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PROCEDIMIENTO DE CALCULO DE CONEXIONES
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Cons
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rende
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PROCEDIMIENTO DE CALCULO DE CONEXIONES
Cons
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rende
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PROCEDIMIENTO DE CALCULO DE CONEXIONES
Cons
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INDICE
1. PROCEDIMIENTOS DE CLCULO 3 1.1. CLCULO DE FILETES DE SOLDADURA (CON DOBLE FILETE) ............................................... 3 1.2. CONEXIN DE VIGA CON PLANCHA DE CORTE (SINGLE PLATE).................................... 51.3. EMPALME DE COLUMNAS XIE, CIZALLE DOBLE EN ALA Y ALMA CON 4 LINEAS DE
PERNOS .................................................................................................................................................... 8 1.4. EMPALME DE COLUMNAS O DIAGONALES IN/HN. CIZALLE DOBLE EN ALA Y
ALMA CON 4 LINEAS DE PERNOS EN ALA...................................................................................... 13 1.5. EMPALME DE VIGAS IN, CIZALLE DOBLE EN ALAS Y ALMA CON 4 LINEAS DE
PERNOS EN ALA ................................................................................................................................... 18 1.6. CONEXIN APERNADA DE DIAGONALES L XL O TL A GUSSET ..................................... 22 1.7. DOBLE CLIP APERNADO APERNADO................................................................................. 25 1.8. DOBLE PLANCHA DE REFUERZO APERNADA .................................................................... 29 1.9. VERIFICACION INTERACCIN CORTE TRACCIN Y EFECTO TENAZA ........................ 33 1.10. NUDOS EN ELEVACIN ........................................................................................................... 35 1.11. CRUCE DE DIAGONALES EN VIGA TIPO A........................................................................... 40 1.12. CRUCE DE DIAGONALES EN VIGA TIPO B ........................................................................... 42
2. EJEMPLOS DE CLCULO 43 2.1. CONEXIN DE VIGA CON PLANCHA DE CORTE (SINGLE PLATE).................................. 43 2.2. EMPALME DE COLUMNA XIE, CIZALLE DOBLE EN ALA Y ALMA CON 4 LINEAS DE
PERNOS .................................................................................................................................................. 45 2.3. EMPALME DE DIAGONAL HN CIZALLE DOBLE EN ALA Y ALMA CON 4 LINEAS DE
PERNOS EN EL ALA ............................................................................................................................. 49 2.4. EMPALME DE VIGA CIZALLE DOBLE EN ALAS Y ALMA CON 4 LINEAS DE PERNOS EN
LAS ALAS............................................................................................................................................... 53 2.5. CONEXIN APERNADA DE DIAGONAL L A GUSSET ......................................................... 56 2.6. DOBLE CLIP APERNADO-APERNADO................................................................................... 58 2.7. DOBLE PLANCHA DE REFUERZO APERNADA .................................................................... 61 2.8. NUDOS EN ELEVACIN ........................................................................................................... 63 2.9. CRUCE DE DIAGONALES EN VIGA TIPO A........................................................................... 67
3. APNDICE: VERIFICACIONES RECURRENTES 69 3.1. CORTE EXCNTRICO EN GRUPOS DE PERNOS ................................................................... 69 3.2. BLOQUES DE DESGARRAMIENTO EN PLANCHAS............................................................. 70 3.3. VERIFICACIN DE PANDEO EN PLANCHAS A COMPRESION.......................................... 72
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EFECTO
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EFECTOELEVACIN ........................................................................................................... 35
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.comELEVACIN ........................................................................................................... 35A........................................................................... 40
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.comA........................................................................... 40
B ........................................................................... 42
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B ........................................................................... 42EJEMPLOS DE CLCULO 43
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EJEMPLOS DE CLCULO 43DE
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DE CORTE
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CORTECIZALLE
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CIZALLE DOBLE
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DOBLEPERNOS .........................................................................................................................
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PERNOS .........................................................................................................................CIZALLE
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CIZALLEALA ............................................................................................................................
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ALA ............................................................................................................................CIZALLE
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CIZALLE DOBLE
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DOBLEALAS............................................................................................................................................... 53
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ALAS............................................................................................................................................... 53
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APERNADA
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APERNADA DE
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DE DIAGONAL
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DIAGONALAPERNADO-APERNADO................................................................................... 58Co
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APERNADO-APERNADO................................................................................... 58Cons
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DECons
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DE REFUERZOCons
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REFUERZO
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3 de 73 1. PROCEDIMIENTOS DE CLCULO
1.1. CLCULO DE FILETES DE SOLDADURA (con doble filete) a) Datos de Entrada Carga de corte que solicita la soldadura : V Carga de traccin que solicita la soldadura : T Momento flector que solicita la soldadura : Mf Momento torsor que solicita la soldadura : Mt Largo de la soldadura : h Distancia entre filetes : b
b
h
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Carga de corte que solicita la soldadura : V Co
nstru
Apren
de.co
m
Carga de corte que solicita la soldadura : V Carga de traccin que solicita la soldadura : T Co
nstru
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de.co
m
Carga de traccin que solicita la soldadura : T Momento flector que solicita la soldadura : Mf
Cons
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Momento flector que solicita la soldadura : Mf
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4 de 73 b) Clculo del Filete Requerido Filete mnimo : amin = max { Fr / (0.4Fy); Fr 2 / (0.3Fu) } Finalmente se debe verificar que el filete de soldadura cumpla con el mnimo exigido por AWS.
ep max (mm)
a min (mm)*
ep 6.4 3 6.4 < ep 12.7 5 12.7 < ep 19 6
ep > 19 8 * En estructuras con cargas dinmicas a min = 5 mm
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Filete mnimo : amin = max { Fr / (0.4
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Filete mnimo : amin = max { Fr / (0.4
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1.2. CONEXIN DE VIGA CON PLANCHA DE CORTE (SINGLE PLATE)
a) Datos de Entrada
Dimensiones de los elementos Altura total : H Ancho de alas : B Espesores de alas : e Espesor de alma : t Espesor de plancha de corte : tp Propiedades del acero Tensin de fluencia (kg/cm2) : Fy Tensin de rotura (kg/cm2) : Fu Carga de diseo Corte V = (%) t (H 2e) 0.4Fy Donde: (%) : Porcentaje de clculo de la conexin = 75%
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Dimensiones de los elementosCons
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Dimensiones de los elementosAltura total : H C
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Altura total : H Con
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Cons
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6 de 73 b) Datos de Conexin Tipo de unin : Aplastamiento Tipo de perno : A325 ( Hilo incluido en plano de corte ) Espacio mnimo entre pernos : Smin = 3 dp Distancia mnima al borde : Lvmin = 1.5 dp Dimetro del perno : dp Dimetro de agujero : dh = dp + 1/16 Soldadura : Electrodo E70-XX
c) Clculo del Nmero de Pernos Eleccin de pernos Corte admisible del perno : Va Espacio entre pernos a usar : S1, S2 Distancia al borde a usar : Lv Excentricidad del grupo de pernos : ex Nmero de pernos
Se verifica corte en los pernos, aplastamiento en alma y plancha, y el efecto de la excentricidad de la carga. C requerido: Por resistencia de pernos C(req)1 = V / Va Por aplastamiento del alma C(req)2 = V / (dp t 1.2Fu) Por aplastamiento de la plancha C(req)3 = V / (dp tp 1.2Fu) Por excentricidad del corte C(ICHA) : Segn ICHA (Ver punto 3.1) C(req) = max { C(req)1; C(req)2; C(req)3} Si C(ICHA) > C(req) La configuracin del grupo de pernos elegida es satisfactoria d) Clculo de Filete de Soldadura. Se calcula segn el punto 1.1, con doble filete, considerando las siguientes cargas: Carga de corte : V Carga de traccin : T = 2.5 Ton (*) Momento flector : Mf = V ex Momento torsor : Mt = 0 NOTA (*): Segn especificaciones, la conexin deber ser capaz de resistir una carga de traccin de 2.5 Ton, actuando de forma independiente del corte.
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Se verifica corte en los pernos, aplastamiento en alma y plancha, y el efecto de la
Cons
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Se verifica corte en los pernos, aplastamiento en alma y plancha, y el efecto de la
C(req)1 = V / Va
Cons
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C(req)1 = V / VaPor aplastamiento del alma
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Por aplastamiento del alma C(req)2 = V / (dp
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C(req)2 = V / (dp Por aplastamiento de la plancha Co
nstru
Apren
de.co
m
Por aplastamiento de la plancha
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7 de 73 e) Verificacin Plancha Conectora Fluencia en el rea bruta V 0.4 Fy tp L Fractura en el rea neta V 0.3 Fu tp (L Npf dh) Corte en bloque Av = { Lv + (Npf - 1)(S1 - dh) - 0.5dh } tp At = { (Np / Npf - 1)(S2 - dh) - 0.5dh + Lv } tp V 0.3 Fu Av + 0.5 Fu At Donde: Np : Nmero de pernos totales. Npf : Nmero de pernos por fila. L : Altura de la plancha Verificacin del momento flector
Se debe verificar que la resistencia al momento flector de la placa de corte supere la solicitacin producto de la excentricidad de corte, y se deben satisfacer los requerimientos del AISC para la ductilidad de este tipo de conector. Mf 0.6Fy (1/6 tp L2)
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Verificacin del momento flector
Cons
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Verificacin del momento flector
Se debe verificar que la resistencia al momento flector de la placa de corte supere
Cons
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Se debe verificar que la resistencia al momento flector de la placa de corte supere la solicitacin producto de la excentricidad de corte, y se deben satisfacer los Co
nstru
Apren
de.co
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la solicitacin producto de la excentricidad de corte, y se deben satisfacer los requerimientos del AISC para la ductilidad de este tipo de conector. Co
nstru
Apren
de.co
m
requerimientos del AISC para la ductilidad de este tipo de conector.
