Download - Fundamentos Del Diseno de Conexiones_3
-
3-1
SESIN 3
CONEXIONES A CORTANTE
VIGAS A TRABES
VIGAS A COLUMNAS
-
3-2
CURVA MOMENTO ROTACIN
Tipo I Conexiones a momento
Tipo III Conexiones a momento
Tpica lnea de la viga
Tipo II Conexiones a cortante simple
Rotacin
M
o
m
e
n
t
o
M
-
3-3
CONEXIONES TIPO
Placa de extremo a cortante
Doble ngulo Simple ngulo
Placa sencilla en cortante (placa de oreja)
T (cortada de un perfil W o IR)
ngulos de asiento, atiesados y no atiesados
-
3-4
PLACA EXTREMO A CORTANTE
Ventajas:Sencilla pocas partesLa viga no lleva agujeros
Desventajas:Se requiere cortar la viga a un largo exacto
Comentario:
En los E.U. no es frecuente, es comn en Europa y en Australia
-
3-5
-
3-6
CONEXIONES CON DOS NGULOS
Ventajas:La longitud de la viga puede variarSe puede atornillar o soldar a la viga
Desventajas:En patines de columna deben instalarse de ladoPor alma da problemas en montaje
-
3-7
-
3-8
-
3-9
DONLE NGULO
2 ngulos
-
3-10
-
3-11
DOBLE NGULO
2 ngulos
-
3-12
DOBLE NGULO
2 ngulos
Conexin de navaja con dos ngulos
-
3-13
VentajasElimina problemas de montajePocas partes
DesventajasRequiere ngulo gruesoMayor cantidad de tornillos o soldadura
ComentariosNo se recomienda si las vigas no estn contraventeadas
CONEXIN CON UN NGULO
Alternativamente soldada o atornillada
-
3-14
-
3-15
CONEXIN DE PLACA SENCILLA O SHEAR TAB
VentajasSencilla pocas partesNo hay soldadura en la viga
DesventajasAtiesa mas que otros tiposRequiere un diseo cuidadoso
ComentariosExisten dos modelos de diseo con muy diferentes resultados
-
3-16
-
3-17
CONEXIN CON UNA T RECORTADA
VentajasPor un solo lado
DesventajasLa T puede ser muy pesadaRequiere mas atiesamiento excepto la conexin de placa sencilla
ComentariosBsicamente se usa para conectar a un muro de concreto o alguna construccin ya existente
Muro
Tee
-
3-18
CONEXIN DE ASIENTO NO ATIESADO
VentajasPocas partesPocos tornillos
DesventajasRequiere ngulo de estabilidadResistencia limitada
ComentariosUsada para conectar la viga al alma de la columna
-
3-19
CONEXIN DE ASIENTO ATIESADO
Placa de asientoAtiesadorOpcional
ComentariosComnmente usada para conectar al alma de una columna
VentajasPocas partesPocos tornillos
DesventajasRequiere ngulo de estabilidadIntroduce en la columna un estado lmite
Sujetador
Sujetador alternativo
-
3-20
-
3-21
CONSIDERACIONES DE DISEO
Dnde esta la articulacin?
-
3-22
CONSIDERACIONES DE DISEO
Respuesta: En el lado extremo mas flexible
-
3-23
CONSIDERACIONES DE DISEO
Donde esta la articulacin?
