3-1

SESIN 3

CONEXIONES A CORTANTE

VIGAS A TRABES

VIGAS A COLUMNAS

3-2

CURVA MOMENTO ROTACIN

Tipo I Conexiones a momento

Tipo III Conexiones a momento

Tpica lnea de la viga

Tipo II Conexiones a cortante simple

Rotacin

Mom

ento

M

3-3

CONEXIONES TIPO

Placa de extremo a cortante

Doble ngulo Simple ngulo

Placa sencilla en cortante (placa de oreja)

T (cortada de un perfil W o IR)

ngulos de asiento, atiesados y no atiesados

3-4

PLACA EXTREMO A CORTANTE

Ventajas:Sencilla pocas partesLa viga no lleva agujeros

Desventajas:Se requiere cortar la viga a un largo exacto

Comentario:

En los E.U. no es frecuente, es comn en Europa y en Australia

3-5

3-6

CONEXIONES CON DOS NGULOS

Ventajas:La longitud de la viga puede variarSe puede atornillar o soldar a la viga

Desventajas:En patines de columna deben instalarse de ladoPor alma da problemas en montaje

3-7

3-8

3-9

DONLE NGULO

2 ngulos

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3-11

DOBLE NGULO

2 ngulos

3-12

DOBLE NGULO

2 ngulos

Conexin de navaja con dos ngulos

3-13

VentajasElimina problemas de montajePocas partes

DesventajasRequiere ngulo gruesoMayor cantidad de tornillos o soldadura

ComentariosNo se recomienda si las vigas no estn contraventeadas

CONEXIN CON UN NGULO

Alternativamente soldada o atornillada

3-14

3-15

CONEXIN DE PLACA SENCILLA O SHEAR TAB

VentajasSencilla pocas partesNo hay soldadura en la viga

DesventajasAtiesa mas que otros tiposRequiere un diseo cuidadoso

ComentariosExisten dos modelos de diseo con muy diferentes resultados

3-16

3-17

CONEXIN CON UNA T RECORTADA

VentajasPor un solo lado

DesventajasLa T puede ser muy pesadaRequiere mas atiesamiento excepto la conexin de placa sencilla

ComentariosBsicamente se usa para conectar a un muro de concreto o alguna construccin ya existente

Muro

Tee

3-18

CONEXIN DE ASIENTO NO ATIESADO

VentajasPocas partesPocos tornillos

DesventajasRequiere ngulo de estabilidadResistencia limitada

ComentariosUsada para conectar la viga al alma de la columna

3-19

CONEXIN DE ASIENTO ATIESADO

Placa de asientoAtiesadorOpcional

ComentariosComnmente usada para conectar al alma de una columna

VentajasPocas partesPocos tornillos

DesventajasRequiere ngulo de estabilidadIntroduce en la columna un estado lmite

Sujetador

Sujetador alternativo

3-20

3-21

CONSIDERACIONES DE DISEO

Dnde esta la articulacin?

3-22

CONSIDERACIONES DE DISEO

Respuesta: En el lado extremo mas flexible

3-23

CONSIDERACIONES DE DISEO

Donde esta la articulacin?

3-24

CONSIDERACIONES DE DISEO

Consideraciones de ductilidadEspesor del ngulo 5/8 (8.5 mm) (Dobles ngulos)Escantilln amplio (gramil) Amplio espacio vertical para soldar con remates horizontales mnimo

3-25

CONSIDERACIONES DE DISEO

Longitud de la viga: Tolerancia 1/4 in

Al acomodar o ajustar:

La separacin del canto de la viga al alma de la trabe (setback) en clculos es usual de 1/2

La distancia al borde se tomar de 1/4 menos que la detallada

3-26

CONSIDERACIONES DE DISEO

Tolerancia en longitud de viga

(setback) separacin del canto de la viga al alma de la trabe

3-27

CONSIDERACIONES DE DISEO

Tolerancia en la longitud de la viga (recortada)

Mnimo 1/4

3-28

CONSIDERACIONES DE DISEO

Longitud efectiva de diseo

Cuando una soldadura se termina al aire la longitud dimensional de ella se reducir en un tamao de la soldadura para los clculos

3-29

CONSIDERACIONES DE DISEO

Longitud efectiva de la soldadura

Placa de extremo en cortante Leff = Lw - 2tw

3-30

NUEVOS ESTADOS LMITES

Block de cortante en vigas despatinadas por patn superior

Atornilladas por alma

Soldadas por alma

Resistencia a la flexin en vigas despatinadas

3-31

BLOCK DE CORTANTE EN VIGAS RECORTADAS

(a) Conexin atornillada (b) Conexin soldada

rea en cortante

rea en tensin

rea en cortante

rea en tensin

n tornillos a s separacin

3-32

BLOCK DE CORTANTE EN VIGAS RECORTADAS

Seccin J4.3 (Especificaciones LRFD 1999)

Resistencia a la ruptura en block de cortante

Cuando:

Cuando:

3-33

BLOCK DE CORTANTE EN VIGAS RECORTADAS

Rn = Tensin de ruptura Fluencia Opuesta+

mx. Cortante de ruptura Ruptura opuesta

mn.

