión de la viga recortada PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Bloque de cortante en vigas recortadas Area de cortante tornillos separación Area de tensión Conexión atornillada PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Area de cortante Area de tensión Conexión soldada Bloque de cortante en vigas recortadas Resistencia a la ruptura del bloque de cortante Cuando Fu Ant ≥ 0.6Fu Anv: φRn = φ[0.6 Fy Agv + Fu Ant] ≤ φ[0.6Fu Anv +Fu Ant] Cuando Fu Ant < 0.6Fu Anv: φRn = φ[0.6 Fu Anv + Fy Agt] < φ[0.6Fu Anv +Fu Ant] φ = 0.75 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Bloque de cortante en vigas recortadas Rn = Ruptura por tensión + Fluencia opuesta max Ruptura por cortante min Ruptura opuesta PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Vigas recortadas en un extremo Verificar el pandeo aquí Holgura Conexión a cortante simple PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Vigas doblemente recortadas Verificar el pandeo aquí Holgura Conexión a cortante simple PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Resistencia a flexión de vigas recortadas Mu = Ru e < φb Mn Fluencia por flexión Φb Mn = 0.90 Fy Snet Snet = módulo de sección neto Pandeo local del alma φMn = φ Fbc Snet PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Verificar el pandeo aquí Holgura Conexión a cortante simple Resistencia a flexión de vigas recortadas Corte simple Limitaciones: c < 2 d dc < d/2 φFbc = 1 650 000 (tw /ho)² f k < 0.9 Fy f = 2 (c /d) for c / d < 1.0 f = 1 + (c /d) for c / d > 1.0 k = 2.2 (ho /c)1.65 for c / ho < 1.0 k = 2.2 (ho /c) for c / ho > 1.0 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Verificar el pandeo aquí Holgura Conexión a cortante simple Resistencia a flexión de vigas recortadas Corte doble Limitaciones: c ≤ 2 d dct ≤ 0.2 d dcb ≤ 0.2 d φFbc = 3 560 000 [tw² / (c ho)] fd ≤ 0.9 Fy fd = 3.5 - 7.5 (dc/d) dc = max (dct , dcb) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Resistencia a flexión de vigas recortadas Ejemplo: Determinar si la viga es adecuada 18 ton PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Resistencia a flexión de vigas recortadas Ejemplo Viga W14x30 d = 13.8 in (35.0 cm) tw = 0.270 in (0.68 cm) ho = 35.0 – 7.6 = 27.4 cm Snet = 137 cm³ de la Tabla 9-2 del manual PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Resistencia a flexión de vigas recortadas φFbc = 1 650 0000 (tw / ho)² f k < 0.9 Fy c /d = 20.3/ 35.0 = 0.580 < 1.0 f = 2 (c /d) = 2 x 0.580 = 1.16 c /ho = 20.3 / 27.4 = 0.740 < 1.0 k = 2.2 (ho /c)1.65 = 2.2 (27.4 / 20.3)1.65 = 3.61 φFbc =1 650 000 (0.68 / 27.4)² (1.16) (3.61) = 4320 kg/cm² > 0.9 Fy = 0.9 (3500) = 3150 kg/cm² PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Resistencia a flexión de vigas recortadas Cont. φMn = φ Fy Snet = 0.9 x 3500 x 137 = 431 550 kg cm = 4.3 ton m V = 18 ton Mu = Vu e = 18 (0.22) = 4.0 ton < 4.3 correcto PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PLACAS EXTREMAS DE CORTANTE DISTANCIA MINIMA AL BORDE PLACA EXTREMA Nota : las placas extremas tendrán entre ¼ ´´ y 3/8´´ PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Estados limite para las placas extremas Viga: Cortante en la viga completa Resistencia a flexión de la viga recortada Resistencia del alma en la soldadura Soldadura: Ruptura de la soldadura PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Estados límite en la placa extrema y en los tornillos Placa: 1. Fluencia por cortante en la sección completa 2. Ruptura por cortante en el área neta 3. Ruptura en el bloque de cortante Tornillos: 4. Ruptura por cortante 5. Aplastamiento en la placa extrema y sobre la viga o la columna PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Ejemplo de placa extrema Determinar φVn Tornillos ¾´´ A325-N, soldadura E70XX PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Ejemplo de placa extrema Viga W14x30 Fy = 3500 kg/cm² Fu = 4550 kg/cm² d = 35 cm tw = 0.68 cm Estados límite en la viga Fluencia por cortante φVn = 0.9 (0.6 Fy) ho tw = 0.9 (0.6 x 3500) (35 – 7.6) (0.68) = 35200 kg PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Ejemplo de placa extrema Resistencia a flexión de la viga recortada Del ejemplo anterior φMn = 4.3 ton m e = longitud del corte + espesor de la placa = 20.3 + 0.6 = 20.9 cm φ Vn = 4.3 / 0.209 = 20.5 ton = 20500 kg PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Ejemplo de placa extrema Resistencia del alma de la viga en la soldadura Placa L = 21.6 cm tsold = 3/16 in (0.16 cm) φVn = 0. 