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Conexiones - Estructuras Metálicas
CAPÍTULO 10 - CONEXIONES
Este Capítulo se aplica a los elementos de conexión, los conectores y los elementos afectados de los miembros que se conectan, sometidos a cargas estáticas. Para conexiones sometidas a fatiga, véase 11.3.
10.1. CONSIDERACIONES GENERALES
10.1.1. Bases de Diseño
Las conexiones están formadas por las partes involucradas de los miembros que se conectan (por ejemplo, las almas de las vigas), los elementos de conexión (por ejemplo, planchas de nudo, ángulos, cartelas) y los conectores (soldaduras, pernos). Estos componentes deben ser dimensionados de manera que su resistencia iguale o exceda la determinada por el análisis estructural para las cargas actuantes en la estructura o una proporción especificada de la capacidad de los elementos conectados, la que sea adecuada.
10.1.2. Conexiones Simples
Salvo que en los planos aparezca una indicación en contrario, las conexiones de vigas o armaduras deben de diseñarse como flexibles para resistir solamente las reacciones de corte. Las conexiones flexibles de las vigas deben permitir los giros de ellas como simplemente apoyadas.
Para cumplir esto, se permite una deformación inelástica limitada.
10.1.3. Conexiones de Momento
Las conexiones de vigas o armaduras restringidas en sus extremos, deben diseñarse para la acción combinada de fuerzas resultantes de la acción de cortantes y momentos inducidos por la rigidez de las conexiones.
10.1.4. Miembros en Compresión con Juntas de Aplastamiento
Cuando las columnas se apoyan en planchas de base o son acabadas para tener empalmes por aplastamiento, debe haber una cantidad suficiente de conectores para unir de manera segura todas las partes conectadas.
Cuando otros miembros en compresión son acabados para tener empalmes por aplastamiento, el material de los empalmes y sus conectores serán adecuados para mantener todas las partes alineadas y serán capaces de soportar el 50% de la resistencia requerida del miembro.
Todas las juntas en compresión deben diseñarse para resistir cualquier tracción desarrollada por cargas amplificadas especificadas en la Combinación 1.4-6 para el método LRFD o para las cargas laterales actuando en conjunto con un 75% de las cargas permanentes y sin carga viva para el método ASD.
10.1.5. Recortes de Vigas y Huecos de Acceso a Soldaduras
Todos los huecos de acceso a soldaduras, necesarios para facilitar las operaciones de soldadura, tendrán una longitud mínima desde el extremo inferior de la zona preparada para la soldadura de 1 1/2 veces el espesor del material en el que esta hecho el hueco. La altura del hueco de acceso será adecuada para la colocación sin defectos del metal de la soldadura en las planchas adyacentes y dejará espacio libre para la prolongación del cordón de soldadura para la soldadura en el material en que esta hecho el hueco, pero no será menor que el espesor del material. En perfiles laminados y armados, todos los recortes
de vigas y huecos de acceso a soldaduras se harán libres de entalladuras y esquinas agudas reentrantes excepto que, cuando se emplean soldaduras de filete en la unión del alma al ala de secciones armadas, se permite que los huecos de acceso terminen perpendiculares al ala.
10.1.6. Resistencia Mínima de Conexiones
Excepto para elementos secundarios, como enlaces o arriostres de viguetas o viguetas de revestimiento, las conexiones que transmiten esfuerzos de diseño deberán ser diseñadas para soportar una carga amplificada no menor a 45 kN para el método LRFD o a 27 kN para el método ASD.
Las conexiones en los extremos de elementos en tracción o compresión de armaduras deben transmitir las fuerzas debidas a las cargas de diseño, pero no menos del 50% de la resistencia efectiva del elemento, a menos que se justifique un porcentaje menor por un análisis de ingeniería que considere otros factores como el manipuleo, transporte y montaje.
10.1.7. Ubicación de Soldaduras y Pernos
Los grupos de soldaduras o de pernos en los extremos de cualquier elemento que trasmitan fuerzas axiales a ese elemento serán ubicados de manera que el centro de gravedad del grupo coincida con el centro de gravedad del elemento, a menos que se tome en cuenta la excentricidad en el diseño. La consideración anterior no es aplicable a las conexiones de extremo de ángulos simples, ángulos dobles y elementos similares sometidos a cargas estáticas.
10.1.8. Pernos en Combinación con Soldaduras
En obras nuevas, no debe considerarse que los pernos A307 o de alta resistencia, diseñados en conexiones de aplastamiento, comparten los esfuerzos en combinación con soldaduras. Las soldaduras, si se usan, serán diseñadas para la fuerza total en la conexión. En conexiones de deslizamiento crítico, se permite que se considere que los pernos de alta resistencia comparten la carga con las soldaduras.
Cuando se hacen modificaciones soldadas a estructuras, los remaches y pernos de alta resistencia existentes y ajustados según lo exigido para conexiones de deslizamiento crítico, se permite que sean utilizados para resistir las cargas actuantes al tiempo de la modificación y que la soldadura sea diseñada sólo para la resistencia adicional necesaria.
10.1.9. Limitaciones en las Conexiones Empernadas y Soldadas
Para las siguientes conexiones se emplearán soldaduras o pernos de alta resistencia totalmente traccionados (Véase Tabla 10.3.1):
- Empalmes de columnas en todas las estructuras de varios pisos de 60 m ó más de altura.
- Empalmes de columnas en las estructuras de varios pisos de 30 a 60 m de altura, si la dimensión horizontal más pequeña es menor que el 40 por ciento de la altura.
- Empalmes de columnas en las estructuras de varios pisos de altura menor a 30 m, si la dimensión horizontal más pequeña es menor que el 25 por ciento de la altura.
- Conexiones de todas las vigas a columnas y de cualquier otra viga de la que dependa el arriostramiento de las columnas, en estructuras de más de 38 m de altura.
- En todas las estructuras que soporten grúas de más de 45 KN de capacidad: empalmes en armaduras de techos y conexiones de armaduras a columnas, empalmes de columnas, arriostramientos de columnas y soportes de grúas.
- Conexiones para el soporte de maquinaria en funcionamiento, o de cualquier carga viva que produce impacto o inversión de esfuerzos.
- Cualquier otra conexión indicada de esta manera en los planos.
En todos los otros casos se permite que las conexiones sean hechas con pernos A307 o con pernos de alta resistencia ajustados sin requintar.
Para el propósito de esta sección, la altura de una estructura de varios pisos se tomará como la distancia vertical entre el nivel de la vereda y el punto más alto de las vigas del techo en el caso de techos planos, o al punto medio de la pendiente en el caso de techos con una inclinación mayor de 20 por ciento. Cuando no esta definido el nivel de la vereda o cuando la estructura no esta junto a una calle, el nivel medio del terreno adyacente será usado en lugar del nivel de la vereda. Se permite excluir los penthouses para el cálculo de la altura de la estructura.
10.2. SOLDADURAS
Todo lo especificado en el Structural Welding Code Steel, AWS D1.1-96 de la American Welding Society, es aplicable bajo esta Norma, con excepción del Capítulo 10 – Estructuras Tubulares, que esta fuera de sus alcances, y las siguientes secciones que son aplicables bajo esta Norma en lugar de las del Código AWS que se indican:
Sección 10.1.5 en lugar de la Sección 3.2.5 de AWS.
Sección 10.2.2 en lugar de la Sección 2.3.2.4 de AWS.
Tabla 10.2.5.1 y 10.2.5.2 en lugar de la Tabla 8.1 de AWS.
Sección 11.3 en lugar del Capítulo 9 de AWS.
Sección 13.2.2 en lugar de la Sección 3.2.2 de AWS.