-
3-24
CONSIDERACIONES DE DISEO
Consideraciones de ductilidadEspesor del ngulo 5/8 (8.5 mm) (Dobles ngulos)Escantilln amplio (gramil) Amplio espacio vertical para soldar con remates horizontales mnimo
-
3-25
CONSIDERACIONES DE DISEO
Longitud de la viga: Tolerancia 1/4 in
Al acomodar o ajustar:
La separacin del canto de la viga al alma de la trabe (setback) en clculos es usual de 1/2
La distancia al borde se tomar de 1/4 menos que la detallada
-
3-26
CONSIDERACIONES DE DISEO
Tolerancia en longitud de viga
(setback) separacin del canto de la viga al alma de la trabe
-
3-27
CONSIDERACIONES DE DISEO
Tolerancia en la longitud de la viga (recortada)
Mnimo 1/4
-
3-28
CONSIDERACIONES DE DISEO
Longitud efectiva de diseo
Cuando una soldadura se termina al aire la longitud dimensional de ella se reducir en un tamao de la soldadura para los clculos
-
3-29
CONSIDERACIONES DE DISEO
Longitud efectiva de la soldadura
Placa de extremo en cortante Leff = Lw - 2tw
-
3-30
NUEVOS ESTADOS LMITES
Block de cortante en vigas despatinadas por patn superior
Atornilladas por alma
Soldadas por alma
Resistencia a la flexin en vigas despatinadas
-
3-31
BLOCK DE CORTANTE EN VIGAS RECORTADAS
(a) Conexin atornillada (b) Conexin soldada
rea en cortante
rea en tensin
rea en cortante
rea en tensin
n tornillos a s separacin
-
3-32
BLOCK DE CORTANTE EN VIGAS RECORTADAS
Seccin J4.3 (Especificaciones LRFD 1999)
Resistencia a la ruptura en block de cortante
Cuando:
Cuando:
-
3-33
BLOCK DE CORTANTE EN VIGAS RECORTADAS
Rn = Tensin de ruptura Fluencia Opuesta+
mx. Cortante de ruptura Ruptura opuesta
mn.
-
3-34
VIGAS SIMPLEMENTE DESPATINADAS
Conexin a cortante simple
Revisar pandeo aqu
-
3-35
VIGAS DOBLEMENTE DESPATINADAS
Conexin a cortante simple
Revisar pandeo aqu
-
3-36
RESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADAS
Mu = Rue bMnFluencia en flexin
bMn = 0.90 Fy SnetaSneta = mdulo de seccin neta
Pandeo local del alma
bMn = FbcSnetaConexin a cortante simple
Revisar pandeo aqu
-
3-37
RESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADAS
Para vigas simplemente despatinadasLimitacionesc 2ddc d/2Fbc 23590(tw/h0)2 f k 0.9Fyf =2(c/d) para c/d 1.0f =1+(c/d) para c/d > 1.0k =2.2(h0/c)1.65 para c/h0 1.0k =2.2(h0/c) para c/h0 > 1.0
Conexin a cortante simple
-
3-38
RESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADAS
Conexin a cortante simple
Para vigas doblemente despatinadasLimitaciones
c 2ddct 0.2ddcb 0.2d
Fbc = 50840[tw2/(c h0)]fd0.9FyFd=3.5 - 7.5(dc/d)dc = mx(dct , dcb)
-
3-39
RESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADAS
Ejemplo: Determinar si es adecuada
-
3-40
RESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADAS
Datos:
W14x30 Acero A992
d = 13.8 in
tw = 0.270 in
h0 = 13.8 3 = 10.8 in
Sneto = 8.31 in3 Tabla 9.2
-
3-41
-
3-42
RESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADAS
Ejemplo
-
3-43
RESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADAS
Es adecuada
-
3-44
PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE
Nota: El espesor de la placa extremo estar dentro de los lmites de 1/4 a 3/8 in
-
3-45
ESTADOS MINIMOS DE LA PLACA EXTREMO EN CORTANTE
Viga:1. Fluencia por cortante en la viga2. En vigas despatinadas, resistencia a la flexin3. Resistencia del alma en la zona de la soldadura
Soldadura4. Ruptura de la soldadura
-
3-46
Placa:1. Fluencia por cortante 1-12. Ruptura por cortante 2-23. Block de cortante 3-34. Penetracin y desgarre 4 y 5
Tornillos5. Cortante en tornillo
Trabe o columnaPenetracin y desgarre
ESTADOS LMITES DE LA PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE
-
3-47
PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO
Determinar Vn para tornillos de:3/4 in A325N E70XX
-
3-48
PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO
Datos: W14x30 Fy= 50 ksi Fu = 65 ksi
d = 13.84 in tw = 0.27 in
Vigas estado lmite
Fluencia por cortante
Vn = 0.9 (0.6Fy)h0tw= 0.9(0.6x50)(10.84)(0.27) = 79 k
-
3-49
PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO
Viga despatinada resistencia a flexin
Del ejemplo anterior
Mn = 374.0 kipsCon e = longitud del despatinado + espesor de la
placa extremo
e = 8.0 + 0.25 = 8.25 in
Vn = 374.0/8.25 = 45.3 k
-
3-50
PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO
Resistencia del alma de la viga en la soldadura
Placa:
L = 8.5 in
tsold = 3/16 in
Vn = 0.9 (0.6Fy)(L-2tsold)tw= 0.9(0.6x50)[8.5-(2 x 3/16)](0.27) = 52.9 k
La rotura del alma de la viga en la zona de la soldadura no controla
-
3-51
PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO
Soldadura, Estado Lmite
3/16 in tamao D de la soldadura (es placa de 1/4)
Tamao mnimo 3/16 in OK
Vn = (Dx1.392)(L-2tsold)= (2x3x1.392)[8.5-(2 x 3/16)]
= 67.9 k
-
3-52
PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO
Placa estado lmite:
tp =1/4 Acero A36
Fy = 36 ksi
Fu = 58 ksi
Fluencia por cortante en la placaVn = 0.9 (0.6Fy)(2Ltp)
= 0.9(0.6x36)(2x8.5x1/4) = 82.6 k
-
3-53
PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO
Placa:
Ruptura por cortante
-
3-54
PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO
Placa:
Block de cortante
PL x 6 x 0-8
Ruptura x tensin Fluencia OppRn = +mx. Ruptura x cortante mn. Ruptura Opp
-
3-55
PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO
Placa:Block de cortanteTensin de rupturaFuAnt= 58(1.25-0.5x7/8)(2x1/4)
= 23.6 kRuptura por cortante0.6FuAnv= (0.6x58)(7.5-2.5x7/8)(2x1/4)
= 88.1 kControla la ruptura por cortante
-
3-56
PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO
Ruptura opuesta
FuAnt=23.6 k
Fluencia opuesta
FyAgt=36(1.25)(2x1/4)
=22.5 kips
Controla la fluencia opuesta
-
3-57
PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO
Placa: Block de cortante
Vn= 0.75(Ruptura por cortante + Fluencia en tensin)
= 0.75(88.1+22.5)
= 83.0 k
-
3-58
PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO
Placa
Penetracin y desgarre
Penetracin: 2.4Fudbt = (2.4x58)(3/4x1/4)
= 26.1 k
en borde: 1.2FuLct = (1.2x58)(1.25-13/32)(1/4)
= 13.6 k < 26.1 k
Otro: 1.2FuLct = (1.2x58)(3-13/32)(1/4)
= 38.1 > 26.1 k
-
3-59
PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO
Placa: Penetracin / desgarre
Vn = (2 x en borde + 4 x otro)= 0.75(2x13.6)+0.75(4x26.1)
= 98.7 k
-
3-60
PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO
Tornillo: Ruptura
A325-N Fv = 48 ksi
Vn = 0.75FvAb= 0.75(48)(6x0.4418)
= 6x15.9 = 95.4 k
-
3-61
PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO
La resistencia a la flexin de la viga despatinada es la que controla la conexin:Vn = 45.6 k > 40 k
-
3-62
CONEXIONES CON DOS NGULOS
Atornilladas a la trabe Soldadas a la vigaSe pueden usar agujeros horizontales sobredimensionados en corto2 ngulos atornillados y soldados
-
3-63
NGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS
Hiptesis: La articulacin se encuentra en el elemento soportante (la trabe)
La soldadura en el alma de la viga esta sujeta a cortante excntrico
2 ngulos
-
3-64
NGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS
Estados lmites posibles
En la viga:
Fluencia por cortante
En vigas despatinadas, resistencia por flexin
Block de cortante
Resistencia del alma en la zona de la soldadura
Soldadura:
Ruptura de la soldadura por el efecto del cortante excntrico
-
3-65
Estados lmites posibles
En los ngulos:
Fluencia por cortante
Ruptura por cortante
Block de cortante
Penetracin y desgarre
En tornillos:
Ruptura por cortante en la trabe: penetracin y desgarre
NGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS
-
3-66
Determine Vn para los estados lmites:En la viga: block de cortante en el alma
Ruptura en el alma, por excentricidad
Resistencia del alma de la viga en la soldadura
NGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLO
-
3-67
NGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLO
-
3-68
1 Block de cortante en el alma de la viga
0.6FuAnv = 0.6(65)(8.75x0.27)
= 92.1 k
FuAnt = (65)(3-1/2-1/4)(0.27)
= 39.5 < 92.1 k
(La ruptura por cortante controla)
FyAst = (50)(3-1/2-1/4)(0.27)
= 30.4 < 39.5 k (controla la fluencia por tensin)
rea en cortante
rea en tensin
NGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLO
-
3-69
Resistencia del Block de cortante en el alma de la viga
Vn = 0.75(ruptura mxima + mnima opuesta)= 0.75( ruptura por cortante +
fluencia por tensin)
= 0.75(92.1 + 30.4) = 91.9 k
NGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLO
-
3-70
2 Ruptura en la soldadura debido al cortante excntrico
Dimensiones de la tabla 8-9
K, xL, a, etc.