75(0.6 Fu) (L - 2 tsold) tw = 0.75 (0.6 x 4550) [21.6 - (2 x 0.16)] (0.68) = 29600 kg (Nota: tomar la longitud efectiva de la soldadura = (L – 2 tsold) tw: espesor del alma PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Ejemplo de placa extrema Estado límite por ruptura de la soldadura Soldadura de filete de 3/16 in (0.16 cm) Tamaño mínimo de la soldadura 3/16 in. OK φVn = (250 X 3) (L - 2 tsold) = (2 x 250 x 3) [ 21.6 - (2 x 0.48)] = 31000 kg = 31.0 ton (Nota: tomar la longitud efectiva de la soldadura = (L – 2 tsold) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Ejemplo de placa extrema Estados limite para la placa: tp = 1/4 in (0.63 cm) Acero A36 Fy = 2530 kg/cm² Fu = 4060 kg/cm² Fluencia de la placa por cortante en el área total φVn = 0.9 (0.6 Fy) (2 L tp) = 0.9 (0.6 x 2530) (2 x 21.6 x 0.63) = 37200 kg = 37.2 ton PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Ejemplo de placa extrema Ruptura por cortante en la sección neta de la placa dh´ = 1.9 + 0.16 + 0.16 = 2.22 cm An = (21.6 - 3 x 2.2) (2)(0.63) = 19.0 cm² φVn = 0.75 (0.6 Fu) (An) = 0.75 (0.6 x 4060) (19.0) = 34700 kg = 34.7 ton PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Ejemplo de placa extrema Bloque de cortante en la placa Ruptura PL de 21.6 x 15.2 x 0.63 Ruptura por tensión + Ruptura por cortante PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Fluencia op. Ruptura op. Ejemplo de placa extrema Bloque de cortante en la placa: Ruptura por tensión Fu Ant = 4060(3.2 - 0.5 x 2.22)(2 x 0.63) = 10700 kg Ruptura por cortante 0.6FuAnv = (0.6 x 4060) (18.4 - 2.5 x 2.22) (2 x 0.63) = 39800 kg Rige la ruptura por cortante Ruptura opuesta (tensión) Fu Ant = 10700 kg Fluencia opuesta Fy Agt = 2530 (3.2)(2 x 0.63) =10300 kg RIGE PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Ejemplo de placa extrema Resumen : ΦVn = 0.75 ( ruptura por tensión + fluencia por cortante) ΦVn = 0.75 (39800 + 10300) = 37600 kg = 37.6 ton PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Ejemplo de placa extrema Estados límite en los tornillos Ruptura de los tornillos A325-N Fv = 3360 kg/cm² cortante simple φrn = 0.75 n Fv Ab = 0.75 (1) (3360) (2.87) = 7230 kg/tornillo PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Ejemplo de placa extrema Aplastamiento sobre la placa extrema Deformacion del agujero: φ 2.4 Fu db t = (0.75) (2.4 x 4060) (1.91 x 0.63) = 8750 kg desgarramiento: Agujero de borde: φ 1.2 Fu Lc t = (0.75)(1.2 x 4060) (3.2 – 1.0) (0.63) = 4930 kg < 8750 Otros agujeros: φ 1.2 Fu Lc t = (0.75)(1.2 x 4060) (7.6 – 2.0) (0.63) = 12900 kg > 8750 (Revisar también el aplastamiento en la trabe principal ) Resumen: ΦVn = 4 x 7230 +2 x 4930 = 39780 kg 2 tornillos rigen por ruptura y 4 por aplastamiento PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Ejemplo de placa extrema Resumen: ΦVn Fluencia por cortante Resistencia a flexión (viga recortada) Resistencia del alma en la soldadura Ruptura de la soldadura Fluencia de la placa por cortante Ruptura por cortante en la placa Bloque de cortante en la placa Ruptura de los tornillos 35200 20500 29600 31900 37200 34700 37600 39780 El valor menor es el que rige : PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com ΦVn = 20500 kg = 20.5 ton Conexión con dos ángulos Atornillada-soldada Pueden emplearse agros. oblongos 2 ángulos PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Conexión con dos ángulos Atornillada-soldada Hipótesis: La viga está articulada en la cara de la viga principal La soldadura está sometida a cortante excéntrico 2 ángulos PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Estados límite Viga Fluencia por cortante Resistencia a flexión de la viga recortada Ruptura del bloque de cortante Resistencia del alma en la soldadura Soldadura Ruptura de la soldadura por cortante excéntrico Angulos Fluencia por cortante en el área total Ruptura por cortante en el área neta Ruptura en el bloque de cortante