3-34

VIGAS SIMPLEMENTE DESPATINADAS

Conexin a cortante simple

Revisar pandeo aqu

3-35

VIGAS DOBLEMENTE DESPATINADAS

Conexin a cortante simple

Revisar pandeo aqu

3-36

RESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADAS

Mu = Rue bMnFluencia en flexin

bMn = 0.90 Fy SnetaSneta = mdulo de seccin neta

Pandeo local del alma

bMn = FbcSnetaConexin a cortante simple

Revisar pandeo aqu

3-37

RESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADAS

Para vigas simplemente despatinadasLimitacionesc 2ddc d/2Fbc 23590(tw/h0)2 f k 0.9Fyf =2(c/d) para c/d 1.0f =1+(c/d) para c/d > 1.0k =2.2(h0/c)1.65 para c/h0 1.0k =2.2(h0/c) para c/h0 > 1.0

Conexin a cortante simple

3-38

RESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADAS

Conexin a cortante simple

Para vigas doblemente despatinadasLimitaciones

c 2ddct 0.2ddcb 0.2d

Fbc = 50840[tw2/(c h0)]fd0.9FyFd=3.5 - 7.5(dc/d)dc = mx(dct , dcb)

3-39

RESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADAS

Ejemplo: Determinar si es adecuada

3-40

RESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADAS

Datos:

W14x30 Acero A992

d = 13.8 in

tw = 0.270 in

h0 = 13.8 3 = 10.8 in

Sneto = 8.31 in3 Tabla 9.2

3-41

3-42

RESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADAS

Ejemplo

3-43

RESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADAS

Es adecuada

3-44

PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE

Nota: El espesor de la placa extremo estar dentro de los lmites de 1/4 a 3/8 in

3-45

ESTADOS MINIMOS DE LA PLACA EXTREMO EN CORTANTE

Viga:1. Fluencia por cortante en la viga2. En vigas despatinadas, resistencia a la flexin3. Resistencia del alma en la zona de la soldadura

Soldadura4. Ruptura de la soldadura

3-46

Placa:1. Fluencia por cortante 1-12. Ruptura por cortante 2-23. Block de cortante 3-34. Penetracin y desgarre 4 y 5

Tornillos5. Cortante en tornillo

Trabe o columnaPenetracin y desgarre

ESTADOS LMITES DE LA PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE

3-47

PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO

Determinar Vn para tornillos de:

3/4 in A325N E70XX

3-48

PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO

Datos: W14x30 Fy= 50 ksi Fu = 65 ksi

d = 13.84 in tw = 0.27 in

Vigas estado lmite

Fluencia por cortante

Vn = 0.9 (0.6Fy)h0tw

= 0.9(0.6x50)(10.84)(0.27) = 79 k

3-49

PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO

Viga despatinada resistencia a flexin

Del ejemplo anterior

Mn = 374.0 kips

Con e = longitud del despatinado + espesor de la placa extremo

e = 8.0 + 0.25 = 8.25 in

Vn = 374.0/8.25 = 45.3 k

3-50

PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO

Resistencia del alma de la viga en la soldadura

Placa:

L = 8.5 in

tsold = 3/16 in

Vn = 0.9 (0.6Fy)(L-2tsold)tw

= 0.9(0.6x50)[8.5-(2 x 3/16)](0.27) = 52.9 k

La rotura del alma de la viga en la zona de la soldadura no controla

3-51

PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO

Soldadura, Estado Lmite

3/16 in tamao D de la soldadura (es placa de 1/4)

Tamao mnimo 3/16 in OK

Vn = (Dx1.392)(L-2tsold)

= (2x3x1.392)[8.5-(2 x 3/16)]

= 67.9 k

3-52

PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO

Placa estado lmite:

tp =1/4 Acero A36

Fy = 36 ksi

Fu = 58 ksi

Fluencia por cortante en la placaVn = 0.9 (0.6Fy)(2Ltp)

= 0.9(0.6x36)(2x8.5x1/4) = 82.6 k

3-53

PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO

Placa:

Ruptura por cortante

3-54

PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO

Placa:

Block de cortante

PL x 6 x 0-8

Ruptura x tensin Fluencia OppRn = +mx. Ruptura x cortante mn. Ruptura Opp

3-55

PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO

Placa:Block de cortanteTensin de rupturaFuAnt= 58(1.25-0.5x7/8)(2x1/4)

= 23.6 kRuptura por cortante0.6FuAnv= (0.6x58)(7.5-2.5x7/8)(2x1/4)

= 88.1 kControla la ruptura por cortante

3-56

PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO

Ruptura opuesta

FuAnt=23.6 k

Fluencia opuesta

FyAgt=36(1.25)(2x1/4)

=22.5 kips

Controla la fluencia opuesta

3-57

PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO

Placa: Block de cortante

Vn= 0.75(Ruptura por cortante

+ Fluencia en tensin)

= 0.75(88.1+22.5)

= 83.0 k

3-58

PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO

Placa

Penetracin y desgarre

Penetraci