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1.3. EMPALME DE COLUMNAS XIE, CIZALLE DOBLE EN ALA Y ALMA CON 4 LINEAS DE PERNOS
S2
S3
eiep
lva
S1
S1
S6
lva
S6S4
S5 S7
bt
H
e
t
B
bp
bi
bt
S8
a) Datos de Entrada Dimensiones de la columna Altura total : H Ancho de alas : B Espesor de alas : e Espesor de alma : t Propiedades del acero Tensin de fluencia (kg/cm2) : Fy Tensin de rotura (kg/cm2) : Fu
N Pernos alas
N Pernos alma
N Filas Ala
N Filas Alma
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S6
Cons
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9 de 73 Datos de conexin Tipo de unin : Aplastamiento Tipo de perno : A325 ( Hilo incluido en plano de corte ) Espacio mnimo entre pernos : Smin = 3 dp Distancia mnima al borde : Lvamin = 1.5 dp Dimetro de agujero : dh = dp + 1/16 Cargas de diseo Carga de traccin sobre las alas Tala = 0.6 Fy B e Carga de traccin sobre el alma Talma = 0.6 Fy (H - 2e) t Carga de corte sobre el alma Valma = 0.4 Fy (H - 2e) t b) Conexin de Planchas Conectadas al Ala Diseo de pernos Dimetro de pernos en alas : dpala Corte admisible perno : Va Espacio entre pernos a usar : S1, S6, S4 Distancia al borde a usar : Lva Nmero de pernos requerido: Por resistencia de pernos Nala1 = Tala / (2Va) Por aplastamiento del ala Nala2 = Tala / (dpalae1.2Fu) N mnimo pernos ala = max { Nala1; Nala2 } N pernos a usar : Nala Espesor planchas exteriores Ancho de las planchas exteriores : bp B Ancho neto : An = min { (bp - 4dh) ; 0.85bp } Carga : 0.5 Tala Espesor de plancha requerido: Por criterio de fractura en el rea neta ep1 = 0.5 Tala / ( 0.5 Fu An ) Por criterio de fluencia en el rea bruta ep2 = 0.5 Tala / ( 0.6 Fy bp ) Por aplastamiento ep3 = 0.5 Tala / (Nala dpala 1.2 Fu) Espesor mnimo plancha exterior = max { ep1, ep2, ep3 } Espesor a usar : ep
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Espacio entre pernos a usar : S1, S6, S4
Cons
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Espacio entre pernos a usar : S1, S6, S4 Distancia al borde a usar : Lva
Cons
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Distancia al borde a usar : Lva
Nala1 = Tala / (2
Cons
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Nala1 = Tala / (2Por aplastamiento del ala
Cons
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Por aplastamiento del ala Nala2 = Tala / (dpala
Cons
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Nala2 = Tala / (dpala
N mnimo pernos ala = max { Nala1; Nala2 } Cons
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N mnimo pernos ala = max { Nala1; Nala2 }
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10 de 73 Espesor planchas interiores Ancho de las planchas interiores : bi < (B-t) / 2 Ancho neto : An = min { (bi - 2dh) ; 0.85bi } Carga : 0.25 Tala Espesor de plancha requerido: Por criterio de fractura en el rea neta ei1 = 0.25 Tala / ( 0.5 Fu An ) Por criterio de fluencia en el rea bruta ei2 = 0.25 Tala / ( 0.6 Fy bi ) Por aplastamiento ei3 = 0.25 Tala / ( 0.5 Nala dpala 1.2 Fu) Espesor mnimo plancha interior = max { ei1 , ei2, ei3 } Espesor a usar : ei Verificaciones de desgarramiento (Para frmulas detalladas ver Apndice en punto 3.2) R = 0.3Fu Av + 0.5Fu At Si T < R El nmero de pernos y distancia son satisfactorios. Verificacin de desgarramiento en ala de la columna
T = Tala Verificacin de desgarramiento en plancha exterior
T = 0.5 Tala
Verificacin de desgarramiento en plancha interior
T = 0.25 Tala
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El nmero de pernos y distancia son satisfactorios.
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El nmero de pernos y distancia son satisfactorios.
Verificacin de desgarramiento en ala de la columna
Cons
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Verificacin de desgarramiento en ala de la columna
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11 de 73 c) Conexin de Planchas Conectadas al Alma Diseo de pernos Dimetro de pernos en alma : dpalma Corte admisible perno : Va Espacio entre pernos a usar : S2, S3 Distancia al borde a usar : Lva Nmero de pernos requerido: Por resistencia de pernos Nalma1 = Talma / (4 Va) Por aplastamiento del alma Nalma2 = Talma / (2 dpalma t 1.2Fu) Por excentricidad del corte Nalma3: Segn ICHA (Ver apndice 3.1) para
la carga 0.25 Valma N mnimo pernos alma = max { Nalma1; Nalma2; Nalma3 } Nalma : N pernos a usar Nf : N de filas de pernos a usar (segn esquema) Espesor planchas Ancho de las planchas : bt = 2 Lva + S2 ( Nalma / Nf 1 ) Ancho neto : An = min { (bt (Nalma / Nf) dh) ; 0.85bt } Espesor de plancha requerido: Por criterio de fractura en el rea neta et1 = 0.25 Talma / ( 0.5 Fu An )
et2 = 0.25 Valma / ( 0.3 Fu An ) Por criterio de fluencia en el rea bruta et3 = 0.25 Talma / ( 0.6 Fy bt )
et4 = 0.25 Valma / ( 0.4 Fy bt ) Por aplastamiento et5 = Talma / (4 Nalma dpalma 1.2Fu) Espesor mnimo plancha = max { et1 , et2, et3, et4, et5 } Espesor a usar : et
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N mnimo pernos alma = max { Nalma1; Nalma2; Nalma3 }
Cons
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N mnimo pernos alma = max { Nalma1; Nalma2; Nalma3 }
Nf : N de filas de pernos a usar (segn esquema)
Cons
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.comNf : N de filas de pernos a usar (segn esquema)
Ancho de las planchas : bt = 2
Cons
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Ancho de las planchas : bt = 2
Cons
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Lva + S2
Cons
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Lva + S2 Ancho neto : An = min { (bt (Nalma / Nf)
Cons
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Ancho neto : An = min { (bt (Nalma / Nf)
Espesor de plancha requerido:
Cons
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Espesor de plancha requerido: Por criterio de fractura en el rea netaCo
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m
Por criterio de fractura en el rea neta
Por criterio de fluencia en el rea bruta Co
nstru
Apren
de.co
m
Por criterio de fluencia en el rea bruta
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12 de 73 Verificaciones de desgarramiento (Para frmulas detalladas ver Apndice en punto 3.2) R = 0.3Fu Av + 0.5Fu At Si T < R El nmero de pernos y distancia son satisfactorios. Verificacin de desgarramiento en alma T = 0.5 Talma
Verificacin de desgarramiento en planchas conectadas al alma
T = 0.25 Talma
d) Verificacin de las Planchas al Pandeo por Compresin
Las planchas de conexin de alma y de alas deben verificarse en su capacidad al pandeo por compresin.
A partir de los espesores y anchos determinados anteriormente, para la carga indicada (T, 0.5T 0.25T, segn corresponda), se verificarn las planchas de acuerdo al Apndice, punto 3.3.