Tornillos Ruptura por cortante Aplastamiento en los ángulos Aplastamiento en la viga principal PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Conexión con dos ángulos Atornillada-soldada Ejemplo Pueden emplearse agros. oblongos Obtener ΦVn para los estados limite de: Ruptura del bloque de cortante en la viga Ruptura de la soldadura por cortante excéntrico Resistencia del alma en la soldadura PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Conexión con dos ángulos Atornillada-soldada Bloque de cortante en el alma 0.6 Fu Anv = 0.6 (4550)(22.2 x 0.69) = 41800 kg Fu Ant = 4550(7.6 – 1.3 – 0.63) (0.69) = 17800 kg < 41800 (rige ruptura por cortante) Fy Agt = 3500 (7.6 - 1.3 – 0.63) (0.69) = 13700 kg < 17800 (rige la fluencia por tensión) ΦVn = 0.75 (41800 + 13700) = 55500 kg PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com área de cortante área de tensión 2 ángulos Conexión con dos ángulos Atornillada-soldada Ruptura de la soldadura por cortante excéntrico El problema se resuelve con las tablas del AISC PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Conexión con dos ángulos Atornillada-soldada De acuerdo con la Tabla 8-9 C = 2.06 C1 = 1.0 para electrodo E-70 D = 3 núm. De dieciseisavos ΦVn = C C1 D L = 2.06 x 1.0 x 3 x 2 x 8.5 = 105 kips = 47.9 ton PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com área de cortante área de tensión 2 ángulos Conexión con dos ángulos Atornillada-soldada Resistencia del alma en la soldadura ΦVn = 0.75 (0.6 Fu)(L) tw = 0.75 (0.6 x 4550)(34.2) x 0.69 = 48300 kg área de cortante área de tensión PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE MOMENTO Tipos Patines soldados/alma atornillada Placas soldadas a los patines/alma atornillada Placas atornilladas a los patines/alma atornillada T atornillada a los patines/alma atornillada Placa de momento extrema PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PATINES SOLDADOS/ ALMA ATORNILLADA PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PATINES SOLDADOS/ ALMA ATORNILLADA Estados límite Soldadura del patín de la viga al patín de la columna Soldadura de penetración completa Soldadura de penetración parcial Soldaduras de filete PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PATINES SOLDADOS ALMA ATORNILLADA No se recomienda el empleo de soldaduras de penetración parcial Las soldaduras de filete deben desarrollar la capacidad del patín de tensión 0.9 Fyf tf (1) Dreq. = 1.5 x 0.250 (1) Dreq. = Mu / ( d – tf ) 1.5 x 0.250 x bf PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PATINES SOLDADOS ALMA ATORNILLADA Estados límite en la placa del alma Fluencia por cortante Ruptura por cortante Aplastamiento Ruptura del bloque de cortante Ruptura de la soldadura Observaciones: La conexión de la placa se diseña para cortante directo (sin excentricidad) En zonas de riesgo sísmico alto se requieren consideraciones especiales PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PLACA SOLDADA A LOS PATINES ALMA ATORNILLADA La placa superior es mas angosta que el patín, La placa inferior es mas ancha PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PLACA SOLDADA A LOS PATINES ALMA ATORNILLADA Estados límite Fluencia de la placa del patín de tensión Ffu = Mu /(d – tp) Ffu ≤ Φ Fy Ag PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PLACA SOLDADA A LOS PATINES ALMA ATORNILLADA Ruptura de la placa del patín de tensión Ffu ≤ Φ Fu Ae = Φ Fu UAg Φ = 0.75 De acuerdo con LRFD cap. B U = 1.0 para L ≥ 2w U = 0.87 para 1.5 w ≤ L < 2w U = 0.75 para w ≤ L < 1.5 w PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PLACA SOLDADA A LOS PATINES ALMA ATORNILLADA Soldadura de la placa del patín de tensión Ffu = Mu/d ≤ Σ de la resistencia de los cordones 0.250 D 0.250 D PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PLACA SOLDADA A LOS PATINES ALMA ATORNILLADA Bloque de cortante del patín de tensión Aplicable solo a los cordones longitudinales Area de tensión 0.250 D Area de cortante PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PLACA SOLDADA A LOS PATINES ALMA ATORNILLADA Pandeo de la placa de compresión Pandeo local (Sistema ingles) atiesado Atiesado 0.250 D Area de tensión Area de Sin atiesar cortante Elemento