diseño unión apernada

Diseo a la Traccin LRFD

Curso: DISEO EN ACERO 1

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Diseo a la Traccin LRFDLa resistencia nominal a la traccin es el mnimo de: a) Fluencia de la seccin bruta: Pu = t Fy Ag con t = 0.9 b)Fractura de la seccin neta efectiva: Pu = t Fu Ae con t = 0.75 c) Falla por Bloque de corte:USACh - Departamento de Ingeniera en Obras Civiles - Curso: Diseo en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Diseo a la Traccin LRFDc) Falla por Bloque de corte:

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Diseo a la Traccin LRFDDiseo Bloque de corte: Pu = t Rn con t = 0.75 2 tipos de falla son posibles: Caso 1: Falla por fractura en traccin Caso 2: Falla por fractura en corte


Diseo a la Traccin LRFDDiseo Bloque de corte: Caso 1: Falla por fractura en traccin + fluencia en corte Fu Ant (0,6 Fu) Anv Rn = 0,6 Fy Agv + Fu Ant Ant = rea neta en traccin Anv = rea neta en corte Agv = rea bruta en corteUSACh - Departamento de Ingeniera en Obras Civiles - Curso: Diseo en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Diseo a la Traccin LRFDDiseo Bloque de corte: Caso 2: Falla por fractura en corte + fluencia en traccin Fu Ant (0,6 Fu) Anv Rn = 0,6 Fu Anv + Fy Agt Ant = rea neta en traccin Anv = rea neta en corte Agt = rea bruta en traccinUSACh - Departamento de Ingeniera en Obras Civiles - Curso: Diseo en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Cuando no todos los elementos de la seccin estn conectados, los elementos conectados pueden ser sobrecargados mientras que el resto de los elementos tienen tensiones menores. Esto se toma en cuenta usando un rea reducida: el Area neta efectiva, AeUSACh - Departamento de Ingeniera en Obras Civiles - Curso: Diseo en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Area neta efectiva, AeUniones apernadas Ae = UAn Si todos los elementos de la seccin estn conectados: U = 1


Uniones apernadas: Valores recomendados de U

Area neta efectiva, Ae


Uniones apernadas: Valores recomendados de U Si SOLO ALGUNOS DE LOS ELEMENTOS DE LA SECCION ESTAN CONECTADOS U = 1 X/L 0,9

Area neta efectiva, Ae


Area neta efectiva, AeU = 1 X/L 0,9-


Diseo a la Traccin LRFDProcedimiento de Diseo 1) Seleccionar una seccin de prueba considerando el rea bruta mnima que satisfaga las condiciones de : b)Fluencia de la seccin bruta: Ag = Pu /(t Fy) b)Fractura de la seccin neta: Ag = Pu /(t FuU)+ rea de perforacinUSACh - Departamento de Ingeniera en Obras Civiles - Curso: Diseo en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

estimada

Diseo a la Traccin LRFDProcedimiento de Diseo 2) Seleccionar una seccin de prueba considerando una esbeltez L/r < 300AASHTO (puentes): L/r < 200 para elementos principales L/r < 240 para elementos secundarios


Diseo a la Traccin LRFD Barras con Hilo


Diseo a la Traccin LRFD Barras con Hilo

AD = Pu /( 0.75 Fu) con = 0.75 AD = rea calculada al exterior del hiloUSACh - Departamento de Ingeniera en Obras Civiles - Curso: Diseo en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Uniones apernadasUNION 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 DE CONTACTO DEBIDO A LA PRESION EJERCIDA POR LOS PERNOS -NO SE PERMITE DESLIZAMIENTO ENTRE PLACAS


Uniones apernadasUNIONES TIPO APLASTAMIENTO Resistencia al Corte o Traccin: Rn Rn = Fn Ab Fn = Resistencia nominal al corte Fv Resistencia nominal a la traccin FtTABLA J3.2

= 0.75


RESISTENCIA AL CORTE, Fv


RESISTENCIA A LA TRACCION, Ft


A325 and A490 Bolts3/4 in. Dia. 7/8 in. Dia. 1 1/4 in. Dia.


Pernos: Falla por aplastamiento en la plancha


Unin Apernada: Falla por aplastamiento y corte en la planchaaplastamiento

corte


Unin Apernada: Falla por aplastamiento y corte en la plancha

corte

aplastamiento


Resistencia al aplastamiento Rn = 0.75si las deformaciones alrededor de los agujeros son crticas

Rn = 2.4 d t Fusi 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 dems pernos


interaccin corte-traccin

Unin Tipo Aplastamiento


Unin Tipo Aplastamiento interaccin corte-traccinLa resistencia de diseo al corte de un perno sujeto a una interaccin de traccin y corte es: Fv Ab con Fv segn la tabla J3.2 y t = 0.75 Fv fv USACh - Departamento de Ingeniera en Obras Civiles - Curso: Diseo en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Unin Tipo Aplastamiento interaccin corte-traccinLa resistencia de diseo a la traccin de un perno sujeto a una interaccin de traccin y corte es funcin de fv la tensin de corte producida con cargas mayoradas. Esta resistencia es: t Ft Ab con Ft segn la tabla J3.5 y t = 0.75

f t t F t



Unin Tipo Aplastamiento -interaccin corte-traccin



-PERNOS COMPLETAMENTE TENSADOS -LAS PLACAS SE MANTIENEN UNIDAS POR FRICCION EN LA SUPERFICIE DE CONTACTO DEBIDO A LA PRESION EJERCIDA POR LOS PERNOS -NO SE PERMITE DESLIZAMIENTO ENTRE PLACAS