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Cons
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.comVerificacin de desgarramiento en planchas conectadas al alma
Cons
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.comVerificacin de desgarramiento en planchas conectadas al alma
d) Verificacin de las Planchas al Pandeo por Compresin
Cons
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d) Verificacin de las Planchas al Pandeo por Compresin
Cons
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Las planchas de conexin de alma y de alas deben verificarse en su capacidad al Cons
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Las planchas de conexin de alma y de alas deben verificarse en su capacidad al Cons
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1.4. EMPALME DE COLUMNAS O DIAGONALES IN/HN. CIZALLE DOBLE EN ALA Y ALMA CON 4 LINEAS DE PERNOS EN ALA
S2
S3
lv
eiep
lva
S1
H
e
t
B
S1
S6
lva
S6S4
bp
bi
S7S5
Nota: Este procedimiento general corresponde al empalme de una columna IN o HN. En el caso de un elemento de arriostramiento diagonal, se procede anlogamente, pero omitiendo la verificacin para la capacidad al corte del elemento. a) Datos de Entrada Dimensiones de la columna Altura total : H Ancho de alas : B Espesor de alas : e Espesor de alma : t Propiedades del acero Tensin de fluencia (kg/cm2) : Fy Tensin de rotura (kg/cm2) : Fu
N Filas Ala
N Filas Alma
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Cons
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Cons
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Cons
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.com
Cons
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.com
Cons
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.com
Cons
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.com
Cons
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.com
Cons
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.com
Cons
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.com
Cons
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.com
Cons
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.com
Cons
truAp
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.com
Cons
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.com
Cons
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.com
S6
Cons
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.com
S6
Cons
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.com
Cons
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.com
Cons
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.com
Cons
truAp
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.com
Cons
truAp
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.com
Cons
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.com
Cons
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.com
Cons
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.com
Cons
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.com
Cons
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Cons
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.com
Cons
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.com
Cons
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Nota: Este procedimiento general corresponde al empalme de una columna IN o HN. Co
nstru
Apren
de.co
m
Nota: Este procedimiento general corresponde al empalme de una columna IN o HN. Co
nstru
Apren
de.co
m
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14 de 73 Datos de conexin Tipo de unin : Aplastamiento Tipo de perno : A325 ( Hilo incluido en plano de corte ) Espacio mnimo entre pernos : Smin = 3 dp Distancia mnima al borde : Lvmin = 1.5 dp Dimetro de agujero : dh = dp + 1/16 Cargas de diseo Carga de traccin sobre las alas Tala = 0.6 Fy B e Carga de traccin sobre el alma Talma = 0.6 Fy (H - 2e) t b) Conexin de Planchas Conectadas al Ala Diseo de pernos Dimetro de pernos en alas : dpala Corte admisible perno : Va Espacio entre pernos a usar : S1, S6, S4 Distancia al borde a usar : Lv Nmero de pernos requerido: Por resistencia de pernos Nala1 = Tala / (2Va) Por aplastamiento del ala Nala2 = Tala / (dpalae1.2Fu) N mnimo pernos ala = max { Nala1; Nala2 } N pernos a usar : Nala Espesor planchas exteriores Ancho de las planchas exteriores : bp B Ancho neto : An = min { (bp - 4dh) ; 0.85bp } Carga : 0.5 Tala Espesor de plancha requerido: Por criterio de fractura en el rea neta ep1 = 0.5 Tala / ( 0.5 Fu An ) Por criterio de fluencia en el rea bruta ep2 = 0.5 Tala / ( 0.6 Fy bp ) Por aplastamiento ep3 = 0.5 Tala / (Nala dpala 1.2 Fu) Espesor mnimo plancha superior = max { ep1 , ep2, ep3 } Espesor a usar : ep
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.com
Espacio entre pernos a usar : S1, S6, S4
Cons
truAp
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.com
Espacio entre pernos a usar : S1, S6, S4
Nala1 = Tala / (2
Cons
truAp
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.com
Nala1 = Tala / (2Nala2 = Tala / (dpala
Cons
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Nala2 = Tala / (dpala
N mnimo pernos ala = max { Nala1; Nala2 } Cons
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N mnimo pernos ala = max { Nala1; Nala2 }
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15 de 73 Espesor planchas interiores Ancho de las planchas interiores : bi < (B-t)/2 Ancho neto : An = min { (bi - 2dh) ; 0.85bi } Carga : 0.25 Tala Espesor de plancha requerido: Por criterio de fractura en el rea neta ei1 = 0.25 Tala / ( 0.5 Fu An ) Por criterio de fluencia en el rea bruta ei2 = 0.25 Tala / ( 0.6 Fy bi ) Por aplastamiento ei3 = 0.25 Tala / ( 0.5 Nala dpala 1.2 Fu) Espesor mnimo plancha inferior = max { ei1 , ei2, ei3 } Espesor a usar : ei Verificaciones de desgarramiento (Para frmulas detalladas ver Apndice en punto 3.2) R = 0.3Fu Av + 0.5Fu At Si T < R El nmero de pernos y distancia son satisfactorios.
Verificacin de desgarramiento en ala de la columna
T = Tala Verificacin de desgarramiento en plancha exterior
T = 0.5 Tala
Verificacin de desgarramiento en plancha interior
T = 0.25 Tala
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Cons
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El nmero de pernos y distancia son satisfactorios.
Cons
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El nmero de pernos y distancia son satisfactorios.
Verificacin de desgarramiento en ala de la columna
Cons
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Verificacin de desgarramiento en ala de la columna
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16 de 73 c) Conexin de Planchas Conectadas al Alma Diseo de pernos Dimetro de pernos en alma : dpalma Corte admisible perno : Va Espacio entre pernos a usar : S2, S3 Distancia al borde a usar : Lv Nmero de pernos requerido: Por resistencia de pernos Nalma1 = Talma / (2 Va) Por aplastamiento del alma Nalma2 = Talma / (dpalma t 1.2Fu) Por excentricidad del corte Nalma3: Segn ICHA (Ver apndice 3.1) para
la carga 0.25 Valma N mnimo pernos alma = max { Nalma1; Nalma2; Nalma3 } Nalma : N pernos a usar Nf : N de filas de pernos a usar (segn esquema) Espesor planchas Ancho de las planchas : bt = 2 Lv + S2 ( Nalma / Nf 1 ) Ancho neto plancha : An = min { (bt (Nalma / Nf) dh) ; 0.85bt } Espesor de plancha requerido: Por criterio de fractura en el rea neta et1 = 0.5 Talma / ( 0.5 Fu An ) Por criterio de fluencia en el rea bruta et2 = 0.5 Talma / ( 0.6 Fy bt ) Por aplastamiento et3 = Talma / (2 Nalma dpalma 1.2Fu) Espesor mnimo plancha = max { et1, et2, et3 } Espesor a usar : et
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Cons
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N mnimo pernos alma = max { Nalma1; Nalma2; Nalma3 }
Cons
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N mnimo pernos alma = max { Nalma1; Nalma2; Nalma3 }
Nf : N de filas de pernos a usar (segn esquema)
Cons
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.comNf : N de filas de pernos a usar (segn esquema)
Ancho de las planchas : bt = 2
Cons
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Ancho de las planchas : bt = 2
Cons
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Lv + S2
Cons
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Lv + S2 Ancho neto plancha : An = min { (bt (Nalma / Nf)
Cons
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Ancho neto plancha : An = min { (bt (Nalma / Nf)
Espesor de plancha requerido:
Cons
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Espesor de plancha requerido: Por criterio de fractura en el rea netaCo
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de.co
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Por criterio de fractura en el rea netaCons
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Por criterio de fluencia en el rea bruta Cons
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Por criterio de fluencia en el rea bruta Por aplastamiento
Cons
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Por aplastamiento
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17 de 73 Verificaciones de desgarramiento (Para frmulas detalladas ver Apndice en punto 3.2) R = 0.3Fu Av + 0.5Fu At Si T < R El nmero de pernos y distancia son satisfactorios. Verificacin de desgarramiento en alma T = Talma
Verificacin de desgarramiento en planchas conectadas al alma T = 0.5 Talma d) Verificacin de las Planchas al Pandeo por Compresin
Las planchas de conexin de alma y de alas deben verificarse en su capacidad al pandeo por compresin.
A partir de los espesores y anchos determinados anteriormente, para la carga indicada (T, 0.5T 0.25T, segn corresponda), se verificarn las planchas de acuerdo al Apndice, punto 3.3.
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Cons
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.comVerificacin de desgarramiento en planchas conectadas al alma
Cons
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.comVerificacin de desgarramiento en planchas conectadas al alma
Cons
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d) Verificacin de las Planchas al Pandeo por Compresin
Cons
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d) Verificacin de las Planchas al Pandeo por Compresin
Cons
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Las planchas de conexin de alma y de alas deben verificarse en su capacidad al Cons
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Las planchas de conexin de alma y de alas deben verificarse en su capacidad al Cons
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18 de 73
1.5. EMPALME DE VIGAS IN, CIZALLE DOBLE EN ALAS Y ALMA CON 4 LINEAS DE PERNOS EN ALA
a) Datos de Entrada Dimensiones de la viga Altura total : H Ancho de alas : B Espesor de alas : e Espesor de alma : t Propiedades del acero Tensin de fluencia (kg/cm2) : Fy Tensin de rotura (kg/cm2) : Fu
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Cons
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19 de 73 Datos de conexin Tipo de unin : Aplastamiento Tipo de perno : A325 ( Hilo incluido en plano de corte ) Espacio mnimo entre pernos : Smin = 3 dp Distancia mnima al borde : Lvmin = 1.5 dp Dimetro de agujero : dh = dp + 1/16 Cargas de diseo Modulo de flexin de la viga en el eje fuerte Wx Carga de traccin sobre las alas Tala = 0.6 Fy Wx / (H - e) Carga de corte sobre el alma V = 0.4 Fy (H - 2e) t b) Conexin de Planchas Conectadas al Ala Diseo de pernos Dimetro de pernos en alas : dpala Corte admisible perno : Va Espacio entre pernos a usar : S1, S6, S4 Distancia al borde a usar : Lv Nmero de pernos requerido: Por resistencia de pernos Nala1 = Tala / (2Va) Por aplastamiento del ala Nala2 = Tala / (dpalae1.2Fu) N mnimo pernos ala = max { Nala1; Nala2 } N pernos a usar : Nala Espesor planchas exteriores Ancho de las planchas exteriores : bp B Ancho neto : An = min { (bp - 4dh) ; 0.85bp } Carga : 0.5 Tala Espesor de plancha requerido: Por criterio de fractura en el rea neta ep1 = 0.5 Tala / ( 0.5 Fu An ) Por criterio de fluencia en el rea bruta ep2 = 0.5 Tala / ( 0.6 Fy bp ) Por aplastamiento ep3 = 0.5 Tala / (Nala dpala 1.2 Fu) Espesor mnimo plancha superior = max { ep1 , ep2, ep3 } Espesor a usar : ep
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Espacio entre pernos a usar : S1, S6, S4
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Espacio entre pernos a usar : S1, S6, S4 Distancia al borde a usar : Lv
Cons
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Distancia al borde a usar : Lv
Nala1 = Tala / (2
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Nala1 = Tala / (2Por aplastamiento del ala Co
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de.co
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Por aplastamiento del ala
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20 de 73 Espesor planchas interiores Ancho de las planchas interiores : bi < (B-t)/2 Ancho neto : An = min { (bi - 2dh) ; 0.85bi } Carga : 0.25 Tala Espesor de plancha requerido: Por criterio de fractura en el rea neta ei1 = 0.25 Tala / ( 0.5 Fu An ) Por criterio de fluencia en el rea bruta ei2 = 0.25 Tala / ( 0.6 Fy bi ) Por aplastamiento ei3 = 0.25 Tala / ( 0.5 Nala dpala 1.2 Fu) Espesor mnimo plancha inferior = max { ei1 , ei2, ei3 } Espesor a usar : ei Verificaciones de desgarramiento (Para frmulas detalladas ver Apndice en punto 3.2) R = 0.3Fu Av + 0.5Fu At Si T < R El nmero de pernos y distancia son satisfactorios.