sin atiesar Elemento atiesado PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Elemento sin atiesar PLACA SOLDADA A LOS PATINES ALMA ATORNILLADA PANDEO DE LA PLACA DE COMPRESION PANDEO POR FLEXION Area de tensión PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Patín de la columna atiesado Atiesado 0.250 D PLACA SOLDADA A LOS PATINES ALMA ATORNILLADA SOLDADURA DE LA PLACA DEL PATIN DE COMPRESION Ffu = Mu/d ≤ Σ de la resistencia de los Area cordones de tensión 0.250 D PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Patín de la columna atiesado Atiesado 0.250 D PLACA ATORNILLADA A LOS PATINES/ ALMA ATORNILLADA Patín de la columna atiesado Atiesado 0.250 D 0.250 D PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PLACA ATORNILLADA A LOS PATINES /ALMA ATORNILLADA Estados límite para la placa del patín de tensión (son los mismos que para cualquier miembro sometido a tensión): Atiesado atiesado 0.250 D 1.Fluencia por tensión 0.250 D 2.Ruptura por tensión 3.Bloque de cortante PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Patín de la columna PLACA ATORNILLADA A LOS PATINES/ ALMA ATORNILLADA PLACA DEL PATIN DE TENSION FLUENCIA Patín deTENSION la POR columna Para la ruptura por tensión: 0.250 D ΦTn = 0.75 Fu An Considerar la sección de Whitmore PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com atiesado Atiesado 0.250 D RUPTURA POR TENSION PLACA ATORNILLADA A LOS PATINES/ ALMA ATORNILLADA FLUENCIA Patín deTENSION la POR Bloque de cortante para la placa columna atiesado Atiesado 0.250 D 0.250 D PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com RUPTURA POR TENSION PLACA ATORNILLADA A LOS PATINES/ ALMA ATORNILLADA Estados límite de la placa de compresión Pandeo atiesado Atiesado 0.250 D Area de tensión Elemento sin atiesar Elemento atiesado Pandeo local PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Elemento sin atiesar Pandeo lateral Patín de la col. PLACA ATORNILLADA A LOS PATINES/ ALMA ATORNILLADA Ruptura de los tornillos y aplastamiento de la placa Area Fu = M u/dde≤ Σ Φrn tensión En juntas muy largas ( L> 50´´, 125cm) reducir la capacidad en 20% PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com atiesado 0.250 D PLACA ATORNILLADA A LOS PATINES/ ALMA ATORNILLADA Estados límite para la viga Resistencia del área reducida a flexión atiesado Atiesado Bloque de cortante 0.250 D PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PLACA ATORNILLADA A LOS PATINES/ ALMA ATORNILLADA Resistencia reducida a flexión atiesado Atiesado 0.250 D Si 0.75 Fu Afn < 0.9 Fy Afg El área efectiva del patín de tensión Afe será igual a (5Fu Afn)/( 6Fy). De aquí se obtendrá Zef (sistema inglés) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PLACA ATORNILLADA A LOS PATINES/ ALMA ATORNILLADA Bloque de cortante en el patín de la viga atiesado Atiesado 0.250 D PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PLACA ATORNILLADA A LOS PATINES/ ALMA ATORNILLADA Placa del alma y tornillos del alma El problema es similar al caso anterior pero sin considerar excentricidad PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com atiesado Atiesado 0.250 D EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO local P= 550 ton Pu1 = 550 ton Vu = 40 ton cortante de piso atiesado Atiesado 0.250 D Vu = 34 ton Vu = 27 ton Mu = 145 tm Mu = 145 tm Pu2 = 605 ton PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO local P= 550 ton Parámetros de diseño Pu1 = 550 ton Vu = 40 ton cortante de piso 145 tm 39.5 cm atiesado Atiesado 38.0 0.250cm D 1.4 cm 1.89 cm 22.9 cm 39.5 cm 2.5 cm 3.02 cm 4.55 cm (diseño) 15.3 303 cm² PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO Pu1LA = 550 ton CONEXIÓN DE LA VIGA A COLUMNA Patín de la viga al patín de la columna: Se soldará directamente con penetración atiesado Atiesado 0.250 D completa empleando placas de respaldo En tales condiciones no hay nada que diseñar Alma de la viga a patín de la columna Se usará una placa simple no se considera excentricidad PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO Conexión de la viga a la columna Pu1 = 550 ton Se propone una placa de 37 x 8.9 x 0.8 cm De acero A36 y 5 tornillos de ¾´´ A325-N atiesado 0.250 D PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO local P= 550 ton Vu = 34 ton Pu1 = 550 ton Estados límite Ruptura por cortante en la sección neta ΦVn = atiesado 0.250 D Bloque de cortante ΦVn = Aplastamiento ΦVn = Cortante en los tornillos ΦVn = 36.2 ton Ruptura de la soldadura ΦVn = 46.2 ton PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO CONCEPTOS ADICIONALES EN LA COLUMNA COLUMNA W 24 X103 Mu = 145 tm Cu = Tu = 145 / 0.598 = 242 ton 40 ton 242 242 ton 242 ton 59.8 242 ton PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 59.8 242 ton EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO CONCEPTOS ADICIONALES EN LA COLUMNA a) Flexión del patín de la columna (J10.1) ΦRn = 0.9( 6.25 tf ² Fy) = 0.9 (6.25 x 3.02² x 3500) = 179600 kg = 179.6 ton < Tu = 242 ton Se requieren atiesadores en 1 y 3 b) Fluencia del alma (J10.2) ΦRn = 0.9( 5k + N) Fy tw k = distancia del borde exterior del patín al punto donde inicia la parte recta del alma N = longitud de aplastamiento (espesor del patín) tw = espesor del alma ΦRn = 1.0( 5 x 4.55 + 2.5) 3500 x 1.89) = 167000 kg = 167 ton < 242 Se requieren en todos los puntos PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO CONCEPTOS ADICIONALES EN LA COLUMNA c) Aplastamiento del alma de la columna (J10.4) ΦRn = 0.75( 0.80) tw ² [1+ 3 ( N/d)(tw/tf)1.5]√EFyw tf/tw Resolviendo para la columna W 24x 103 ΦRn = 251200 kg = 251.2 ton > 242 o.k. PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO CONCEPTOS ADICIONALES EN LA COLUMNA Diseño de los atiesadores Atiesador 1-2 180 242 – min 167 =75 ton 242 - 167 =75 ton 75 + 75 =150 ton PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO CONCEPTOS ADICIONALES EN LA COLUMNA Diseño de los atiesadores Atiesador 1 - 2 Lado de tensión : Ast = 75000 / (0.9 x 2530) = 32.9 cm²75/2 75 ton 75/2 75/2 180 242 – min Lado de compresión : ton Ast = 75000=75 / (0.85 x 2530) = 34.9 cm² Placa de 5/8´´ x 6´´ A = 2 (15.2 – 1.9) (01.59) = 42.3 cm²> Ast ok Soldadura Se propone un cordón de 3/8´´ en ambos lados Cap. de la soldadura 13.3 x 2 x 2 x 6 x 0.250 = 79.8 ton ok PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO RESUMEN PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE MOMENTO CON PLACA EXTREMA Y CONEXIONES DE CONTRAVIENTOS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE MOMENTO CON PLACA EXTREMA Configuraciones LRFD Conexión con 4 tornillos sin atiesadores PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE MOMENTO CON PLACA EXTREMA Configuraciones LRFD Conexión con 8 tornillos y atiesador PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE MOMENTO CON PLACA EXTREMA Nueva Guía16 del AISC Configuraciones básicas PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE MOMENTO CON PLACA EXTREMA Nueva Guía 16 del AISC Configuraciones extendidas PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE MOMENTO CON PLACA EXTREMA Diseño LRFD 4 Tornillos Extendidos sin atiesar Suposición: Sin fuerzas de palanca Los tornillos del lado de compresión resisten todo el cortante PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE MOMENTO CON PLACA EXTREMA Diseño LRFD 4 Tornillos Extendidos sin atiesar Modelo de diseño: Análisis con elemento finito Ecuaciones de regresión PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE MOMENTO CON PLACA EXTREMA Diseño LRFD 4 Tornillos Extendidos Sin Reforzar Limitaciones: No usar para diseño sísmico Tornillos pretensados bp ≤ bf + 2.5 cm g ≤ bf PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE MOMENTO CON PLACA EXTREMA Estados límite: Fractura del tornillo por tensión Resistencia a flexión de la placa extrema Soldadura del patín de tensión Soldadura del alma Cortante en el tornillo del lado de compresión PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE MOMENTO CON PLACA EXTREMA Fractura en los tornillos de tensión 6300 kg/cm² 7900 kg/cm² PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE MOMENTO CON PLACA EXTREMA Resistencia a flexión de la placa extrema Momento crítico efectivo en la placa Fuerza factorizada en el patín Brazo efectivo PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE MOMENTO CON PLACA EXTREMA . Resistencia a flexión de la placa extrema depende del Fy de la viga, de la placa extrema y del tipo de tornillo PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Valores de Ca de la formula anterior Tipo de tornillo Fy de la viga kg/cm² Fy de la placa kg/cm² 2530 2530 3500 3500 2530 3500 2530 2530 3500 2530 3500 3500 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO Resistencia a flexión de la placa Modulo de sección plástico PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO Resistencia a Strength cortante de la placa . End-Plate Shear Ffu < 0.75(0.6)Fu (bp . 