2. CONEXIONES
ALCANCE
CONEXIONES DE VIGAS
VIGA CON VIGA
VIGA A COLUMNA
OTRAS (CONTRAVIENTOS, PLACAS DE BASE, ETC.)
CONCEPTOS BASICOS:
RESISTENCIA DE TORNILLOS
EJEMPLOS
3. CONEXIONES DE VIGAS
RESTRICCION AL GIRO
CONEXIÓN DE CORTANTE
CONEXIÓN DE MOMENTO
RESTRICCION TOTAL
RESTRICCION PARCIAL
APLICACIONES BASICAS
CONEXIÓN DE VIGA A VIGA (APOYO SIMPLE)
CONEXIÓN DE VIGA A COLUMNA (CONTINUA)
5. CONEXIÓN CON DOS ANGULOS ATORNILLADOS
2 ANGULOS
SE PUEDEN EMPLEAR
AGUJEROS OVALADOS VENTAJAS
SENCILLEZ
VIGA CON HOLGURA
DESVENTAJAS
PROBLEMAS DE
MONTAJE SI NO SE
HACEN AGUJEROS
OVALADOS
7. ANGULO SIMPLE
CONEXIÓN CON UN ANGULO
ATORNILLADO O SOLDADO
VENTAJAS
SENCILLEZ
SIN PROBLEMAS DE MONTAJE
DESVENTAJAS
ANGULO MAS GRANDE
MAYOR TAMAÑO DE TORNILLOS
ALTERNATIVA
CON SOLDADURA
DAR VUELTA A
LA SOLDADURA
9. PLACA EXTREMA
CONEXIÓN CON PLACAS SOLDADURA Y TORNILLOS
VENTAJAS
SENCILLEZ
NO SE
REQUIEREN
AGUJEROS EN LA
VIGA SECUNDARIA
DESVENTAJAS
SE REQUIERE
MUCHA PRECISION
44. ESTADOS LIMITE
1. Fluencia del ángulo
2. Ruptura en la sección neta del ángulo(incluyendo el
cortante defasado)
3. Aplastamiento del tornillo/ desgarramiento del ángulo
4. Bloque de cortante en el ángulo
5. Fractura por cortante en el tornillo
6. Aplastamiento/ desgarramiento en la placa
7. Bloque de cortante en la placa
8. Ruptura de la placa
9. Fluencia de la placa
10.Fractura de la soldadura
45.
46. CONCEPTOS BASICOS (L R F D )
Ru ≤ Ø Rn
Ru = resistencia requerida ( de las cargas factorizadas)
Ø Rn = resistencia de diseño
Ø = factor de resistencia
Rn = resistencia nominal
TENSIÓN
Fluencia : ØTn = 0.9 Fy Ag
Ruptura: Ø Tn = 0.75 Fu Ae
CORTANTE
Fluencia : ØVn = 0.9 ( 0.6 Fy) Ag
Ruptura: ØVn = 0.75 ( 0.6 Fu) An
47. Fy = esfuerzo de fluencia
FU = resistencia a la ruptura
Ag = área total
Ae = área neta efectiva
An = área neta
Para acero A- 36 Para acero A- 992
Fy = 2530 kg/ cm² 3500 kg/ cm²
Fu = 4060 kg/ cm² 4550 kg/ cm²
50. RESISTENCIA DE UN TORNILLO A TENSION
LRFD: Ru ≤ ØRn Ø = 0.75
ASD: Ra ≤ Rn/ Ω Ω = 2
Resistencia nominal a tensión:
Rn = Fnt Ag
Ag = área nominal del tornillo ( fuera de la cuerda)
Fnt = esfuerzo nominal a tensión = 0.75 Fu
Tornillos A 325: Fu = 8400 kg/cm² Fnt = 6300 kg/ cm²
Tornillos A 490: Fu = 10500 kg/cm² Fnt = 7870 kg/ cm²
51. APLICACIÓN
Calcular la capacidad de un tornillo Ø 7/ 8” A 325
a) A tensión
Rn = Fnt Ag
Ag = 3.85 cm² área nominal del tornillo
Rnt = 6300 x 3.85 = 24 250 ton
LRFD: Ø Rn = 0.75 x 24 250 = 18 200 kg
ASD: R / Ω = 24 250 / 2 = 12 120 kg
52. TORNILLOS EN CORTANTE
Tipos de juntas
a) Trabajo por aplastamiento ( cortante)
N cuerda incluida en el plano de cortante
X cuerda excluida del plano de cortante
b) Trabajo por deslizamiento
SC deslizamiento crítico ( fricción). Estas juntas
requieren tornillos pretensados
En nuestro medio es común diseñar las juntas
por aplastamiento
54. Tensión en
el tornillo
JUNTA DE DESLIZAMIENTO (FRICCIÓN )
Tornillo pretensado
Compresiones
resultantes
Tension en
el tornillo Superficie de contacto
Plano de fricción)
56. b) Mismo ejemplo pero con el tornillo trabajando a