Uniones apernadasUNIONES TIPO DESLIZAMIENTO CRITICO (Tabla ICHA Comparar con Tabla J.3.1)


UNIONES TIPO DESLIZAMIENTO CRITICO

Uniones apernadas







LLAVE DE TORQUE


Uniones de deslizamiento crticoResistencia Nominal al Corte Se pueden usar dos mtodos de diseo

- Cargas de servicio (LRFD Seccin J3.8a) Cargas mayoradas (LRFD Apndice J3.8b) Ambos mtodos de diseo requieren: - una capacidad adecuada al aplastamiento bajo cargas mayoradas (en el diseo se asume que algn deslizamiento ocurre bajo la carga ltima y que la carga se transmite por aplastamiento) - una capacidad adecuada de los pernos al corte bajo cargas mayoradasUSACh - Departamento de Ingeniera en Obras Civiles - Curso: Diseo en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

donde = 1,0 para agujeros normales, holgados, ovalados cortos, y ovalados largos cuando el eje ms largo es perpendicular a la lnea de fuerza. = 0,85 para agujeros ovalados largos cuando el eje ms largo es paralelo a la lnea de fuerza. Fv = la resistencia nominal al deslizamiento crtico indicada en la Tabla J.3-6 (MPa)USACh - Departamento de Ingeniera en Obras Civiles - Curso: Diseo en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Uniones de deslizamiento crtico dimensionadas para cargas de servicio. La resistencia de diseo al corte de un perno es FvAb


Los valores de Fv de la Tabla J.3-6 estn calculados para superficies en contacto de Clase A (coeficiente de deslizamiento 0,33), con superficies no pintadas, limpias de cascarilla de laminacin y polvo, con escamas de laminacin firmes o superficies con recubrimientos Clase A aplicadas sobre superficies arenadas.USACh - Departamento de Ingeniera en Obras Civiles - Curso: Diseo en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Uniones de deslizamiento crtico dimensionadas para cargas de servicio.




Debern 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 crtico calculadas sobre la base de agujeros normales, sin hacer la reduccin correspondiente a agujeros ovalados, de la resistencia nominal al corte especificada del perno.USACh - Departamento de Ingeniera en Obras Civiles - Curso: Diseo en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Se podrn usar agujeros holgados en cualquiera o todas las chapas de uniones de deslizamiento crtico, pero no podrn ser usadas en uniones tipo aplastamiento. Se debern instalar golillas endurecidas sobre los agujeros holgados de una placa externa.


Se podrn usar agujeros ovalados cortos en cualquiera o todas las planchas de uniones de deslizamiento crtico o del tipo aplastamiento. Los agujeros ovalados se podrn usar independientemente de la direccin de la carga en uniones del tipo deslizamiento crtico, pero su longitud mayor deber ser normal a la direccin de la fuerza en el caso de uniones tipo aplastamiento. Se debern instalar golillas sobre los agujeros ovalados cortos en una placa externa; cuando se usen pernos de alta resistencia, estas golillas debern ser endurecidas.USACh - Departamento de Ingeniera en Obras Civiles - Curso: Diseo en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Tanto en uniones tipo deslizamiento crtico como tipo aplastamiento, los agujeros ovalados largos solamente podrn ser usados en una de las partes unidas en cada superficie individual de empalme. Se podrn usar agujeros ovalados largos independientemente de la direccin de la fuerza en uniones tipo deslizamiento crtico, pero debern ser normales a la direccin de la fuerza en el caso de uniones tipo aplastamiento.USACh - Departamento de Ingeniera en Obras Civiles - Curso: Diseo en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Uniones de deslizamiento crtico dimensionadas para cargas mayoradasLa resistencia de diseo al corte de un perno es Rstres Rstr= 1.13TmNbNs Tm= Tensin mnima del perno (Tabla J3.1) Nb= Nmero de pernos Ns= Nmero de planos de deslizamiento = Coeficiente de roce para superficies clase A,B o C


Uniones de deslizamiento crtico dimensionadas para cargas mayoradasLa resistencia de diseo al corte de un perno es Rstr = 1,0 para agujeros normales = 0,85 para agujeros sobredimensionados y ovalados cortos = 0,70 para agujeros largos perpendiculares a la carga = 0,60 para agujeros largos paralelos a la carga


Uniones de deslizamiento crtico dimensionadas para cargas mayoradas = Coeficiente de roce para superficies clase A,B o C = 0,3 para superficies clase A(no pintadas y libres de xido de oxidacin o reas con pintura tipo A sobre acero arenado)

= 0,5 para superficies clase B(no pintadas y arenadas con pintura tipo B sobre acero arenado)

= 0,4 para superficies clase C(galvanizadas por inmersin y con tratamiento de rugosidad)USACh - Departamento de Ingeniera en Obras Civiles - Curso: Diseo en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Combinacin de Traccin y Corte Uniones de deslizamiento crtico dimensionadas para cargas de servicio La resistencia de diseo al corte FvAb deber ser reducida por el factor

( 1- T / Tb) T =Solicitacin en Traccin de los pernos Tb =Tensin mnima de apriete de pernos(Tabla J3.1)USACh - Departamento de Ingeniera en Obras Civiles - Curso: Diseo en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Combinacin de Traccin y Corte Uniones de deslizamiento crtico dimensionadas para cargas mayoradas La resistencia de diseo al corte de un perno Rstr deber ser reducida por el factor

( 1- Tu / (1.13TmNbNs) T =Solicitacin mayorada en Traccin de los pernos Tb =Tensin mnima de apriete de pernos(Tabla J3.1)


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