Verificacin de desgarramiento en ala de la columna
T = Tala Verificacin de desgarramiento en plancha exterior
T = 0.5 Tala
Verificacin de desgarramiento en plancha interior
T = 0.25 Tala
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El nmero de pernos y distancia son satisfactorios.
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El nmero de pernos y distancia son satisfactorios.
Verificacin de desgarramiento en ala de la columna
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Verificacin de desgarramiento en ala de la columna
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21 de 73 c) Conexin de Planchas Conectadas al Alma Diseo de pernos Dimetro de pernos en alma : dpalma Corte admisible perno : Va Espacio entre pernos a usar : S2, S3 Distancia al borde a usar : Lv Nmero de pernos requerido: Por resistencia de pernos Nalma1 = V / (2 Va) Por aplastamiento del alma Nalma2 = V / (dpalma t 1.2Fu) Por excentricidad del corte Nalma3: Segn ICHA (Ver apndice 3.1) N mnimo pernos alma = max { Nalma1; Nalma2; Nalma3 } Nalma : N pernos a usar Nf : N de filas de pernos a usar (segn esquema) Espesor planchas Ancho de las planchas : bt = 2 Lv + S2 ( Nalma / Nf 1 ) Ancho neto plancha : An = min { (bt (Nalma / Nf) dh) ; 0.85bt } Espesor de plancha requerido: Por criterio de fractura en el rea neta et1 = 0.5 V / ( 0.5 Fu An ) Por criterio de fluencia en el rea bruta et2 = 0.5 V / ( 0.6 Fy bt ) Por aplastamiento et3 = V / (2 Nalma dpalma 1.2Fu) Espesor mnimo plancha = max { et1, et2, et3 } Espesor a usar : et d) Verificacin de las Planchas al Pandeo por Compresin
Las planchas de alas deben verificarse en su capacidad al pandeo por compresin.
A partir de los espesores y anchos determinados anteriormente, para la carga indicada (T, 0.5T 0.25T, segn corresponda), se verificarn las planchas de acuerdo al Apndice, punto 3.3.
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.comNf : N de filas de pernos a usar (segn esquema)
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.comNf : N de filas de pernos a usar (segn esquema)
Ancho de las planchas : bt = 2
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Ancho de las planchas : bt = 2
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Lv + S2
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Lv + S2 Ancho neto plancha : An = min { (bt (Nalma / Nf)
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Ancho neto plancha : An = min { (bt (Nalma / Nf)
Por criterio de fractura en el rea neta
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Por criterio de fractura en el rea neta et1 = 0.5
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et1 = 0.5 Por criterio de fluencia en el rea bruta
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Por criterio de fluencia en el rea bruta
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Por aplastamiento Cons
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1.6. CONEXIN APERNADA DE DIAGONALES L XL O TL A GUSSET a) Datos de Entrada Dimensiones de la diagonal Ala del ngulo : b Espesor del perfil : e Propiedades del acero Tensin de fluencia (kg/cm2) : Fy Tensin de rotura (kg/cm2) : Fu Datos de conexin Tipo de unin : Aplastamiento Tipo de perno : A325 ( Hilo incluido en plano de corte ) Espacio mnimo entre pernos : Smin = 3 dp Distancia mnima al borde : Lvamin = 1.5 dp Dimetro de agujero : dh = dp + 1/16 Cargas de diseo Carga de traccin sobre la diagonal T = (%) 0.6 Fy Ag Donde: Ag : Seccin bruta del perfil (%) : Porcentaje de clculo de la conexin = 100%
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Ala del ngulo : b
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Ala del ngulo : b Espesor del perfil : e
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Espesor del perfil : e
Tensin de fluencia (kg/cm2) : Fy Cons
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Tensin de fluencia (kg/cm2) : Fy Tensin de rotura (kg/cm2) : Fu
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Tensin de rotura (kg/cm2) : Fu
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23 de 73 b) Conexin Diagonal Gusset Clculo nmero de pernos Dimetro del perno : dp Corte admisible del perno : Va Espacio entre pernos a usar : S Distancia la borde a usar : Lva Nmero de pernos requerido (cizalle simple) Por resistencia de pernos N1 = T / Va Por aplastamiento del perfil N2 = T / (dp e 1.2 Fu) N mnimo pernos = max { N1; N2 } N pernos a usar : N Verificacin del perfil Desgarramiento
Av = e [ (N - 1) S + Lva - (N - 0.5) dh ] At = e [ Lva - 0.5dh ] R = 0.3Fu Av + 0.5Fu At Si T < R El nmero de pernos y distancia son satisfactorios. Verificacin del gusset Espesor de gusset a usar : eg Aplastamiento Tensin de aplastamiento de trabajo fp = T / (eg N dp) Tensin admisible de aplastamiento Fp = 1.2Fu Si fp < Fp Nmero pernos y espesor gusset satisfactorios
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S + Lva - (N - 0.5)
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S + Lva - (N - 0.5)
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dh ]
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24 de 73 Fluencia rea bruta y Fractura rea neta Ancho de la seccin de Whitmore : Lw = St + 2 (N - 1) S tan(30) Ancho mnimo del gusset : Bpmin = (%) Ag / eg Ancho efectivo de clculo en la ltima fila de pernos : Bp tal que :Bpmin < Bp < Lw Se debe cumplir: Fluencia rea bruta Bp eg 0.6Fy T Fractura rea neta (Bp Nfdh) eg 0.5Fu T Donde: Nf : Numero de filas de pernos en direccin paralela a la carga. Pandeo por compresin Para analizar el efecto de pandeo de las placas, se utiliza el concepto de seccin de Whitmore (Manual AISC Volumen II-Connections). La ubicacin de esta seccin a su vez define la longitud de pandeo a considerar para determinar la tensin admisible de compresin que resiste la placa. (Ver Apndice, punto 3.3) Verificacin de resistencia a la flexin del gusset Se debe verificar que en la fibra ms traccionada (o ms comprimida), la solicitacin no supere la tensin admisible del material. Debido a que en los casos de diagonales llegando a viga-columna el diseo considera minimizar la demanda de momento, esta verificacin se realiza en los gusset de diagonales llegando slo a viga o slo a columna. Momento flector M = T ex Esfuerzo por traccin pura Fa = T / (L eg) Esfuerzo de traccin por momento Fb = 6M / (eg L^3) Esfuerzo total F = Fa + Fb Se debe cumplir que F < 0.6Fy
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St Lw
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.comPara analizar el efecto de pandeo de las placas, se utiliza el concepto de seccin de
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.comPara analizar el efecto de pandeo de las placas, se utiliza el concepto de seccin de
Whitmore (Manual AISC Volumen II-Connections). La ubicacin de esta seccin a su vez
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Whitmore (Manual AISC Volumen II-Connections). La ubicacin de esta seccin a su vez define la longitud de pandeo a considerar para determinar la tensin admisible de
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define la longitud de pandeo a considerar para determinar la tensin admisible de compresin que resiste la placa. (Ver Apndice, punto 3.3)
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compresin que resiste la placa. (Ver Apndice, punto 3.3)
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1.7. DOBLE CLIP APERNADO APERNADO
a) Datos de Entrada Dimensiones de los elementos Dimensiones de los elementos Viga Ha Viga Hb Altura total de la viga Ha Hb Ancho de alas de la viga Ba Bb Espesor de alas de la viga ea eb Espesor del alma de la viga ta tb Propiedades del acero Elemento Tensin de fluencia (kg/cm2) Tensin de rotura (kg/cm2)
Viga Ha Fya Fua Viga Hb Fyb Fub ngulos Fy Fu Cargas de diseo Carga de corte sobre la viga V = (%) ta (Ha 2 ea) 0.4Fya Donde: (%) : Porcentaje de clculo de la conexin = 75%
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Dimensiones de los elementos Viga Ha Viga Hb
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Dimensiones de los elementos Viga Ha Viga Hb
Altura total de la viga Ha Hb
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Altura total de la viga Ha Hb Ancho de alas de la viga Ba Bb
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Ancho de alas de la viga Ba Bb Espesor de alas de la viga ea eb Co
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Espesor de alas de la viga ea eb Espesor del alma de la viga ta tbCo
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Espesor del alma de la viga ta tb
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26 de 73 Datos de conexin Tipo de unin : Aplastamiento Tipo de perno : A325 ( Hilo incluido en plano de corte ) Dimetro del perno : dp Dimetro de agujero : dh = dp + 1/16 Espacio mnimo entre pernos : Smin = 3 dp Distancia mnima al borde : Lvamin = 1.5 dp b) Clculo del Nmero de Pernos Nmero de pernos Capacidad admisible del perno : Va Espacio entre pernos a usar : S Distancia al borde a usar : Lva Por resistencia de los pernos (cizalle doble) N1 = V / (2Va) Por aplastamiento alma de viga Hb N2 = V / (2 1.2Fub tb dp) Por aplastamiento alma de viga Ha N3 = V / (1.2Fua ta dp) Nmero mnimo pernos = max { N1; N2, N3 } Nmero de pernos a usar : N c) Diseo de los ngulos de Unin Espesor de ngulo Largo del ngulo : Lp = (N 1) S + 2Lva Por fluencia en la seccin bruta tp1 = (0.5V) / (0.4Fy Lp) Por corte en la seccin neta tp2 = (0.5V) / ( 0.3Fu (Lp - N dh) ) Por aplastamiento tp3 = (0.5V) / (1.2Fu dp N) Por bloque de cizalle del clip en la viga Ha tp4 = V / a1 Por bloque de cizalle del clip en la viga Hb tp5 = V / a2 Espesor mnimo de ngulo = max { tp1; tp2, tp3, tp4, tp5 } Espesor a usar : tp Donde: a1 = 2[ (0.3Lva + 0.5lha) + 0.3 ( (N - 1) (s - dh) - 0.5dh ) - dh / 4 ]Fu lha : Distancia horizontal desde el centro geomtrico de los pernos al borde vertical de la Viga Ha.