10.2.1. Soldaduras Acanaladas
10.2.1a. Área Efectiva
El área efectiva de las soldaduras acanaladas debe considerarse como la longitud efectiva de la soldadura multiplicada por el espesor de la garganta efectiva.
La longitud efectiva de una soldadura acanalada será el ancho de la parte unida.
El espesor de la garganta efectiva de una soldadura acanalada de penetración total será el espesor de la parte más delgada a unir.
El espesor de la garganta efectiva de una soldadura acanalada de penetración parcial será como se muestra en la Tabla 10.2.1.
El espesor de la garganta efectiva de una soldadura acanalada abocinada cuando se nivela a la superficie de una barra o a un doblez de 90º en secciones dobladas será como se muestra en la Tabla 10.2.2. Un muestreo aleatorio de las soldaduras producidas por cada procedimiento o las que se exijan en los planos, se tomaran para verificar que se obtiene la garganta efectiva.
Se permiten tamaños mayores de la garganta efectiva que los que aparecen en la Tabla 10.2.2, siempre que el fabricante pueda justificar consistentemente por calificación estos valores. La calificación consistirá en seccionar la soldadura normalmente a su eje en los extremos y en la parte central. Este seccionamiento se hará en un número de combinaciones de tamaño de material que sea representativo del rango a usarse en la fabricación o como se exija por el proyectista.
10.2.1b. Limitaciones
El espesor mínimo de la garganta efectiva de una soldadura acanalada de penetración parcial se presenta en la Tabla 10.2.3. El tamaño de la soldadura esta determinado por la parte más gruesa a unir, excepto que el tamaño de la soldadura no necesita exceder el espesor de la parte más delgada cuando un mayor tamaño es requerido por los cálculos. En caso de esta excepción, debe tenerse particular cuidado de que se aplique un precalentamiento suficiente que asegure la calidad de la soldadura.
TABLA 10.2.1
Espesor de Garganta Efectiva de Soldadura
Acanalada de Penetración Parcial
|
Proceso de soldadura
|
Posición de soldadura
|
Ángulo incluido en la raíz del canal
|
Espesor de garganta efectiva
|
| Arco metálico protegido (SMAW) Arco sumergido (SAW) |
Todas
|
Junta en J ó U
|
Espesor de bisel
|
| Arco protegido con gas externo (GMAW) |
Bisel o junta en
V > 60º |
||
| Arco con alambre tubular (FCAW) |
Bisel o junta en
V < 60º pero > 45º |
Espesor del bisel menor 3 mm
|
TABLA 10.2.2
Espesor de Garganta Efectiva de Soldadura
Acanalada Abocinada
|
Tipo de
Soldadura |
Radio (R) de la barra
o doblez |
Espesor de garganta
efectiva |
|
Canal biselado abocinado
|
Todos
|
5/16 R
|
|
Canal en V abocinado
|
Todos
|
1/2 R[a]
|
| [a] Usar 3/8 R para la soldadura de arco protegida con gas externo (GMAW) (excepto para el proceso de transferencia por corto circuito cuando R |
||
TABLA 10.2.3
Espesor Mínimo de Garganta Efectiva de Soldadura
Acanalada de Penetración Parcial
|
Espesor de la parte unida más gruesa (en mm)
|
Espesor mínimo de la garganta efectiva [a] (mm)
|
|
Hasta 6 inclusive
Sobre 6 a 13 Sobre 13 a 19 Sobre 19 a 38 Sobre 38 a 57 Sobre 57 a 150 Sobre 150 |
3
5 6 8 10 13 16 |
| [a] Véase la Sección J2. | |
10.2.2. Soldadura de Filete
10.2.2a. Área Efectiva
El área efectiva de la soldadura de filete deberá tomarse como el producto de la longitud efectiva por el espesor de la garganta efectiva. Los esfuerzos en una soldadura de filete se considerarán aplicados a esta área efectiva para cualquier dirección en que se aplique la carga.
La longitud efectiva de la soldadura de filete, con excepción de las soldaduras en huecos y ranuras, deberá ser la longitud total del filete incluyendo los retornos de extremo.
El espesor de la garganta efectiva de la soldadura de filete será la menor distancia desde la raíz de la junta hasta la cara teórica de la soldadura, excepto que para soldaduras de filete hechas por el proceso de arco sumergido, el espesor de la garganta efectiva se tomará igual al lado del filete de soldadura para filetes de 10 mm o menos, e igual a la garganta teórica mas 3 mm para soldaduras de filete mayores a 10 mm.
Para soldaduras de filete en huecos o ranuras, la longitud efectiva será la longitud de la línea que pasa por el centro de la garganta efectiva. El área efectiva calculada de esta manera no excederá el área nominal de la sección del hueco o ranura en el plano de la superficie de contacto.
TABLA 10.2.4
Tamaño Mínimo de Soldaduras de Filete [b]
|
Espesor de la parte unida más gruesa (en mm)
|
Tamaño mínimo de la soldadura
de filete [a] (en mm) |
|
Hasta 6 inclusive
Sobre 6 a 13 Sobre 13 a 19 Sobre 19 |
3
5 6 8 |
| [a] Dimensión del lado de la soldadura de filete. Debe emplearse soldaduras en sólo una pasada. [b] Ver la Sección J2.2b para el tamaño máximo de soldaduras de filete. |
|
10.2.2b. Limitaciones
El tamaño mínimo de la soldadura de filete no debe ser menor que el necesario para transmitir las fuerzas calculadas ni menor que el indicado en la Tabla 10.2.4.
El tamaño máximo de las soldaduras de filete en las partes conectadas será:
(a) A lo largo de bordes con material de espesor menor a 6 mm, no deberá ser mayor que el espesor del material.
(b) A lo largo de bordes con material de espesor igual o mayor a 6 mm, no deberá ser mayor que el espesor del material menos 2 mm a menos que la soldadura tenga indicaciones especiales en los planos para obtener el espesor de toda la garganta. En la soldadura ya ejecutada se permite que la distancia entre el borde del metal de base y el borde de la soldadura sea menor que 2 mm siempre que el tamaño de la soldadura se pueda verificar claramente.
(c) Para soldaduras entre el ala y el alma y conexiones similares, el tamaño de la soldadura no necesita ser mayor que el necesario para desarrollar la capacidad del alma, y no se necesita aplicar lo exigido en la Tabla 10.2.4.
La longitud efectiva mínima de las soldaduras de filete diseñadas sobre la base de resistencia no deberá ser menor a cuatro veces el tamaño nominal, en todo caso el 1/4 de su longitud efectiva. Si se emplea sólo soldadura de filetes longitudinales en una conexión de extremo de una platina en tracción, la longitud de cada filete longitudinal no deberá ser menor que la distancia perpendicular entre ellos. El espaciamiento transversal de filetes longitudinales empleados en conexiones de extremo de elementos en tracción cumplirá con lo indicado en la Sección 2.3.
La longitud efectiva máxima de las soldaduras de filete solicitadas por fuerzas paralelas a la soldadura, tal como empalmes traslapados, no excederá de 70 veces el tamaño de la soldadura. Se puede asumir una distribución uniforme de esfuerzos en toda la longitud efectiva máxima.
Las soldaduras de filetes intermitentes se pueden usar para transferir los esfuerzos calculados a lo largo de una junta o de superficies en contacto cuando la resistencia requerida es menor que la desarrollada por un filete continuo del tamaño más pequeño permitido, y para unir componentes de elementos armados. La longitud efectiva de cualquier segmento de soldadura de filete intermitente no será menor que 4 veces el tamaño de la soldadura, con un mínimo de 40 mm.