2dh´) tp Ffu < 0.9(0.6)Fy bp tp PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO . Soldadura del patín de tensión . Soldaduras de penetración total o de filete para resistir Ffu . Es recomendable desarrollar la resistencia del patín PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO Soldadura del alma Soldadura diseñada para resistir la capacidad a tensión del alma Soldadura diseñada para resistir el cortante Vu PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO Tornillos en el lado de compresión Alternativa: Diseñar todos los tornillos para cortante y tensión PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO 8 tornillos extendidos y atiesador Suposición : Los tornillos del lado de compresión toman el cortante PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO 8 tornillos extendidos y atiesador Modelo de diseño: . Análisis de elemento finito Ecuaciones de regresión PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO 8 tornillos extendidos y atiesador Limitaciones: . No usar en condiciones de sismo . Tornillos con tensión inicial . bp < bf + 2.5 cm . g < bf PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO 8 tornillos extendidos y atiesador Limitaciones: . Usar solo tornillos A325 . pf < 2 1/2 in . pb < 3 db (espaciamiento vertical ) . 5 1/2 in. < g < 7 1/2 in . 3/4 in. < db < 1 1/2 in PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO 8 tornillos extendidos y atiesador Estados límite: . Ruptura del tornillo por tensión . Resistencia a tensión de la placa . Soldadura del patín de tensión . Soldadura del alma . Cortante en los tornillos del lado de compresión . Resistencia del atiesador PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO Fractura del tornillo por tensión ru = Mu / [6 (d . tf)] 6 tornillos efectivos (debido a la accion de palanca) ru < φFt Ab = 0.75 Ft Ab A325 Ft = 6300 kg/cm² ( no se permiten tornillos A490 ) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO Resistencia a flexión de la placa Fuerza por tornillo Paso efectivo Espesor de la placa PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO . Diseño de la soldadura Mismas reglas que para 4 tornillos . Tornillos del lado de compresión Se diseñan para resistir todo el cortante PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO . Diseño del atiesador . Geometría ts > (Fyb / Fys) tw PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO . Soldaduras del atiesador PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO 4 tornillos extendidos sin atiesador PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO - Estados límite . Flexión local del patín . Fluencia local del alma . Aplastamiento local del alma(K1.5) . Pandeo del alma (K1.6) . Fluencia en la zona del panel (K1.7) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO . Patín de la columna Flexión de la placa en la zona de 4 tornillos Pensar en girar 90° la placa Patín de la columna ⇔Placa Alma de la columna ⇔Patín de la viga PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO - Analizar el patín de la columna como placa extrema con: tp = tfc bp = 2.5 c = 2.5 (pf + tfb + pf) Af / Aw = 1.0 y las formulas anteriores PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO -Fluencia local del alma Lcr = tfb + 2w +2 tp + 6k de diseño PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE PLACA EXTREMA DE MOMENTO Igual a las anteriores excepto la longitud crítica: φRn = 1.0 Fyc (tfb + 6k + 2 tp + 2w) twc k = k de diseño - Aplastamiento local del alma Igual a las anteriores para el patín y las conexiones de la placa al patín PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE MOMENTO CON PLACA EXTREMA - Pandeo del alma Similar a las conexiones previas para el