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N1 = V / (2
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N1 = V / (2N2 = V / (2
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N2 = V / (2 N3 = V / (1.2
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N3 = V / (1.2
Nmero mnimo pernos = max { N1; N2, N3 }
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Nmero mnimo pernos = max { N1; N2, N3 }
c) Diseo de los ngulos de Unin
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c) Diseo de los ngulos de Unin
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27 de 73 a2 = 2[ (0.3Lva + 0.5lhb) + 0.3 ( (N - 1) (s - dh) - 0.5dh ) - dh / 4 ]Fu lhb : Distancia horizontal desde el centro geomtrico de los pernos al borde de los ngulos (Viga Hb). d) Verificacin Alma de Viga Ha Corte en bloque Av = ta { lva + (N 1) (S dh) 0.5dh } At = ta { lha 0.5dh } V 0.3Fua Av + 0.5Fau At Donde: lva : Distancia vertical del ltimo perno al destaje horizontal de la viga Ha. lha : Distancia horizontal desde el perno al borde vertical de la viga Ha. Fractura en el rea neta V 0.3Fua ta (ho - N dh) Donde: ho : Altura libre de la viga Ha en la zona destajada. Fluencia en el rea bruta V 0.4Fya ta ho Pandeo del alma NOTA: Esta verificacin debe hacerse cuando la viga tiene uno o dos recortes. V (Sa Fbc) / e Donde: Sa : Mdulo de la zona destajada. Fbc (MPa) = 108250 f k (ta / ho)^2 < 0.6Fya PARA UN RECORTE Fbc (MPa) = 233185 ( ta^2 / (cho) ) fd < 0.6Fya PARA DOS RECORTES e : Longitud horizontal del recorte desde el borde del clip.
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lva : Distancia vertical del ltimo perno al destaje horizontal de la viga Ha.
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lva : Distancia vertical del ltimo perno al destaje horizontal de la viga Ha. lha : Distancia horizontal desde el perno al borde vertical de la viga Ha.
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lha : Distancia horizontal desde el perno al borde vertical de la viga Ha.
ho : Altura libre de la viga Ha en la zona destajada. Cons
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ho : Altura libre de la viga Ha en la zona destajada. Cons
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28 de 73 f : Factor de ajuste de pandeo Si c / Ha 1 f = 2 (c / Ha)
Si c / Ha > 1 f = 1 + (c / Ha) k : Coeficiente de pandeo Si c / ho 1 k = 2.2 (ho / c)^1.65
Si c / ho > 1 k = 2.2 (ho / c) fd : Factor de ajuste para pandeo lateral fd = 3.5 7.5(r / Ha) c : Recorte horizontal (mm). r : Recorte vertical (mm). e) Verificacin de la Conexin a la Traccin y Efecto Tenaza El la conexin debe verificarse a la traccin y efecto tenaza. A partir del espesor, nmero de pernos y distancias determinadas anteriormente, para una carga de traccin de 2.5 Ton actuando de forma independiente del corte, se verificar la conexin de acuerdo al punto 1.9.
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de 2.5 Ton actuando de forma independiente del corte, se verificar la conexin de
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de 2.5 Ton actuando de forma independiente del corte, se verificar la conexin de
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29 de 73
1.8. DOBLE PLANCHA DE REFUERZO APERNADA NOTA: Este tipo de refuerzo se utiliza en el caso que producto de los destajes la zona de conexin de la viga no sea capaz de transmitir el 100% de la carga de corte de diseo. NOTA: El procedimiento entregado a continuacin es para el clculo de las planchas de refuerzo cuando se produce la falla del alma de la viga por efecto de pandeo. La carga de diseo considerada para estas planchas es la carga de corte faltante. a) Datos de Entrada Dimensiones de las vigas Dimensiones de las vigas Viga Ha Viga Hb Altura total de la viga Ha Hb Ancho de alas de la viga Ba Bb Espesor de alas de la viga ea eb Espesor del alma de la viga ta tb Recorte vertical : r1, r2 Recorte horizontal : c Propiedades del acero de la plancha de refuerzo Tensin de fluencia (kg/cm2) : Fy Tensin de rotura (kg/cm2) : Fu
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.comNOTA: Este tipo de refuerzo se utiliza en el caso que producto de los destajes la
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.comNOTA: Este tipo de refuerzo se utiliza en el caso que producto de los destajes la
zona de conexin de la viga no sea capaz de transmitir el 100% de la carga de corte
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zona de conexin de la viga no sea capaz de transmitir el 100% de la carga de corte
NOTA: El procedimiento entregado a continuacin es para el clculo de las
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NOTA: El procedimiento entregado a continuacin es para el clculo de las planchas de refuerzo cuando se produce la falla del alma de la viga por efecto de
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planchas de refuerzo cuando se produce la falla del alma de la viga por efecto de
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pandeo. La carga de diseo considerada para estas planchas es la carga de corte
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pandeo. La carga de diseo considerada para estas planchas es la carga de corte
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30 de 73 b) Cargas de Diseo Vva = (%) ta (Ha 2 ea) 0.4Fya Donde: Vva : Solicitacin de corte de la conexin. Fya : Tensin de fluencia del acero de la Viga Ha. (%) : Porcentaje de clculo = 75%. CASO 1 (UN RECORTE) ho = Ha r1 (en mm) e = c + 10mm (en mm) Si c / ho 1 k = 2.2 (ho / c)^1.65 Si c / ho > 1 k = 2.2 (ho / c) Si c / Ha 1 f = 2 (c / Ha) Si c / Ha > 1 f = 1 + (c / Ha) Fbc = 108250 f k (ta / ho)^2 (en MPa)
( )( ) taaehoaeBa
aeaehotaaehoaeaeBah +
++=
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12 hhoh =
( ) ( ) 2323 12
222
122
2212
122
+++
+= haeaehoaehotaaehotaaehaeBaaeBaI
Mdulo de la zona destajada Sa = I / h2 Capacidad al pandeo por flexin en zona destajada Madm = Sa min {Fbc ; 0.6Fy} Vadm = Madm / e Capacidad requerida en una plancha de refuerzo V = (Vva Vadm) / 2
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( )
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31 de 73 CASO 2 (DOS RECORTES) ho = Ha r1 r2 (en mm) e = c + 10mm (en mm) fd = 3.5 7.5(r1 / Ha) Fbc = 233185 ( ta^2 / (cho) ) fd (en MPa) Modulo de la zona destajada Sa = (ta ho^2) / 6 Capacidad al pandeo por flexin en zona destajada Madm = Sa min {Fbc ; 0.6Fy} Vadm = Madm / e Capacidad requerida en una plancha de refuerzo V = (Vva Vadm) / 2 c) Clculo de Nmero de Pernos de la Plancha de Refuerzo Eleccin de pernos Tipo de unin : Aplastamiento Tipo de perno : A325 ( Hilo incluido en plano de corte ) Dimetro del perno : dp Dimetro del agujero : dh = dp + 1/16 Capacidad adm. al corte : Va Espaciamiento entre pernos Espacio mnimo entre pernos : S = 3 dp Espacio entre pernos a usar : S1 , S2 Distancia mnima al borde : Lv = 1.5 dp Distancia al borde a usar : Lv Excentricidad del grupo de pernos : ex = Y + (Nf 1) (S2 / 2) Con Y = e + 2.5 (2.5 valor propuesto por el AISC) Nmero de pernos
Se verifica corte en los pernos, aplastamiento en alma y plancha, y el efecto de la excentricidad de la carga. C requerido: Por resistencia de pernos C(req)1 = V / Va Por aplastamiento del alma C(req)2 = V / (dp ta 1.2Fu) Por aplastamiento de la plancha C(req)3 = V / (dp t 1.2Fu) Por excentricidad del corte C(ICHA) : Segn ICHA (Ver punto 3.1)
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Tipo de unin : Aplastamiento
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Tipo de unin : Aplastamiento Tipo de perno : A325 ( Hilo incluido en plano de corte )
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Tipo de perno : A325 ( Hilo incluido en plano de corte )
Dimetro del agujero : dh = dp + 1/16
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Dimetro del agujero : dh = dp + 1/16 Capacidad adm. al corte : Va
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Capacidad adm. al corte : Va
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Espacio mnimo entre pernos : S = 3 Cons
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Espacio mnimo entre pernos : S = 3 Espacio entre pernos a usar : S1 , S2 Co
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Espacio entre pernos a usar : S1 , S2
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32 de 73 C(req) = max { C(req)1; C(req)2; C(req)3} Si C(ICHA) > C(req) La configuracin del grupo de pernos elegida es satisfactoria d) Verificacin de las Dimensiones de una Plancha de Refuerzo Ancho de la plancha de refuerzo : h = (Npf 1) S1 + 2Lv Espesor requerido de plancha de refuerzo : t = V Y 6 / (0.6Fy h^2) S(req n) = (V Y) / (0.5Fu) Sn = (t h^2) / 6 (S1^2 Npf (Npf^2 1) (t dh) ) / (6 h) Si Sn > S(req n) Dimensiones de la plancha son satisfactorias e) Verificacin de la Plancha de Refuerzo Fractura en el rea neta V 0.3 Fu t (h Npf dh) Fluencia en el rea bruta V 0.4 Fy t h Corte en bloque V Fu t { 0.3(Lv + (Npf - 1) (S1 - dh) - 0.5dh) + 0.5(Lv + (Nf - 1) (S2 - dh) - 0.5dh) }
