Conexiones de Corte

CONEXIONES DE CORTE

Ing. Héctor A. Díaz C.

Clasificación de las Conexiones

Héctor A. Díaz C.

Todas las clasificaciones contemplan la resistencia a momento, la rigidez rotacional y la ductilidad. Como se representa en el diagrama momento – rotación.

Tipo I (FR)

Tipo III (PR)

Tipo II (pinned)

I

III

II

θ

M

Curso de Análisis y Diseño de Conexiones

Héctor A. Díaz C.

M

FM

cM

c s

L

F

ijM F

jiM

ij

F

ijjiL

EIMM

2

0ij

ijM

jiM

ji

ij

ji

F

F

ijji MMM

0ijM s

F

ij

jiEI

LM

2

Línea de viga

Curva de la conexión

El método de clasificación del AISC depende también de la longitud del miembro, su rigidez y del diagrama de momentos.

Concepto de línea de viga:



Héctor A. Díaz C.

L 12

2qLM F

be

bebeL

EIqLM

2

12

2

0be12

2qLM F

0beMEI

qLs

24

3

q

be be

M

FM

s

Tipo I

Tipo III

Tipo II

Concepto de línea de viga:



Héctor A. Díaz C. Rotation,

Mo

men

t, M

M = 0.9M

Typical Beam Line

Type I, FR Moment Connection

Type III, PR Moment Connection

Type II, Simple Shear

Connection

F

M = 0.5M F

M = 0.2M F

Diagramas momento rotación



Tipos de Conexiones de Corte

• Two – Sided Connections

• One – Sided Connections

• Seated Connections

Héctor A. Díaz C.


Two – Sided Connections

Héctor A. Díaz C.

• Plancha extrema en cortante (shear end - plate):

• Conexiones de doble ángulo (double - angles):

o Totalmente apernada. (all bolted).

o Soldada / apernada, ángulos soldados a la viga

soportada. (Welded – Bolted).

o Apernada / soldada, ángulos soldados al elemento de

soporte. (Bolted – Welded).

o Totalmente soldada. (all Welded).


Héctor A. Díaz C.

• Ventajas:

o Mayor resistencia a fuerzas cortantes.

o Conexiones más compactas.

o No es necesario considerar la excentricidad

perpendicular al eje de la viga para gramiles

trabajables.

• Desventajas:

o Pueden requerir consideraciones adicionales para el

montaje.

Two – Sided Connections


Shear End -Plate

Héctor A. Díaz C.


Héctor A. Díaz C.

• Ventajas:

o Sencilla – Pocas partes.

o No requiere agujeros en la viga.

o No requiere soldadura en campo.

• Desventajas:

o Se requiere cortar la viga a una longitud

exacta.

• Comentarios:

o Para lograr flexibilidad se disponen

planchas delgadas y gramiles grandes.

o Conexión muy común en Australia y

Europa.

Shear End -Plate


Double Angles

Héctor A. Díaz C.


Héctor A. Díaz C.

• Ventajas:

o La longitud de la viga puede variar.

o Se puede apernar o soldar a la viga.

o Pernos a doble corte, (menos pernos).

• Desventajas:

o La instalación por ambos lados del alma de

la columna o de la viga puede generar

problemas de montaje.

• Comentarios:

o Para gramiles usuales no es necesario

considerar la excentricidad en los pernos.

o La excentricidad siempre se debe considerar

en las soldaduras.

Double Angles


Héctor A. Díaz C.

Conexiones de doble ángulo, instaladas a ambos lados

del alma de la columna.

Double Angles


Héctor A. Díaz C.

Conexiones de doble ángulo, instaladas a ambos lados

del alma de la viga.

Double Angles


Héctor A. Díaz C.

Conexión de doble ángulo, soldada al elemento de soporte

Double Angles


Héctor A. Díaz C.

One – Sided Connections

• Conexiones de ángulo simple (single angle)

• Conexiones de plancha simple (Single-plate)

o Configuración convencional.

o Configuración extendida.

• Conexiones tipo “T” (Tee)


Héctor A. Díaz C.

• Ventajas:

o Simplifican los procesos de fabricación y montaje al

permitir la inclusión en taller de elementos de

conexión a los soportes.

o Reducen la cantidad de elementos de conexión y la

mano de obra.

o Proporcionan tolerancias más amplias para el

montaje.