patín y para la placa PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES DE CONTRAVIENTOS - Conexiones para contravientos ligeros - Conexiones para contravientos pesados PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES PARA CONTRAVIENTOS LIGEROS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES PARA CONTRAVIENTOS LIGEROS Estados límite Angulos: - Fluencia por tensión - Fractura por tensión - Bloque de cortante tornillos: - Fractura por cortante - Aplastamiento en los ángulos y en la placa PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES PARA CONTRAVIENTOS LIGEROS Soldaduras: - Fractura en la sección de Whitmore PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES PARA CONTRAVIENTOS LIGEROS Placa: -Fluencia por tensión en la sección de Whitmore -Fractura por tensión en la sección de Whitmore - Bloque de cortante PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES PARA CONTRAVIENTOS LIGEROS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES PARA CONTRAVIENTOS LIGEROS Estados límite Angulos: - Fluencia por tensión - Fractura por tensión - Bloque de cortante Soldadura: - Fractura de la soldadura PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES PARA CONTRAVIENTOS LIGEROS Alma de laT: -Fluencia por tensión en la sección de Whitmore -Fractura por tensión en la sección de Whitmore - Bloque de cortante - Fluencia por cortante PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES PARA CONTRAVIENTOS LIGEROS Patín de la T: - Flexión del patín - Fluencia por cortante - Rotura por cortante - Bloque de cortante PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES PARA CONTRAVIENTOS LIGEROS Tornillos: Tensión y cortante combinados Aplastamiento en el patín de la T y en el patín de la columna Patín de la columna: Flexión del patín Alma de la columna: Fluencia del alma PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES PARA CONTRAVIENTOS PESADOS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES PARA CONTRAVIENTOS PESADOS La placa de conexión está soldada a la viga y atornillada a la columna No hay nuevos estados límite Se emplea el método de fuerzas uniformes PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Diagrama de cuerpo libre de la placa Conexión de la diagonal de contraventeo para las fuerzas externas PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES PARA CONTRAVIENTOS PESADOS Combinando (1) y (2) y usando las relaciones de los ángulos PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES PARA CONTRAVIENTOS PESADOS FUERZAS DE LA COLUMNA FUERZAS DE LAS VIGAS DONDE PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com CONEXIONES PARA CONTRAVIENTOS PESADOS Notas: Hb debe ser aumentada en 40% para tener en cuenta la redistribucion de fuerzas en las soldaduras de la placa de conexión La conexión a la columna es una T a tensión Las soldaduras en la viga resisten cortante y tensión Consultar el reglamento LRFD Parte 13 para otros casos y para ejemplos PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com INSTALACION PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com SECUENCIA DE APRIETE PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com APRIETE AJUSTADO PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com METODO DE LA VUELTA DE TUERCA APRIETE AJUSTADO MAS LA ROTACION ESPECIFICADA TORNILLOS CON TENSION INICIAL PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com INSTALACION CON LLAVES CALIBRADAS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com TORNILLOS DE TENSION CONTROLADA (ASTM F 1852) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Punta desprendible Llave de impacto especial Muesca Antes del apriete Durante el apriete Después del apriete INSTALACION DE TORNILLOS DE TENSION CONTROLADA PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Holgura antes del apriete Holgura después del apriete Rondanas planas APRIETE CON INDICADORES DE TENSION DIRECTA (DTIs) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com INDICADORES DE TENSION DIRECTA (DTIs) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Llave de impacto Llaves de mano EQUIPO Y HERRAMIENTAS PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Generador y compresora