cortante simple (trabajo por aplastamiento)
Rn = Fnv Ag
F nv = 0.4 Fu cuerdas dentro del plano de cortante
Fnv = 0.5 Fu cuerdas fuera del plano de cortante
A 325 dentro Fnv = 0.4 x 8 400 = 3 360 kg/ cm²
A325 fuera Fnv = 0.5 x 8400 = 4 200 kg/ cm²
57. Rnv = 3 360 x 3.85 = 12 900 ton cortante simple
LRFD: Ø R n = 0.75 x 12 900 = 9 670 kg
ASD: Rn/ Ω = 12 900/ 2 = 6 450 kg
En juntas muy largas › 50´´ se reducirá la capacidad
del tornillo en 20%
De acuerdo con lo anterior se pueden preparar
unas tablas para todos los tornillos como se muestra
mas adelante
66. SEPARACION MINIMA Y DISTANCIA AL BORDE
S › 2.67 db preferible › 3db
db
db = diámetro nominal del tornillo
Para las distancias e consultar
la tabla J3.4
78. ESTADOS LIMITE DE LA CONEXIÓN A TENSION SIMPLE
1. Fluencia en tensión
2. Ruptura en tensión
3. Aplastamiento
4. Bloque de cortante
5. Fractura del tornillo
6. Fractura de la soldadura
7. Sección de Whitmore
80. φPn = 0.75 Fu Ae
Fu = resistencia a tensión
= 4060 kg/cm² para acero A36;
= 4550 kg/cm² para acero A992
Gramil 2.5
Ae = área neta efectiva = U An
U = coeficiente de reducción por cortante defasado
An = área neta
Ruptura por tensión
82. An = Area neta = Ag ΣAh + ΣS
Ag = área total de la sección transversal
Ah = área del agujero
= (diámetro del agujero + 1.6 mm) tp
S = (s²/4g)tp
Nota: An < 0.85 Ag para placas en tensión
(la regla no aplica a perfiles)
84. BLOQUE DE CORTANTE
tensión
pequeña
cortante
grande cortante
pequeño
tensión
grande
La falla ocurre cuando la mayor fuerza alcanza la resistencia de ruptura
La fuerza menor puede provocar fluencia o ruptura
86. Cuando Fu Ant ≥ 0.6FuAnv:
φPn = φ [0.6Fy Agv +Fu Ant] < φ[0.6Fu Anv +Fu Ant]
Cuando Fu Ant < 0.6FuAnv:
φPn = φ[0.6Fu Anv +Fy Agt] < φ[0.6Fu Anv +Fu Ant]
φ = 0.75
BLOQUE DE CORTANTE
FORMULAS
87. Pn = | ruptura por tensión + | fluencia opuesta
max | ruptura por cortante min | ruptura opuesta
Ruptura por tensión = Fu Ant
Ruptura por cortante= 0.6 Fu Anv
Fluencia en tensión = Fy Agt
Fluencia en cortante = 0.6 Fy Agv
BLOQUE DE CORTANTE
88. Ejemplo:
Pn = | Ruptura por tensión + | Fluencia por tensión
max |Ruptura por cortante min |Ruptura por tensión
= ruptura por cortante + fluencia por tensión
φ Pn = 0.75 Pn
BLOQUE DE CORTANTE
89. Ejemplo:
Ant = 5.04cm² Agt= 6.45 cm² ( áreas neta y total en tensión)
Anv =16.38cm² Agv = 23.38cm² ( áreas neta y total en cortante)
Acero A36 : Fy = 2530 kg/cm² Fu = 4060 kg/cm²
Pn = |4060 x 5.04 = 20460 kg + |2530 x 6.45 = 16320 kg
max|0.6 x 4060 x 16.38 = 39900 min |20460 kg
Pn = 39900 + 16320 = 56220 kg
φPn = 0.75x 56220 = 42160 kg
(Nota: las áreas se calculan en el siguiente ejemplo)
96. Estados limite:
Tornillos: ruptura por cortante
aplastamiento en los ángulos
aplastamiento en la placa de conexión
Placa de conexión: 1. Fluencia en tensión
2. Ruptura por tensión
3. Bloque de cortante
Soldadura : Fractura de la soldadura
98. Ruptura del ángulo:
φPn = 0.75 Fu Ae = 0.75 Fu UAn
An = Ag - Ah = 23.35 - (1.27) (1.91 + 0.16 + 0.16) =
