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Anexo 1

  1. 1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO PLACAS BASESPara el diseño de las placas base se debe hacer una adecuada disposición para transferirlas cargas y momentos de la columna a las bases y fundiciones de concreto.La resistencia de diseño del punto de apoyo, ΦcPp, para el estado limite de aplastamientodel hormigón se puede tomar como: Φc = 0.6 (LRFD)La resistencia nominal de apoyo, Pp, está determinada por: • Si la placa está apoyada sobre toda el área de concreto: • Si la placa no está soportada en toda el área del concreto:Donde:A1 = área de apoyo concéntrico del acero sobre un soporte de concreto, [in2, mm2].A2 = máxima área de la porción de la superficie soportada, que es geométricamentesimilar y concéntrica con el área de carga, [in2, mm2].ESTRUCTURAS DE ACEROS -------------------------------------------- REFERENCIA DE ANGEL VELOZ Página 1
  2. 2. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZOEjemplo #1:ESTRUCTURA DE ACEROS ------------------- REFERENCIA DE ANGEL VELOZ Página 2
  3. 3. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZOESTRUCTURA DE ACEROS ------------------- REFERENCIA DE ANGEL VELOZ Página 3
  4. 4. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZOESTRUCTURA DE ACEROS ------------------- REFERENCIA DE ANGEL VELOZ Página 4
  5. 5. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZOEjemplo #2:Diseñar una placa base para soportar una columna deW12*120 con una carga de 620 kips,un momento flector de 1800 kip-in y un cortante de 37 kips. Utilizar acero A36 para laplaca y una zapata de concreto f’c=3ksi. d =14.48 p lg b f =14.67 p lg1) Determinamos la carga última y el momento último: Pu =620 kips Mu =1800 kip −in2) Proponer Las dimensiones N y B de la placa base.- Probar con pernos de anclaje de diámetro Dr= 13/4in. N > d + (10 Dr ) B > b f + (6 D r ) N > 14.48 + (10 * 1 3 ) B > 14.67 + (6 * 1 3 ) 4 4 N = 32 p lg B = 25.2 p lg ≅ 26 p lg3) Dimensionar la zapata de concreto. Db = 1.75 Dr Db = 1.75 Dr L arg o > N + 2(6 Dr − Db ) Ancho > B + 2(6 Dr − Db ) L arg o > 32 + 2(6 * 1 3 −1.75 *1 3 )) L arg o > 26 + 2(6 * 1 3 −1.75 *1 3 )) 4 4 4 4 L arg o = 46.875 p lg ≅ 47 p lg L arg o = 40.875 p lg = 41 plh4) Calcular A2 geométricamente similar a A1. A1 = N * B A1 = (32 * 26) A1 = 832 p lg 2- Tomar el lado mayor de la zapata: N2=47plg.ESTRUCTURA DE ACEROS ------------------- REFERENCIA DE ANGEL VELOZ Página 5
  6. 6. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO B Pr oporción = N 26 p lg Pr oporción = 32 p lg Pr oporción = 0.813 B2 = Pr oporción * N 2 A2 = N 2 * B2 B2 = 0.813 * 47 p lg A2 = ( 47 * 38.211) B2 = 38.211 p lg A2 =1.796 *10 3 p lg 25) Determinar la excentricidad equivalente y la excentricidad crítica. Mu e= Pu 1800kip − p lg e= 620kip e = 2.903 p lg A2 f p max = φc * (0.85 f c) A1 q max = f p max * B 1.796 * 10 3 q max = 2.435ksi * 26 p lg f p max = 0.65 * 0.85 * 3 * q max = 63.31kips / p lg 832 f p max = 2.435ksi N Pu e crit = − 2 2 * q max 32 620 e crit = − 2 2 * 63.31 e crit = 11.103 p lg critDebido a que e<e se cumple el criterio para el diseño por momento de magnitud pequeña.6) Determinar la longitud de soporte.ESTRUCTURA DE ACEROS ------------------- REFERENCIA DE ANGEL VELOZ Página 6
  7. 7. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO Y = N − 2e Y =32 −( 2 * 2.903) Y =26.194 p lg- Verificar la presión de soporte: Pu q= Y q <q max 620 q= 23.67 kip / p lg <63.31kip / p lg →Ok 26.194 q = 23.67kips / p lg7) Determinar el espesor mínimo requerido, tpreq, para la placa. N − 0.95d B − 0.8b f m= n= 2 2 32 − (0.95 * 14.48) 26 − (0.8 * 14.67) m= n= 2 2 m = 9.122 p lg n = 7.132 p lg Pu fp = B *Y 620 fp = 26 * 26.194 f p = 0.91ksiComo Y > m, entonces: fp t plreq =1.5 * m * Fy 0.91 t plreq =1.5 * 9.122 * 36 t plreq = 2.175 p lgUtilizamos un placa de 32*26*21/4”.8) Calculamos la distancia entre pernosESTRUCTURA DE ACEROS ------------------- REFERENCIA DE ANGEL VELOZ Página 7
  8. 8. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO M * 4 * Fs d≥ π * Dr 2 * Fy 1800 * 4 * 2 d= π * (1.75) 2 * 36 d = 41.58 p lg9) Calcular la carga de tensión admisible del perno T = Ag * 0.33 * Fu π T = * (1.75) 2 * 0.33 * 36 4 T = 28.57 kips10) Calcular la resistencia a la tensión Tr disponible en el perno. Tr =φt * 0.75 * Fu * Ag Tr = 0.75 * 0.75 * 36 * 2.41 Tr = 48.80kips r11) Determinar el número de pernos necesarios n para resistir la fuerza de tensión. Tr nr = T 48.80 nr = 28.57 n r = 2.0012) Calcular el esfuerzo al cortante en los pernos. Vu fv = n r * Ar 37 fv = 2 * 2.41 f v = 7.676ksi13) Calculo de la longitud del perno.ESTRUCTURA DE ACEROS ------------------- REFERENCIA DE ANGEL VELOZ Página 8
  9. 9. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO 1.7T Lh = 1.4 * f `c * Dr 28.57 *1.7 Lh = 1.4 * 3 *1.75 Lh = 6.61 p lgEl AISC recomienda, que paraacero A36 la longitud mínima de perno en concreto (h) debe ser: h =12 * D r h =12 * 1.75 h = 21 p lgBIBLIOGRAFIA: • ANSI /AISC, 2005, “ANSI /AISC 360-05, Specification for Structural Steel Buildings”, EstadosUnidos, Sección J8; pp 115. • Estructuras de acero: comportamiento y LRFD, “SriramuluVinnakota”, Estados unidos, pp 519.ESTRUCTURA DE ACEROS ------------------- REFERENCIA DE ANGEL VELOZ Página 9

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