• Desventajas:

o Resultan en elementos de conexión más grandes, ya

que poseen menor resistencia.

One – Sided Connections


Héctor A. Díaz C.

Single Angle


Héctor A. Díaz C.

• Ventajas:

o Elimina problemas de montaje.

o Permite la instalación lateral.

o Simple, pocas partes.

• Desventajas:

o Requiere ángulos más grandes.

o Pernos y soldaduras más grandes.

• Comentarios:

o No se recomienda en vigas sin soporte lateral.

o La excentricidad siempre se debe considerar en los pernos y

soldaduras que se conectan al elemento de soporte.

Single Angle


Héctor A. Díaz C.

Single-Plate


Héctor A. Díaz C.

• Ventajas:


o No requiere soldadura en la viga.


• Desventajas:

o Más rígida que otras conexiones de corte.

o Requiere un diseño y detallado cuidadoso.

• Comentarios:

o No se permite el uso de pernos A307.

o Es importante garantizar la ductilidad

rotacional de la conexión.


Single-Plate

Héctor A. Díaz C.

Tee Connection


Héctor A. Díaz C.

• Ventajas:


o No requiere soldadura en la viga.


• Desventajas:

o La “Tee” puede ser pesada.

o Más rígida que la mayoría (A excepción de la Shear Tab).

• Comentarios:

o Se requiere garantizar la ductilidad rotacional de la conexión.

o Se usa principalmente para conectar a muros de concreto ó

estructuras existentes.

Tee Connection


Tee Connection


Héctor A. Díaz C.

Héctor A. Díaz C.

Seated Connections

• Conexiones de asiento no rigidizadas

(Unstiffened Seated Connections):

• Conexiones de asiento rigidizadas (Stiffened

Seated Connections):


Héctor A. Díaz C.

Unstiffened Seated Connection


Héctor A. Díaz C.

• Ventajas:

o Pocas partes.

o Pocos pernos.

• Desventajas:

o Requiere un ángulo para darle

estabilidad.

o Posee resistencia limitada.

• Comentarios:

o Se usa comúnmente para

conectar al alma de la columna.

Unstiffened Seated Connection


Héctor A. Díaz C.


Stiffened Seated Connection

Héctor A. Díaz C.

• Ventajas:

o Pocas partes.

o Pocos pernos.

• Desventajas:

o Requiere un ángulo para darle

estabilidad.

o Introduce un estado límite en

el alma de la columna.

• Comentarios:

o Se usa comúnmente para

conectar al alma de la

columna.


Stiffened Seated Connection

Héctor A. Díaz C.

Consideraciones de Diseño

rad .030

q

Suposición (modelo de viga simplemente apoyada)

• Adecuada capacidad para acomodar la rotación de extremo

de una viga simplemente apoyada. (p,ej. 0.03 rad).


Héctor A. Díaz C.

• ¿Donde esta la articulación?



Héctor A. Díaz C.

• Respuesta:

En la parte más flexible de la conexión.

En este punto estará aplicada la reacción del extremo de la viga y

se diseñará la conexión con base en esta condición.



Héctor A. Díaz C.

• ¿Donde esta la articulación?



Héctor A. Díaz C.

Criterios de flexibilidad y ductilidad

El detallado de la conexión debe garantizar la flexibilidad rotacional

supuesta en el análisis de la estructura.

o Planchas y alas de ángulos delgados.

o Gramiles amplios.

o Gran separación horizontal de cordones verticales de soldadura.

Cuando no se pueda garantizar la flexibilidad, el diseño debe estar

orientado a promover la ductilidad rotacional de la conexión.

o Se espera que ocurra cedencia en los elementos de conexión (planchas

y ángulos), antes de la Rotura en corte de los medios de unión (pernos y

soldadura).



Héctor A. Díaz C.

Conexión flexible. Conexión dúctil.



Héctor A. Díaz C.

Conexión frágil

Concentración

de tensiones



Héctor A. Díaz C.

Conexión frágil

Conexión con alas cortas

conectadas al elemento

de soporte.



Héctor A. Díaz C.

Tolerancia de fabricación en la longitud de la viga

• Tolerancia + / - ¼”

Para acomodar estas variaciones se recomienda:

• Especificar una separación del elemento de soporte de al

menos ½” (13 mm) “setback”.