= 20.52 cm²
U = 1 - x/L = 1 – 2.3/15.2 = 0.849 < 0.9
φPn = 0.75 x 4060 x 0.849 x 20.52 = 53000 kg
2.3 cm
=15.2 cm
99. Bloque de cortante en el ángulo:
Agv = 1.27 x 18.41 = 23.4 cm²
Anv = 1.27 [18.41 - (2.5 x 2.22)] = 16.38 cm²
Agt = 1.27 x 5.07 = 6.44 cm²
Ant = 1.27 [5.07 - (0.5 x 2.22)] = 5.03 cm²
=5.07
100. Pn = |Ruptura por tensión |Fluencia opuesta
max |Ruptura por cortante min |Ruptura opuesta
= |4060 x 5.03 = 20450 kg + |6.44 x 2530 = 16290
max |0.6x 4060 x 16.38 = 39900 min |20450
φPn = 0.75 (39900 + 16290) = 42140 kg
101. RUPTURA DE LA SOLDADURA:
φPn = 250 x núm. de dieciseisavos x
(long. de la soldadura)
= 250 x 5 x 2 x 17.8 = 44500 kg
17.8
102. RESUMEN
φPn = 36880 kg
(controlado por cortante y aplastamiento
de los tornillos)
104. Consideraciones de diseño
Ductilidad
Espesor de los ángulos ≤ 5/8´´
Tamaños grandes de soldadura
Soldaduras verticales grandes espaciadas
con retornos horizontales mínimos
Tolerancia en la longitud de la viga +/- 1/4´´
Para facilidad de montaje:
Las holguras son normalmente de ½´´
Las distancias al borde se tomarán ¼´´ menores que
las detalladas
107. NUEVOS ESTADOS LIMITE
Ruptura del bloque de cortante en vigas recortadas
- Atornilladas al alma
- Soldadas al alma
Resistencia a flexión de la viga recortada
108. Bloque de cortante en vigas recortadas
Area de
cortante
Area de
tensión
Area de
cortante
Area de
tensión
Conexión atornillada Conexión soldada
tornillos
separación
109. Bloque de cortante en vigas recortadas
Resistencia a la ruptura del bloque de cortante
Cuando Fu Ant ≥ 0.6Fu Anv:
φRn = φ[0.6 Fy Agv + Fu Ant] ≤ φ[0.6Fu Anv +Fu Ant]
Cuando Fu Ant < 0.6Fu Anv:
φRn = φ[0.6 Fu Anv + Fy Agt] < φ[0.6Fu Anv +Fu Ant]
φ = 0.75
110. Rn =
Ruptura por tensión + Fluencia opuesta
max Ruptura por cortante min Ruptura opuesta
Bloque de cortante en vigas recortadas
111. Vigas recortadas en un extremo
Holgura
Conexión a cortante simple
Verificar el pandeo aquí
113. Resistencia a flexión de vigas recortadas
Mu = Ru e < φb Mn
Fluencia por flexión
Φb Mn = 0.90 Fy Snet
Snet = módulo de
sección neto
Pandeo local del alma
φMn = φ Fbc Snet
Verificar el pandeo aquí
Holgura
Conexión a cortante simple
114. Corte simple
Limitaciones: c < 2 d
dc < d/2
φFbc = 1 650 000 (tw /ho)² f k
< 0.9 Fy
f = 2 (c /d) for c / d < 1.0
f = 1 + (c /d) for c / d > 1.0
k = 2.2 (ho /c)1.65 for c / ho < 1.0
k = 2.2 (ho /c) for c / ho > 1.0
Resistencia a flexión de vigas recortadas
Holgura
Conexión a cortante simple
Verificar el pandeo aquí
115. Corte doble
Limitaciones: c ≤ 2 d
dct ≤ 0.2 d
dcb ≤ 0.2 d
φFbc = 3 560 000 [tw² / (c ho)] fd
≤ 0.9 Fy
fd = 3.5 - 7.5 (dc/d)
dc = max (dct , dcb)
Resistencia a flexión de vigas recortadas
Conexión a cortante simple
Verificar el pandeo aquí
116. Resistencia a flexión de vigas recortadas
Ejemplo: Determinar si la viga es adecuada
18 ton
117. Ejemplo
Viga W14x30
d = 13.8 in (35.0 cm)
tw = 0.270 in (0.68 cm)
ho = 35.0 – 7.6 = 27.4 cm
Snet = 137 cm³ de la Tabla 9-2 del manual
Resistencia a flexión de vigas recortadas
118.