En juntas traslapadas, el mínimo traslape será de cinco veces el espesor de la parte de menor espesor a unir, pero no menos de 25 mm. Las juntas traslapadas en planchas o barras sujetas a esfuerzos axiales deben tener soldaduras de filete en los dos extremos de la parte traslapada, excepto cuando la deflexión entre las partes traslapadas esta suficientemente restringida para prevenir la abertura de la junta bajo la carga máxima.
La parte final de las soldaduras de filete no debe estar en las esquinas de las partes o miembros. Deben desarrollarse en forma continua alrededor de las esquinas por una distancia no menor a dos veces el tamaño nominal de la soldadura o deben terminar a una distancia no menor que el tamaño nominal de la soldadura, excepto en los casos que se indican a continuación. Para detalles y elementos estructurales tales como cartelas, asientos de vigas, ángulos
de conexiones y planchas simples de extremo que están sometidas a fuerzas cíclicas fuera de su plano y/o momentos de frecuencia y magnitud que podrían tender a iniciar una falla progresiva de la soldadura, las soldaduras de filete deben tener un retorno alrededor de las esquinas por una distancia no menor que dos veces el tamaño nominal de la soldadura. Para conexiones de ángulos o de planchas simples de extremo que dependen de la flexibilidad
de la parte que se proyecta para la flexibilidad de la conexión, si se emplean retornos de extremos, su longitud no debe exceder de cuatro veces el tamaño nominal de la soldadura.
Las soldaduras de filete que se presentan en lados opuestos de un plano común deben interrumpirse en la esquina común a ambas soldaduras. Los retornos de extremo deben indicarse en los planos.
Las soldaduras de filete en huecos o ranuras pueden emplearse para transmitir el corte en juntas traslapadas o para prevenir el pandeo o separación de los elementos traslapados y para unir componentes de miembros armados.
Tales soldaduras de filete pueden traslaparse, sujetas a lo indicado en la Sección 10.2. Las soldaduras de filete en huecos o ranuras no deben considerarse como soldaduras de ranura o tapón.
10.2.3. Soldadura de Ranura y Tapón
10.2.3a. Área Efectiva
El área efectiva en corte de las soldaduras de ranura y tapón debe considerarse como el área nominal de la sección transversal del hueco o ranura en el plano de la superficie de contacto.
10.2.3b. Limitaciones
Las soldaduras de ranura o tapón pueden emplearse para transmitir el corte en juntas traslapadas o para prevenir el pandeo de los elementos traslapados y para unir componentes de miembros armados.
El diámetro de los huecos para una soldadura de tapón no deberá ser menor que el espesor de la parte que la contiene más 8 mm y no mayor que el diámetro mínimo mas 3 mm o 2¼ veces el espesor de la soldadura.
El espaciamiento mínimo centro a centro de las soldaduras de tapón será de 4 veces el diámetro del hueco.
La longitud de la ranura para una soldadura de ranura no excederá de 10 veces el espesor de la soldadura. El ancho de la ranura no deberá ser menor que el espesor de la parte que la contiene más 8 mm y no mayor que 2¼ veces el espesor de la soldadura. Los extremos de la ranura serán semicirculares o tendrán las esquinas redondeadas con un radio no menor que el espesor de la parte que la contiene, excepto los extremos que se extienden al borde de la parte.
El espaciamiento mínimo de líneas de soldadura de ranura en una dirección transversal a su longitud será cuatro veces el ancho de la ranura. El espaciamiento mínimo centro a centro en una dirección longitudinal en cualquiera de las líneas será de dos veces la longitud de la ranura.
Cuando el espesor del material sea menor a 16 mm, el espesor de la soldadura de ranura o tapón será igual al espesor del material. En caso que el material tenga espesor mayor a 16 mm, el espesor de la soldadura será por lo menos la mitad del espesor del material pero no menos de 16 mm.
10.2.4. Resistencia de Diseño
Para el método LRFD la resistencia de diseño de las soldaduras será el menor valor de
FBM ABM y
FwAw cuando sea aplicable. Los valores de
, FBM y Fw sus limitaciones están dados en la Tabla 10.2.5.1, donde:
FBM = resistencia nominal del material de base.
Fw = resistencia nominal del electrodo.
ABM = área de la sección recta del material de base.
Aw = área efectiva de la sección recta de la soldadura.
= factor de resistencia.
Alternativamente, las soldaduras de filete cargadas en su plano pueden ser diseñadas de acuerdo con el Apéndice 10.2.4.
Para el método ASD las soldaduras serán diseñadas para cumplir los requisitos de esfuerzos dados en la Tabla 10.2.5.2, excepto cuando deben cumplir lo indicado en la Sección 11.3.
10.2.5. Combinación de Soldaduras
Si dos o más de los tipos generales de soldaduras (canal, filete, tapón, ranura) se combinan en una sola junta, la resistencia de diseño de cada una debe ser calculada por separado con referencia al eje del grupo de manera que se pueda determinar la resistencia de diseño de la combinación.
10.2.6. Metal de Soldadura Compatible
La elección del electrodo para ser usado en soldaduras acanaladas de penetración total sometidas a tracción normal al área efectiva cumplirá con los requisitos para metal de soldadura compatible dados en la Tabla 10.2.6 o en el Código AWS D1.1 en los casos no cubiertos en esta Tabla.
TABLA 10.2.5.1
Método LRFD – Resistencia de Diseño de las
Soldaduras
|
Tipos de soldadura de esfuerzo [a]
|
Material
|
Factor
|
Resistencia nominal FBM o Fw
|
Nivel de resistencia de la soldadura [b, c]
|
|
Soldaduras acanaladas de penetración total
|
||||
|
Tracción normal al área efectiva
|
Base
|
0,90
|
Fy
|
Debe usarse soldadura compatible
|
|
Compresión normal al área efectiva
|
Base
|
0,90
|
Fy
|
Se permite el empleo de un metal de soldadura con un nivel de resistencia igual o menos que el metal de soldadura compatible
|
|
Tracción o compresión paralela al eje de la soldadura
|
||||
|
Corte en el área efectiva
|
Base Electrodo
|
0,90
0,80 |
0,6 Fy
0,60 FEXXX |
|
|
Soldaduras acanaladas de penetración parcial
|
||||
|
Compresión normal al área efectiva
|
Base
|
0,90
|
Fy
|
Se permite el empleo de soldadura con un nivel de resistencia igual o menor que el metal de soldadura compatible.
|
|
Tracción o compresión paralela al eje de la soldadura [d]
|
||||
|
Corte paralelo al eje de soldadura
|
Base Electrodo
|
0,75
|
[e]
0,60 FEXX |
|
|
Tracción normal al área efectiva
|
Base Electrodo
|
0,90
0,80 |
Fy
0,60 FEXX |
|
|
Soldaduras de filete
|
||||
|
Corte en el área efectiva
|
Base Electrodo
|
0,75
|
[f]
0,60 FEXX |
Se permite el empleo de un metal de soldadura con un nivel de resistencia igual o menor que el metal de soldadura compatible
|
|
Tracción o compresión paralea al ehe de la soldadura [d]
|
Base
|
0,90
|
Fy
|
|
|
Soldadura de tapón y ranura
|
||||
|
Corte paralelo a la superficie de contacto (en el área efectiva)
|
Base Electrodo
|
0,75
|
[e]
0,60FEXX |
Se permite el empleo de un metal de soldadura con un nivel de resistencia igual o menor que el metal de soldadura compatible.