• Considerar en los cálculos que la distancia de los pernos al

borde extremo de la viga es ¼” (6 mm) menor a la especificada

en los detalles.



Héctor A. Díaz C.

Tolerancia de fabricación en la longitud de la viga



Héctor A. Díaz C.

Longitud efectiva de la soldadura

Cuando la soldadura termine “en el aire”, la

longitud de soldadura especificada se reducirá

para efectos de cálculo.



Héctor A. Díaz C.

Longitud efectiva de la soldadura

wweff DLL 2

Shear

End-Plate



Héctor A. Díaz C.

Estados límites en vigas destajadas

• Bloque de corte en el alma de las vigas.

o Pernos conectados al alma.

o Soldadura en el alma.

• Resistencia a la flexión de la sección destajada.

o Cedencia en flexión.

o Rotura en flexión.

o Pandeo local del alma, (ala superior destajada).

o Pandeo lateral torsional del alma, (ambas alas destajadas).



Héctor A. Díaz C.

Bloque de corte en el alma de las vigas

• Sección J4.3 , AISC 360-05

Resistencia a la Rotura en bloque de cortante.

ntubsgvyntubsnvun AFUAFAFUAFR 6060 ..

750.

Agv = Área gruesa sujeta a corte.

Ant = Área neta sujeta a tracción.

Anv = Área neta sujeta a corte.

Ubs = 1.00 Cuando la tensión de tracción es uniforme.

= 0.50 Cuando la tensión de tracción es no uniforme.



Héctor A. Díaz C.

Conexión apernada Conexión soldada




Héctor A. Díaz C.

(a) Una sola fila de pernos.

Caso para el cual Ubs = 1

(b) Múltiples filas de pernos.

Caso para el cual Ubs = 0.5




Héctor A. Díaz C.


(a) Una sola fila de pernos.

Caso para el cual Ubs = 1

(b) Múltiples filas de pernos.

Caso para el cual Ubs = 0.5



Héctor A. Díaz C.

Resistencia a la flexión de la sección destajada

Vigas con el ala superior destajada



Héctor A. Díaz C.


Vigas con ambas alas destajadas



Héctor A. Díaz C.


Resistencia disponible:

750.

Snet = Módulo de la sección neta.

Fcr = Tensión critica de pandeo.

• Para pandeo local del alma:

900.

Resistencia requerida a la flexión:

eRM uu

netun SFM

netcrn SFM

• Para Rotura a flexión



Héctor A. Díaz C.


Tensión critica de pandeo

yw

cr FKh

tEfF

2

0

2

2

112

Limitaciones:

v = Módulo de Poisson

E = Módulo de elasticidad.

Factor de ajuste:

Coeficiente de pandeo de placa:



Héctor A. Díaz C.


Limitaciones:

E = Módulo de elasticidad.

dc = Altura del destaje en el ala

comprimida.

Factor de ajuste:

ydw

cr Ffch

tEF

0

2

620 .

d

df ct

d 5753 ..

Tensión critica de pandeo



Héctor A. Díaz C.



Método elástico

Grupos de pernos con fuerzas en su plano

Héctor A. Díaz C.



• Método elástico:

o La fuerza excéntrica se resuelve

mediante un corte y un momento

actuando en el centro de gravedad del

grupo de pernos.

o rP: Los pernos comparten la misma

fuerza cortante.

o rmx, rmy: Proporcionales a la distancia

entre el perno y el CG.

o r: La suma vectorial de estas fuerzas es

la resistencia requerida del perno.

o El análisis se hace sobre el perno más

alejado del grupo respecto al CG.


Héctor A. Díaz C.





Se asume la rotación respecto al CG del grupo de pernos

Héctor A. Díaz C.



Configuración de pernos Cargas equivalentes

=



Héctor A. Díaz C.




Componentes directos Componentes de torsión

+


Héctor A. Díaz C.



n

Pr ux

px

P

yu

mxI

dMr

n

Pr

uy

py

P

xumy

I

dMr

22

mypymxpxu rrrrr

22

yx ddd

n

i

ip dI1

2



Héctor A. Díaz C.



• Método elástico, (solución a casos particulares):

nn rCR

11

62

Sn

e

nC

pf

pf

)(

npf = Número de pernos por fila.

2

22

312

2

22

312 2

1

11

1

ypfx

x

ypfx

ypf

pf

SnS

Se

SnS

Sne

nC

)(


Héctor A. Díaz C.