119. Resistencia a flexión de vigas recortadas
φFbc = 1 650 0000 (tw / ho)² f k < 0.9 Fy
c /d = 20.3/ 35.0 = 0.580 < 1.0
f = 2 (c /d) = 2 x 0.580 = 1.16
c /ho = 20.3 / 27.4 = 0.740 < 1.0
k = 2.2 (ho /c)1.65 = 2.2 (27.4 / 20.3)1.65 = 3.61
φFbc =1 650 000 (0.68 / 27.4)² (1.16) (3.61)
= 4320 kg/cm² > 0.9 Fy = 0.9 (3500) = 3150 kg/cm²
120. φMn = φ Fy Snet
= 0.9 x 3500 x 137
= 431 550 kg cm = 4.3 ton m
Mu = Vu e = 18 (0.22)
= 4.0 ton < 4.3 correcto
Resistencia a flexión de vigas recortadas
Cont.
V = 18 ton
121. PLACAS EXTREMAS DE CORTANTE
PLACA EXTREMA
DISTANCIA MINIMA
AL BORDE
Nota : las placas extremas tendrán entre ¼ ´´ y 3/8´´
122. Estados limite para las placas extremas
Viga:
Cortante en la viga completa
Resistencia a flexión de la viga recortada
Resistencia del alma en la soldadura
Soldadura:
Ruptura de la soldadura
123. Estados límite en la placa extrema y en los
tornillos
Placa:
1. Fluencia por cortante en
la sección completa
2. Ruptura por cortante en
el área neta
3. Ruptura en el bloque de
cortante
Tornillos:
4. Ruptura por cortante
5. Aplastamiento en la placa
extrema y sobre la viga o
la columna
125. Viga W14x30 Fy = 3500 kg/cm² Fu = 4550 kg/cm²
d = 35 cm tw = 0.68 cm
Estados límite en la viga
Fluencia por cortante
φVn = 0.9 (0.6 Fy) ho tw
= 0.9 (0.6 x 3500) (35 – 7.6) (0.68)
= 35200 kg
Ejemplo de placa extrema
126. Ejemplo de placa extrema
Resistencia a flexión de la viga recortada
Del ejemplo anterior
φMn = 4.3 ton m
e = longitud del corte + espesor de la placa
= 20.3 + 0.6 = 20.9 cm
φ Vn = 4.3 / 0.209 = 20.5 ton = 20500 kg
127. Ejemplo de placa extrema
Resistencia del alma de la viga en la soldadura
Placa L = 21.6 cm
tsold = 3/16 in (0.16 cm)
φVn = 0. 75(0.6 Fu) (L - 2 tsold) tw
= 0.75 (0.6 x 4550) [21.6 - (2 x 0.16)] (0.68)
= 29600 kg
(Nota: tomar la longitud efectiva de la soldadura = (L – 2 tsold)
tw: espesor del alma
128. Estado límite por ruptura de la soldadura
Soldadura de filete de 3/16 in (0.16 cm)
Tamaño mínimo de la soldadura 3/16 in. OK
φVn = (250 X 3) (L - 2 tsold)
= (2 x 250 x 3) [ 21.6 - (2 x 0.48)]
= 31000 kg = 31.0 ton
(Nota: tomar la longitud efectiva de la
soldadura = (L – 2 tsold)
Ejemplo de placa extrema
129. Estados limite para la placa:
tp = 1/4 in (0.63 cm)
Acero A36
Fy = 2530 kg/cm²
Fu = 4060 kg/cm²
Fluencia de la placa por cortante
en el área total
φVn = 0.9 (0.6 Fy) (2 L tp)
= 0.9 (0.6 x 2530) (2 x 21.6 x 0.63)
= 37200 kg = 37.2 ton
Ejemplo de placa extrema
130. Ejemplo de placa extrema
Ruptura por cortante en la
sección neta de la placa
dh´ = 1.9 + 0.16 + 0.16 = 2.22 cm
An = (21.6 - 3 x 2.2) (2)(0.63)
= 19.0 cm²
φVn = 0.75 (0.6 Fu) (An)
= 0.75 (0.6 x 4060) (19.0)
= 34700 kg = 34.7 ton
131. Ejemplo de placa extrema
Bloque de cortante en la placa
Ruptura
PL de 21.6 x 15.2 x 0.63
Ruptura por tensión +
Ruptura por cortante
Fluencia op.