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(Lv + (Npf - 1) Cons
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(S1 - dh) - 0.5Cons
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(S1 - dh) - 0.5
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1.9. VERIFICACION INTERACCIN CORTE TRACCIN Y EFECTO TENAZA
a) Datos de Entrada Carga de corte : V Carga de traccin : T Nmero de pernos totales de la conexin : N b) Tensin admisible por Traccin Vcp = V / N Fv = Vcp / Ap Ft = ( 44^2 4.39 Fv^2 )^0.5 B = Ft Ap Se debe cumplir Tpp < B c) Verificacin del Efecto Tenaza en la Plancha Receptora a' = a + d / 2 b' = b d / 2 dh = d + 1 / 16"
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Carga de corte : V
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Carga de corte : V Carga de traccin : T Co
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Carga de traccin : T Nmero de pernos totales de la conexin : N Co
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de.co
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Nmero de pernos totales de la conexin : N
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34 de 73 r = b' / a' tc = ( 8 (B b' / (P Fy)) )^0.5 d = 1 - dh / P a'c = ( 1 / (d (1 + r)) ) ( (tc / t)^2 1 ) TA = B (t / tc)^2 (1 + d a'c) Se debe cumplir Tpp < TA d) Verificacin de Pernos al Corte Se debe cumplir Vcp < Va e) Verificacin al Aplastamiento de Plancha Receptora Si Le > 1.5d , se debe cumplir que: Le 2 ( Vcp / (Fu t) ) Fp = Le (Fu / 2d) 1.2Fu Vadm = Ap Fp Vadm > Vcp f) Verificacin Interaccin Corte Traccin en Pernos, Incluye Efecto Tenaza a = (1 / d) / ( T / (B (t / tc)^2) - 1 ) > 0 Q = B d a r (t / tc)^2 Tppt = Tpp + Q Se debe cumplir Tppt < B Nomenclatura: a : Distancia entre el centerline del perno al borde de la placa, no mayor a 1.25b. b : Distancia entre el centerline del perno y el borde de la placa conectada. d : Dimetro del perno. P : Largo del ala paralela o el ancho tributario de cada perno. t : Espesor del ngulo conector o de la plancha de cabeza. Le : Distancia entre el centerline del perno y los bordes. Ap : rea del perno. Vcp : Solicitacin de Corte por perno. Tpp : Solicitacin de Traccin por perno. Va : Corte admisible por perno.
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f) Verificacin Interaccin Corte Traccin en Pernos, Incluye Efecto Tenaza
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f) Verificacin Interaccin Corte Traccin en Pernos, Incluye Efecto Tenaza
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(t / tc)^2) - 1 ) > 0
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(t / tc)^2) - 1 ) > 0
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1.10. NUDOS EN ELEVACIN Esta conexin corresponde a los casos donde existe una unin rgida Viga-Columna a la cual llega una diagonal en elevacin. El procedimiento de clculo consiste en evaluar, segn la geometra de la conexin, las cargas que afectarn a la Viga y a la Columna independientemente. Debido a que se pretende liberar a la viga de resistir corte proveniente de las diagonales, se obtiene el valor de las cargas verticales que afectan la viga, y se considera ste para dimensionar una plancha de refuerzo adyacente al ala de la columna, que reciba las cargas de corte de la viga. Adems se realizan verificaciones para los efectos locales de la conexin de las Alas de la diagonal al elemento receptor, ya sea Ala de la Viga o Ala de la Columna. a) Datos de Entrada Dimensiones Columna: Altura total :Hc Ancho de Alas :Bc Espesor de Alas :ec Espesor de Alma :tc Dimensiones Viga: Altura total :Hv Ancho de Alas :Bv Espesor de Alas :ev Espesor de Alma :tv Dimensiones Diagonal: Altura total :Hd Ancho de Alas :Bd Espesor de Alas :ed Espesor de Alma :td Propiedades del acero Tensin de fluencia (kg/cm2) : Fy Tensin de rotura (kg/cm2) : Fu Cargas de diseo Carga Traccin-Compresin en alas Tala = 0.6 Fy Bd ed Carga Traccin-Compresin en alma Talma = 0.6 Fy (Hd - 2ed) td
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Altura total :Hv
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Altura total :Hv Ancho de Alas :Bv
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Ancho de Alas :Bv Espesor de Alas :ev Co
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Apren
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Espesor de Alas :ev Espesor de Alma :tv
Cons
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Espesor de Alma :tv
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36 de 73 b) Nomenclatura
Carga horizontal en Viga o Columna debido a Ala de la Diagonal : H1 Carga vertical en Viga o Columna debido a Ala de la Diagonal : V1 Carga horizontal en Columna debido a Alma de la Diagonal : Hc2 Carga vertical en Columna debido a Alma de la Diagonal : Vc2 Carga horizontal en Viga debido a Alma de la Diagonal : Hv2 Carga vertical en Viga debido a Alma de la Diagonal : Vv2 Longitud de Alma de la Diagonal en Columna : Lc Longitud de Alma de la Diagonal en Viga : Lv
H1
V1
Hc2
Vc2
H1 Hv2
V1 Vv2
Lc
Lv
Ls
Plancha de Refuerzo
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H1
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H1
Vv2
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Vv2
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37 de 73 c) Clculo Plancha de Refuerzo Se debe dimensionar la Plancha de Refuerzo verificando la fluencia en el Area bruta de sta.
Corte a traspasar : V = V1 + Vv2 Dimensiones seccin Plancha: Altura : Ls Espesor : ep Filete de Soldadura: Se realiza segn punto 1.1 (Soldadura de doble filete) para una carga de corte V=V1+Vv2 d) Verificaciones Seccin de Elemento Receptor Estas verificaciones se realizan para cargas puntuales provenientes de las Alas de la Diagonal, con el objeto de evaluar la necesidad de Atiesadores. Verificacin de la capacidad a la flexin de las alas del elemento receptor Se debe atiesar el ala traccionada si el espesor del ala del elemento receptor es menor que el valor emin, dado por la siguiente expresin: Si se consideran solicitaciones laterales (viento o sismo) adems de las gravitacionales:
emin 0.4 (T / (0.75Fyc))^0.5 ; T = H1 para la columna T = V1 para la viga
Si el espesor del Ala del elemento receptor es menor que emin, se deben disear Atiesadotes que resistan:
Rat = Ra - T Donde: Ra=(e / 0.4)^2 0.75Fyc e = ec para la columna e = ev para la viga
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d) Verificaciones Seccin de Elemento Receptor
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d) Verificaciones Seccin de Elemento Receptor
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Estas verificaciones se realizan para cargas puntuales provenientes de las Alas de la
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Estas verificaciones se realizan para cargas puntuales provenientes de las Alas de la Diagonal, con el objeto de evaluar la necesidad de Atiesadores.
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Diagonal, con el objeto de evaluar la necesidad de Atiesadores.
Verificacin de la capacidad a la flexin de las alas del elemento receptor
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Verificacin de la capacidad a la flexin de las alas del elemento receptor
Se debe atiesar el ala traccionada si el espesor del ala del elemento receptor es menor
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Se debe atiesar el ala traccionada si el espesor del ala del elemento receptor es menor
Cons
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que el valor emin, dado por la siguiente expresin: Cons
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que el valor emin, dado por la siguiente expresin:
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38 de 73 Verificacin de la fluencia local por traccin o compresin en el alma del elemento receptor Si la solicitacin esta aplicada a una distancia mayor a la altura del extremo del elemento receptor:
Ra1 = 0.66Fyc t (Nap + 5k) ; t = tc para la columna t = tv para la viga
Donde: Nap : Longitud de apoyo de la carga concentrada a lo largo del alma del elemento receptor (no debe ser menor que k) K : Distancia de la cara externa del ala del elemento receptor hasta el pie del filete de soldadura en el alma del elemento receptor Debe cumplirse:
Ra1 T; T = H1para la columna T = V1 para la viga
Si Ra1
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39 de 73 e) Diseo de Atiesadores En caso de requerirse Atiesadores, stos se disean para la mayor de las diferencias de solicitaciones determinadas en las verificaciones, determinando un rea requerida.