Método del centro instantáneo de rotación

Héctor A. Díaz C.




La conexión rota respecto a un centro instantaneo de rotación

(Considera rotación y traslasión)

• Método del centro instantáneo de rotación:

Héctor A. Díaz C.





o Mayor resistencia nominal.

Más pernos desarrollan resistencia última.

Se considera la deformación en los pernos.

El sistema es capaz de redistribuir

solicitaciones (ductilidad).

o La excentricidad produce una rotación y

una translación relativa, cuyo efecto

combinado es equivalente a una rotación

respecto a un centro instantáneo de

rotación “IC”.

o La ubicación del “IC” depende de:

Geometría del grupo de pernos y

excentricidad.

Dirección de la carga.

Héctor A. Díaz C.





o Validez del método.

Deformación máxima de 0.34 in, determinada

experimentalmente con pernos de 3/4” ASTM

A325.

Válido para pernos de cualquier diámetro.

Conservador para pernos ASTM A490.

Desarrollado para conexiones tipo

aplastamiento.

o Técnicas de solución.

Método de iteración no-lineal.

Valores tabulados (Manual AISC).

Héctor A. Díaz C.





Héctor A. Díaz C.





¿Como sabemos si el I.C.

asumido es el correcto?

Héctor A. Díaz C.





Relación Fuerza-

Deformación de los

pernos (AISCM Fig. 7-3)

Héctor A. Díaz C.





550101

.jeRR ultnj

- Resistencia nominal de un perno a la deformación Δ: ( Crawford and Kulak )

Rult = Resistencia al corte del perno j, (J3.6).

Δj = Deformación total del perno j.

e = 2.718… base del logaritmo natural.

critjj rr max

in340.max

Héctor A. Díaz C.





Proceso iterativo a resolver!!

Héctor A. Díaz C.





Héctor A. Díaz C.





Cálculos y resultados

β = C = 1.29

e =

Py = Px = φ rn = Io = C' = 281

ex = ey = Rmax = mo =

dmax =

Δmax =

N°

1

2

3

4

Fuerza vertical Fuerza horizontal

43000.00 kgf 0.00 kgf

208.75 mm 0.00 mm

-6428.26 10283.88

-2887.42 13857.80

Yo Xc Yc

112.50

536327.61

1626685.39

12127.69

14155.42

0 112.5

Centro instatane de

rotación "I.C."

Centro del grupo de

pernos "C.G"

14155.42

8.64

0

75

150

225

Xi (mm) Yi (mm)

Xo

0

0

0

0

-23.44

1.57 rad

Parametros de los pernos

0.34 in

14155.42 kgf

Distancia del

perno al I.C.

Coordenadas de los

pernos

Fuerza en el

perno4326026

3.32

R (Kgf)

ΣRixd

Desplaz. del

perno

Δi (mm)

8.64

3.32

208.75 mm

-18631.36 0.00

ΣRisenθ ΣRicosθ

14422.16 kgf

114.92 mm

12127.69

Rsenθ Rcosθ

-2887.42 -13857.80

-6428.26 -10283.88

Rxd

1626685.39

536327.61

23.44 mm

0.00 mm

Ángulo de la

fuerza R

θi (rad)

-2.94

-2.58

-0.56

-0.21

d (mm)

114.92

44.22

44.22

114.92

Héctor A. Díaz C.





nn rCR

Héctor A. Díaz C.



Grupos de soldaduras con fuerzas en su plano

Método elástico

Héctor A. Díaz C.





o La fuerza excéntrica se resuelve

mediante un corte y un momento

actuando en el centro de gravedad del

grupo de pernos.

o rP: Los elementos de soldadura

comparten la misma fuerza cortante.

o rmx, rmy: Proporcionales a la distancia

entre el perno y el CG.

o r: La suma vectorial de estas fuerzas es

la resistencia requerida de la soldadura.

o El análisis se hace sobre el punto más

alejado del grupo respecto al CG.

Héctor A. Díaz C.





i

uxpx

l

Pr

P

yu

mxK

dMr

i

uy

pyl

Pr

P

xumy

K

dMr

22

mypymxpxu rrrrr

2

2

12i

iip d

llK

222

yixii ddd

Héctor A. Díaz C.