Ruptura op.
132. Ejemplo de placa extrema
Bloque de cortante en la placa:
Ruptura por tensión
Fu Ant = 4060(3.2 - 0.5 x 2.22)(2 x 0.63)
= 10700 kg
Ruptura por cortante
0.6FuAnv = (0.6 x 4060) (18.4 - 2.5 x 2.22)
(2 x 0.63)
= 39800 kg
Rige la ruptura por cortante
Ruptura opuesta (tensión)
Fu Ant = 10700 kg
Fluencia opuesta
Fy Agt = 2530 (3.2)(2 x 0.63) =10300 kg RIGE
133. Ejemplo de placa extrema
Resumen :
ΦVn = 0.75 ( ruptura por tensión +
fluencia por cortante)
ΦVn = 0.75 (39800 + 10300) = 37600 kg = 37.6 ton
134. Ejemplo de placa extrema
Estados límite en los tornillos
Ruptura de los tornillos
A325-N Fv = 3360 kg/cm² cortante simple
φrn = 0.75 n Fv Ab
= 0.75 (1) (3360) (2.87)
= 7230 kg/tornillo
135. Aplastamiento sobre la placa extrema
Deformacion del agujero:
φ 2.4 Fu db t = (0.75) (2.4 x 4060) (1.91 x 0.63) = 8750 kg
desgarramiento:
Agujero de borde: φ 1.2 Fu Lc t = (0.75)(1.2 x 4060)
(3.2 – 1.0) (0.63)
= 4930 kg < 8750
Otros agujeros: φ 1.2 Fu Lc t = (0.75)(1.2 x 4060)
(7.6 – 2.0) (0.63)
= 12900 kg > 8750
(Revisar también el aplastamiento en la trabe principal )
Resumen:
ΦVn = 4 x 7230 +2 x 4930 = 39780 kg
2 tornillos rigen por ruptura y 4 por aplastamiento
Ejemplo de placa extrema
136. Ejemplo de placa extrema
Resumen: ΦVn
Fluencia por cortante 35200
Resistencia a flexión (viga recortada) 20500
Resistencia del alma en la soldadura 29600
Ruptura de la soldadura 31900
Fluencia de la placa por cortante 37200
Ruptura por cortante en la placa 34700
Bloque de cortante en la placa 37600
Ruptura de los tornillos 39780
El valor menor es el que rige : ΦVn = 20500 kg = 20.5 ton
137. Conexión con dos ángulos
Atornillada-soldada
2 ángulos
Pueden emplearse
agros. oblongos
138. 2 ángulos
Hipótesis:
La viga está articulada en la
cara de la viga principal
La soldadura está sometida a
cortante excéntrico
Conexión con dos ángulos
Atornillada-soldada
139. Estados límite
Viga
Fluencia por cortante
Resistencia a flexión de la viga recortada
Ruptura del bloque de cortante
Resistencia del alma en la soldadura
Soldadura
Ruptura de la soldadura por cortante excéntrico
Angulos
Fluencia por cortante en el área total
Ruptura por cortante en el área neta
Ruptura en el bloque de cortante
Tornillos
Ruptura por cortante
Aplastamiento en los ángulos
Aplastamiento en la viga principal
140. Conexión con dos ángulos
Atornillada-soldada
Ejemplo
Pueden emplearse
agros. oblongos
Obtener ΦVn para los estados limite de:
Ruptura del bloque de cortante en la viga
Ruptura de la soldadura por cortante excéntrico
Resistencia del alma en la soldadura
141. Conexión con dos ángulos
Atornillada-soldada
Bloque de cortante en el alma
0.6 Fu Anv = 0.6 (4550)(22.2 x 0.69)
= 41800 kg
Fu Ant = 4550(7.6 – 1.3 – 0.63) (0.69)
= 17800 kg < 41800
(rige ruptura por cortante)
Fy Agt = 3500 (7.6 - 1.3 – 0.63) (0.69)
= 13700 kg < 17800
(rige la fluencia por tensión)
ΦVn = 0.75 (41800 + 13700)
= 55500 kg
2 ángulos
área de tensión
área de
cortante
142. Conexión con dos ángulos
Atornillada-soldada
Ruptura de la soldadura por
cortante excéntrico
El problema se resuelve
con las tablas del AISC
143.
144.
145. 2 ángulos
Conexión con dos ángulos
Atornillada-soldada
De acuerdo con la Tabla 8-9
C = 2.06
C1 = 1.0 para electrodo E-70
D = 3 núm. De dieciseisavos
ΦVn = C C1 D L
= 2.06 x 1.0 x 3 x 2 x 8.5
= 105 kips = 47.9 ton
área de tensión
área de
cortante
146. Conexión con dos ángulos
Atornillada-soldada
Resistencia del alma en la soldadura
ΦVn = 0.75 (0.6 Fu)(L) tw
= 0.75 (0.6 x 4550)(34.2) x 0.69
= 48300 kg
área de tensión
área de
cortante
147. CONEXIONES DE MOMENTO
Tipos
Patines soldados/alma atornillada
Placas soldadas a los patines/alma atornillada
Placas atornilladas a los patines/alma atornillada
T atornillada a los patines/alma atornillada
Placa de momento extrema
149. PATINES SOLDADOS/ ALMA ATORNILLADA
Estados límite
Soldadura del patín de la viga al patín de la columna
Soldadura de penetración completa
Soldadura de penetración parcial
Soldaduras de filete
150. PATINES SOLDADOS ALMA ATORNILLADA
No se recomienda el empleo de soldaduras de
penetración parcial
Las soldaduras de filete deben desarrollar la
capacidad del patín de tensión
0.9 Fyf tf (1)
1.5 x 0.250 (1)
Mu / ( d – tf )
1.5 x 0.250 x bf
Dreq. =
Dreq. =
151. PATINES SOLDADOS ALMA ATORNILLADA
Estados límite en la placa del alma
Fluencia por cortante
Ruptura por cortante
Aplastamiento
Ruptura del bloque de cortante
Ruptura de la soldadura
Observaciones:
La conexión de la placa se diseña
para cortante directo (sin excentricidad)
En zonas de riesgo sísmico alto se
requieren consideraciones especiales
152. PLACA SOLDADA A LOS PATINES
ALMA ATORNILLADA
La placa superior es mas angosta que el patín,
La placa inferior es mas ancha
153. PLACA SOLDADA A LOS PATINES
ALMA ATORNILLADA
Estados límite
Fluencia de la placa del
patín de tensión
Ffu = Mu /(d – tp)
Ffu ≤ Φ Fy Ag
154. PLACA SOLDADA A LOS PATINES
ALMA ATORNILLADA
Ruptura de la placa del
patín de tensión
Ffu ≤ Φ Fu Ae = Φ Fu UAg
Φ = 0.75
De acuerdo con LRFD cap. B
U = 1.0 para L ≥ 2w
U = 0.87 para 1.5 w ≤ L < 2w
U = 0.75 para w ≤ L < 1.5 w
155. PLACA SOLDADA A LOS PATINES
ALMA ATORNILLADA
Soldadura de la placa del patín de tensión
Ffu = Mu/d ≤ de la resistencia de los cordones
0.250 D
0.250 D
156. PLACA SOLDADA A LOS PATINES
ALMA ATORNILLADA
0.250 D
Bloque de cortante del patín de tensión
Aplicable solo a los cordones longitudinales
Area de
tensión
Area de
cortante
157. Pandeo de la placa de compresión
Pandeo local
PLACA SOLDADA A LOS PATINES
ALMA ATORNILLADA
atiesado
0.250 D
Area de
tensión
Area de
cortante
Atiesado
Sin atiesar
Elemento
atiesado Elemento
sin atiesar
Elemento
sin atiesar
(Sistema ingles)
158. PLACA SOLDADA A LOS PATINES
ALMA ATORNILLADA
atiesado
0.250 D
Area de
tensión
Atiesado
PANDEO DE LA PLACA
DE COMPRESION
PANDEO POR FLEXION
Patín de la
columna
159. atiesado
0.250 D
Area de
tensión
PLACA SOLDADA A LOS PATINES
ALMA ATORNILLADA
Atiesado
Patín de la
columna
SOLDADURA DE LA PLACA
DEL PATIN DE COMPRESION
Ffu = Mu/d ≤ de la resistencia
de los cordones
0.250 D
161. atiesado
0.250 D
PLACA ATORNILLADA A LOS
PATINES /ALMA ATORNILLADA
Atiesado
Patín de la
columna
0.250 D
Estados límite para la placa del
patín de tensión
(son los mismos que para cualquier
miembro sometido a tensión):
1. Fluencia por tensión
2. Ruptura por tensión
3. Bloque de cortante
162. PLACA ATORNILLADA A LOS
PATINES/ ALMA ATORNILLADA
0.250 D
PLACA DEL PATIN
DE TENSION
atiesado
0.250 D
Atiesado
Patín de la
columna
FLUENCIA
POR TENSION
RUPTURA
POR TENSION
Para la ruptura
por tensión:
ΦTn = 0.75 Fu An
Considerar la sección de
Whitmore
163. atiesado
0.250 D
PLACA ATORNILLADA A LOS
PATINES/ ALMA ATORNILLADA
Atiesado
Patín de la
columna
0.250 D
FLUENCIA
POR TENSION
RUPTURA
POR TENSION
Bloque de cortante
para la placa
164. Estados límite de la placa de compresión
Pandeo
PLACA ATORNILLADA A LOS
PATINES/ ALMA ATORNILLADA
Patín
de la col
atiesado
0.250 D
Area de
tensión
Atiesado
Elemento
atiesado Elemento
sin atiesar
Elemento
sin atiesar
Pandeo local Pandeo lateral
165. atiesado
0.250 D
Area de
tensión
PLACA ATORNILLADA A LOS
PATINES/ ALMA ATORNILLADA
Ruptura de los tornillos y
aplastamiento de la placa
Fu = Mu/d ≤ Φrn
En juntas muy largas
( L> 50´´, 125cm) reducir
la capacidad en 20%
166. atiesado
0.250 D
PLACA ATORNILLADA A LOS
PATINES/ ALMA ATORNILLADA
Atiesado
Estados límite para la viga
Resistencia del área reducida a flexión
Bloque de cortante
167. atiesado
0.250 D
PLACA ATORNILLADA A LOS
PATINES/ ALMA ATORNILLADA
Atiesado
Resistencia reducida a flexión
Si 0.75 Fu Afn < 0.9 Fy Afg
El área efectiva del patín de tensión Afe
será igual a (5Fu Afn)/( 6Fy). De aquí se
obtendrá Zef (sistema inglés)
169. atiesado
0.250 D
PLACA ATORNILLADA A LOS
PATINES/ ALMA ATORNILLADA
Atiesado
Placa del alma y
tornillos del alma
El problema es similar
al caso anterior pero sin
considerar excentricidad
170. EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO
local P= 550 ton
atiesado
0.250 D
Atiesado
Pu1 = 550 ton
Vu = 40 ton
cortante de piso
Vu =
34 ton
Mu = 145 tm
Pu2 = 605 ton
Vu =
27 ton
Mu = 145 tm
171. EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO
local P= 550 ton
Pu1 = 550 ton
Parámetros de diseño
atiesado
0.250 D
Atiesado
Vu = 40 ton
cortante de piso
145 tm
39.5 cm
1.4 cm
22.9 cm
2.5 cm
38.0 cm
1.89 cm
39.5 cm
3.02 cm
4.55 cm (diseño)
15.3
303 cm²
172. atiesado
0.250 D
EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO
Atiesado
Pu1 = 550 ton
CONEXIÓN DE LA VIGA A LA COLUMNA
Patín de la viga al patín de la columna:
Se soldará directamente con penetración
completa empleando placas de respaldo
En tales condiciones no hay nada que diseñar
Alma de la viga a patín de la columna
Se usará una placa simple
no se considera excentricidad
173. atiesado
EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO
Pu1 = 550 ton
Conexión de la viga a la columna
Se propone una placa de 37 x 8.9 x 0.8 cm
De acero A36 y 5 tornillos de ¾´´ A325-N
0.250 D
174. atiesado
0.250 D
EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO
local P= 550 ton
Pu1 = 550 ton
Vu = 34 ton
Estados límite
Ruptura por cortante en la sección neta ΦVn =
Bloque de cortante ΦVn =
Aplastamiento ΦVn =
Cortante en los tornillos ΦVn = 36.2 ton
Ruptura de la soldadura ΦVn = 46.2 ton
175. EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO
CONCEPTOS ADICIONALES EN LA COLUMNA
COLUMNA W 24 X103
Mu = 145 tm Cu = Tu = 145 / 0.598 = 242 ton
59.8
59.8
242
242 ton
242 ton
242 ton
242 ton
40 ton
176. a) Flexión del patín de la columna (J10.1)
ΦRn = 0.9( 6.25 tf ² Fy)
= 0.9 (6.25 x 3.02² x 3500)
= 179600 kg = 179.6 ton < Tu = 242 ton
Se requieren atiesadores en 1 y 3
b) Fluencia del alma (J10.2)
ΦRn = 0.9( 5k + N) Fy tw
k = distancia del borde exterior del patín al punto
donde inicia la parte recta del alma
N = longitud de aplastamiento (espesor del patín)
tw = espesor del alma
ΦRn = 1.0( 5 x 4.55 + 2.5) 3500 x 1.89) = 167000 kg
= 167 ton < 242 Se requieren en todos los puntos
EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO
CONCEPTOS ADICIONALES EN LA COLUMNA
177. c) Aplastamiento del alma de la columna (J10.4)
ΦRn = 0.75( 0.80) tw ² [1+ 3 ( N/d)(tw/tf)1.5]√EFyw tf/tw
Resolviendo para la columna W 24x 103
ΦRn = 251200 kg = 251.2 ton > 242 o.k.
EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO
CONCEPTOS ADICIONALES EN LA COLUMNA
178. EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO
CONCEPTOS ADICIONALES EN LA COLUMNA
Diseño de los atiesadores
242 – min
=75 ton
180
167 242 - 167
=75 ton
Atiesador 1-2
75 + 75 =150 ton
179. EJEMPLO DE UNA CONEXIÓN DE MOMENTO
CONCEPTOS ADICIONALES EN LA COLUMNA
Atiesador 1 - 2
Lado de tensión :
Ast = 75000 / (0.9 x 2530)
= 32.9 cm²75/2
Lado de compresión :
Ast = 75000 / (0.85 x 2530) = 34.9 cm²
Placa de 5/8´´ x 6´´
A = 2 (15.2 – 1.9) (01.59)
= 42.3 cm²> Ast ok
Soldadura
Se propone un cordón de 3/8´´ en ambos lados
Cap. de la soldadura 13.3 x 2 x 2 x 6 x 0.250 = 79.8 ton ok
Diseño de los atiesadores
242 – min
=75 ton
180
75/2
75/2
75 ton
183. Estados límite
Angulos:
- Fluencia por tensión
- Fractura por tensión
- Bloque de cortante
tornillos:
- Fractura por cortante
- Aplastamiento en los
ángulos y en la placa
CONEXIONES PARA
CONTRAVIENTOS LIGEROS
187. Estados límite
Angulos:
- Fluencia por tensión
- Fractura por tensión
- Bloque de cortante
Soldadura:
- Fractura de la soldadura
CONEXIONES PARA
CONTRAVIENTOS LIGEROS
188. Alma de laT:
-Fluencia por tensión en la
sección de Whitmore
-Fractura por tensión en la
sección de Whitmore
- Bloque de cortante
- Fluencia por cortante
CONEXIONES PARA
CONTRAVIENTOS LIGEROS
190. Tornillos:
Tensión y cortante combinados
Aplastamiento en el patín de la T
y en el patín de la columna
Patín de la columna:
Flexión del patín
Alma de la columna:
Fluencia del alma
CONEXIONES PARA
CONTRAVIENTOS LIGEROS
192. La placa de conexión está soldada a la viga y
atornillada a la columna
No hay nuevos estados límite
Se emplea el método de fuerzas uniformes
CONEXIONES PARA
CONTRAVIENTOS PESADOS
193. Conexión de la diagonal de
contraventeo para las fuerzas externas
Diagrama de cuerpo libre de la placa
CONEXIONES PARA
CONTRAVIENTOS PESADOS
195. Combinando (1) y (2) y usando las
relaciones de los ángulos
CONEXIONES PARA CONTRAVIENTOS
PESADOS
196. DONDE
FUERZAS DE LA COLUMNA
FUERZAS DE LASVIGAS
CONEXIONES PARA CONTRAVIENTOS
PESADOS
197. CONEXIONES PARA
CONTRAVIENTOS PESADOS
Notas:
Hb debe ser aumentada en 40% para tener en
cuenta la redistribucion de fuerzas en las
soldaduras de la placa de conexión
La conexión a la columna es una T a tensión
Las soldaduras en la viga resisten cortante y
tensión
Consultar el reglamento LRFD Parte 13 para
otros casos y para ejemplos