diseño unión apernada

USACh - Departamento de Ingeniería en Obras Civiles - Curso: Diseño en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Curso:DISEÑO EN ACERO 1

Diseño a la Tracción LRFD

Nota: Este archivo es solo un complemento de los contenidosvistos en clases.


Diseño a la Tracción LRFDLa resistencia nominal a la tracción es el

mínimo de:a) Fluencia de la sección bruta:

Pu = φt Fy Ag con φt = 0.9

b)Fractura de la sección neta efectiva:

Pu = φt Fu Ae con φt = 0.75

c) Falla por Bloque de corte:


Diseño a la Tracción LRFDc) Falla por Bloque de corte:


Diseño a la Tracción LRFDDiseño Bloque de corte:

Pu = φt Rn con φt = 0.75

2 tipos de falla son posibles:

Caso 1: Falla por fractura en tracciónCaso 2: Falla por fractura en corte



Caso 1: Falla por fractura en tracción+ fluencia en corte

Fu Ant ≥ (0,6 Fu) Anv

Rn = 0,6 Fy Agv + Fu Ant

Ant = área neta en tracciónAnv = área neta en corteAgv = área bruta en corte



Caso 2: Falla por fractura en corte+ fluencia en tracciónFu Ant ≤ (0,6 Fu) Anv

Rn = 0,6 Fu Anv + Fy Agt

Ant = área neta en tracciónAnv = área neta en corte

Agt = área bruta en tracción


Cuando no todos los elementos de la sección están conectados,

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

tensiones menores.Esto se toma en cuenta usando

un área reducida:el Area neta efectiva, Ae


Area neta efectiva, Ae

Uniones apernadasAe = UAn

Si todos los elementos de la sección están conectados: U = 1


Area neta efectiva, AeUniones apernadas: Valores recomendados de U


Area neta efectiva, AeUniones apernadas: Valores recomendados de USi SOLO ALGUNOS DE LOS ELEMENTOS DE LA SECCION ESTAN CONECTADOS

U = 1 – X/L ≤ 0,9-


Area neta efectiva, Ae

U = 1 – X/L ≤ 0,9-


Diseño a la Tracción LRFDProcedimiento de Diseño

1) Seleccionar una sección de prueba considerando el área bruta mínima que

satisfaga las condiciones de :b)Fluencia de la sección bruta:

Ag = Pu /(φt Fy) b)Fractura de la sección neta:

Ag = Pu /(φt FuU)+ área de perforación estimada


Diseño a la Tracción LRFDProcedimiento de Diseño

2) Seleccionar una sección de prueba considerando una esbeltez L/r < 300

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

L/r < 240 para elementos secundarios


Diseño a la Tracción LRFDBarras con Hilo


Diseño a la Tracción LRFDBarras con Hilo

AD = Pu /(φ 0.75 Fu) con φ = 0.75

AD = área calculada al exterior del hilo


Uniones apernadas

UNION POR CIZALLE SIMPLE

UNION POR CIZALLE DOBLE


Uniones apernadasUNIONES TIPO APLASTAMIENTO

-PERNOS TENSADOS EN FORMA LEVE

-LAS PLACAS SE MANTIENEN UNIDAS POR PERNOS SUJETOS A CORTE

-SE PERMITE DESLIZAMIENTO MINIMO ENTRE PLACAS


Uniones apernadasUNIONES 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 apernadas

UNIONES TIPO APLASTAMIENTOResistencia al Corte o Tracción: φ RnRn = Fn Ab

Fn = Resistencia nominal al corte FvResistencia nominal a la tracción Ft

TABLA J3.2φ = 0.75


RESISTENCIA AL CORTE, Fv


RESISTENCIA A LA TRACCION, Ft


3/4 in. Dia.

7/8 in. Dia.

1 1/4 in. Dia.

A325 and A490 Bolts


Pernos: Falla por aplastamiento en la plancha


Unión Apernada: Falla poraplastamiento y corte en la plancha

aplastamiento

corte


corte

aplastamiento

Unión Apernada: Falla por aplastamiento y corte en la plancha


Resistencia al aplastamiento φ Rn

φ = 0.75si las deformaciones alrededor de los agujeros son críticas

Rn = 2.4 d t Fu

si las deformaciones alrededor de los agujeros no son importantes

Rn = Lc t Fu ≤ 3.0 d t Fu pernos cercanos a los bordes

Rn = ( s –d/2) t Fu ≤ 3.0 d t Fu demás pernos


Unión Tipo Aplastamiento

interacción corte-tracción


Unión Tipo Aplastamientointeracción corte-tracción

La resistencia de diseño al corte de un perno sujeto a una interacción de tracción y corte es:

φ Fv Ab con Fv según la tabla J3.2

y φt = 0.75

fv ≤ φ Fv


Unión Tipo Aplastamientointeracción corte-tracción

La resistencia de diseño a la tracción de un perno sujeto a una interacción de tracción y corte es función de fv la tensión de corte producida con cargas mayoradas.Esta resistencia es: φt Ft Ab con Ft según la tabla J3.5y φt = 0.75

ft ≤ φt Ft


Unión Tipo Aplastamiento -interacción corte-tracción



-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 apernadas

UNIONES TIPO DESLIZAMIENTOCRITICO(Tabla ICHACompararcon Tabla J.3.1)


UNIONES TIPO DESLIZAMIENTOCRITICO


UNIONES TIPO DESLIZAMIENTOCRITICO

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


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

ФFvAbdondeФ = 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 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.


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.


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 es

ФRstresRstr= 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

ФRstrФ = 1,0 para agujeros normales Ф = 0,85 para agujeros sobredimensionados y ovalados

cortosФ = 0,70 para agujeros largos perpendiculares a la cargaФ = 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)


Combinación de Tracción y CorteUniones de deslizamiento crítico

dimensionadas para cargas de servicio

La resistencia de diseño al corte ФFvAb 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 ФRstr

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)

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