|
| [a] Para la definición del área efectiva, véase la Sección 10.2. [b] Para metal de soldadura compatible, véase la Tabla 10.2.6 [c] Se permite un metal de soldadura sólo un nivel mayor que el metal de soldadura compatible. [d] Las soldaduras de filete y acanaladas de penetración parcial que unen los componentes de miembros armados, tales como las conexiones de ala a alma, pueden diseñarse sin considerar el esfuerzo de tracción o compresión en los elementos paralelos al eje de la soldadura. [e] El diseño de los materiales de conexión esta gobernado por las Secciones 10.4 y 10.5. [f] Para diseño alternativo véase el Apéndice 10.2.4. |
||||
TABLA 10.2.5.2
Método ASD - Esfuerzo Admisible
en Soldaduras [e, f]
|
Tipo de soldadura y esfuerzo [a]
|
Esfuerzo admisible
|
Nivel de resistencia requerida de la soldadura [b, c]
|
|
Soldaduras acanaladas de penetración total
|
||
|
Tracción normal al área efectiva
|
Igual como la base metálica
|
Se usará un metal de soldadura compatible. Se permite el empleo de un metal de soldadura con un nivel de resistencia igual o menor que el metal de soldadura compatible.
|
|
Compresión normal al área efectiva Tracción o Compresión paralela al eje de la soldadura
|
||
|
Corte en el área efectiva
|
0,30 x la resistencia nominal en tracción del metal de soldadura
|
|
|
Soldaduras acanaladas de penetración parcial
|
||
|
Compresión normal al área efectiva
|
Igual como la base metálica
|
Se permite el empleo de un metal de soldadura con un nivel de resistencia igual o menor que el metal de soldadura compatible
|
|
Tracción o compresión paralela al eje de la soldadura [d]
|
||
|
Corte paralelo al eje de soldadura
|
0,30 x la resistencia nominal en tracción del metal de soldadura
|
|
|
Tracción normal al área efectiva
|
0,30 x la resistencia nominal del metal de soldadura excepto que el esfuerzo de tracción sobre el metal de base no excederá 0,60 x esfuerzo de fluencia del metal base.
|
|
|
Soldadura de filete
|
||
|
Corte en el área efectiva
|
0,30 x la resistencia nominal en tracción del metal de soldadura
|
Se permite el empleo de un metal de soldadura con un nivel de resistencia igual o menor que el metal de soldadura compatible.
|
|
Tracción o compresión paralela al eje de la soldadura [d]
|
Igual como la base metálica
|
|
|
Soldaduras de tapón y ranura
|
||
|
Corte paralelo a la superficie de contacto (en el área efectiva)
|
0,30 x la resistencia nominal en tracción del metal de soldadura
|
Se permite el empleo de un metal de soldadura con un nivel de resistencia igual o menor que el metal de soldadura compatible.
|
| [a] Para la definición del área efectiva, véase la Sección 10.2. [b] Para metal de soldadura compatible, véase la Tabla 10.2.6 [c] Se permite un metal de soldadura sólo un nivel mayor que el metal de soldadura compatible. [d] Las soldaduras de filete y acanaladas de penetración parcial que unen los componentes de miembros armados, tales como las conexiones de ala a alma, pueden diseñarse sin considerar el esfuerzo de tracción o compresión en los elementos paralelos al eje de la soldadura. [e] El diseño de los materiales de conexión esta gobernado por las Secciones 10.4 y 10.5. [f ] Para diseño alternativo véase el Apéndice 10.2.4. |
||
TABLA 10.2.6
Metal de soldadura compatible con metal de base
|
Grupo
|
Metal Base
|
Niveles Compatibles de metal de soldadura
|
|||
|
Especificación de acero
|
FyMPa
|
FuMPa
|
Especificación del electrodo
|
||
|
I
|
ASTM A 36
|
250
|
400-550
|
SMAW-AWS A5.1:
E60XX, E70XXSSMAW- AWS A5.5: E70XX-X |
|
|
ASTM A53
|
Grado B
|
240
|
415 min
|
||
|
ASTM A500
|
Grado A
|
228
|
310 min
|
||
|
Grado B
|
290
|
400 min
|
SAW-AWS A5.17:
F6XX-EXXXF7XX- EXXSAW-AWS A5.3: F7XX-EXX-XX |
||
|
ASTM A501
|
|
250
|
400 min
|
||
|
ASTM A529
|
|
290
|
415-585
|
GMAW-AWS A5.8:
ER70S-X |
|
|
ASTM A570
|
Grado 40
|
275
|
380 min
|
FCAW-AWS A5.0:
E6XT-X, E7XT-XFCAW- AWS A5.9: E7XTX-XX |
|
|
Grado 45
|
310
|
415 min
|
|||
|
Grado 50
|
345
|
450 min
|
|||
|
AST A709
|
Grado 36
|
250
|
400-550
|
||
|
II
|
ASTM A572
|
Grado 42
|
290
|
415 min
|
SMAW-AWS A5.1:
E7015, E7016, E7018, E7028SMAW-AWS A5.5: E7015-X, E7016-X, E7018-X |
|
Grado 50
|
345
|
450 min
|
SAW-AWS A5.17:
F7XX-EXXXSAW-AWS A5.23: F7XX-EXX-XX |
||
|
ASTM A606
|
|
310-340
|
450 min
|
||
|
ASTM A607
|
Grado 45
|
310
|
410 min
|
GMAW-AWS A5.18:
ER70S-X |
|
|
Grado 50
|
345
|
450 min
|
|||
|
Grado 55
|
380
|
480 min
|
|||
|
ASTM A618
|
Grado Ib, II, III
|
315-345
|
450 min
|
FCAW-AWS A5.20:
E7XT-X FCAW-AWS A5.29: E7XTX-X |
|
|
ASTM A709
|
Grado 50
|
345
|
450 min
|
||
|
Grado 50W
|
345
|
485 min
|
|||
|
III
|
ASTM A572
|
Grado 60
|
415
|
515 min
|
SMAW-AWS A5.5:
E8015-X, E8016-X, E8018-X |
|
Grado 65
|
450
|
550 min
|
SAW-AWS A5.23:
F8XX-EXX-XX |
||
10.3. PERNOS Y PIEZAS ROSCADAS
10.3.1. Pernos de Alta Resistencia
Se considera pernos de alta resistencia los que cumplen las Normas ASTM A325 y ASTM A490.
Si los pernos A449 (véase la Sección 1.3.3) necesitan ser ajustados hasta conseguir mas del 50 por ciento de su mínima resistencia especificada a tracción, trabajando en tracción y en conexiones de corte tipo aplastamiento, tendrán una arandela endurecida ASTM F436 instalada bajo la cabeza del perno, y las tuercas cumplirán las exigencias de la Norma ASTM A563. Cuando estén ensamblados, todas las superficies de las juntas, incluyendo las adyacentes a las arandelas, deben estar libres de escamas, excepto las escamas de laminación muy bien adheridas. Salvo como se indica a continuación, todos los pernos
A325 y A490 deben ajustarse hasta conseguir una tracción no menor que la indicada en la Tabla 10.3.1. El ajuste será hecho por uno de los siguiente métodos: método de giro de la tuerca, indicador directo de tracción, llave de torque calibrada o pernos de diseño alternativo.
Los pernos en conexiones no sometidas a cargas de tracción, donde se puede permitir deslizamiento y donde el que se aflojen o la fatiga debida a vibraciones o las fluctuaciones de carga no son consideraciones de diseño, sólo necesitan ser ajustados sin requintar. La condición de ajuste sin requintar se define como el ajuste alcanzado por unos pocos impactos de una llave de torsión o por todo el esfuerzo de un operario con una llave ordinaria que ponga las superficies conectadas en un contacto firme. Los valores de resistencia nominal dados en la Tabla 10.3.2.1 y 10.3.2.2 para conexiones de aplastamiento se usarán para pernos ajustados sin requintar. Los pernos ajustados sólo a una condición de ajuste sin requintar estarán claramente identificados en los planos.
