Conexiones LRFD

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USACh USACh -- Departamento de IngenierDepartamento de Ingenieríía en Obras Civiles a en Obras Civiles -- Curso: DiseCurso: Diseñño en Acero 1 o en Acero 1 -- Prof. Luis LeivaProf. Luis Leiva

Curso:Curso:DISEDISEÑÑO EN ACERO 1O EN ACERO 1

DiseDiseñño a la Traccio a la Traccióón LRFDn LRFD

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DiseDiseñño a la Traccio a la Traccióón LRFDn LRFDLa resistencia nominal a la tracciLa resistencia nominal a la traccióón es el n es el

mmíínimo de:nimo de:a) a) Fluencia de la secciFluencia de la seccióón bruta:n bruta:

PPuu = = φφtt FFyy AAgg con con φφtt == 0.90.9

b)Fracturab)Fractura de la seccide la seccióón neta efectiva:n neta efectiva:

PPuu = = φφtt FFu u AAee con con φφtt == 0.750.75

c) Falla por Bloque de corte:c) Falla por Bloque de corte:


DiseDiseñño a la Traccio a la Traccióón LRFDn LRFDc) Falla por Bloque de corte:c) Falla por Bloque de corte:



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DiseDiseñño a la Traccio a la Traccióón LRFDn LRFDDiseDiseñño Bloque de corte:o Bloque de corte:

PPuu = = φφtt RRnn con con φφtt == 0.750.75

2 tipos de falla son posibles:2 tipos de falla son posibles:

Caso 1: Falla por fractura en tracciCaso 1: Falla por fractura en traccióónnCaso 2: Falla por fractura en corteCaso 2: Falla por fractura en corte



Caso 1: Caso 1: Falla por Falla por fractura en traccifractura en traccióónn+ fluencia en corte+ fluencia en corte

FFuu AAntnt = (0,6= (0,6 FFu)u) AAnvnv

RRnn = = 0,60,6 FFyy AAgvgv ++ FFuu AAntnt

AAntnt = = áárea neta en traccirea neta en traccióónnAAnvnv = = áárea neta en corterea neta en corteAAgvgv = = áárea bruta en corterea bruta en corte

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Caso 2: Caso 2: Falla por Falla por fractura en cortefractura en corte+ fluencia en tracci+ fluencia en traccióónnFFuu AAntnt = (0,6= (0,6 FFu)u) AAnvnv

RRnn = = 0,60,6 FFuu AAnvnv ++ FFyy AAgtgt

AAntnt = = áárea neta en traccirea neta en traccióónnAAnvnv = = áárea neta en corterea neta en corte

AAgtgt = = áárea bruta en traccirea bruta en traccióónn


Cuando no todos los elementos Cuando no todos los elementos de la seccide la seccióón estn estáán conectados,n conectados,

los elementos conectados pueden los elementos conectados pueden ser sobrecargados mientras que ser sobrecargados mientras que el resto de los elementos tienen el resto de los elementos tienen

tensiones menores.tensiones menores.Esto se toma en cuenta usando Esto se toma en cuenta usando

un un áárea reducida:rea reducida:el el AreaArea neta efectiva, neta efectiva, AeAe


AreaArea neta efectiva, neta efectiva, AeAe

Uniones apernadasUniones apernadasAeAe = = UAnUAn

Si todos los elementos de la secciSi todos los elementos de la seccióón estn estáán n conectados: U = 1conectados: U = 1


AreaArea neta efectiva, neta efectiva, AeAeUniones apernadas: Valores recomendados de UUniones apernadas: Valores recomendados de U

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AreaArea neta efectiva, neta efectiva, AeAeUniones apernadas: Valores Uniones apernadas: Valores recomendados de Urecomendados de USi SOLO ALGUNOS DE LOS ELEMENTOS Si SOLO ALGUNOS DE LOS ELEMENTOS DE LA SECCION ESTAN CONECTADOS DE LA SECCION ESTAN CONECTADOS

U = 1 U = 1 –– X/L X/L ≤≤ 0,90,9-


AreaArea neta efectiva, neta efectiva, AeAe

U = 1 U = 1 –– X/L X/L ≤≤ 0,90,9-


DiseDiseñño a la Traccio a la Traccióón LRFDn LRFDProcedimiento de DiseProcedimiento de Diseññoo

1) Seleccionar una secci1) Seleccionar una seccióón de prueba n de prueba considerando el considerando el áárea bruta mrea bruta míínima que nima que

satisfaga las condiciones de :satisfaga las condiciones de :b)Fluenciab)Fluencia de la seccide la seccióón bruta:n bruta:

AAgg = = PPuu /(/(φφtt FFyy) ) b)Fracturab)Fractura de la seccide la seccióón neta:n neta:

AAgg = = PPuu /(/(φφtt FFuuUU)+ )+ áárea de perforacirea de perforacióón n estimadaestimada


DiseDiseñño a la Traccio a la Traccióón LRFDn LRFDProcedimiento de DiseProcedimiento de Diseññoo

2) Seleccionar una secci2) Seleccionar una seccióón de prueba n de prueba considerando una esbeltez L/r < 300 considerando una esbeltez L/r < 300

AASHTO (puentes):AASHTO (puentes):L/r < 200 para elementos principalesL/r < 200 para elementos principales

L/r < 240 para elementos secundariosL/r < 240 para elementos secundarios

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DiseDiseñño a la Traccio a la Traccióón LRFDn LRFDBarras con HiloBarras con Hilo


DiseDiseñño a la Traccio a la Traccióón LRFDn LRFDBarras con HiloBarras con Hilo

AD = Pu /(φ 0.75 Fu) con φ = 0.75

AD = área calculada al exterior del hilo


Uniones apernadasUniones apernadas

UNION POR CIZALLE SIMPLEUNION POR CIZALLE SIMPLE

UNION POR CIZALLE DOBLEUNION POR CIZALLE DOBLE


Uniones apernadasUniones apernadasUNIONES TIPO APLASTAMIENTOUNIONES TIPO APLASTAMIENTO

-PERNOS TENSADOS EN FORMA LEVE

-LAS PLACAS SE MANTIENEN UNIDAS POR PERNOS SUJETOS A CORTE

-SE PERMITE DESLIZAMIENTO MINIMO ENTRE PLACAS

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Uniones apernadasUniones apernadasUNIONES TIPO DESLIZAMIENTO CRITICOUNIONES TIPO DESLIZAMIENTO CRITICO

-PERNOS COMPLETAMENTE TENSADOS

-LAS PLACAS SE MANTIENEN UNIDAS POR FRICCION EN LA SUPERFICIE DECONTACTO DEBIDO A LA PRESION EJERCIDA POR LOS PERNOS

-NO SE PERMITE DESLIZAMIENTO ENTRE PLACAS



UNIONES TIPO APLASTAMIENTOUNIONES TIPO APLASTAMIENTOResistencia al Corte o TracciResistencia al Corte o Traccióón: n: φφ RRnnRRnn = = FFnn AAbb

FFnn = Resistencia nominal al corte = Resistencia nominal al corte FFvv

Resistencia nominal a la tracciResistencia nominal a la traccióón n FFtt

TABLA J3.2TABLA J3.2φφ == 0.750.75


RESISTENCIA AL CORTE, Fv


RESISTENCIA A LA TRACCION, Ft

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3/4 in. Dia.

7/8 in. Dia.

1 1/4 in. Dia.

A325 and A490 Bolts


Pernos: Falla por aplastamiento en la planchaPernos: Falla por aplastamiento en la plancha


UniUnióón Apernada: Falla por n Apernada: Falla por aplastamiento y corte en la planchaaplastamiento y corte en la plancha

aplastamiento

corte


corte

aplastamiento

UniUnióón Apernada: Falla por aplastamiento y corte en la planchan Apernada: Falla por aplastamiento y corte en la plancha

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Resistencia al aplastamientoResistencia al aplastamiento φφ RRnn

φφ = 0.75= 0.75si las deformaciones alrededor de los agujeros son si las deformaciones alrededor de los agujeros son

crcrííticasticas

RRnn = 2.4 d t F= 2.4 d t Fuu

si las deformaciones alrededor de los agujeros no si las deformaciones alrededor de los agujeros no

son importantesson importantes

RRnn = = LLcc t Ft Fuu ≤≤ 3.0 d t3.0 d t FFu u pernos cercanos a pernos cercanos a los bordeslos bordes

RRnn = ( s = ( s ––dd/2) t F/2) t Fuu ≤≤ 3.0 d t3.0 d t FFu u demdemáás s pernos pernos USACh USACh -- Departamento de IngenierDepartamento de Ingenieríía en Obras Civiles a en Obras Civiles -- Curso: DiseCurso: Diseñño en Acero 1 o en Acero 1 -- Prof. Luis LeivaProf. Luis Leiva

UniUnióón Tipo Aplastamienton Tipo Aplastamiento

interacciinteraccióón corten corte--traccitraccióónn

Tu

w.p.