Método del centro instantáneo de rotación

Héctor A. Díaz C.




o Capacidad incrementada.

Más regiones de la soldaduras

desarrollan resistencia última.

Se considera la orientación de la

soldadura respecto a la fuerza

aplicada.

o La forma general de la solución es

una integración no lineal.

o Técnicas de solución.

Método iterativo, elementos

discretos.

Valores tabulados (Manual AISC).


Héctor A. Díaz C.





Héctor A. Díaz C.





La capacidad de un elemento perteneciente a un grupo de soldaduras esta

basada en el producto de 3 funciones.

o Resistencia nominal.

o Orientación angular respecto a la fuerza aplicada.

o Compatibilidad de deformación.

hgrR wnj

wEXXw AFr 60.

515001

.sin.. g

309091

... pph

Héctor A. Díaz C.





30

32032022090

909122090

.

...

...

crit

u

crit

ur

r

D

r

r

h

mjp

o Δj = Deformación del elemento de soldadura i.

o Δm = Deformación del elemento de soldadura en su tensión máxima.

o Δu = Deformación del elemento de soldadura en su tensión última.

critujj rr

Dm

32022090

,,

DDu 17060871650

,,,

Héctor A. Díaz C.





30

320320

51

220909091

22090501600

.

..

,

...

.sin,,

crit

u

crit

u

wEXXnj

r

r

D

r

r

AFR

o Resistencia nominal de un elemento de soldadura discreto:

Donde: r, rcrit y son función de la ubicación del centro instantáneo de rotación, con coordenadas X,Y.

Héctor A. Díaz C.





Si la posición correcta del centro instantáneo de rotación es seleccionada,

las tres ecuaciones de equilibro en el plano se deben satisfacer:

0 xF

0 ICM

0 yF 01

elementosN

j

ynj PR

01

0

elementosN

j

jnj rePrR

01

pernosN

j

xnjx PR

0

1

rerRPpernosN

j

jnj

Héctor A. Díaz C.

Double Angle Connections

• Consideraciones de flexibilidad rotacional.

o El espesor de los ángulos no debe ser mayor de 5/8” (16

mm) para gramiles factibles.

o Se recomiendan distancias al borde no menores a 1 ¼”

(32 mm).

o Se deben evitar las soldaduras en el borde superior de

las alas conectadas al elemento de soporte, solo se

permite un retorno mínimo de 2 veces el tamaño nominal

de la soldadura.


Héctor A. Díaz C.

Detalle de la soldadura

2Dw Dw

Retorno

(TIP.)

Dw


(TIP.)



Héctor A. Díaz C.




Héctor A. Díaz C.

Comportamiento flexible.




Héctor A. Díaz C.

21630

2

2

L

b

b

Ftd

y

ab .min

Fy = Tensión decente de los ángulos, (KSI)

db min = Diámetro mínimo de los pernos (A325),

para garantizar la ductilidad rotacional de

la conexión, (in).

b = Ancho flexible del ángulo, (in).

Ta = Espesor del ala del ángulo, (in).

L = Longitud del ángulo, (in).

• Consideraciones adicionales de ductilidad:

Alternativamente se pueden considerar los siguientes requisitos de

ductilidad cuando no se puedan satisfacer los criterios de flexibilidad. Por

ejemplo, cuando la conexión esté sometida a una combinación de corte y

tracción.



Héctor A. Díaz C.




Héctor A. Díaz C.

Akbar R. Tamboli, Hand Book of Structural steel connection Design & Detail




Héctor A. Díaz C.

• Conexión Totalmente apernada:



Héctor A. Díaz C.


• Estados límites.

Viga:

o Cedencia por corte. 1-1

o Rotura por corte. 2-2

o Bloque de cortante. 3-3

o Aplastamiento y desgarre. 4

o Resistencia por flexión y pandeo de la

sección destajada.

Elemento de soporte:

o Aplastamiento y desgarre.

1

1

2

2

3

3

4



Héctor A. Díaz C.


Ángulos:





Pernos:

o Resistencia a corte simple. 5

o Resistencia a corte doble. 6

3

1

1

3

3

2

2

1 2 3

2 1

4 y 5

6




Héctor A. Díaz C.

• Soldada/apernada, ángulos soldados al alma de

la viga soportada:



Héctor A. Díaz C.