En las conexiones de deslizamiento crítico en las que la dirección de la carga es hacia el borde de la parte conectada, debe existir una adecuada resistencia al aplastamiento de acuerdo con las exigencias de la Sección 10.3.10.
Para cualquier situación no cubierta por esta Norma, ver el Load and Resistance Factor Design Specification for Structural Joints Using ASTM A325 or A490 Bolts, aprobado por el Research Council on Structural Connections (RCSC).
TABLA 10.3.1
Tracción mínima de ajuste en los pernos, KN [a]
|
Tamaño de pernos, mm
|
Pernos A325
|
Pernos A490
|
|
M16
|
91
|
114
|
|
M20
|
142
|
179
|
|
M22
|
176
|
221
|
|
M24
|
205
|
257
|
|
M27
|
267
|
334
|
|
M30
|
326
|
408
|
|
M36
|
475
|
595
|
| [a] Igual a 0,7 de la resistencia mínima en tracción de pernos, redondeada al más cercano KN, como se indica en las especificaciones del ASTM para pernos A325 y A490 con rosca UNC. | ||
0.3.2. Tamaño y Uso de los Huecos
En las conexiones de deslizamiento critico que tengan la dirección de carga hacia el borde de las partes conectadas, debe tenerse una resistencia adecuada al aplastamiento cumpliendo los requisitos de la Sección 10.3.10.
El tamaño máximo de los huecos para pernos esta dado en la Tabla 10.3.3, excepto que se permite huecos más grandes en las bases de columnas, por la tolerancia en la colocación de pernos de anclaje en las cimentaciones de concreto.
Huecos estándar deben usarse en las conexiones miembro a miembro, a menos que el diseñador apruebe el empleo de huecos agrandados, de ranura corta o de ranura larga en las conexiones empernadas. Se permiten lainas hasta de 6 mm en conexiones de deslizamiento crítico, diseñadas sobre la base de huecos estándar, sin reducir la resistencia al corte del conector a la correspondiente a huecos alargados.
Huecos agrandados se permiten en alguna o todas las planchas de una conexión de deslizamiento crítico, pero no serán empleados en conexiones de aplastamiento. Se colocarán arandelas endurecidas sobre los huecos agrandados en una de las planchas exteriores.
Huecos de ranura corta se permiten en alguna o todas las planchas de una conexión de deslizamiento crítico o de aplastamiento. Se permite que las ranuras se coloquen sin tener en cuenta la dirección de la carga en una conexión de deslizamiento crítico, pero la longitud será normal a la dirección de la carga en una conexión de aplastamiento. Se colocarán arandelas sobre los huecos de ranura corta en una de las planchas exteriores; cuando se emplean pernos de alta resistencia, estas arandelas serán endurecidas.
Huecos de ranura larga se permiten en sólo una de las partes conectadas de una conexión de deslizamiento crítico o de aplastamiento en una superficie de contacto individual. Se permite que los huecos de ranura larga se coloquen sin tener en cuenta la dirección de la carga en una conexión de deslizamiento crítico, pero serán normales a la dirección de la carga en una conexión de aplastamiento. Cuando se emplean huecos de ranura larga en una plancha exterior, se colocarán arandelas hechas de plancha o una platina continua con huecos estándar, con el tamaño suficiente para cubrir completamente la ranura después de la colocación de los pernos. En conexiones con pernos de alta resistencia, tales arandelas o platinas tendrán un espesor mínimo de 8mm y serán de material de grado estructural, pero no necesitan ser endurecidas. Si se necesita emplear arandelas endurecidas por el uso de pernos de alta resistencia, las arandelas endurecidas se colocarán sobre la superficie exterior de las arandelas de plancha o de las platinas.
10.3.3. Espaciamiento Mínimo
La distancia entre centros de huecos estándar, agrandados o de ranura, no deberá ser menor a 2 2/3 veces el diámetro nominal del perno, es recomendable una distan cia de 3d.(Véase la Sección 10.3.10 para los requisitos de aplastamiento).
10.3.4. Distancia Mínima al Borde
La distancia del centro de un hueco estándar al borde de una parte conectada no será menor que lo indicado en la Tabla 10.3.4 o como se exige en la Sección 10.3.10. La distancia del centro de un hueco agrandado o alargado al borde de una parte conectada no será menor que lo exigido para un hueco estándar más el incremento correspondiente C2 de la Tabla 10.3.7. (Véase la Sección 10.3.10 para las exigencias de resistencia al aplastamiento).
10.3.5. Máximo Espaciamiento y Distancia al Borde
La máxima distancia del centro de cualquier perno al borde más cercano de las partes en contacto será doce veces el espesor de la parte considerada, pero no excederá de 150mm. El espaciamiento longitudinal de conectores entre elementos en contacto continuo consistentes de una plancha y un perfil o dos planchas será como sigue:
(a) Para elementos pintados o sin pintar no sujetos a corrosión, el espaciamiento no excederá de veinticuatro veces el espesor de la plancha más delgada ó 300 mm .
(b) Para elementos sin pintar de acero resistente a la intemperie sometido a corrosión atmosférica, el espaciamiento no excederá de catorce veces el espesor de la plancha más delgada ó 180 mm.
TABLA 10.3.2.1
Método LRFD - Resistencia de Diseño de Conectores
|
Tipo de Conectores
|
Resistencia en tracción
|
Resistencia en corte en conexiones tipo aplastamiento
|
||
|
Factor de Resistencia
|
Resistencia nominal, MPa
|
Factor de Resistencia
|
Resistencial nominal, MPa
|
|
|
Pernos A307
|
0,75
|
310 [a]
|
0,75
|
165 [b, e]
|
|
PErnos A325, cuando los hilos no están excluidos de los planos de corte
|
620 [d]
|
330 [e]
|
||
|
Pernos A325, cuando los hilos están excluidos de los planos de corte
|
620 [d]
|
415[e]
|
||
|
Pernos A490, cuando los hilos no están excluidos de los planos de corte
|
780 [d]
|
415[e]
|
||
|
Plano A490, cuando los hilos están excluidos de los planos de corte
|
780 [d]
|
520[e]
|
||
|
Elementos roscados que cumplen los requisitos de la Sección 1.3, cuando los hilos no están excluidos de los planos de corte
|
0,75 Fu [a, c]
|
0,40 Fu
|
||
|
Elementos roscados que cumplen los requisitos de la Sección 1.3, cuando los hilos están excluidos de los planos de corte
|
0,75 Fu [a, c]
|
0,50 Fu [a, c]
|
||
|
[a] Sólo carga estática.
[b] Hilos permitidos en los planos de corte. [c] La resistencia nominal en tracción de la parte roscada de una barra recalcada, basada en el área de la sección transversal en la zona roscada de mayor diámetro, AD, será mayor que el área nominal de la barra, antes del recalcado, por Fy . [d] Para pernos A325 y A490 sometidos a cargas que producen fatiga en tracción, véase 11.3. [e] Cuando las conexiones de aplastamiento empleadas para empalmar elementos en tracción tienen una distribución de conectores cuya longitud, medida paralelamente a la línea de fuerza, excede 1300 mm, los valores indicados se reducirán en 20 por ciento. |
||||
10.3.6. Resistencia de Diseño en Tracción o Corte
La resistencia de diseño en tracción o corte, para el método LRFD, de un perno de alta resistencia o de un elemento roscado será
FnAb con los valores indicados en la Tabla 10.3.2.1, y para el método ASD los valores indicados en la Tabla 10.3.2.2.
El área Ab del perno o del elemento roscado será elárea nominal sin roscar. Véase la nota [c] de la Tabla 10.3.2.1 o 10.3.2.2.