UniUnióón Tipo Aplastamienton Tipo Aplastamiento

interacciinteraccióón corten corte--traccitraccióónn


UniUnióón Tipo Aplastamienton Tipo Aplastamientointeracciinteraccióón corten corte--traccitraccióónn

La resistencia de diseLa resistencia de diseñño al o al cortecorte de un de un perno sujeto a una interacciperno sujeto a una interaccióón de traccin de traccióón n y corte es: y corte es:

φφ FFvv AAbb concon FFvv segsegúún la tabla J3.2n la tabla J3.2

yy φφtt == 0.750.75

fvfv = = φφ FFvv

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UniUnióón Tipo Aplastamienton Tipo Aplastamientointeracciinteraccióón corten corte--traccitraccióónn

La La resistencia de diseresistencia de diseñño a lao a la traccitraccióónn de un de un perno sujeto a una interacciperno sujeto a una interaccióón de traccin de traccióón y n y corte es funcicorte es funcióón de n de ffvv la tensila tensióón de corte n de corte producida con cargas producida con cargas mayoradasmayoradas..Esta resistencia es: Esta resistencia es: φφtt FFtt AAbb concon FFtt segsegúún la tabla n la tabla J3.5J3.5yy φφtt == 0.750.75

fftt = = φφtt FFtt



UniUnióón Tipo Aplastamiento n Tipo Aplastamiento --interacciinteraccióón corten corte--traccitraccióónn



-PERNOS COMPLETAMENTE TENSADOS

-LAS PLACAS SE MANTIENEN UNIDAS POR FRICCION EN LA SUPERFICIE DECONTACTO DEBIDO A LA PRESION EJERCIDA POR LOS PERNOS

-NO SE PERMITE DESLIZAMIENTO ENTRE PLACAS

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UNIONES TIPO UNIONES TIPO DESLIZAMIENTODESLIZAMIENTOCRITICOCRITICO

(Tabla ICHA(Tabla ICHACompararCompararcon Tabla J.3.1)con Tabla J.3.1)





Ensayo PERNO M20



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UNIONES TIPO DESLIZAMIENTOUNIONES TIPO DESLIZAMIENTOCRITICOCRITICO


UNIONES TIPO DESLIZAMIENTOUNIONES TIPO DESLIZAMIENTOCRITICOCRITICO

LLAVE DE TORQUE


Uniones de deslizamiento crítico

Resistencia Nominal al Corte• Se pueden usar dos métodos de diseño- Cargas de servicio (LRFD Sección J3.8a)

– Cargas mayoradas (LRFD Apéndice J3.8b)

• Ambos métodos de diseño requieren:- una capacidad adecuada al aplastamiento bajo cargas mayoradas(en el diseño se asume que algún deslizamiento ocurre bajo la carga última y que la carga se transmite por aplastamiento)- una capacidad adecuada de los pernos al corte bajo cargas mayoradas


Bolt Slip (Bolt Slip (--SC Connections)SC Connections)

In SlipIn Slip--Critical (SC) connections, Critical (SC) connections, slip will occur slip will occur betweenbetween the service the service load and factored (ultimate) load load and factored (ultimate) load levels.levels.Slip can be checked using either Slip can be checked using either factored or service loads.factored or service loads.Both methods result in Both methods result in approximately the same strength approximately the same strength level.level.

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Uniones de deslizamiento crítico dimensionadas paracargas de servicio.La resistencia de diseño al corte de un perno es

Ф FvAbdonde

Ф = 1,0 para agujeros normales, holgados, ovalados cortos, y ovalados largos cuandoel eje más largo es perpendicular a la línea de fuerza.

Ф = 0,85 para agujeros ovalados largos cuando el eje más largo es paralelo a la líneade fuerza.Fv = la resistencia nominal al deslizamiento crítico indicada en la Tabla J.3-6 (MPa)


UNIONES TIPO DESLIZAMIENTO CRITICOUNIONES TIPO DESLIZAMIENTO CRITICO

Los valores de Fv de la Tabla J.3-6 están calculados para superficies en contacto de Clase A (coeficiente de deslizamiento 0,33), con superficies no pintadas, limpias de cascarilla de laminación y polvo, con escamas de laminación firmes o superficies con recubrimientos Clase A aplicadas sobre superficies arenadas.


Uniones de deslizamiento crítico dimensionadas para cargas de servicio.


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USACh USACh -- Departamento de IngenierDepartamento de Ingenieríía en Obras Civiles a en Obras Civiles -- Curso: DiseCurso: Diseñño en Acero 1 o en Acero 1 -- Prof. Luis LeivaProf. Luis Leiva USACh USACh -- Departamento de IngenierDepartamento de Ingenieríía en Obras Civiles a en Obras Civiles -- Curso: DiseCurso: Diseñño en Acero 1 o en Acero 1 -- Prof. Luis LeivaProf. Luis Leiva

Deberán ejecutarse agujeros normales en las uniones de planchas , a menos que el ingeniero apruebe agujeros holgados, ovalados cortos u ovalados largos en uniones apernadas.