Ratd = max {Rat, Rat1, Rat2} rea de Atiesadotes requerida:
Aatc = Ratd / (0.6Fyat) Debe verificarse:
2bat eat Aat Donde: Bat : ancho de cada atiesador Eat : espesor atiesador Los Atiesadores requeridos por Flexin de Ala o Fluencia del Alma, no necesitan tener una altura mayor que la mitad de la Altura del elemento receptor. En caso que se requiera Atiesador por Aplastamiento, stos deben verificarse como Columnas comprimidas Axialmente con seccin formada por los 2 Atiesadores ms la colaboracin del alma. f) Calculo Filete en Alma de Diagonal Para seccin del Alma de la Diagonal en la Columna, se realiza segn punto 1.1 (Soldadura de doble Filete) para carga de Corte Vc2 y carga de Traccin Hc2. Para seccin del Alma de la Diagonal en la Viga, se realiza segn punto 1.1 (Soldadura de doble Filete) para carga de Corte Hv2 y una de Traccin Vv2. NOTA: La carga de Corte vertical en la columna (V1), proveniente del Ala de la Diagonal, es traspasada a travs de la Soldadura de Penetracin completa. La carga de Corte horizontal en la viga (H1), proveniente del Ala de la Diagonal, es traspasada a travs de la Soldadura de Penetracin completa.
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Los Atiesadores requeridos por Flexin de Ala o Fluencia del Alma, no necesitan tener
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Los Atiesadores requeridos por Flexin de Ala o Fluencia del Alma, no necesitan tener una altura mayor que la mitad de la Altura del elemento receptor. En caso que se requiera
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una altura mayor que la mitad de la Altura del elemento receptor. En caso que se requiera Atiesador por Aplastamiento, stos deben verificarse como Columnas comprimidas
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Atiesador por Aplastamiento, stos deben verificarse como Columnas comprimidas Axialmente con seccin formada por los 2 Atiesadores ms la colaboracin del alma.
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Axialmente con seccin formada por los 2 Atiesadores ms la colaboracin del alma.
f) Calculo Filete en Alma de Diagonal
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f) Calculo Filete en Alma de Diagonal
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Para seccin del Alma de la Diagonal en la Columna, se realiza segn punto 1.1
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Para seccin del Alma de la Diagonal en la Columna, se realiza segn punto 1.1 (Soldadura de doble Filete) para carga de Corte Vc2 y carga de Traccin Hc2.
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(Soldadura de doble Filete) para carga de Corte Vc2 y carga de Traccin Hc2.
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1.11. CRUCE DE DIAGONALES EN VIGA TIPO A Esta conexin corresponde a los casos en que las Diagonales traspasan corte a la viga, y las dimensiones de sta son insuficientes para resistir este traspaso, por lo que se requiere aumentar la capacidad de corte del elemento receptor. Esto se logra a travs de aadir a la Viga un refuerzo en el Alma y, en caso de requerirse, agregando planchas de refuerzo a la conexin para formar una seccin total capaz de traspasar la totalidad del corte entregado por las diagonales. Adems, se verifican los efectos locales de las cargas puntuales provenientes de las Diagonales al elemento receptor. De estas verificaciones, se obtiene los valores para el diseo de Atiesadores. a) Datos de Entrada Dimensiones Viga: Altura total :Hv Ancho de Alas :Bv Espesor de Alas :ev Espesor de Alma :tv Dimensiones Diagonales: Altura total :Hd1,Hd2 Ancho de Alas :Bd1, Bd2 Espesor de Alas :ed1, ed2 Espesor de Alma :td1, td2 Propiedades del acero Tensin de fluencia (kg/cm2) : Fy Tensin de rotura (kg/cm2) : Fu Cargas de diseo Carga Traccin-Compresin en alas de Diagonal Tala = 0.6 Fy Bd ed Carga Traccin-Compresin en alma de Diagonal Talma = 0.6 Fy (Hd - 2ed) td
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Altura total :Hd1,Hd2
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Altura total :Hd1,Hd2 Ancho de Alas :Bd1, Bd2 Co
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Espesor de Alas :ed1, ed2 Cons
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Espesor de Alas :ed1, ed2
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41 de 73 b) Nomenclatura:
Carga Traccin-Compresin Diagonal superior : Ts Carga Traccin-Compresin Diagonal inferior : Ti ngulo de la diagonal superior c/r a la viga : s ngulo de la diagonal inferior c/r a la viga : i Dimensiones plancha refuerzo superior : Lps, eps Dimensiones plancha refuerzo inferior : Lpi, epi Dimensiones plancha refuerzo alma : Lpa, epa Capacidad de corte de la Viga : Vv c) Clculo de Plancha de Refuerzo Se debe verificar la Fluencia del rea bruta de una seccin capaz de resistir el corte proveniente de las diagonales. La seccin resistente, puede obtenerse a partir de reforzar el alma de la Viga receptora, y agregando planchas superiores, inferiores o ambas, para obtener una mayor rea de corte. d) Diseo de Atiesadores El diseo de Atiesadores es similar al caso de Nudos con Diagonales en Elevacin.
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Ts
Ti Ti
Ts
Lps
Lpi
Lpa
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Carga Traccin-Compresin Diagonal superior : Ts
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Carga Traccin-Compresin Diagonal superior : Ts Carga Traccin-Compresin Diagonal inferior : Ti
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Carga Traccin-Compresin Diagonal inferior : Ti ngulo de la diagonal superior c/r a la viga :
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ngulo de la diagonal superior c/r a la viga : ngulo de la diagonal inferior c/r a la viga :
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ngulo de la diagonal inferior c/r a la viga : Dimensiones plancha refuerzo superior : Lps, eps
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Dimensiones plancha refuerzo superior : Lps, eps Dimensiones plancha refuerzo inferior : Lpi, epi Co
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Dimensiones plancha refuerzo inferior : Lpi, epi Dimensiones plancha refuerzo alma : Lpa, epaCo
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Dimensiones plancha refuerzo alma : Lpa, epaCons
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1.12. CRUCE DE DIAGONALES EN VIGA TIPO B
Cuando la seccin de refuerzo necesaria (Obtenida a partir del procedimiento para Cruce de Diagonales en Viga Tipo A), es desproporcionada a las dimensiones del elemento receptor, o debido a restricciones de espacio, se permite liberar a la Viga de traspasar el corte proveniente de las Diagonales. Para ello, se realiza el traspaso de carga directamente entre Diagonales, utilizando Atiesadores de continuidad para las alas de stas. La unin se completa aadiendo la Viga y procurando dar continuidad a todas las secciones de sta. Para ello, se utilizan Atiesadores de continuidad de alas y placas de continuidad de alma. En caso que una de las zonas del alma de la viga destajada sea de rea pequea, de forma que impida dar continuidad al alma, se permite suplir dicha rea, a partir de la extensin de la Placa de continuidad de alma en el destaje opuesto.
Atiesadores para las diagonales Atiesadores
para la viga
Placa de continuidad de alma de la viga (extensin)
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Cuando la seccin de refuerzo necesaria (Obtenida a partir del procedimiento para Cruce
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Cuando la seccin de refuerzo necesaria (Obtenida a partir del procedimiento para Cruce de Diagonales en Viga Tipo A), es desproporcionada a las dimensiones del elemento Co
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de Diagonales en Viga Tipo A), es desproporcionada a las dimensiones del elemento receptor, o debido a restricciones de espacio, se permite liberar a la Viga de traspasar el C
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receptor, o debido a restricciones de espacio, se permite liberar a la Viga de traspasar el
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43 de 73 2. EJEMPLOS DE CLCULO
2.1. CONEXIN DE VIGA CON PLANCHA DE CORTE (SINGLE PLATE) Perfil IN 25X43.4 a) Datos de Entrada
Dimensiones de la viga Altura total H = 250 mm Anchos de alas B = 150 mm Espesores de alas e = 14 mm Espesor de alma t = 6 mm Espesor de plancha tp = 10 mm Propiedades del acero Tensin de fluencia Fy = 2530 kg/cm2 Tensin de rotura Fu = 4080 kg/cm2 Carga de diseo (75% de la capacidad de corte) Corte V = 10110 kg
c) Clculo del Nmero de Pernos Eleccin de pernos Dimetro del perno dp = 1 Corte admisible del perno Va = 7479 kg Espacio entre pernos a usar S1 = 90 mm Distancia al borde a usar Lv = 40 mm Excentricidad del grupo de pernos ex = 50 mm Nmero de pernos Nmero de pernos a usar Np = 2 Numero de filas a usar Nf = 1 C requerido: Por resistencia de pernos C(req)1 = 1.35 Por aplastamiento del alma C(req)2 = 1.35 Por aplastamiento de la plancha C(req)3 = 0.81
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Tensin de fluencia Fy = 2530 kg/cm2
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Tensin de fluencia Fy = 2530 kg/cm2 Tensin de rotura Fu = 4080 kg/cm2
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Tensin de rotura Fu = 4080 kg/cm2
Carga de diseo (75% de la capacidad de corte)
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Carga de diseo (75% de la capacidad de corte)
Corte V = 10110 kg
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Corte V = 10110 kg
c) Clculo del Nmero de PernosCons
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c) Clculo del Nmero de PernosCons