La carga aplicada será la suma de la carga externa factorizada y de cualquier tracción resultante de una acción de palanqueo producida por la deformación de las partes conectadas.
TABLA 10.3.2.2
Método ASD - Esfuerzos admisibles
en conectores, MPa
TABLA 10.3.3
Dimensión nominal de los huecos, mm
|
Diámetro del perno
|
Dimensiones de los huecos
|
|||
|
Estándar (Diam)
|
Agrandado (Diam)
|
Ranura corta (ancho x largo)
|
Ranura larga
(ancho x largo ) |
|
|
M16
M20 M22 M24 M27 M30 |
18
22 24 27 30 33 d + 3 |
20
24 28 30 35 38 d+8 |
18 x 22
22 x 26 24 x 30 27 x 32 30 x 37 33 x 40 (d+3) x (d+10) |
18 x 40
22 x 50 24 x 55 27 x 60 30 x 67 33 x 75 (d+3)x (2,5d) |
TABLA 10.3.4
Distancia mínima al borde, [a] mm
(Centro del hueco estándar [b] al borde de la parte conectada)
|
Diámetro nominal del Perno (mm)
|
En bordes cizallados
|
En bordes laminados de planchas, perfiles o barras o bordes cortados con soplete [c]
|
|
16
20 22 24 27 30 36 Mayores a 36 |
28
34 38 42 [d] 48 [d] 52 64 1,75d |
22
26 28 30 34 38 46 1,25d |
| [a] Se permiten menores distancias al borde si se satisfacen las ecuaciones adecuadas de la Sección 10.3.10. [b] Para agujeros agrandados o en ranura, véase la Tabla 10.3.7. [c] Se permite reducir en 3 mm todas las distancias al borde de esta columna cuando el hueco esta en un punto donde los esfuerzos no exceden al 25 por ciento de la máxima resistencia de diseño del elemento. [d] Estos valores pueden ser 32 mm en los ángulos de conexión y planchas extremas de corte en los extremos de las vigas. |
||
TABLA 10.3.5.1
Esfuerzo límite de tracción Ft (MPa) para conectores
en conexiones de aplastamiento Método LRFD
|
Descripción de los pernos
|
Hilos incluiods en el plano de corte
|
Hilos excluidos del plano de corte
|
|
A307
|
407 - 1,9 fv
|
|
|
A325
|
807 - 1,9 fv
|
807 - 1,5 fv
|
|
A490
|
1010 - 1,9 fv
|
1010 - 1,5fv
|
|
Parte roscada de pernos A449 de diámetro mayor a 38 mm
|
0,98 Fu-fv
|
0,98 Fu- 1,5 fv
|
TABLA 10.3.5.2
Esfuerzo admisible de tracción Ft (MPa) para
conectores en conexiones de aplastamiento Método ASD
|
Descripción de los pernos
|
Hilos incluidos en el plano de corte
|
Hilos excluidos del plano de corte
|
|
A307
|
180 - 1,8 fv
|
|
|
A325
|
|
|
|
A490
|
|
|
|
Parte roscada de pernos A449 de diámetro mayor a 38 mm
|
0,43 Fu- 1,8 fv
|
0,43 Fu- 1,4 fv
|
10.3.7. Tracción y Corte Combinados en Conexiones de Aplastamiento
La resistencia de diseño de un perno sometido a tracción y corte combinados, para el método LRFD, es
Ft Ab, donde
vale 0,75 y el esfuerzo nominal de tracción Ft será calculado a partir de las ecuaciones de la Tabla 10.3.5.1 como una función de fv , el esfuerzo de corte producido por las cargas amplificadas. La resistencia de diseño en corte
Fv , de la Tabla 10.3.2.1, debe ser igual o mayor que el esfuerzo de corte fv .
La resistencia de diseño de un perno sometido a tracción y corte combinados, para el método ASD, será calculada a partir de las ecuaciones de la Tabla 10.3.5.2 como una función de fv el esfuerzo de corte producido por las cargas externas. La resistencia de diseño en corte Fv, de la Tabla 10.3.2.2, debe ser igual o mayor que el esfuerzo de corte fv. Cuando los esfuerzos permisibles son incrementados por cargas de sismo o viento de acuerdo con la Sección 1.5.3, las constantes listadas en las ecuaciones de la Tabla 10.3.5.2 deben incrementarse en 1/3, pero los coeficientes aplicados a v f no deben incrementarse.
10.3.8. Pernos de Alta Resistencia en Conexiones de Deslizamiento Crítico
El diseño por corte de pernos de alta resistencia en conexiones de deslizamiento crítico se hará de acuerdo con las Sección 10,3.8a ó 10.3.8b y se hará la verificación de aplastamiento de acuerdo con las Secciones 10.3.2 y 10.3.10.
10.3.8a. Conexiones de Deslizamiento Crítico por el Método LRFD
Se permite diseñar conexiones de deslizamiento crítico por cargas amplificadas. La resistencia de diseño al deslizamiento que se usa bajo cargas amplificadas,
Rstr , será igual o mayor que la fuerza requerida por las cargas amplificadas; donde
Rstr=1,13
TmNbNs
Tm = tracción mínima en el perno, dada en la Tabla 10.3.1
Nb = número de pernos en la junta.
Ns = número de planos de deslizamiento.
= valor medio del coeficiente de deslizamiento para superficies de Clase A, B o C, lo que sea aplicable, o el que se establezca por ensayos.
(a) Para superficies de Clase A (superficies de acero sin pintar y libres de escamas de laminación o superficies con recubrimiento de Clase A aplicado sobre acero arenado),
= 0,33.
(b) Para superficies de Clase B (superficies de acero arenadas sin pintar o superficies con recubrimiento de Clase B aplicado sobre acero arenado),
= 0,50.
(c) Para superficies de Clase C (superficies rugosas y galvanizadas por inmersión en caliente),
= 0,40.
= factor de resistencia.
(a) Para huecos estándar,
= 1,0.
(b) Para huecos agrandados y de ranura corta,
= 0,85.
(c) Para huecos de ranura larga, transversales a la dirección de la carga,
= 0,70.
(d) Para huecos de ranura larga, paralelos a la dirección de la carga,
= 0,60.
10.3.8b. Conexiones de Deslizamiento Crítico por el Método ASD
La resistencia de diseño al corte de un perno en una conexión de deslizamiento crítico bajo condiciones de servicio se hará de acuerdo a lo indicado en la Sección 10.3.6 y la Tabla 10.3.2.2.
10.3.9. Conexiones de Deslizamiento Crítico en Corte Combinado con Tracción
El diseño de una conexión de deslizamiento crítico sometida a fuerzas de tracción combinadas con corte se hará de acuerdo a lo indicado en la Sección 10.3.9a y 10.3.8a o la Sección 10.3.9b y 10.3.8b.