Se pueden introducir chapas de relleno de hasta 6 mm, dentro de uniones de deslizamiento crítico calculadas sobre la base de agujeros normales, sin hacer la reducción correspondiente a agujeros ovalados, de la resistencia nominal al corte especificada delperno.


Se podrán usar agujeros holgados en cualquiera o todas las chapas de uniones dedeslizamiento crítico, pero no podrán ser usadas en uniones tipo aplastamiento.

Se deberán instalar golillas endurecidas sobre los agujeros holgados de una placa externa.


Se podrán usar agujeros ovalados cortos en cualquiera o todas las planchas de uniones dedeslizamiento crítico o del tipo aplastamiento.

Los agujeros ovalados se podrán usarindependientemente de la dirección de la carga en uniones del tipo deslizamiento crítico, pero su longitud mayor deberá ser normal a la dirección de la fuerza en el caso de uniones tipo aplastamiento.

Se deberán instalar golillas sobre los agujeros ovalados cortos en una placa externa; cuando se usen pernos de alta resistencia, estas golillas deberán serendurecidas.

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Tanto en uniones tipo deslizamiento crítico como tipo aplastamiento, los agujeros ovalados largos solamente podrán ser usados en una de las partes unidas en cada superficie individual de empalme.

Se podrán usar agujeros ovalados largos independientemente de la dirección de la fuerza en uniones tipo deslizamiento crítico, pero deberán ser normales a la dirección de la fuerza en el caso de uniones tipo aplastamiento.


Uniones de deslizamiento crítico dimensionadas para

cargas mayoradasLa resistencia de diseño al corte de un perno esФ Rstr es

Rstr= 1.13µTmNbNs

Tm= Tensión mínima del perno (Tabla J3.1)

Nb= Número de pernos

Ns= Número de planos de deslizamiento

µ = Coeficiente de roce para superficies clase A,B o C


Uniones de deslizamiento crítico dimensionadas para

cargas mayoradasLa resistencia de diseño al corte de un perno es

ФRstr

Ф = 1,0 para agujeros normales

Ф = 0,85 para agujeros sobredimensionados y ovalados cortos

Ф = 0,70 para agujeros largos perpendiculares a la carga

Ф = 0,60 para agujeros largos paralelos a la carga


Uniones de deslizamiento crítico dimensionadas para cargas mayoradas

µ = Coeficiente de roce para superficies clase A,B o Cµ = 0,3 para superficies clase A (no pintadas y libres de óxido de oxidación o áreas con pintura tipo A sobre acero arenado)µ = 0,5 para superficies clase B (no pintadas y arenadas con pintura tipo B sobre acero arenado)µ = 0,4 para superficies clase C (galvanizadas por inmersión y con tratamiento de rugosidad)

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Combinación de Tracción y CorteUniones de deslizamiento crítico

dimensionadas para cargas de servicio

La resistencia de diseño al corte Ф FvAb deberáser reducida por el factor

( 1- T / Tb)T =Solicitación en Tracción de los pernos

Tb =Tensión mínima de apriete de pernos(Tabla J3.1)


Combinación de Tracción y CorteUniones de deslizamiento crítico

dimensionadas para cargas mayoradas

La resistencia de diseño al corte de un perno

Ф Rstr

deberá ser reducida por el factor

( 1- Tu / (1.13TmNbNs)T =Solicitación mayorada en Tracción de los pernos

Tb =Tensión mínima de apriete de pernos(Tabla J3.1)

USACh USACh -- Departamento de IngenierDepartamento de Ingenieríía en Obras Civiles a en Obras Civiles -- Curso: DiseCurso: Diseñño en Acero 1 o en Acero 1 -- Prof. Luis LeivaProf. Luis Leiva USACh USACh -- Departamento de IngenierDepartamento de Ingenieríía en Obras Civiles a en Obras Civiles -- Curso: DiseCurso: Diseñño en Acero 1 o en Acero 1 -- Prof. Luis LeivaProf. Luis Leiva

Bolts: Minimum Spacing Bolts: Minimum Spacing and Edge Distanceand Edge Distance

Section J3.3 Section J3.3 Minimum SpacingMinimum SpacingThe distance between centers of The distance between centers of

standard, oversized, or slotted holes, standard, oversized, or slotted holes, shall not be less than 2 2/3 times the shall not be less than 2 2/3 times the nominal diameter of the fastener; a nominal diameter of the fastener; a distance 3d is preferreddistance 3d is preferred..

Tu

e s

s

e

e

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