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44 de 73 Por excentricidad del corte C(ICHA) = 1.34 C(ICHA) = 1.34 < C(req) = 1.35 (interaccin 1.01 < 1.05) CUMPLE d) Clculo de Filete de Soldadura. Carga de corte V = 10110 kg Carga de traccin T = 2500 kg Momento flector Mf = 50549 kg-cm Momento torsor Mt = 0 Largo de la soldadura h = 170 mm Distancia entre filetes b = 10 mm Resultante de carga que solicita la soldadura Fr c = 603.13 kg/cm (slo corte) Fr t = 73.53 kg/cm (slo traccin) Resultante de carga a usar Fr =603.13 kg/cm Filete mnimo amin = max { 5.96 mm, 5.77 mm } = 5.96 mm Filete a usar a = 6 mm e) Verificacin Plancha Conectora Verificacin a la fluencia en el rea bruta V = 10110 kg < 17204 kg CUMPLE Verificacin a la fractura en el rea neta V = 10110 kg < 14201 kg CUMPLE Verificacin del corte en bloque V = 10110 kg < 16364 kg CUMPLE Verificacin del momento flector Mf = 50549 kg-cm < 73117 kgcm CUMPLE
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.comFilete mnimo amin = max { 5.96 mm, 5.77 mm } = 5.96 mm
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.comFilete mnimo amin = max { 5.96 mm, 5.77 mm } = 5.96 mm
Verificacin a la fluencia en el rea bruta
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Verificacin a la fluencia en el rea bruta
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CUMPLE
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Verificacin a la fractura en el rea neta
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V = 10110 kg < 14201 kg Cons
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2.2. EMPALME DE COLUMNA XIE, CIZALLE DOBLE EN ALA Y ALMA CON 4 LINEAS DE PERNOS
Perfil XIE 80X360 a) Datos de Entrada Dimensiones de la columna Altura total H = 800 mm Ancho de alas B = 350 mm Espesor de alas e = 22 mm Espesor de alma t = 10 mm Propiedades del acero Tensin de fluencia Fy = 2530 kg/cm2 Tensin de rotura Fu = 4080 kg/cm2 Cargas de diseo Carga de traccin sobre las alas Tala = 116886 kg Carga de traccin sobre el alma Talma = 114761 kg Carga de corte sobre el alma Valma = 76507 kg b) Conexin de Planchas Conectadas al Ala Diseo de pernos Dimetro de pernos en alas dpala = 1 Corte admisible perno Va = 7479 kg Espacio entre pernos a usar S1 = 90 mm
S6 = 80 mm S4 = 110 mm
Distancia al borde a usar Lva = 40 mm Nmero de pernos requerido: Por resistencia de pernos Nala1 = 7.81 Por aplastamiento del ala Nala2 = 4.27 N pernos a usar Nala = 8
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Tensin de fluencia Fy = 2530 kg/cm2
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Tensin de fluencia Fy = 2530 kg/cm2 Tensin de rotura Fu = 4080 kg/cm2
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Tensin de rotura Fu = 4080 kg/cm2
Carga de traccin sobre las alas Tala = 116886 kg
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Carga de traccin sobre las alas Tala = 116886 kg Carga de traccin sobre el alma Talma = 114761 kg
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Carga de traccin sobre el alma Talma = 114761 kg
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Carga de corte sobre el alma Valma = 76507 kg
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Carga de corte sobre el alma Valma = 76507 kg
b) Conexin de Planchas Conectadas al AlaCons
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b) Conexin de Planchas Conectadas al AlaCons
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b) Conexin de Planchas Conectadas al AlaCons
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b) Conexin de Planchas Conectadas al AlaCons
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46 de 73 Espesor planchas exteriores Ancho de las planchas exteriores bp = 350 mm Ancho neto An = min { 24.2 cm ; 29.8 cm } = 24.2 cm Carga 0.5Tala = 58443 kg Espesor de plancha requerido: Por criterio de fractura en el rea neta ep1 = 11.8 mm Por criterio de fluencia en el rea bruta ep2 = 11 mm Por aplastamiento ep3 = 5.9 mm Espesor a usar ep = 14 mm Espesor planchas interiores Ancho de las planchas interiores bi = 160 mm Ancho neto An = min { 10.6 cm ; 13.6 cm } = 10.6 cm Carga 0.25Tala = 29222 kg Espesor de plancha requerido: Por criterio de fractura en el rea neta ei1 = 13.5 mm Por criterio de fluencia en el rea bruta ei2 = 12 mm Por aplastamiento ei3 = 5.9 mm Espesor a usar ei = 16mm Verificacin de desgarramiento Verificacin de desgarramiento en ala de la columna 116886 kg < 119587 kg CUMPLE Verificacin de desgarramiento en plancha exterior 58443 kg < 76101 kg CUMPLE Verificacin de desgarramiento en plancha interior
29222 kg < 52366 kg CUMPLE
c) Conexin de Planchas Conectadas al Alma Diseo de pernos Dimetro de pernos en alma dpalma = 1 Corte admisible perno Va = 7479 kg Espacio entre pernos a usar S2 = 95 mm
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Ancho neto An = min { 10.6 cm ; 13.6 cm } = 10.6 cm
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Ancho neto An = min { 10.6 cm ; 13.6 cm } = 10.6 cm Tala = 29222 kg
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.comTala = 29222 kg
ei1 = 13.5 mm
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ei1 = 13.5 mm ei2 = 12 mm
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ei2 = 12 mm
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ei3 = 5.9 mm
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ei3 = 5.9 mm
Verificacin de desgarramiento
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Verificacin de desgarramiento
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Verificacin de desgarramiento en ala de la columnaCons
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Verificacin de desgarramiento en ala de la columna
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S3 = 120 mm Distancia al borde a usar Lva = 50 mm Nmero de pernos requerido: Por resistencia de pernos Nalma1 = 3.84 Por aplastamiento del alma Nalma2 = 4.61 Por excentricidad del corte Nalma3 = 2.99 N pernos a usar Nalma = 6 N de filas de pernos a usar Nf = 2 Espesor planchas Ancho de las planchas bt = 290 mm Ancho neto An = min { 20.90 cm ; 24.65 } = 20.90 cm Espesor de plancha requerido: Por criterio de fractura en el rea neta et1 = 6.7 mm et2 = 7.5 mm Por criterio de fluencia en el rea bruta et3 = 6.5 mm et4 = 6.5 mm Por aplastamiento et5 = 3.84 mm Espesor a usar et = 10 mm Verificacin de desgarramiento Verificacin de desgarramiento en alma 57381 kg < 59455 kg CUMPLE Verificacin de desgarramiento en planchas conectadas al alma 28690 kg < 59455 kg CUMPLE d) Verificacin de las Planchas al Pandeo por Compresin Planchas exteriores conectadas al ala Carga 0.5Tala = 58443 kg Espacio mximo entre pernos a usar S7 = 210 mm Padm = 59546 kg > 58443 kg CUMPLE Planchas interiores conectadas al ala Carga 0.25Tala = 29222 kg Espacio mximo entre pernos a usar S7 = 210 mm
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.com et1 = 6.7 mm
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.com et1 = 6.7 mm et2 = 7.5 mm
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.com et2 = 7.5 mm
et3 = 6.5 mm
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et3 = 6.5 mm et4 = 6.5 mm
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et4 = 6.5 mm
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et5 = 3.84 mm
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Verificacin de desgarramiento en alma
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Verificacin de desgarramiento en alma
57381 kg < 59455 kg Cons
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57381 kg < 59455 kg
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48 de 73 Padm = 32410 kg > 29222 kg CUMPLE Planchas conectadas al alma Carga 0.25Talma = 28690 kg Espacio mximo entre pernos a usar S5 = 120 mm Padm = 37553 kg > 28690 kg CUMPLE
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2.3. EMPALME DE DIAGONAL HN CIZALLE DOBLE EN ALA Y ALMA CON 4 LINEAS DE PERNOS EN EL ALA
Perfil HN 35X91.5 a) Datos de Entrada Dimensiones de la diagonal Altura total H = 350 mm Ancho de alas B = 350 mm Espesor de alas e = 12 mm Espesor de alma t = 10 mm Propiedades del acero Tensin de fluencia Fy = 2530 kg/cm2 Tensin de rotura Fu = 4080 kg/cm2 Cargas de diseo Carga de traccin sobre las alas Tala = 63756 kg Carga de traccin sobre el alma Talma = 49487 kg b) Conexin de Planchas Conectadas al Ala Diseo de pernos Dimetro de pernos en alas dpala = 3/4 Corte admisible perno Va = 4207 kg Espacio entre pernos a usar S1 = 80 mm
S6 = 80 mm S4 = 100 mm
Distancia al borde a usar Lv = 30 mm Nmero de pernos requerido: Por resistencia de pernos Nala1 = 7.6 Por aplastamiento del ala Nala2 = 5.7 N pernos a usar Nala = 8
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Tensin de fluencia Fy = 2530 kg/cm2
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Tensin de fluencia Fy = 2530 kg/cm2 Tensin de rotura Fu = 4080 kg/cm2
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Tensin de rotura Fu = 4080 kg/cm2
Carga de traccin sobre las alas Tala = 63756 kg
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Carga de traccin sobre las alas Tala = 63756 kg Carga de traccin sobre el alma Talma = 49487 kg
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Carga de traccin sobre el alma Talma = 49487 kg
b) Conexin de Planchas Conectadas al Ala
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b) Conexin de Planchas Conectadas al Ala
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50 de 73 Espesor planchas exteriores Ancho de las planchas exteriores bp = 320 mm Ancho neto An = min { 23.7 cm ; 27.2 cm } = 23.7 cm Carga 0.5Tala = 31878 kg Espesor de plancha requerido: Por criterio de fractura en el rea neta ep1 = 6.58 mm Por criterio de fluencia en el rea bruta ep2 = 6.56 mm Por aplastamiento ep3 = 4.3 mm Espesor a usar ep = 10 mm Espesor planchas interiores Ancho de las planchas interiores bi = 140 mm Ancho neto An