10.3.9a. Conexiones de Deslizamiento Crítico por el Método LRFD
Cuando se emplean cargas amplificadas como la base para el diseño de una conexión de deslizamiento crítico sometida a una fuerza de tracción T , que reduce la fuerza neta de agarre, la resistencia al deslizamiento
Rstr calculada de acuerdo a la Sección 10.3.8a se multiplicará por el siguiente factor, en el que Tu es la resistencia a la tracción requerida por las cargas amplificadas:
[1-Tu / (1,13 TmNb)]
10.3.9b. Conexiones de Deslizamiento Crítico por el Método ASD
La resistencia de diseño al corte de un perno en una conexión de deslizamiento crítico sometida a fuerzas de tracción T debida a cargas de servicio se calculará de acuerdo a la Sección J3.8b multiplicada por el siguiente factor de reducción,
Donde
Tb = fuerza mínima de tracción en el perno de la Tabla 10.3.1
10.3.10. Resistencia al Aplastamiento en los Huecos de los Pernos
El diseño por aplastamiento en los huecos de los pernos se hará según lo indicado en 10.3.10a., cuando se aplique el método LRFD ó según lo indicado en 10.3.10b cuando se aplique el método ASD. La resistencia al aplastamiento debe ser verificada tanto para las conexiones tipo aplastamiento como para las de deslizamiento crítico. El empleo de huecos agrandados y de ranura corta y larga paralelos a la línea de fuerza esta restringido por la Sección 10.3.2 a las conexiones de deslizamiento crítico. En las siguientes secciones:
Le = distancia a lo largo de la línea de fuerza desde el borde de la parte conectada al centro de un hueco estándar o el centro de un hueco de ranura corta y larga perpendicular a la línea de fuerza. Para huecos agrandados y para huecos de ranura corta y larga paralelos a la línea de fuerza, Le será incrementado en el valor de C2 de la Tabla 10.3.7.
s = distancia a lo largo de la línea de fuerza entre centros de huecos estándar o entre centros de huecos de ranura corta y larga perpendiculares a la línea de fuerza. Para huecos agrandados y para huecos de ranura corta y larga paralelos a la línea de fuerza, s será incrementado en el valor de C1 de la Tabla 10.3.6.
d = diámetro del perno.
Fu = resistencia mínima especificada en tracción de la parte crítica.
t = espesor de la parte crítica conectada. Para pernos de cabeza avellanada deducir la mitad del espesor del avellanamiento.
Fp = esfuerzo admisible de aplastamiento.
10.3.10a. Para el Método LRFD
La resistencia de diseño en los huecos de los pernos es
Rn , donde:
= 0,75
Rn = resistencia nominal en aplastamiento
(a) Cuando Le
1,5d y s
3d y hay dos ó más pernos en la línea de fuerza:
Para huecos estándar; para huecos de ranura corta y larga perpendiculares a la línea de fuerza; para huecos agrandados en conexiones de deslizamiento crítico; y para huecos de ranura corta y larga en conexiones de deslizamiento crítico cuando la línea de fuerza es paralela al eje del hueco:
Cuando la deformación alrededor de los huecos para pernos es una consideración de diseño:
Rn =2,4 dt Fu (10.3-1a)
Cuando la deformación alrededor de los huecos para pernos no es una consideración de diseño, para el perno más cercano al borde:
Rn=LetFu
3 dtFu (10.3-1b)
y para los pernos restantes
Rn=(s-d/2)t Fu
3dtFu (10.3-1c)
Para huecos de pernos de ranura larga perpendiculares a la línea de fuerza:
Rn = 2dtFu (10.3-1d)
(b) Cuando Le < 1,5d ó s < 3d ó para un solo perno en la línea de fuerza:
Para huecos estándar; para huecos de ranura corta y larga perpendiculares a la línea de fuerza; para huecos agrandados en conexiones de deslizamiento crítico; y para huecos de ranura corta y larga en conexiones de deslizamiento crítico cuando la línea de fuerza es paralela al eje del hueco:
Para un único hueco de perno o para el hueco de perno más cercano al borde cuando hay dos o más huecos para pernos en la línea de fuerza
Rn=Le tFu
2,4 dtFu (10.3-2a)
Para los restantes huecos de pernos:
Rn=(s-d/2) t Fu
2,4 dtFu (10.3-2b)
Para huecos de pernos de ranura larga perpendiculares a la línea de fuerza:
Para un único hueco de perno o para el hueco de perno más cercano al borde cuando hay dos o más huecos para pernos en la línea de fuerza
Rn=LetFu
2dt Fu (10.3-2c)
TABLA 10.3.6
Valores del incremento del espaciamiento C1, mm
|
Diámetro nominal del perno
|
Huecos agrandados
|
Huecos de ranura
|
||
|
Perpendicular a la línea de fuerza
|
Ranura corta
|
Ranura larga [a]
|
||
| < 22 | 3 | 0 | 5 | 1,5d – 2 |
| 24 | 5 | 0 | 6 | 37 |
| > 27 | 6 | 0 | 8 | 1,5d – 2 |
[a] Cuando la longitud de ranura es menor que la máxima permitida en la Tabla 10.3.3, 1 C puede ser reducido por la diferencia entre la longitud máxima y la longitud actual de la ranura.
TABLA 10.3.7
Valores del incremento de la
distancia al borde C2 , mm
|
Diámetro nominal del perno
|
Huecos agrandados
|
Huecos de ranura
|
||
|
Eje mayor perpendicular
al borde |
Eje mayor paralelo al borde
|
|||
|
Ranura corta
|
Ranura larga [a]
|
|||
|
< 22
|
2
|
3
|
0,75d
|
0
|
|
24
|
3
|
3
|
||
|
> 27
|
3
|
5
|
||
| [a] Cuando la longitud de ranura es menor que la máxima permitida (véase la Tabla 10.3.3), C2 puede ser reducido en la mitad de la diferencia entre la longitud máxima y la longitud actual de la ranura. | ||||
Para los restantes huecos de pernos
Rn = (s - d / 2) tFu
2dtFu (10.3-2d)
10.3.10b. Para el Método ASD
El área efectiva de aplastamiento de los pernos y piezas roscadas será el diámetro multiplicado por la longitud en aplastamiento.
(a) Cuando Le
1,5d y s
3d y hay dos ó más pernos en la línea de fuerza:
Para huecos estándar; para huecos de ranura corta y larga perpendiculares a la línea de fuerza; para huecos agrandados en conexiones de deslizamiento crítico; y para huecos de ranura corta y larga en conexiones de deslizamiento crítico cuando la línea de fuerza es paralela al eje del hueco:
Cuando la deformación alrededor de los huecos para pernos es una consideración de diseño:
Fp =1,2Fu (10.3-3a)
Cuando la deformación alrededor de los huecos para pernos no es una consideración de diseño, para el perno más cercano al borde:
Fp = Le Fu / 2d
1,5Fu (10.3-3b)
y para los pernos restantes
Fp =(s-d/2)Fu/2d
1,5 Fu (103-3c)
Para huecos de pernos de ranura larga perpendiculares a la línea de fuerza
Fp = Fu (103-3d)
(b) Cuando Le < 1,5d ó s < 3d ó para un solo perno en la línea de fuerza:
Para huecos estándar; para huecos de ranura corta y larga perpendiculares a la línea de fuerza; para huecos agrandados en conexiones de deslizamiento crítico; y para huecos de ranura corta y larga en conexiones de deslizamiento crítico cuando la línea de fuerza es paralela al eje del hueco:
Para un único hueco de perno o para el hueco de perno más cercano al borde cuando hay dos o más huecos para pernos en la línea de fuerza
Fp = Le Fu /2d
1,2 Fu (10.3-4a)
Para los restantes huecos de pernos:
Fp=(s-d/2) Fu /2d
1,2 Fu (10.3-4b)
Para huecos de pernos de ranura larga perpendiculares a la línea de fuerza:
Para un único hueco de perno o para el hueco de perno más cercano al borde cuando hay dos o más huecos para pernos en la línea de fuerza
Fp= LeFu/2d
Fu (10.3-4c)
Para los restantes huecos de pernos
Fp=(s-d/2)Fu/2d
Fu (10.3-4d)
10.3.11. Espesores Grandes de las Partes Conectadas
Los pernos A307 que cumplen con las resistencias de diseño, y para los que el espesor de las partes conectadas excede de cinco diámetros, deben incrementar su número en uno por ciento por cada 2 mm adicionales en dicho espesor.
10.4. DISEÑO POR RESISTENCIA A LA ROTURA
10.4.1. Resistencia a la Rotura en Corte
La resistencia de diseño para el estado límite de rotura a lo largo de una línea de falla en corte en los elementos afectados de los miembros conectados es
Rn ; donde
= 0,75
Rn = 0,6Fu Anv (10.4-1)
Anv = área neta sometida a corte.
10.4.2. Resistencia a la Rotura en Tracción
La resistencia de diseño para el estado límite de rotura a lo largo de un área en tracción en los elementos afectados de los miembros conectados es
Rn ;
donde:
= 0,75
Rn = Fu Ant (10.4-2)
Ant = área neta sometida a tracción.
10.4.3. Resistencia a la Rotura por Bloque de Corte
Bloque de corte es un estado límite en el que la resistencia se determina por la suma de la resistencia al corte en una línea de falla y la resistencia a la tracción en un segmento perpendicular. Debe verificarse en las conexiones de extremo de las vigas en que se recorta el ala superior y en situaciones semejantes, tales como en elementos en tracción y planchas de nudo. Cuando se usa la resistencia última a la rotura en la sección neta para determinar la resistencia en un segmento, se empleará la fluencia en la sección total en el segmento perpendicular. La resistencia de diseño para la rotura por bloque de corte,
Rn , se calculará como sigue:
(a) Cuando Fu Ant
0,6Fu Anv:
Rn=
[0,6 Fy Agv+Fu Ant ] (10.4-3a)
(b) Cuando 0,6Fu Anv > FuAnt:
Rn =
[0,6 Fu Anv+Fy Agt] (10.4-3b)
Donde:
= 0,75
Agv = área total sometida a corte.
Agt = área total sometida a tracción.
Anv = área neta sometida a corte.
Ant = área neta sometida a tracción.
10.5. ELEMENTOS DE CONEXIÓN
Esta sección corresponde al diseño de elementos de conexión, tales como planchas de nudo, ángulos, cartelas y el alma en el nudo de una conexión viga-columna.
10.5.1. Conexiones Excéntricas
Las intersecciones de miembros cargados axialmente deben tener, de ser posible, sus ejes intersectándose en un punto. Si esto no es posible, deben tenerse en cuenta los esfuerzos cortantes y de flexión debidos a la excentricidad. Véase la Sección 10.1.8.
10.5.2. Resistencia de Diseño de Elementos de Conexión en Tracción
La resistencia de diseño,
Rn, de elementos de conexión soldados o empernados cargados estáticamente en tracción (por ejemplo planchas de nudo o de empalme) será el menor valor obtenido de acuerdo a los estados límites de fluencia, de rotura del elemento de conexión y de rotura por bloque de corte.
(a) Para fluencia en tracción del elemento de conexión:
= 0,90
Rn=Ag Fy (10.5-1)
(b) Para rotura en tracción del elemento de conexión:
= 0,75
Rn=An Fu (10.5-2)
Donde An es el área neta, que no debe ser mayor de 0,85Ag .
(c) Para rotura por bloque de corte del elemento de conexión, ver la Sección 10.4.3.
10.5.3. Otros Elementos de Conexión
Para cualquier otro elemento de conexión, la resistencia de diseño,
Rn, será establecida para el estado límite que sea aplicable de manera de asegurar que la resistencia de diseño es igual o mayor que la resistencia requerida, donde Rn es la resistencia nominal correspondiente a la geometría y tipo de carga del elemento de conexión. Para fluencia en corte del elemento de conexión:
= 0,90
Rn=0,60 AgFy (10.5-3)
Si el elemento de conexión esta cargado en compresión, se hará un análisis por un estado límite apropiado.
10.6. PLANCHAS DE RELLENO
En construcciones soldadas, cualquier plancha de relleno de 6 mm ó más de espesor se extenderá más allá de los bordes de la plancha de empalme y será soldada al elemento para el que se emplea con suficiente soldadura para transmitir la carga de la plancha de empalme, aplicada a la superficie de la plancha de relleno. Las soldaduras que unen la plancha de empalme a la de relleno serán suficientes para transmitir la carga de la plancha de empalme y serán suficientemente largas para evitar sobre esforzar la plancha de relleno a lo largo de la base de la soldadura. Cualquier plancha de relleno de un espesor
menor a 6 mm tendrá sus bordes a ras con los de la plancha de empalme y el tamaño de la soldadura será la suma del tamaño necesario para soportar el empalme más el espesor de la plancha de relleno.
Cuando pasan pernos que soportan carga a través de planchas de relleno de espesor mayor a 6 mm, excepto en conexiones diseñadas como de deslizamiento crítico, las planchas de relleno se extenderán más allá del material de empalme y las extensiones de las planchas de relleno se asegurarán con suficientes pernos para distribuir el esfuerzo total en el elemento de manera uniforme en la sección combinada del elemento y la plancha de relleno, o se incluirá en la conexión un número equivalente de conectores. Las planchas de relleno con espesores entre 6 mm y 19 mm inclusive, no necesitan ser extendidas ni desarrollar su esfuerzo siempre que la resistencia en corte de los pernos se reduzca por el factor 0,0154(t – 6), donde t es el espesor total de las planchas de relleno, hasta 19 mm.
10.7. EMPALMES
Los empalmes soldados acanalados en vigas laminadas y de plancha desarrollarán toda la resistencia de la sección más pequeña que se empalma. Otros tipos de empalmes en las secciones transversales de vigas laminadas y de plancha desarrollarán la resistencia requerida en el punto de empalme.
10.8. RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO
Para el método LRFD la resistencia de superficies en aplastamiento es
Rn, donde:
= 0,75
Rn se define a continuación para varios tipos de aplastamiento.
(a) Para superficies cepilladas, pines en huecos fresados, perforados o taladrados y en los extremos de rigidizadores de apoyo.
Para el método LRFD:
Rn =1,8 Fy Apb (10.8-1)
Donde
Apb = área proyectada de aplastamiento
Para el método ASD:
Fp = 0 ,90Fy
(b) Para apoyos deslizantes de rodillos y apoyos rotulados.
Para el método LRFD:
Si d
635 mm,
Rn = 1,2 (Fy-90) ld/20 (10.8-2)
Si d > 635 mm,
Rn= 30 (Fy-90) l
/ 20 (10.8-3)
Para el método ASD:
Rp=0,66 (Fy-90) ld/20
Donde:
Fy = esfuerzo de fluencia mínimo especificado, MPa.
d = diámetro, mm .
l = longitud de aplastamiento, mm .
10.9. BASES DE COLUMNAS Y APLASTAMIENTO EN EL CONCRETO
Deben tomarse las precauciones necesarias para transferir las cargas y momentos de las columnas a las cimentaciones.
Para el método LRFD, la carga de diseño en aplastamiento en el concreto es
c Pp.
En concordancia con la Norma E.060 Concreto Armado, se recomienda que el diseño por aplastamiento se haga de la siguiente manera:
(a) En toda el área de un apoyo de concreto, para el método LRFD:
Pp = 0,85 f 'c A1
para el método ASD:
Fp = 0,35 f 'c
(b) En un área que es menor que el área total del apoyo de concreto, para el método LRFD:

para el método ASD:

Donde
c = 0,60
A1 = área de acero concéntricamente cargada sobre un apoyo de concreto.
A2 = área máxima de la superficie del apoyo de concreto que es geométricamente similar y concéntrica con A1.
10.10. PERNOS DE ANCLAJE E INSERTOS
Los pernos de anclaje e insertos serán diseñados de acuerdo con los criterios del American Concrete Institute. El factor
debe corregirse en función de la relación de los factores de carga de esta Norma y los del ACI.
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