Suposición de diseño:

La articulación se encuentra en la cara del elemento de

soporte.

La soldadura en el alma de la

viga soporta está sometida a

corte excéntrico.


la viga soportada:



Héctor A. Díaz C.

• Estados límites particulares.

Viga:

o Cedencia por corte.

o Bloque de cortante.


sección destajada.

o Resistencia del alma en la soldadura.

Soldadura:

o Rotura por corte excéntrico.

Área de tracción

Área de corte

uwww FDFt 362.


la viga soportada:



Héctor A. Díaz C.

• Apernada/soldada, ángulos soldados al soporte:



Héctor A. Díaz C.

• Comentarios:

o Conexión tipo navaja.

o Conexión viga a alas de columna.

o Ala inferior de la viga cortada para

permitir el montaje.

• Estados límites particulares:

o Resistencia a la flexión de la viga con el

ala inferir destajada.

o Resistencia de la soldadura – conexión

de la viga al elemento de soporte.

o Resistencia del elemento de soporte en la

soldadura.




Héctor A. Díaz C.

Análisis elástico de la soldadura:




Héctor A. Díaz C.

eV

LLf ut

23

2

6

5

2

1

0 oM

25

9

L

eVf u

t

L

Vf u

v2





Héctor A. Díaz C.

22

vtw fff

22

2 25

9

L

V

L

eVf uu

w

22

5

181

2

L

e

L

Vf u

w

2

961212

L

e

L

Vf u

w .





Héctor A. Díaz C.

www FDf 2

2

wwu FD

L

e

L

V

2

296121

2

2

.

2

96121

L

e

AFV ww

n

.

ww ALD

2

2

un VV





Héctor A. Díaz C.

Single Angle Connections

• Consideraciones de diseño:

o El efecto de la excentricidad siempre se debe en el ala del ángulo

conectada al elemento de soporte.

o Además, se debe considerar la excentricidad en el caso de filas dobles

de pernos conectados atreves del alma de la viga soportada ó si la

excentricidad “g1” excede 75 mm.

o La excentricidad siempre debe ser considerada en el diseño de las

soldaduras.

E indica que se debe considerar la excentricidad, g1, g2 y g3. son gramiles usuales.


Héctor A. Díaz C.

• Suposición de la excentricidad para OSL:

eb = ea

eb

ea

Pernos

Ángulo

CL Alma CL Alma

Conexión Apernada



Héctor A. Díaz C.

ew

CL Alma

Conexión Soldada

2Dw Dw

Retorno

Dw

• Suposición de la excentricidad para OSL:



Héctor A. Díaz C.


Ángulos:




o Aplastamiento. 4

o Cedencia en flexión. 2-2

o Rotura en flexión. 2-2

Pernos:

o Resistencia a corte excéntrico. 5

Soldadura:


1

1

3

1 2 3

2 1

6

4 y 5



Héctor A. Díaz C.


Ángulos:


o Rotura en flexión.

xyn ZFM

4

2LtZ a

x

netun ZFM

L

mmdnnSL

tZ ha

net

21

4

222

750.

900.

aun eRM



Héctor A. Díaz C.




Héctor A. Díaz C.

Single-Plate Connections


Héctor A. Díaz C.

Soporte Flexible Soporte rígido



Héctor A. Díaz C.

• Richard et al, 1980:

40.SSNnhehe refrefb

n = Número de pernos.

N = Coeficiente basado en el diámetro de los pernos:

= 5 para 3/4” y 7/8”, y 7 para 1”.

Sref = Coeficiente basado en el diámetro de los pernos:

= 100 para 3/4”, 175 para 7/8”, 450 para 1”.

S = Módulo de sección de la viga (in4).

(e/h)ref = Parámetro basado en la relación l/d de la viga:

= 0,06 (l/d) – 0,15 Cuando l/d ≥ 6.

= 0,035 (l/d) Cuando l/d < 6.

l = Longitud de la viga.

d = Peralte de la viga.



Héctor A. Díaz C.

• Astaneh et al, 1989:

aaneb 1

aan

eb 3

2

aneb 1

an

eb 3

2

STD

SSLT

Soporte flexible Soporte rígido Agujeros

21

21 32 aLimitaciones del modelo matemático:

(No válido para conexiones de plancha de alma extendida)

La excentricidad en los pernos depende básicamente de las condiciones

de apoyo, el tipo de agujeros y número de pernos en la conexión.



Héctor A. Díaz C.

Configuración convencional Configuración Extendida

(Usada para evitar el destaje

en la viga)

14th Ed. AISCM. Se añaden nuevos requisitos.

13th Ed. AISCM. Nuevo enfoque de diseño.



Héctor A. Díaz C.

14th Ed. AISCM. Se añaden nuevos requisitos.

13th Ed. AISCM. Nuevo enfoque de diseño.

La rotación se logra

principalmente mediante

la deformación de la

plancha y/o alma de la

viga en contacto con los

pernos de conexión.

“Bolt Plowing”

rad .030



Héctor A. Díaz C.

Deformación de la

plancha en contacto con

los pernos de conexión.

“Bolts Plowing”



Héctor A. Díaz C.



Héctor A. Díaz C.

• Configuración convencional:



Héctor A. Díaz C.

Limitaciones geométricas:

o Valores máximos de tp y tw (Tabla 10-9).

o Solo se permite una fila vertical de pernos.

o 2 ≤ n = número de pernos ≤ 12.

o a ≤ 3 ½” (90mm).

o Los agujeros pueden ser STD ó SSLT.

o Leh ≥ 2db al borde de la plancha y alma de

la viga.

o Lev ≥ Límites de la tabla J3.4 AISCS

o tweld ≥ 5/8 tp a ambos lados de la plancha.




Héctor A. Díaz C.

Los pernos se diseñan para resistir corte excéntrico:

Mu = Vue


n Hole Type e, in. Max. tp or tw, in

SSL a/2 None

STD a/2 db/2 + 1/16

SSL a/2 db/2 + 1/16

STD a db/2 - 1/16

Design Values for Conventional

Single-Plate Shear Connections

Table 10-9

2 to 5

6 to 12



Héctor A. Díaz C.



Viga:






sección destajada.

Pernos:

o Rotura por corte (excéntrico) 5

1

1

2

2

3

3

4 y 5



Héctor A. Díaz C.



Plancha:






Soldadura:

o Resistencia por corte.

Nota: No es necesario verificar la resistencia de la

soldadura si tweld ≥ 5/8 tp .

2

3

1

1 2

4

3



Héctor A. Díaz C.

• Configuración Extendida:



Héctor A. Díaz C.


• Ventajas:

o Aplicable sin importar la geometría de la conexión.

o Las alas de la viga no necesitan ser destajadas.

o Excelente para conexiones sesgadas.

• Desventajas:

o Gran cantidad de pernos debido a la mayor excentricidad.

o Puede requerir planchas más gruesas.

• Comentarios:

o La conexión puede ser o no rigidizada,

(El uso de rigidizadores es opcional).

o Conexión usada particularmente para conectar al alma de

columnas o a vigas principales.



Héctor A. Díaz C.

Shear tab Connections


Héctor A. Díaz C.




Héctor A. Díaz C.


Excentricidad de la conexión “e”:

“a” se mide a la primera fila de pernos

“e” se mide al centro del grupo de pernos



Héctor A. Díaz C.


Limitaciones geométricas:

o No hay límite en la cantidad de pernos.

o No hay límite en la cantidad de filas

verticales de pernos.

o Lev y Leh según tabla J3.4 AISCS

o tweld ≥ 5/8 tp a ambos lados de la plancha.

o Máximo espesor de la plancha tal que:

Resistencia a flexión de la plancha ≤ Resistencia a momento del grupo de pernos



Héctor A. Díaz C.


Criterio de ductilidad: FUSIBLE DÚCTIL

En el caso de una conexión tipo “Extended Single-Plate”,

la plancha actúa como un fusible. Cuando la conexión se

encuentra sujeta a momentos excesivos, la plancha cede

en flexión antes de que se produzca la Rotura en los

pernos y la soldadura. Esta cedencia reducirá la rigidez

rotacional de la conexión y propiciará la redistribución de

solicitaciones.



Héctor A. Díaz C.


Criterio de ductilidad: FUSIBLE DÚCTIL



Héctor A. Díaz C.


Criterio de ductilidad, (pernos):

maxMSFy

maxMLtF ppy

6

2

CAF

M bv 90.

max

Resistencia a flexión de la plancha ≤ Resistencia a momento del grupo de pernos

C’ = Excentricidad equivalente para momento

puro. (AISCM 14th Tablas 7-6 y 7-7)

S = Módulo de sección elástico de la plancha.

Fv= Resistencia a corte de un perno (AISCS

Tabla J3.2)

Ab= Distancia del centro de gravedad del grupo

al perno más alejado.

LP= Longitud de la plancha.



Héctor A. Díaz C.


22 90

66

py

bv

py

maxmax,p

LF.

CAF

LF

Mt

Entonces, el espesor máximo de la plancha es:


Alternativamente, se pueden considerar las siguientes limitaciones geométricas,

similar a lo considerado para la conexión convencional:

16

1

2 b

wp

dt ó t

Para conexiones con doble fila de pernos, tanto la plancha como el alma de la

viga deben satisfacer el requisito anterior.

beh dL 2



Héctor A. Díaz C.


55010

1

.

l

l

imax

maxi

elC

C’ = Excentricidad equivalente para

momento puro.

Δmax = Deformación máxima del perno,

0.34 in.

li = Distancia del centro de gravedad del

grupo al perno i.

lmax = Distancia del centro de gravedad del

grupo al perno más alejado.

e = 2.718… base del logaritmo natural.

La excentricidad equivalente del grupo de pernos se puede calcular como:




Héctor A. Díaz C.


Criterio de ductilidad, (soldadura):

o Para garantizar suficiente ductilidad en la conexión, la soldadura deberá

tener un tamaño mínimo de 5/8 tp, a cada lado de la plancha.

o Este tamaño de soldadura

permite desarrollar la

resistencia en flexión de una

plancha de acero de 50 KSI,

pero aplica también para

planchas de acero A36 (36

KSI).

o El requisito ha sido derivado

en base a electros E70XX (70

KSI), y con una resistencia al

corte de:

Pt85

Pt85



Héctor A. Díaz C.


w

Criterio de ductilidad, (soldadura):

o Alternativamente se puede utilizar la siguiente ecuación para

determinar el tamaño de la soldadura.

w



Héctor A. Díaz C.


Estados límites.

Viga:

o Aplastamiento, (suele controlar).

Plancha:



o Bloque de corte. 3-3

o Resistencia a la flexión. 2-2

o Aplastamiento. 4

o Pandeo local, LTB y torsión.

Pernos:


2 1

1

3

2 3

4 y 5



Héctor A. Díaz C.


Resistencia a la flexión de la plancha:

Interacción Corte – Flexión (Criterio de Cedencia de Von Mises)

Con: φv = 1.0 φb = 0.90

uV



Héctor A. Díaz C.


Resistencia a la flexión de la plancha:

Interacción Corte – Flexión (Criterio de Cedencia de Von Mises)

42

ppyplyn LtFZFM

ppypn LtF.V 600

uV

aVM uu



Héctor A. Díaz C.


Pandeo local de la plancha (Muir y Thornton, 2004):

Nota: Si es menor o igual a 0.7, el estado límite de pandeo de la plancha no gobierna el diseño.

Fy = Tensión decente de la plancha, (KSI)

aVMSFM uuplcrn

2

28047510

a

Lt

FL

PP

yP



Héctor A. Díaz C.


Pandeo lateral torsional de la plancha (Thornton y Fortney, 2011):

2kgf/cm .E 61012

2kgf/cm .G 510108 a

ltM

p

n

3

108530

12

3

p

y

ltI

J

ltJ

p

3

JEGIa

M yn2



Héctor A. Díaz C.


aRMa

ltM uu

p

n

3

108530

Pandeo lateral torsional de la plancha (Thornton y Fortney, 2011):

un RR

u

p

n Ra

ltR

2

3

108530

Nota: Si Rn < Vu, Entonces se requieren rigidizadores ó extender la plancha

hasta las alas de la viga de soporte.

a

MR n

n

900.



Héctor A. Díaz C.


Resistencia torsional (Thornton y Fortney, 2011):

Con: φv = 1.0 φb = 0.90



Héctor A. Díaz C.


Resistencia a corte lateral de la

plancha (shear tab) Resistencia lateral a flexión de

la viga en la zona conectada


Solo se toma en cuenta cuando

una losa de concreto está

presente.



Héctor A. Díaz C.



uR

u,tM

2

pw

uu,t

ttRM



Héctor A. Díaz C.





Conexiones de Corte

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