Vn = CC1DL
NGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLO
-
3-71
2 Ruptura en la soldadura debido al cortante excntrico
Vn = CC1DL donde C = coeficiente efectivo de soldadura
C1 = Fu del metal soldante / 70
D = nmero de 1/16 avos del tamao de la soldadura
NGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLO
-
3-72
-
3-73
-
3-74
K = 2.5/8.5 = 0.29 x = 0.053xL = 0.053 x 8.5 = 0.45 in
a = (3.0 0.45)/8.5 = 0.3
NGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLO
-
3-75
Usando la tabla 8-8
C = 2.06C1 = 1 para electrodo E77XX
D = 3
Vn = CC1DL= (2.06)(1.0)(2x3)(8.5)
= 105.6 k
NGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLO
-
3-76
3. Resistencia del alma de la viga en la soldadura
NGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLO
-
3-77
FIN
SESIN 3
SESIN 3CURVA MOMENTO ROTACINCONEXIONES TIPOPLACA EXTREMO A CORTANTECONEXIONES CON DOS NGULOSDONLE NGULODOBLE NGULODOBLE NGULOCONEXIN DE PLACA SENCILLA O SHEAR TABCONEXIN CON UNA T RECORTADACONEXIN DE ASIENTO NO ATIESADOCONEXIN DE ASIENTO ATIESADOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEONUEVOS ESTADOS LMITESBLOCK DE CORTANTE EN VIGAS RECORTADASBLOCK DE CORTANTE EN VIGAS RECORTADASBLOCK DE CORTANTE EN VIGAS RECORTADASVIGAS SIMPLEMENTE DESPATINADASVIGAS DOBLEMENTE DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASPLACA DE EXTREMO EN CORTANTEESTADOS MINIMOS DE LA PLACA EXTREMO EN CORTANTEESTADOS LMITES DE LA PLACA DE EXTREMO EN CORTANTEPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOCONEXIONES CON DOS NGULOSNGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOSNGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOSNGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLOSESIN 3CURVA MOMENTO ROTACINCONEXIONES TIPOPLACA EXTREMO A CORTANTECONEXIONES CON DOS NGULOSDONLE NGULODOBLE NGULODOBLE NGULOCONEXIN DE PLACA SENCILLA O SHEAR TABCONEXIN CON UNA T RECORTADACONEXIN DE ASIENTO NO ATIESADOCONEXIN DE ASIENTO ATIESADOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEONUEVOS ESTADOS LMITESBLOCK DE CORTANTE EN VIGAS RECORTADASBLOCK DE CORTANTE EN VIGAS RECORTADASBLOCK DE CORTANTE EN VIGAS RECORTADASVIGAS SIMPLEMENTE DESPATINADASVIGAS DOBLEMENTE DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASPLACA DE EXTREMO EN CORTANTEESTADOS MINIMOS DE LA PLACA EXTREMO EN CORTANTEESTADOS LMITES DE LA PLACA DE EXTREMO EN CORTANTEPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOCONEXIONES CON DOS NGULOSNGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOSNGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOSNGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLO