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PROYECTOPROYECTO AMPLIACIN NAVE DE
CAMIONES CAEZ-DMHHoja
PROCEDIMIENTO DE CALCULO
DE CONEXIONES
1 de 78
Proyecto TCMHH Rev A 13.11.14
MINERA MINISTRO HALES.
PROCEDIMIENTO DE CLCULO CONEXIONES
PROYECTOAMPLIACIN NAVE DE CAMIONES
CAEZ-DMH
PCC-000-TCMMH
Realizada por:
Joaquin ConchaTamara Ruiz
Fecha:
13 de Noviembre de 2014
Rev ARevisada por:
Gonzalo Cceres G.German Matzner S.
Fecha:13 de Noviembre de 2014
Aprobado por:Ruben Garrido Q.
Fecha:13 de Noviembre de 2014
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NDICE1. PROPIEDADES DEL ACERO .......................................................................................................................... 3
1.1 TENSIN ADMISIBLE DEL ACERO .................................................................................................................. 31.2 MDULO DE ELASTICIDAD DEL ACERO (E) ................................................................................................... 3
2. CONEXIONES APERNADAS .......................................................................................................................... 3
2.1 CAPACIDAD DE LOS PERNOS.......................................................................................................................... 32.2 CLCULO DE RESISTENCIA ............................................................................................................................ 42.3 EFECTO COMBINADO DE CORTE Y TRACCIN ............................................................................................... 42.4 APLASTAMIENTO EN CONEXIONES APERNADAS............................................................................................ 52.5 BLOQUE DE CORTE EN CONEXIONES APERNADAS ......................................................................................... 5
2.6
CONEXIONES APERNADAS TIPO SLIPCRITICAL (!RESISTENTES AL DESLI"AMIENTO#) ................................. 62.$ ESPACIAMIENTOS L%MITES ............................................................................................................................ &
3. CONEXIONES SOLDADAS ........................................................................................................................... 10
3.1 TENSIN DE ROTURA DE LA SOLDADURA ................................................................................................... 1'3.2 RESISTENCIA DE LAS CONEXIONES SOLDADAS.SOLDADURA DE FILETE ..................................................... 1'3.3 TENSIN ADMISIBLE DE LA SOLDADURA .................................................................................................... 1'3.4 TENSIN ADMISIBLE DEL METAL BASE ...................................................................................................... 1'3.5 ESPESORES M%NIMOS Y MXIMOS PARA FILETES DE SOLDADURA .............................................................. 1'3.6 SECCIONES .................................................................................................................................................. 11
4. VERIFICACIONES GENERALES ................................................................................................................ 16
4.1 PANDEO PLACA COMPRIMIDA ..................................................................................................................... 16
4.2
ALAS Y ALMAS CON FUER"AS PUNTUALES ................................................................................................. 16
5. DIAGONALES .................................................................................................................................................. 23
5.1 DIAONAL APERNADA CAN RECTANULAR O CIRCULAR....................................................................... 235.2 DIAONAL APERNADA L ............................................................................................................................. 2&5.3 DIAONAL APERNADA XL .......................................................................................................................... 335.4 DIAONAL APERNADA TY TL .................................................................................................................... 3&5.5 DIAONAL APERNADA TLEN CI"ALLE DOBLE ........................................................................................... 43
6. UNIONES DE CORTE Y TRACCIN .......................................................................................................... 48
6.1 PLANC*A DE CORTE (SINLE PLATE) ......................................................................................................... 4&6.2 EFECTO TENA"A ......................................................................................................................................... 5$
7. EMPALME DE COLUMNA TIPO ..................................................................................................................... 61
$.1
EMPALMEDECOLUMNAO+IASCI"ALLEDOBLEALASYALMA. ......................................... 61
$.1.1 DISE,O PLANC*AS CONECTADAS AL ALA .................................................................................................... 61$.1.2 DISE,O PLANC*AS CONECTADAS AL ALMA ................................................................................................. 6-
8 NUDOS GENERALES ..................................................................................................................................... 74
&.1 PROCEDIMIENTOS DE DESARROLLO ENERAL POR NUDOS ........................................................................... $4&.2 COMBINACIONES DE CARA ....................................................................................................................... $5&.3 DISE,O DE CONEXIONES EXCNTRICAS ...................................................................................................... $6
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1. PROPIEDADES DEL ACERO
1.1 Tensin Admisible del Acero
La siguiente tabla muestra las propiedades mecnicas del acero.
Descripcin FvKsi (kg/cm2)Fu
Ksi (kg/cm2)A36 36 (2530) 58 (4080)A992 50 (3579) 65 (4574)
1.2 Mdulo de Elasticidad del Acero (E)El valor del mdulo de elasticidad del acero, independientemente de su descripcin es:
E = 29000 (ksi) = 2000000 (kg/cm2)
2. CONEXIONES APERNADAS
2.1 Capacidad de los Pernos
La capacidad de los pernos se calcula de la siguiente forma:
bnn AFR = ; = 2.00
Donde:
nF : Tensin de traccin nominal ntF , o tensin de corte nvF
bA : rea nominal del perno. ( )42bb dA =
Las tensiones admisibles de los pernos, tanto para los casos de hilo incluido como excluido sepresentan en la siguiente tabla:
Tipo dePerno
Fnv, ksi (kg/cm2) Fnt, ksi (kg/cm
2)
Hiloincluido Hiloexcluido Hiloincluido HiloexcluidoA307 24 (1687) -- 45 (3164) --A325 48 (3375) 60 (4218) 90 (6328) 90 (6328)A490 60 (4218) 75 (5273) 113 (7945) 113 (7945)
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2.2 Clculo de Resistencia
La siguiente tabla presenta los factores de seguridad y clculo de resistencia bajo el mtodoASD.
Carga Estado Rn/
Traccin Fluencia 0.6FyAg 1.67Fractura 0.5FuAe 2.00
Corte Fluencia 0.4FyAg 1.50Fractura 0.3FuAnv 2.00
Flexin Fluencia 0.6FyZx 1.67
Donde: UAA ne = , Para Uver Tabla D3.1
gne AAA = &5.' , Para empalmes
2.3 Efecto Combinado de Corte y Traccin
La resistencia disponible a la traccin de un perno sujeto al efecto combinado de corte ytraccin se determina de la siguiente forma:
bntn AFR = / ; = 2.00
Donde:/ntF : Tensin de traccin nominal modificada para incluir los efectos de la carga de corte.
ntv
nv
ntntnt Ff
F
FFF
= 3.10
ntF : Tensin nominal de traccin
nvF : Tensin nominal de corte
vf : Tensin de corte requerida
NOTA: Cuando la tensin requerida, f, ya sea en corte o traccin , es menor o igual al 20por ciento de la tensin admisible, los efectos de la tensin combinada no requieren serinvestigados. Tambin notar que las ecuaciones entregadas arriba pueden ser reescritaspara obtener la tensin de corte nominal modificada, /nvF , como funcin de la tensin a
traccin requerida, tf .
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2.4 Aplastamiento en Conexiones Apernadas
La resistencia admisible al aplastamiento, nR , en los agujeros de los pernos se determina
de la siguiente manera:
= 2.00
(a) Para un perno en una conexin con agujeros estndar, sobredimensionados y ovaladoscortos, independiente de la direccin de la carga, o con agujero ovalado largo con ladimensin mayor paralela a la direccin de la fuerza:
(i) Cuando la deformacin en el agujero del perno bajo la carga de servicio es una
consideracin en el diseo:
uucn FtdFtLR = 4.22.1
(ii) Cuando la deformacin en el agujero del perno bajo la carga de servicio no esuna consideracin en el diseo:
uucn FtdFtLR = '.35.1
(b) Para un perno en una conexin con agujero ovalado largo con la dimensin mayorperpendicular a la direccin de la fuerza:
uucn FtdFtLR = '.2'.1
Donde:: Dimetro nominal el perno, in: Tensin ltima especificada para el material a conectar, ksi: Distancia libre, en la direccin de la fuerza, entre el borde del agujero y el borde delagujero adyacente o el borde del material, in: Espesor del material a conectar, in
En una conexin la resistencia al aplastamiento es igual a la suma de las resistencias alaplastamiento de los pernos individualmente considerados.
2.5 Bloque de Corte en Conexiones Apernadas
La resistencia disponible para el estado lmite de bloque de corte en un plano de corte y unplano perpendicular de traccin deber ser:
ntubsgvyntubsnvun AFUAFAFUAFR ++= 6.'6.'
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= 2.00Donde:
nvA : rea neta de corte
bsU : Donde la tensin sea uniforme 1=bsU ; donde la tensin sea no uniforme 5.'=bsU
ntA : rea neta de traccin
gvA : rea bruta de corte
2.6 Conexiones Apernadas tipo Slip-Critical (Resistentes al deslizamiento)
Las conexiones tipo slip-critical transmiten la solicitacin (bajo cargas de servicio) por friccinentre las placas conectadas. Por este motivo, la resistencia depende de la condicin de lassuperficies en contacto y de la tensin de apriete de los pernos, como lo muestra la Figura.
Este tipo de conexin se utiliza para resistir las solicitaciones de servicio sin deslizamiento en launin, Sin embargo, cabe destacar que bajo la accin de solicitaciones mayores a las deservicio puede producirse el deslizamiento, perdindose con esto la resistencia friccional de launin y quedando los pernos sometidos a corte y las placas a aplastamiento.
Luego, por tratarse este tipo de unin en una verificacin de las condiciones de servicio, yconsiderando lo antes sealado, se recomienda que el diseo de este tipo de unin se realicecomo si se tratara de una conexin por aplastamiento.
NOTA: Dada la necesidad de aplicar altos niveles de tensin de apriete en los pernos, sehace necesario el uso de pernos de alta resistencia.
La resistencia al deslizamiento de diseo nR , y la resistencia al deslizamiento admisible
nR , se determinan de la siguiente manera:
sbscun NThDR =
F 789:;8;9 :;8>
T
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Para conexiones en las cuales la prevencin del deslizamiento es un estado lmite deserviciabilidad:
= 1.00 (LRFD) = 1.50 (ASD)
Para conexiones diseadas para prevenir el deslizamiento en el nivel de resistencia requerida:
= 0.85 (LRFD) = 1.76 (ASD)
Donde: : Coeficiente de deslizamiento para superficies clase A o B.
= 0.35 para superficies clase A (superficies limpias sin pintar o superficies limpias consoplete con revestimiento clase A)= 0.50 para superficies clase B (superficies sin pintar limpias con soplete o superficieslimpias con soplete con revestimiento clase B)
uD = 1.13
sch : Factor del agujero, determinado de la siguiente forma:
(a) Para agujeros estndar sch =1.00
(b) Para agujeros sobredimensionados u ovalados corto sch =0.85
(c) Para agujeros ovalados largos sch =0.70
sN : Nmero de planos de deslizamiento.
bT : Tensin mnima del perno, dad en la Tabla J3.1
Interaccin Corte - Traccin
Cuando la conexin slip-critical es solicitada adems por cargas de traccin, la resistencia aldeslizamiento de un perno calculada anteriormente debe ser multiplicada por el siguiente factor
sk :
bbu
us
NTD
Tk
= 1 (LRFD)
bbu
a
s
NTD
Tk
=
5.11 (ASD)
Donde:
bN : Nmero de pernos que resisten la carga de traccin
aT : Tensin debida a las combinaciones de carga ASD
bT : Tensin mnima del perno dada en la Tabla J3.1
uD =1.13
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2.7 Espaciamientos Lmites
Si se considera el siguiente esquema de una conexin apernada:
Donde:
bd : Dimetro del perno
1S : Distancia entre centros de las perforaciones en direccin del esfuerzo
2S : Distancia entre centros de las perforaciones en direccin perpendicular del esfuerzo
vL : Distancia desde el centro de las perforaciones a los bordes de la pieza
2.7.1 Espaciamiento Mnimo
La distancia entre el centro de agujeros estndar, sobredimensionados u ovalados no deber
ser menor que 2 2/3 veces el dimetro nominal del perno, bd . Una distancia de 3 veces bd esrecomendada.
2.7.2 Espaciamiento Mximo entre Pernos.
La separacin longitudinal entre conectores en contacto continuo formados por una plancha yun perfil o dos planchas debe ser:
(a) Para miembros pintados o sin pintar no sujetos a corrosin, el espaciamiento no deber sermayor a 24 veces el espesor de la plancha ms delgada o 12 in (305mm).
(b) Para miembros sin pintar sujetos a corrosin, el espaciamiento no deber ser mayor a 14veces el espesor de la plancha ms delgada o 7 in (180mm)
2.7.3 Distancia Mnima al Borde de la Plancha de Conexin
La distancia desde el centro de un agujero estndar al borde de una parte conectada, encualquier direccin, no debe ser menor que ya sea el valor entregado en la Tabla J3.4 o lorequerido en la seccin J3.10. La distancia desde el centro de un agujero sobredimensionado u
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ovalado al borde de una parte conectada no deber ser menor que lo requerido para el agujeroestndar ms un incremento igual a C2de la Tabla J3.5.
Distancia mnima al borde(Desde el centro de un agujero estndar al borde de la parte a
conectar)
Dimetro del pernoin
Bordes Cortadosin (mm)
Bordes curvos,Perfiles o barras,
in (mm)1/2 7/8 (22.2) 3/4 (19.1)5-8 1 1/8 (28.6) 7/8 (22.2)3/4 1 1/4 (31.8) 1 (25.4)7/8 1 1/2 (38.1) 1 1/8 (28.6)1 1 3/4 (44.4) 1 1/4 (31.8)
1 1/8 2 (50.8) 1 1/2 (38.1)1 1/4 2 1/4 (57.2) 1 5/8 (41.3)
Sobre 1 1/4 1 3/4 x db(44.4 x db) 1 1/4 x d (31.8 x d)
2.7.4 Distancia Mxima al Borde de la Plancha de Conexin
La distancia entre centro de los agujeros no debe ser mayor que 12 veces el espesor de laplancha a conectar, ni debe exceder de 6 in (150mm).
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3. CONEXIONES SOLDADAS
3.1 Tensin de Rotura de la Soldadura
Electrodo Fexx(Ksi)Fexx
(kg/cm2)E 70xx 70 4925
3.2 Resistencia de las Conexiones Soldadas. Soldadura de Filete
En trminos generales se puede sealar que la resistencia de la soldadura se basa en la
resistencia del rea efectiva del aporte de soldadura y en la resistencia al corte del metal baseadyacente a la soldadura, como se indica en los siguientes procedimientos.
3.3 Tensin Admisible de la Soldadura
wwn AFR = ; = 2.00
Donde:
wF : Resistencia nominal de la soldadura por unidad de rea, EXXw FF = 6.'
wA : rea efectiva de la soldadura
3.4 Tensin Admisible del Metal Base
BMBMn AFR = ; = 1.50
Donde:
BMF : Resistencia nominal del metal base por unidad de rea, yBM FF = 6.'
BMA : rea de la seccin transversal del metal base
3.5 Espesores Mnimos y Mximos para Filetes de Soldadura
Filetes mnimos de soldadura en funcin del menor espesor a unir (t)
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Menor espesor delas partes a unir
in (mm)
Tamao mnimode filetein (mm)
t 1/4 (6) 1/8 (3)1/4 (6) < t 1/2 (13) 3/16 (5)
1/2 (13) < t 3/4(19)
1/4 (6)
3/4 (19) < t 5/16 (8)
Filetes mximos de soldadura en funcin del menor espesor a unir (t)
Menor espesor delas partes a unir
in (mm)
Tamao mximode filetein (mm)
t < 1/4 (6) tt 1/4 (6) t -1/16 (2)
3.6 Secciones
3.6.1 Seccin lineal paralela
2
bx=
2
hy =
6
3hIx =
2
2bhIy
=
yx III +=
( ) ( )222 tftyvtx! fffffF ++++=
ttx
I
yMf
=
h
"f d#sv
=
2,
tty
I
xMf
=
Z X
Y
h
b
Tdis
Vdis
x
y
z
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x
ff
I
yMf
= , h
Tf d#st
= 2
3.6.2 Seccin Lineal
'=x
2
hy =
12
hIx =
'=yI
yx III +=
( ) 222 fvttx! ffffF +++=
ttx
I
yMf
=
h
Tf d#st=
h
"f d#sv =
x
f
fI
yMf
=
3.6.3 Seccin C
hb
bx
+=
2
2
2
hy =
Z X
Y
h
h
Y
Z
X
b
x
Vdis
x
y
z
Tdis
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122
32 hhbIx +
=
hb
bbIy
+
=
23
2 43
yx III +=
( ) ( ) 222 ftyvtxt! fffffF ++++=
Con respecto al pto. A (el ms alejado)
hb
Tf d#st
+=
2,
t
txI
yMf
=
hb
"f d#sv
+=
2,
( )
t
tyI
xbMf
=
x
f
fI
yMf
=
3.6.4 Seccin C Irregular
( )hbb
bbx
++
+=
21
22
21
2
( )hbb
hbhy
++
+=
21
22
2
2
( )
hbb
hbhhb
hIx
++
++=
21
22
22
2
3 2
3
( )( )hbbbbbbIy
++++=
21
22
2
2
1
3
2
3
1
433
yx III +=
( ) ( ) 222 ftyvtxt! fffffF ++++=
Tdis
Vdis
x
y
zA
Y
ZX
h
b1
b2
x
y
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Con respecto al pto. A (el ms alejado)
hbb
Tf d#st
++=
21
,
ttx
I
yMf
=
hbb
"f d#sv
++=
21
,( )
tty
I
xbMf
= 1
x
f
fI
yMf
=
3.6.5 Seccin en L
( )bh
bx
+=
2
2
( )bh
hy
+=
2
2
( )bh
hhIx
+=
43
43
( )bh
bbIy
+=
43
43
yx III +=
( ) ( ) 222 ftyvtxt! fffffF ++++=
Con respecto al pto. A:
hb
Tf d#st
+= ,
ttx
I
yMf
=
hb
"f d#sv
+= ,
( )
tty
I
xbMf
=
x
f
fI
yMf
=
Con respecto al pto. B:
hb
Tf d#st
+= ,
( )
ttx
I
yhMf
=
Tdis
Vdis
x
yz
A
B
Z
X
Y
h
bB
x
TdisVdis
x
y
z
A
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hb
"f d#sv += ,
ttyI
xMf
=
( )
x
f
fI
yhMf
=
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4. VERIFICACIONES GENERALES
4.1 Pandeo Placa Comprimida
La resistencia nominal a compresin, n$ , deber ser determinada basndose en el estado
lmite del pandeo flexural:
gc!n AF$ = ; = 1.67
La tensin de pandeo flexural, c!F , se determina como sigue:
(a) CuandoyF
E!L% $1.4 ( ye FF 44.' )
y
F
F
c! FF e
y
= 65&.'
(b) CuandoyF
E
!
L%>
$1.4 ( ye FF < 44.' )
ec! FF = &$$.'
Donde:
eF : Tensin elstica critica de pandeo, 2
2
=
!
L%
EFe
4.2 Alas y Almas con Fuerzas Puntuales
Esto se aplica para fuerzas puntuales nicas y dobles aplicadas normal a l(las) ala(s) deperfiles con alas anchas y perfiles armados similares. Una fuerza puntual nica puede ser de
compresin o de traccin. Las fuerzas puntuales dobles son una de compresin y la otra detraccin que forman un par en el mismo lado del elemento cargado.
Cuando la resistencia requerida es mayor a la disponible, determinada para los estados limitesentregados a continuacin, se debern proveer atiesadores y/o refuerzo del alma cuyasdimensiones se debern calcular con la diferencia de carga entre la resistencia requerida y ladisponible. Los atiesadores debern tambin cumplir con los requerimientos de diseo de laSeccin J10.8 . Los refuerzos del alma debern tambin cumplir con los requerimientos dediseo de la Seccin J10.9.
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4.2.1 Pandeo local del ala
Esto se aplica para fuerzas puntuales nicas de traccin y para la componente de traccin delas fuerzas puntuales dobles.
yffn FtR = 225.6 ; = 1.67
Donde:
yfF : Tensin de fluencia del ala del elemento
ft : Espesor del ala carga
Si el largo de carga a travs del ala del elemento es menor a fb15.' , donde fb es el ancho
de ala del elemento, la ecuacin anterior no requiere ser verificada.
Cuando la fuerza puntual a ser resistida es aplicada a una distancia menor a ft1' del extremo
del elemento el valor de nR deber ser reducido en un 50 %.
4.2.2 Fluencia local del alma
Esto se aplica para fuerzas puntuales nicas y para ambas componentes de las fuerzaspuntuales dobles.
= 1.50
(a) Cuando la fuerza puntual a ser resistida es aplicada a una distancia mayor al alto delelemento, d, del extremo del elemento:
( ) wywn tFNkR += 5
(b) Cuando la fuerza puntual a ser resistida es aplicada a una distancia menor o igual al alto delelemento, d, del extremo del elemento:
( ) wywn tFNkR += 5.2
Donde:k : Distancia desde la cara exterior del ala hasta el filete de soldadura del alma, aek +=
ywF : Tensin de fluencia del alma del elemento
N : Longitud de aplastamiento (no menor a kpara reacciones de apoyo de vigas)
wt : Espesor del alma del elemento
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PROCEDIMIENTO DE CALCULO
DE CONEXIONES
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Cuando sea requerido se debern proveer atiesadores transversales o refuerzos de alma.
4.2.3 Pandeo del alma
Esto se aplica para fuerzas puntuales nicas de compresin o para la componente decompresin de las fuerzas puntuales dobles.
= 2.00
(a) Cuando la fuerza puntual de compresin a ser resistida es aplicada a una distancia mayor oigual a 2d , del extremo del elemento:
w
fyw
f
wwn
t
tFE
t
t
d
NtR
+=
5.1
2 31&'.'
(b) Cuando la fuerza puntual de compresin a ser resistida es aplicada a una distancia menor a2d , del extremo del elemento:
(i) Para 2.'dN
w
fyw
f
w
wnt
tFE
t
t
d
N
tR
+=
5.1
2
314'.'
(ii) Para 2.'>dN
w
fyw
f
wwn
t
tFE
t
t
d
NtR
+=
5.1
2 2.'4
14'.'
Donde:d : Alto del elemento
ft : Espesor del ala
Cuando sea requerido se debern proveer atiesadores transversales, o un par de atiesadorestransversales, o refuerzos de alma con una extensin de por lo menos la mitad del alto delalma.
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4.2.4 Pandeo lateral del alma
Esto se aplica slo para fuerzas puntuales nicas de compresin aplicadas a elementos dondele movimiento lateral relativo entre el ala comprimida y el ala traccionada no est restringido enel punto de aplicacin de la fuerza puntual.
= 1.76
(a) Si el ala comprimida est restringida para la rotacin
(i) Para ( ) 3.2fw b&th
+
=
3
2
3
4.'1f
wfw!
nb&
th
h
tt'R
(ii) Para ( ) 3.2>fw b&th el estado lmite del pandeo lateral del alma no se aplica.
Cuando la resistencia requerida para el alma exceda la resistencia disponible, se deberproveer de un arriostramiento lateral local en el ala traccionada o ya sea un par de atiesadorestransversales o una plancha de refuerzo de alma.
(b) Si el ala comprimida no est restringida para la rotacin
(i) Para ( ) $.1fw b&th
=
3
2
3
4.'f
wfw!
nb&
th
h
tt'R
(ii) Para ( ) $.1>fw b&th el estado lmite del pandeo lateral del alma no se aplica.
Cuando la resistencia requerida para el alma exceda la resistencia disponible, se deberproveer un arriostramiento lateral local en ambas alas en el punto de aplicacin de las fuerzas
puntuales.
En las ecuaciones anteriores:
fb : Ancho del ala
!' : ya MM
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h : Distancia libre entre alas menos el filete o el radio para perfiles plegados; distanciaentre lneas adyacentes de pernos o la distancia libre entre las alas cuando la se usasoldadura en perfiles armados
& : Mayor longitud no arriostrada de las alas en el punto de carga
ft : Espesor del ala
wt : Espesor del alma
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4.2.5 Pandeo del alma por compresin
Esto se aplica para un par de fuerzas puntuales nicas de compresin o para la componente decompresin en un par de fuerzas puntuales dobles, aplicada en ambas alas de un elemento enla misma ubicacin.
h
FEtR
yww
n
=
324 ; = 1.67
Cuando un par de fuerzas puntuales de compresin es aplicado a una distancia menor a 2d
desde el extremo del elemento, nR deber ser reducida en un 50%.
Cuando sea requerido se debern proveer atiesadores transversales, un par de atiesadorestransversales, o un refuerzos de alma con una extensin igual al alto del alma.
4.2.6 Corte en zona panel del alma
Esto se aplica para fuerzas puntuales dobles aplicadas a una o a ambas alas del elemento enuna misma ubicacin.
= 1.67
(a) Cuando el efecto de la deformacin de la zona panel en la estabilidad del marco no es
considerado en el anlisis:
(i) Para c! $$ 4.'
wcyn tdFR = 6'.'
(ii) Para c! $$ > 4.'
=
c
!wcyn
$
$tdFR 4.16'.'
(b) Cuando la estabilidad del marco, incluyendo la deformacin plstica de la zona panel, esconsiderado en el anlisis:
(i) Para c! $$ $5.'
+=
wcb
cfcf
wcyntdd
tbtdFR
2316'.'
(ii) Para c! $$ > $5.'
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+=
c
!
wcb
cfcfwcyn
$$
tddtbtdFR 2.1-.1316'.'
2
En las ecuaciones anteriores:
A : rea de la seccin transversal de la columna
cfb : Ancho del ala de la columna
bd : Alto de la viga
cd : Alto de la columna
yF : Tensin de fluencia del alma de la columna
c$ :
y$ (LRFD)
c$ : y$6.' (ASD)
!$ : Resistencia requerida
y$ : AFy
cft : Espesor del ala de la columna
wt : Espesor del alma
Cuando sea requerido se debern proveer un refuerzo de alma o un par de atiesadorestransversales.
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(c) Verificacin del gusset
1. Por aplastamiento
( ) ( )
+
hvh
f
fu
d#sg
dLdSN
NNF
Te
5.'16.'
NdF
Te
bu
d#s
g
2.1
Donde:fN : Nmero de Filas de pernos
ge : Espesor del gusset
uF : Tensin ltima del acero
S : Separacin entre pernos
hd : Dimetro del agujero
vL : Distancia al borde de la plancha
bd : Dimetro nominal del perno
2. Por desgarramiento
( ) [ ][ ]hfubshvhf
u
d#sg
dStNFUdLdSN
NF
Te
+
+
15.'5.'13.'2
[ ] [ ]hfubsv
f
u
d#sg
dStNFULSN
NF
Te
+
+
15.'13.'2
Donde:St : Separacin entre filas de pernos
bsU : Donde la tensin sea uniforme 1=bsU ; donde la tensin sea no uniforme 5.'=bsU g : Gramil del perfil
fN : Nmero de Filas de pernos
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(d) Verificacin del perfil
1. Por aplastamiento
( ) ( )
+
hvh
f
fu
d#s
dLdSN
NNF
Te
5.'16.'
NdF
Te
bu
d#s
2.1
Donde:e : Espesor del perfil HSS
uF : Tensin ltima del acero
S : Separacin entre pernos
hd : Dimetro del agujero
vL : Distancia al borde de la plancha
bd : Dimetro nominal del perno
2. Por desgarramiento
( ) [ ] [ ]hfubshvhf
u
d#s
dStNFUdLdSN
NF
Te
+
+
15.'5.'13.'2
[ ] [ ]hfubsv
f
u
d#s
dStNFULSN
NF
Te
+
+
15.'13.'2
Donde:
St : Separacin entre filas de pernosbsU : Donde la tensin sea uniforme 1=bsU ; donde la tensin sea no uniforme 5.'=bsU
(e) Verificacin de la seccin de Withmore
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( ) StNtgSNNb f
f
w +
)1(?3'12
Donde
wb : Ancho de la seccin de Withmore
N : Nmero de pernos totalesS : Separacin entre pernos de una misma filasSt : Separacin entre filas de pernos
1. Por fluencia en el rea bruta
gyd#s AFT 6.'
Donde:
gA : rea bruta de la seccin de Withmore, gwg ebA =
ge : Espesor del gusset
2. Por fractura en el rea neta
eud#s AFT 5.'
Donde:
eA : rea neta efectiva, gne AAA = &5.'
nA : rea neta, ( )hwgn dbeA = 2
hd : Dimetro del agujero
(f) Verificacin del pandeo en el gusset
gc!d#s AFT 6'.'
Donde:
c!F : Tensin de pandeo flexural
(a). CuandoyF
E
!
L%
$1.4@ y
F
F
c! FF e
y
= 65&.'
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(b) CuandoyF
E!L% > $1.4@ ec! FF = &$$.'
% : Factor del largo efectivo, segn Tabla C-C2.2 los valores recomendados son:(a) Para diagonales conectadas a ambos lados 65.'=% (b) Para diagonales conectadas a un lado 2.1=%
@L : Longitud mxima de pandeo
! : Radio de giro,12
ge!=
ge : Espesor del gusset
E : Mdulo de elasticidad del acero
yF : Tensin de Fluencia del acero
eF : Tensin elstica critica de pandeo, 2
2
=
!
L%
EFe
gA : rea bruta de la seccin de Withmore, gwg ebA =
(g) Verificacin del rea neta efectiva:
eud#s AFT 5.' Donde:
eA : rea neta efectiva, UAA ne .=
nA : rea neta, Min. { ( )(SSe!f#&gn AA ..&5.' ; ( )(SSe!f#&gn eeAA ..2.. = }e : Espesor de perfil HSS
e : Espesor de paleta
U : &x 1 ; para Rectangular HSS (&d)nde
x =)(4
22
(B
B(B
+
+
x =)(4
2
(B
B
+
& : Longitud de conexin
x : Excentricidad de conexin
U : 1; para Round HSS D&d)nde 3.1 U : &x 1 ; para Round HSS D&Dd)nde 3.1
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x = D
& : Longitud de conexin
x : Excentricidad de conexin
5.2 Diagonal Apernada L
(a) Carga de diseo ( d#s
T )
= nd#sR
T
gyn AFR = ; = 1.50
Donde:
yF : Tensin de Fluencia del acero
gA : rea seccin transversal del perfil
(b) Nmero de pernos (N )
n
d#s
R
TN
=
5.'
bnvn AFR = ; = 2.00
Donde:
nvF : Tensin de corte nominal del perno
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b
A : rea nominal del perno.( )
42bb
dA =
(c) Verificacin del gusset
1. Por aplastamiento
( ) ( ) ( )[ ]hvfhfud#s
gdLNdSNNF
Te
+
5.'6.'
NdF
Te
bu
d#sg
2.1
Donde:ge : Espesor del gusset
uF : Tensin ltima del acero
fN : Nmero de filas de pernos
S : Separacin entre pernos
hd : Dimetro del agujero
vL : Distancia al borde de la plancha
bd : Dimetro nominal del perno
2. Por desgarramiento (slo para ms de Una fila de pernos)
( ) ( )[ ] ( ) ( )[ ]htfubshvhud#s
gdSNFUdLdSnF
Te
++
15.'5.'13.'2
( )[ ] ( ) ( )[ ]htfubsvyd#s
gdSNFULSnF
Te
++
15.'13.'2
Donde:
bsU : Donde la tensin sea uniforme 1=bsU ; donde la tensin sea no uniforme 5.'=bsU
tS : Separacin transversal entre pernos
n : Nmero de pernos por fila, fNNn=
(d) Verificacin del perfil
1. Por aplastamiento
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( ) ( ) ( )[ ]hvfhfu
d#s
dLNdSNNF
Te + 5.'6.'
NdF
Te
bu
d#s
2.1
Donde:e : Espesor del perfil L
uF : Tensin ltima del acero
fN : Nmero de filas de pernos
S : Separacin entre pernos
hd : Dimetro del agujerovL : Distancia al borde de la plancha
bd : Dimetro nominal del perno
2. Por desgarramiento (para Una fila de pernos)
( ) ( )[ ] [ ]hvubshvhu
d#s
dLFUdLdSNF
Te
++
5.'5.'5.'13.'
( )[ ] [ ]hvubsvyd#s
dLFULSNFTe
++
5.'5.'13.'
Donde:
bsU : Donde la tensin sea uniforme 1=bsU ; donde la tensin sea no uniforme 5.'=bsU
3. Por desgarramiento (para Dos filas de pernos)
a) 1 Modo de Falla
( ) ( )[ ] ( ) ( )[ ]htfubshvhud#s
dSNFUdLdSnF
Te
++
15.'5.'13.'2
( )[ ] ( ) ( )[ ]htfubsvyd#s
dSNFULSnF
Te
++
15.'13.'2
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b) 2 Modo de Falla
( ) ( )[ ] ( ) ( )[ ]dhLvdSNFUdLdSnFT
ehtfubshvhu
d#s
5.'15.'5.'13.' +++
( )[ ] ( ) ( )[ ]dhLvdSNFULSnFT
ehtfubsvu
d#s
5.'15.'13.' +++
Donde:
tS : Separacin transversal entre pernos
n : Nmero de pernos por fila,f
NNn=
(e) Verificacin de la seccin de Withmore
( ) ( ) ( ) tfw SNtgSnb + 1?3'12
Donde
wb : Ancho de la seccin de Withmore
n : Nmero de pernos por fila, fNNn=
S : Separacin entre pernos
fN : Nmero de filas
tS : Separacin transversal entre pernos
1. Por fluencia en el rea bruta
gyd#s AFT 6.'
Donde:
gA : rea bruta de la seccin de Withmore, gwg ebA =
ge : Espesor del gusset
2. Por fractura en el rea neta
eud#s AFT 5.'
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Donde:
eA : rea neta efectiva, gne AAA = &5.'
nA : rea neta, ( )hfwgn dNbeA =
hd : Dimetro del agujero
(f) Verificacin del pandeo en el gusset
gc!d#s AFT 6'.'
Donde:
c!F : Tensin de pandeo flexural
(a). CuandoyF
E
!
L% $1.4@ yF
F
c! FF e
y
= 65&.'
(b) CuandoyF
E
!
L%>
$1.4@ ec! FF = &$$.'
% : Factor del largo efectivo, segn Tabla C-C2.2 los valores recomendados son:(a) Para diagonales conectadas a ambos lados 65.'=% (b) Para diagonales conectadas a un lado 2.1=%
@L : Longitud mxima de pandeo
! : Menor radio de giro,12
ge!=
ge : Espesor del gusset
E : Mdulo de elasticidad del acero
yF : Tensin de Fluencia del acero
eF : Tensin elstica critica de pandeo, 2
2
=
!
L%
EFe
gA : rea bruta de la seccin de Withmore, gwg ebA =
(g) Verificacin del rea neta efectiva:
eud#s AFT 5.'
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Donde:
eA : rea neta efectiva, UAA ne .=
nA : rea neta, Min. { ( )Le!f#&gn AA ..&5.' = ; ( )edNAA hfLe!f#&gn = .. }hd : Dimetro del agujero
: &x 1 & : Longitud de conexin
x : Excentricidad de conexin
5.3 Diagonal Apernada XL
(a) Carga de diseo ( d#sT )
= nd#sR
T
gyn AFR = ; = 1.50
Donde:yF : Tensin de Fluencia del acero
gA : rea seccin transversal del perfil
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(b) Nmero de pernos (N )
n
d#s
R
TN
=
5.'
bnvn AFR = ; = 2.00
Donde:
nvF : Tensin de corte nominal del perno
bA : rea nominal del perno. ( )42bb dA =
(c) Verificacin del gusset
1. Por aplastamiento
( ) ( ) ( )[ ]hvhu
d#s
gdLdSNF
Te
+
5.'226.'
NdF
Te
bu
d#s
g
2.1
Donde:
ge : Espesor del gusset
uF : Tensin ltima del aceroS : Separacin entre pernos
hd : Dimetro del agujero
vL : Distancia al borde de la plancha
bd : Dimetro nominal del perno
2. Por desgarramiento
( ) [ ]hubshvhu
d#sg
dgFUdLdSN
F
Te
+
+
25.'5.'12
3.'2
[ ]hubsvy
d#sg
dgFULSN
F
Te
+
+
25.'12
3.'2
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Donde:
bsU : Donde la tensin sea uniforme 1=bsU ; donde la tensin sea no uniforme 5.'=bsU g : Gramil del perfil
(d) Verificacin del perfil
1. Por aplastamiento
( ) ( ) ( )[ ]hvhu
d#s
dLdSNF
Te
+
5.'226.'
NdFTe
bu
d#s
2.1
Donde:e : Espesor del perfil
uF : Tensin ltima del acero
S : Separacin entre pernos
hd : Dimetro del agujero
vL : Distancia al borde de la plancha
bd : Dimetro nominal del perno
2. Por desgarramiento
( ) [ ]hvubshvhu
d#s
dLFUdLdSN
F
Te
+
+
5.'5.'25.'12
3.'2
[ ]hvubsvy
d#s
dLFULSN
F
Te
+
+
5.'5.'212
3.'2
Donde:
bsU : Donde la tensin sea uniforme 1=bsU ; donde la tensin sea no uniforme 5.'=bsU
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(e) Verificacin de la seccin de Withmore
( ) gtgSN
bw +
2?3'1
22
Donde
wb : Ancho de la seccin de Withmore
N : Nmero de pernos totalesS : Separacin entre pernosg : Gramil del perfil
1. Por fluencia en el rea bruta
gyd#s AFT 6.'
Donde:
gA : rea bruta de la seccin de Withmore, gwg ebA =
ge : Espesor del gusset
2. Por fractura en el rea neta
eud#s AFT 5.'
Donde:
eA : rea neta efectiva, gne AAA = &5.'
nA : rea neta, ( )hwgn dbeA = 2
hd : Dimetro del agujero
(f) Verificacin del pandeo en el gusset
gc!d#s AFT 6'.'
Donde:
c!F : Tensin de pandeo flexural
(a). CuandoyF
E
!
L%
$1.4@ y
F
F
c! FF e
y
= 65&.'
(b) CuandoyF
E
!
L%>
$1.4@ ec! FF = &$$.'
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% : Factor del largo efectivo, segn Tabla C-C2.2 los valores recomendados son:(a) Para diagonales conectadas a ambos lados 65.'=% (b) Para diagonales conectadas a un lado 2.1=%
@L : Longitud mxima de pandeo
! : Radio de giro,12
ge!=
ge : Espesor del gusset
E : Mdulo de elasticidad del acero
yF : Tensin de Fluencia del acero
eF : Tensin elstica critica de pandeo, 2
2
=
!
L%
E
Fe
gA : rea bruta de la seccin de Withmore, gwg ebA =
(g) Verificacin del rea neta efectiva:
0.5 eud#s AFT 5.' Donde:
eA : rea neta efectiva, UAA ne .=
nA : rea neta, Min. { ( )Le!f#&gn AA ..&5.' ; ( )edNAA hfLe!f#&gn = .. }
hd : Dimetro del agujero
U : &x 1 & : Longitud de conexin
x : Excentricidad de conexin
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5.4 Diagonal Apernada T y TL
(a) Carga de diseo ( d#sT )
= nd#sR
T
gyn AFR = ; = 1.50
Donde:
yF : Tensin de Fluencia del acero
gA : rea seccin transversal del perfil
(b) Nmero de pernos (N )
n
d#s
R
TN
=
5.'
bnvn AFR = ;
= 2.00
Donde:
nvF : Tensin de corte nominal del perno
bA : rea nominal del perno. ( )42bb dA =
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PROCEDIMIENTO DE CALCULO
DE CONEXIONES
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(c) Verificacin del gusset
1. Por aplastamiento
( ) ( ) ( )[ ]hvhu
d#sg
dLdSNF
Te
+
5.'226.'
NdF
Te
bu
d#sg
2.1
Donde:
ge : Espesor del gusset
u
F : Tensin ltima del acero
S : Separacin entre pernos
hd : Dimetro del agujero
vL : Distancia al borde de la plancha
bd : Dimetro nominal del perno
2. Por desgarramiento
( ) [ ]hubshvhu
d#s
g
dgFUdLdSNF
Te
+
+
25.'5.'123.'2
[ ]hubsvy
d#s
g
dgFULSN
F
Te
+
+
25.'12
3.'2
Donde:
bsU : Donde la tensin sea uniforme 1=bsU ; donde la tensin sea no uniforme 5.'=bsU g : Gramil del perfil
(d) Verificacin del perfil
1. Por aplastamiento
( ) ( ) ( )[ ]hvhu
d#s
dLdSNF
Te
+
5.'226.'
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PROCEDIMIENTO DE CALCULO
DE CONEXIONES
40 de 78
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NdF
Te
bu
d#s
2.1
Donde:e : Espesor del perfil TL o espesor del ala del perfil T
uF : Tensin ltima del acero
S : Separacin entre pernos
hd : Dimetro del agujero
vL : Distancia al borde de la plancha
bd : Dimetro nominal del perno
2. Por desgarramiento
( ) [ ]hvubshvhu
d#s
dLFUdLdSN
F
Te
+
+
5.'5.'25.'12
3.'2
[ ]hvubsvy
d#s
dLFULSN
F
Te
+
+
5.'5.'212
3.'2
Donde:
bsU : Donde la tensin sea uniforme 1=bsU ; donde la tensin sea no uniforme 5.'=bsU
(e) Verificacin de la seccin de Withmore
( ) gtgSN
bw +
2?3'1
22
Donde
wb : Ancho de la seccin de Withmore
N : Nmero de pernos totalesS : Separacin entre pernosg : Gramil del perfil
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1. Por fluencia en el rea bruta
gyd#s AFT 6.'
Donde:
gA : rea bruta de la seccin de Withmore, gwg ebA =
ge : Espesor del gusset
2. Por fractura en el rea neta
eud#s AFT 5.'
Donde:eA : rea neta efectiva, gne AAA = &5.'
nA : rea neta, ( )hwgn dbeA = 2
hd : Dimetro del agujero
(f) Verificacin del pandeo en el gusset
gc!d#s AFT 6'.'
Donde:c!F : Tensin de pandeo flexural
(a). CuandoyF
E
!
L%
$1.4@ y
F
F
c! FF e
y
= 65&.'
(b) CuandoyF
E
!
L%>
$1.4@ ec! FF = &$$.'
% : Factor del largo efectivo, segn Tabla C-C2.2 los valores recomendados son:(a) Para diagonales conectadas a ambos lados 65.'=% (b) Para diagonales conectadas a un lado 2.1=%
@L : Longitud mxima de pandeo
! : Radio de giro,12
ge!=
ge : Espesor del gusset
E : Mdulo de elasticidad del acero
yF : Tensin de Fluencia del acero
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DE CONEXIONES
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eF : Tensin elstica critica de pandeo, 2
2
=
!
L%EFe
gA : rea bruta de la seccin de Withmore, gwg ebA =
(g) Verificacin del rea neta efectiva:
eud#s AFT 5.' Donde:
eA : rea neta efectiva, UAA ne .=
nA : rea neta, Min. { Te!f#&gn AA ..&5.' ; edNAA hfTe!f#&gn = .. }hd : Dimetro del agujero
U : &x 1 & : Longitud de conexin
x : Excentricidad de conexin
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5.5 Diagonal Apernada TL en Cizalle Doble
(a) Carga de diseo ( d#sT )
= nd#sR
T
gyn AFR = ; = 1.50
Donde:
yF : Tensin de Fluencia del acerogA : rea seccin transversal del perfil
(b) Nmero de pernos (N )
n
d#s
R
TN
=
5.'2
bnvn AFR = ; = 2.00
Donde:
nvF : Tensin de corte nominal del perno
bA : rea nominal del perno. ( )42bb dA =
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(c) Verificacin del gusset
1. Por aplastamiento
( ) ( ) ( )[ ]hvfhfud#s
gdLNdSNNF
Te
+
5.'6.'
NdF
Te
bu
d#sg
2.1
Donde:
ge : Espesor del gusset
uF : Tensin ltima del acero
fN : Nmero de filas de pernos
S : Separacin entre pernos
hd : Dimetro del agujero
vL : Distancia al borde de la plancha
bd : Dimetro nominal del perno
2. Por desgarramiento (slo para ms de una fila de pernos)
( ) ( )[ ] ( ) ( )[ ]htfubshvhud#s
gdSNFUdLdSnF
Te++
15.'5.'13.'2
( )[ ] ( ) ( )[ ]htfubsvud#s
gdSNFULSnF
Te
++
15.'13.'2
Donde:
bsU : Donde la tensin sea uniforme 1=bsU ; donde la tensin sea no uniforme 5.'=bsU
tS : Separacin transversal entre pernos
n : Nmero de pernos por fila, fNNn=
(d) Verificacin del perfil
1. Por aplastamiento
( ) ( ) ( )[ ]hvfhfud#s
dLNdSNNF
Te
+
5.'6.'
5.'
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( )[ ] ( ) ( )[ ]dhLvdSNFULSnFT
ehtfubsvu
d#s
5.'15.'13.'
5.'
+++
NdF
Te
bu
d#s
2.1
5.'
Donde:e : Espesor del perfil TL o espesor del ala del perfil T
uF : Tensin ltima del acero
fN : Nmero de filas de pernos
S : Separacin entre pernos
hd : Dimetro del agujero
vL : Distancia al borde de la plancha
bd : Dimetro nominal del perno
2. Por desgarramiento (para una fila de pernos)
( ) ( )[ ] [ ]hvubshvhu
d#s
dLFUdLdSNF
Te
++
5.'5.'5.'13.'
5.'
( )[ ] [ ]hvubsvu
d#s
dLFULSNF
Te
++
5.'5.'13.'
5.'
Donde:
bsU : Donde la tensin sea uniforme 1=bsU ; donde la tensin sea no uniforme 5.'=bsU
3. Por desgarramiento (para ms de una fila de pernos)
a) 1 Modo de falla
( ) ( )[ ] ( ) ( )[ ]htfubshvhud#s
dSNFUdLdSnF
Te
++
15.'5.'13.'2
5.'
( )[ ] ( ) ( )[ ]htfubsvud#s
dSNFULSnF
Te
++
15.'13.'2
5.'
b) 2 Modo de Falla
( ) ( )[ ] ( ) ( )[ ]dhLvdSNFUdLdSnFT
ehtfubshvhu
d#s
5.'15.'5.'13.'
5.'
+++
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Donde:tS : Separacin transversal entre pernos
n : Nmero de pernos por fila, fNNn=
(e) Verificacin de la seccin de Withmore
( ) ( ) tfw SNtgSnb + 1?3'12
Donde
wb : Ancho de la seccin de Withmore
n : Nmero de pernos por fila, fNNn=
S : Separacin entre pernosfN : Nmero de filas
tS : Separacin transversal entre pernos
1. Por fluencia en el rea bruta
gyd#s AFT 6.'
Donde:
gA : rea bruta de la seccin de Withmore, gwg ebA =
ge : Espesor del gusset
2. Por fractura en el rea neta
eud#s AFT 5.'
Donde:
eA : rea neta efectiva, gne AAA = &5.'
nA : rea neta, hfwgn dNbeA =
hd : Dimetro del agujero
(f) Verificacin del pandeo en el gusset
gc!d#s AFT 6'.'
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Donde:c!F : Tensin de pandeo flexural
(a). CuandoyF
E
!
L%
$1.4@ y
F
F
c! FF e
y
= 65&.'
(b) CuandoyF
E
!
L%>
$1.4@ ec! FF = &$$.'
% : Factor del largo efectivo, segn Tabla C-C2.2 los valores recomendados son:(a) Para diagonales conectadas a ambos lados 65.'=% (b) Para diagonales conectadas a un lado 2.1=%
@L : Longitud mxima de pandeo
! : Radio de giro,12
ge!=
ge : Espesor del gusset
E : Mdulo de elasticidad del acero
yF : Tensin de Fluencia del acero
eF : Tensin elstica critica de pandeo, 2
2
=
!
L%
EFe
gA : rea bruta de la seccin de Withmore, gwg ebA =
(g) Verificacin del rea neta efectiva:
0.5 eud#s AFT 5.' Donde:
eA : rea neta efectiva, UAA ne .=
nA : rea neta, Min. { ( )TLe!f#&gn AA ..&5.' ; ( )edNAA hfTLe!f#&gn = .. }
hd : Dimetro del agujero
U : &x 1
& : Longitud de conexin
x : Excentricidad de conexin
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6. UNIONES DE CORTE Y TRACCIN
6.1 Plancha de Corte (Single Plate)
Procedimiento de clculo segn el diseo extendido
(a) Clculo de la carga de diseo (R )
22d#sd#s T"R +=
Donde:
d#s" : Corte de diseo
d#sT : Traccin de diseo
(b) Clculo del nmero de pernos (N )
1. Nmero mnimo de pernos por carga de diseo
bnvn AFR = ; = 2.00
nR
RN
=
5.'
Donde:
nvF : Tensin de corte nominal
bA : rea nominal del perno. ( )42bb dA =
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2. Verificacin del nmero de pernos por excentricidad del grupo de pernos
Esta verificacin debe hacerse considerando una excentricidad igual a e, donde e es ladistancia desde el apoyo hasta el centroide del grupo de pernos. Luego, se verifica:
!e*''
Donde:' : Coeficiente por excentricidad. Segn Tabla 7-7
!e*' : N
(c) Diseo de la plancha
1. Longitud de la plancha (d)
( ) evLSnd += 21 1 Donde:n : Nmero de pernos por fila, fNNn=
N : Nmero total de pernos
fN : Nmero de filas
1S : Separacin entre pernos en la direccin de la carga
evL : distancia al borde en la direccin de la carga
2. Espesor de la plancha ( t )
654321 @ ttttttt =
Fluencia en el rea bruta por corte
dtFR yn = 16.' ; = 1.50
dF
"t
y
d#s
=
4.'1
Fluencia en el rea bruta por traccin
dtFR yn = 2 ; = 1.67
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dF
Tt
y
d#s= 6.'2
Fractura en el rea neta por corte
( )hun dndtFR = 36.' ; = 2.00
( )hu
d#s
dndF
"t
=
3'.'3
Donde:
hd : Agujero del perno, Tabla J3.3
Fractura en el rea neta por traccin
( )hun dndtFR = 4 ; = 2.00
( )hu
d#s
dndF
Tt
=
5'.'4
Falla en bloque de corte por corte
( ) ( )[ ] ( )
( )[ ] ( ) ( )[ ]hehhfubsevy
hehhfubshevhun
dLdSNtFULSntF
dLdSNtFUdLdSntFR
+++
+++=
5.'116.'
5.'15.'16.'
2515
2515
= 2.00
( ) ( )[ ] ( ) ( )[ ]
( )[ ] ( ) ( )[ ]hehhfubsevyd#s
hehhfubshevhu
d#s
dLdSNFULSnF
"
dLdSNFUdLdSnF
"t
+++
+++=
5.'15.'13.'
5.'15.'5.'13.'
21
215
Donde:
bsU : 1 Para una fila de pernos
: 0.5 Para ms de una fila de pernos
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2
S : Separacin entre pernos en la direccin perpendicular a la carga
ehL : Distancia al borde en la direccin perpendicular a la carga
Falla en bloque de corte por traccin
( ) ( ) ( )[ ]
( )[ ] ( ) ( )[ ]hubsehfy
hubshehhfun
dSntFULSNtF
dSntFUdLdSNtFR
++
++=
1626
1626
116.'2
15.'16.'2
= 2.00
( ) ( )[ ] ( ) ( )[ ]
( )[ ] ( ) ( )[ ]hubsehfy
d#s
hubshehhfu
d#s
dSnFULSNF
T
dSnFUdLdSNF
Tt
++
++=
12
126
15.'13.'2
15.'5.'13.'2
3. Interaccin de esfuerzos sobre la plancha de conexin.
Para los casos en que las fuerzas de traccin y corte sean significativas, debe comprobarse la
interaccion de esfuerzos sobre la placa de conexin como sigue:
yxyyyxxc Fffffff ++= 3 22
Donde:
yf = Tension Normal.
xyf =Tension de Corte.
yF =Tension de Fluencia.
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4. Verificacin del espesor mximo permitido para la plancha
2@6
dF
Mt
y
=
Donde:
@M : /25.1 'AF bnv
nvF25.1 : Tensin admisible al corte de un perno
/' : Coeficiente de la Tabla 7-7, para el caso de slo momento
yF : Tensin de fluencia de la plancha
NOTA: Para los siguientes casos el criterio anterior no requiere ser cumplido:(i)Para una fila de pernos, si elalma de la viga (tw) el espesor de la plancha (tp) cumple con t db/2 + 1/16 y ambas cumplen con. Leh2db.(ii)Para dos filas de pernos, si el alma de la viga (tw) y el espesor de la plancha (tp) cumplen con t db/2 + 1/16y con Leh2db
5. Verificacin de la plancha a la flexin
nu MM
1
; = 1.67
Donde:
uM : e"d#s e : Excentricidad del grupo de pernos en el alma de la viga
nM : +Fc!
c!F : 2
4123 222 yvtt Ffff +
tf : dtT d#s
vf : dt" d#s
+ : ( )42dt
6. Verificacin al pandeo de la plancha
Esta verificacin se hace usando el procedimiento de la viga con dos destajes dado en la Parte9del AISC 2005
nu MM
1
; = 1.67
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Donde:nM : netc! SF
c!F : d
fde
tE
2
62.'
E : Mdulo de elasticidad
df : 3.5
netS : ( )62dt
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(d) Verificacin al Aplastamiento de la plancha y del alma de la viga
1. Verificacin al aplastamiento por corte
nd#s R"
1
; = 2.00
Donde:
nR : ( ) ( )[ ] NFtddLdSnNFt ubhevhfu + 4.25.'12.1 1
t : Espesor del alma de la viga wt , o espesor de la plancha t .
uF : Tensin ltima del acero de la vigafN : Nmero de filas
n : Nmero de pernos por fila, fNNn=
1S : Separacin entre pernos en la direccin de la carga
hd : Dimetro del agujero
evL : distancia al borde en la direccin de la carga
bd : Dimetro nominal del perno
N : Nmero total de pernos
2. Verificacin al aplastamiento por traccin
nd#s RT
1
; = 2.00
Donde:
nR : ( ) NFtddLdSNnFt ubhehhfu + 4.25.'12.1 2
t : Espesor del alma de la viga wt , o espesor de la plancha t .
uF : Tensin ltima del acero de la viga
n : Nmero de pernos por fila, fNNn= fN : Nmero de filas
2S : Separacin entre pernos en la direccin de la carga
hd : Dimetro del agujero
ehL : distancia al borde en la direccin de la carga
bd : Dimetro nominal del perno
N : Nmero total de pernos
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(e) Diseo de la soldadura
1. Soldadura lineal paralela
2
6.'1
6.'1
@>: a
FtFF EXXw
y
BM
!
BM= 1.50 ; w= 2.00Donde:
!F : Tensin solicitada por unidad de longitud en la conexin soldada
( )22 tfv! fffF ++=
h
"f d#sv
=
2
x
f
fI
yMf
=
h
Tf d#st
=
2
2
hy =
6
3hIx =
t : Menor espesor de las partes a unir.a : Espesor del filete de soldadura
EXXF : Tensin admisible del aporte de soldadura
2. Soldadura en C
2
6.'1
6.'1
@>: a
FtFF EXXw
y
BM
! (ASD)
BM= 1.50 ; w= 2.00
Donde:
!F : Tensin solicitada por unidad de longitud en la conexin soldada
( ) ( )22 tyvtxt! ffffF +++=
hb
Tf d#st
+=
2
t
txI
yMf
=
hb
"f d#sv
+=
2
( )
t
tyI
xbMf
=
Z X
Y
h
b
h
Y
Z
X
b
x
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hbbx+= 2
2
2hy =
122
32 hhbIx +
=
hb
bbIy
+
=
23
2 43
yx III +=
t : Menor espesor de las partes a unir.a : Espesor del filete de soldadura
EXXF : Tensin admisible del aporte de soldadura
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6.2 Efecto Tenaza
6.2.1 Cargas a considerar
Siendo conocidos, T+
2
8
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6.2.2 Tensin admisible por traccin
N
++8< =
GT : Tensin utilizada por el perno que incluye el efecto tenaza, kips.
8; : Espesor requerido por el ngulo para desarrollar la tensin admisible en el perno, B, sinincluir el efecto tenaza, en pulgadas
( )
( )
>+
+
1;
;
'>1
Q
2
8
2
8
( )
+= 1
;
;
1
1
2
8
8 FS
JB66.6;
= (ASD)
Se debe satisfacer K>G
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7. EMPALME DE COLUMNA TIPO
7.1 EMPALME DE COLUMNA O VIGAS CIZALLE DOBLE ALAS Y ALMA.
7.1.1 Diseo planchas conectadas al ala
(a) Carga de diseo ( a&aT )
( )e(
MT na&a
=
6.'(ASD)
xyn +FM =
= 1.67 (ASD)
Donde:
yF : Tensin de Fluencia del acero.
x+ : Mdulo plstico con respecto al eje x de la seccin.
( : Alto del perfil.e : Espesor del ala del perfil.
(b) Nmero de pernos ala ( a&aN )
n
a&a
a&aR
TN
=
5.'2(ASD)
bnvn AFR =
= 2.00 (ASD)
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PROCEDIMIENTO DE CLCULO DECONEXIONES
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Donde:
nvF : Tensin de corte nominal.
bA : rea nominal del perno. ( )42bb dA =
(c) Ancho de la plancha exterior ( 1b )
Bb =1
Donde:B : Ancho del ala del perfil.
(d) Espesor de la plancha exterior ( 1e )
{ }12111 @ eee =
1. Fluencia en el rea bruta
gyn AFR =
= 1.67 (ASD)
111 6.'
5.'
bF
Te
y
a&a
= (ASD)
Donde:
gA : rea bruta, 111 beAg =
2. Fractura en el rea neta
eun AFR =
= 2.00 (ASD)
( ) ( ){ }1112 &5.'@>:5.'
5.'
bdnbF
Te
hu
a&a
= (ASD)
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Donde:
eA : rea neta efectiva, gne AAA = &5.'
nA : rea neta.
hd : Dimetro del agujero.
n : Nmero de pernos por fila, fa&a NNn= .
fN : Nmero de filas (debe ser par).
(e) Ancho plancha interior ( 2b )
22'
2= tBb
Donde:B : Ancho del ala del perfil, mm.t : Espesor del alma del perfil, mm.
(f) Espesor plancha interior ( 2e )
{ }22212 @ eee =
1. Fluencia en el rea bruta
gyn AFR =
= 1.67 (ASD)
221 6.'
25.'
bF
Te
y
a&a
= (ASD)
Donde:gA : rea bruta, 221 beAg = .
2. Fractura en el rea neta
eun AFR =
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= 2.00 (ASD)
( ) ( ){ }2222 &5.'5.'@>:5.'
25.'
bdnbF
Te
hu
a&a
= (ASD)
Donde:
eA : rea neta efectiva, gne AAA = &5.'
nA : rea neta.
hd : Dimetro del agujero.
n : Nmero de pernos por fila, fa&a NNn= .
fN : Nmero de filas (debe ser par).
(g) Verificacin del aplastamiento
1. En la plancha
na&a RT
15.' (ASD)
= 2.00 (ASD)
Donde:
nR : ( ) ( )( ) a&aubhvhfu NFeddLdSnNFe + @>:@>: 4.25.'12.1 .
@>:e : Espesor mnimo entre las planchas de las alas, { }21@>: @>: eee = .
uF : Tensin ltima del acero de la plancha.
S : Separacin entre pernos.
vL : Distancia al borde de la plancha.hd : Dimetro del agujero.
bd : Dimetro nominal del perno.
n : Nmero de pernos por fila, fa&a NNn= .
fN : Nmero de filas (debe ser par).
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2. En el ala de la viga
na&a RT
1
(ASD)
= 2.00 (ASD)
Donde:
nR : ( ) ( )( ) a&aubhvhfu NFeddLdSnNFe + 4.25.'12.1
e : Espesor del ala del perfil.n : Nmero de pernos por fila, fa&a NNn= .
fN : Nmero de filas (debe ser par).
(h) Verificacin del desgarramiento
1. En la plancha exterior
na&a RT
1
5.' (ASD)
= 2.00 (ASD)
Donde:
nR :( ) ( )[ ] [ ]
( )[ ] [ ]htubsvy
htubshvhu
dSSeFULSneF
dSSeFUdLdSneF
+++
+++=
3216.'2
325.'16.'2
411
411
uF : Tensin ltima del acero de la plancha.
1e : Espesor de la plancha superior.
a&aN : Nmero total de pernos.
n : Nmero de pernos por fila, fa&a NNn= .
fN : Nmero de filas (debe ser par).
S : Separacin entre pernos.
hd : Dimetro del agujero.
vL : Distancia al borde de la plancha.
bsU : Donde la tensin sea uniforme 1=bsU ; donde la tensin sea no uniforme 5.'=bsU .
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tS : Separacin transversal entre pernos.
4S : Separacin transversal entre primera fila de pernos en alas distintas.
2. En la plancha interior
na&a RT
1
25.' (ASD)
= 2.00 (ASD)
Donde:
nR :( ) ( )[ ] [ ]
( )[ ] [ ]hvtubsvy
hvtubshvhu
dLSeFULSneF
dLSeFUdLdSneF
+++
+++=
5.116.'
5.15.'16.'
22
22
2e : Espesor de la plancha interior.
3. En el ala de la viga
na&a RT
1 (ASD)
= 2.00 (ASD)
Donde:
nR :( ) ( )[ ] [ ]
( )[ ] [ ]hvtubsvy
hvtubshvhu
dLSeFULSneF
dLSeFUdLdSneF
+++
+++=
5.1216.'2
5.125.'16.'2
e : Espesor del ala del perfil.
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(i) Verificacin del pandeo placa comprimida
1. En la plancha exterior.
na&a $T
1
5.' (ASD)
gc!n AF$ =
= 1.67 (ASD)
La tensin de pandeo flexural, c!F , se determina como sigue:
(a) CuandoyF
E
!
L%
$1.4 ( ye FF 44.' )
y
F
F
c! FF e
y
= 65&.'
(b) CuandoyF
E
!
L%>
$1.4 ( ye FF < 44.' )
ec! FF = &$$.'
Donde:
eF : Tensin elstica critica de pandeo, 2
2
=
!
L%
EFe
En donde:E : Modulo de Elasticidad.
yF : Tensin de Fluencia del acero.
k : Coeficiente de longitud efectiva, 2.1=k
1b : Ancho de la placa exterior.
1e : Espesor de la plancha exterior.L : Longitud de pandeo de la plancha exterior.
! : Radio de giro, 121e!= .
gA :rea de la plancha, 11 eb .
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2. En la plancha interior.
na&a $T
1
25.' (ASD)
gc!n AF$ =
= 1.67 (ASD)
La tensin de pandeo flexural, c!F , se determina como sigue:
(a) CuandoyF
E
!
L%
$1.4 ( ye FF 44.' )
y
F
F
c! FF e
y
= 65&.'
(b) CuandoyF
E
!
L%>
$1.4 ( ye FF < 44.' )
ec! FF = &$$.'
Donde:
eF : Tensin elstica critica de pandeo, 2
2
=
!
L%
EFe
En donde:E : Modulo de Elasticidad.
yF : Tensin de Fluencia del acero.
k : Coeficiente de longitud efectiva, 2.1=k
2b : Ancho de la placa interior.
2e : Espesor de la plancha interior.L : Longitud de pandeo de la plancha.
! : Radio de giro, 122e!= .
gA :rea de la plancha, 22 eb .
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7.1.2 Diseo planchas conectadas al alma
(a) Cargas de diseo ( a&,aT )
na&,a RT = 6'.' (ASD)
gyn AFR =
= 1.67 (ASD)
Donde:yF : Tensin de Fluencia del acero.
gA : rea seccin transversal del ala de la viga, ( ) te(Ag = 2
( : Alto del perfil.e : Espesor del ala del perfil.t : Espesor del alma del perfil.
(b) Nmero de pernos alma ( a&,aN )
n
a&,aa&,a
RTN
= 5.'2 (ASD)
bnvn AFR =
= 2.00 (ASD)
Donde:
nvF : Tensin de corte nominal.
bA : rea nominal del perno. ( )42bb dA =
(c) Ancho de la plancha ( 1b )
( ) vLSnb += 211
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Donde:n : Nmero de pernos por fila, fa&,a NNn=
fN : Nmero de filas.
S : Separacin entre pernos.
vL : Distancia al borde de la plancha.
(d) Espesor de la plancha ( 1e )
{ }12111 @ eee =
1. Fluencia en el rea bruta
gyn AFR =
= 1.67 (ASD)
111 6.'
5.'
bF
Te
y
a&,a
= (ASD)
Donde:
gA : rea bruta, 111 beAg =
2. Fractura en el rea neta
eun AFR =
= 2.00 (ASD)
( ) ( ){ }1112
&5.'@>:5.'
5.'
bdnbF
Te
hu
a&,a
= (ASD)
Donde:
eA : rea neta efectiva, gne AAA = &5.'
nA : rea neta.
hd : Dimetro del agujero.
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(e) Verificacin del aplastamiento
1. En la plancha
na&,a RT
1
5.' (ASD)
= 2.00 (ASD)
Donde:
nR : ( ) a&,aubhvhtfu NFeddLdSNnFe + 11 4.25.'12.1
1e : Espesor de la plancha.
uF : Tensin ltima del acero de la plancha.
n : Nmero de pernos por fila, fa&,a NNn=
fN : Nmero de filas.
tS : Separacin transversal entre pernos.
vL : Distancia al borde de la plancha.
hd : Dimetro del agujero.
bd : Dimetro nominal del perno.
2. En el alma de la columna
na&,a RT
1
(ASD)
= 0.75 (LRFD) = 2.00 (ASD)
Donde:
nR : ( ) ( )( ) a&,aubhvhtfu NFtddLdSNnFt + 4.25.'12.1 t : Espesor del alma del perfil.
(f) Verificacin del desgarramiento
1. En la plancha
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na&,a RT
1
5.' (ASD)
= 2.00 (ASD)
Donde:
nR :( ) ( ) ( )[ ]
( )[ ] ( ) ( )[ ]hubsvtfyhubshvhtfu
dSneFULSNeF
dSneFUdLdSNeF
++
++=
116.'2
15.'16.'2
11
11
uF : Tensin ltima del acero de la plancha.
1e : Espesor de la plancha.
fN : Nmero de filas.
tS : Separacin transversal entre pernos.hd : Dimetro del agujero.
vL : Distancia al borde de la plancha.
bsU : Donde la tensin sea uniforme 1=bsU ; donde la tensin sea no uniforme 5.'=bsU .
n : Nmero de pernos por fila, fa&,a NNn=
S : Separacin entre pernos.
2. En el alma de la columna
na&,a RT
1 (ASD)
= 2.00 (ASD)
Donde:
nR :( ) ( ) ( )[ ]
( )[ ] ( ) ( )[ ]hubsvtfyhubshvhtfu
dSntFULSNtF
dSntFUdLdSNtF
++
++=
116.'2
15.'16.'2
t : Espesor del alma del perfil.
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(g) Verificacin del pandeo placa comprimida
1. En la plancha en el alma.
na&,a $T
1
5.' (ASD)
gc!n AF$ =
= 1.67 (ASD)
La tensin de pandeo flexural, c!F , se determina como sigue:
(a) CuandoyF
E
!
L%
$1.4 ( ye FF 44.' )
y
F
F
c! FF e
y
= 65&.'
(b) CuandoyF
E
!
L%>
$1.4 ( ye FF < 44.' )
ec! FF = &$$.'
Donde:
eF : Tensin elstica critica de pandeo, 2
2
=
!
L%
EFe
En donde:E : Modulo de Elasticidad.
yF : Tensin de Fluencia del acero.
k : Coeficiente de longitud efectiva, 2.1=k .
1b : Ancho de la placa del alma.
1e : Espesor de la plancha del alma.L : Longitud de pandeo de la plancha.
! : Radio de giro, 122e!= .
gA :rea de la plancha, 11 eb .
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8 NUDOS GENERALES
8.1 Procedimientos de desarrollo general por nudos
Entindase por nudo al punto de confluencia o interseccin de las fuerzas transmitidas por loselementos de una estructura. Por lo general cada elemento de una estructura puede serreemplazado por su eje neutro a fin de determinar el punto de interseccin de las fuerzas de talforma de encontrar los cortes, tracciones y momentos generados por las caractersticasgeomtricas que deber tener la conexin. En la figura 8.1 se observan las fuerzas de tracciny compresin que se transmiten por un enrejado tpico bajo cargas gravitacionales osobrecarga.
V
T T
V
T T
Figura 8.1:Seccin de enrejado tpico bajo esfuerzos de peso propio, carga muerta osobrecarga y sus correspondientes corte y esfuerzos axiales generados sobre la conexin
receptora.
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8.2 Combinaciones de Carga
Al buscar la resultante para disear la conexin de la recepcin de los elementos llegando alnudo en general es necesario analizar las posibles combinaciones posibles de direcciones enlas cuales pueden actuar las fuerzas transmitidas por los elementos llegando al nudo. Una vezaislada la condicin ms desfavorable se elige esta para disear la conexin (ver figura 8.2).
Figura 8.2: Posibles combinaciones de esfuerzos posibles en un nudo tpico de enrejado detecho.
Las conexiones se calculan con el corte mximo y traccin mxima que resultan de lascombinaciones mostradas en la Figura 8.2.
Clculo de corte mximo.
@>:@>:@ 892891 += TT"
Clculo de traccin mxima.
321 @@>:@ TsenTsenTT ++= ; para el caso donde T2 es mayor a T1
321 @>:@@ TsenTsenTT += ; para el caso donde T1 es mayor a T2
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8.3 Diseo de Conexiones Excntricas
8.3.1 Conexiones Excntricas Soldadas
Este tipo de conexiones se caracteriza por agrupar a todos los elementos que llegan al nudo enun solo conector el cual por lo general no est centrado. Es decir, el punto de trabajo de losperfiles no coincide con el punto de trabajo de la conexin receptora generndose unaexcentricidad. El proceso de solucin consiste en:
o Determinar las fuerzas resultantes que servirn para disear la conexin receptora.
Mf=(T1+T2)exc
V=V1+V2
T=T1+T2
o Una vez determinados los esfuerzos para disear la conexin soldada , en el caso de lafigura esto se transforma en el diseo de un doble filete lineal el cual est sometido aesfuerzos de traccin, cizalle y momento flector. Para efectos del procedimiento declculo ver punto 4.3.2.1 d. y 4.3.2.2 d.
8 T1
V1
T2
V2
V
T
M!
Figura 8.3:Conexin excntrica soldada en la cual se observan las fuerzas descompuestas encorte y traccin actuando sobre la conexin receptora.
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8.3.2 Conexiones Excntricas Apernadas
Este tipo de conexiones se caracteriza por agrupar a todos los elementos que llegan al nudo enun solo conector el cual por lo general no est centrado. Es decir, el punto de trabajo de losperfiles no coincide con el punto de trabajo de la conexin receptora generndose unaexcentricidad. El proceso de solucin consiste en:
o Determinar las fuerzas resultantes que servirn para disear la conexin receptora.
V=V1+V2
M=( T2)excT=T1+T2
o Una vez determinados los esfuerzos de corte y traccin, y la excentricidad asociada alcorte resultante, el procedimiento para resolver la conexin receptora apernada es similaral desarrollado para plancha de corte.
8 T1
V1
T2
V2
V"#$
T
Figura 8.4:Conexin excntrica apernada en la cual se observan las fuerzas descompuestasen corte y traccin actuando sobre la conexin receptora.
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8.3.3 Conexiones Excntricas Apernadas con Plancha Cabeza
Este tipo de conexiones se caracteriza por juntar a todos los elementos que llegan al nudo enun solo conector el cual por lo general no est centrado. Es decir, el punto de trabajo de losperfiles no coincide con el punto de trabajo de la conexin receptora generndose unaexcentricidad. El proceso de solucin consiste en:
o Determinar las fuerzas resultantes que servirn para disear la conexin receptora.
V=V1+V2
M=(T2)excT=T1+T2
o Una vez determinados los esfuerzos de corte y traccin, y la excentricidad asociada alcorte resultante, el procedimiento para resolver la conexin receptora apernada es similaral desarrollado para un conector T.
T2
V2
2A8
V"#$
T
Figura 8.5:Conexin excntrica con conector tipo T en la cual se observan las fuerzasdescompuestas en corte y traccin actuando sobre la conexin receptora