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JOSE HIDALGO Captulo 7 - Conexiones Soldadas

Clasificacin de las SoldadurasLos cuatro tipos de soldadura son: Soldadura acanalada Soldadura de filete Soldadura de ranura Soldadura de tapna) Soldadura Acanaladab) Soldadura a Filete

c) Soldadura de Ranura

d) Soldadura de Tapn

Figura 2. Tipos de SoldaduraLos dos tipos principales de soldaduras son: la de ranura y la defilete. Las soldaduras de tapn y de canal son menos comunes en el trabajo estructural.

Captulo 7 - Conexiones Soldadas

Soldadura de RanuraCuando la penetracin es completa y las soldaduras de ranura estn sujetas a traccin o compresin axial el esfuerzo en la soldadura se calcula dividiendo la carga entre el rea neta de la soldadura.

El refuerzo es metal de aportacin que hace mayor la dimensin de la garganta que la del espesor del material soldado y se utilizan para aportar cierta resistencia adicional ya que contrarresta los poros y otras irregularidades y porque al soldador se le facilita realizar una soldadura un poco ms gruesa que el material soldado.Las soldaduras de ranura se usan cuando los miembros que se conectan estn alineados en el mismo plano y las uniones estn normalmente sujetas a esfuerzos directos de traccin o compresin. Ofrece mayor resistencia que la de filete; sin embargo la mayora delas uniones estructurales soldadas deben resolverse a filete.


Soldadura de FileteLos cordones de soldadura a filete A estn cargados en corte longitudinal y el cordn B est cargado en corte transversal. Si se incrementa la fuerza Ru hasta que exceda la resistencia de las soldaduras, la ruptura ocurrir en los planos de menor resistencia. Se asume que esto sucede en la garganta de la soldadura donde se presenta la menor rea transversal. Pruebas de soldadura a filete utilizando electrodos compatibles han demostrado que la soldadura falla a travs de su garganta efectiva antes que el material falle a lo largo del lado del cordn.

Figura 3. Soldadura a FileteLas soldaduras de filete son ms resistentes a la traccin y a la compresin que al corte, de manera que los esfuerzos determinantes son los de corte. Este tipo de soldadura falla por corte en un ngulo de aproximadamente 45 grados a travs de la garganta.La dimensin efectiva de la garganta de una soldadura de filete es, nominalmente, la distancia ms corta desde la raz a la cara de la soldadura. Si se asume que la soldadura de filete tiene lados iguales de tamao nominal a, la garganta efectiva es igual a 0.707a. Si la soldadura a filete se disea para ser asimtrica (una situacin rara), con lados desiguales, el valor de tedebe calcularse de la forma de la soldadura. LRFD modifica las dimensiones efectivas de la garganta para cordones de soldadura a filete hechos con el proceso de arco sumergido (SAW), para tomar en cuenta la calidad superior de dichas soldaduras:a. Para cordones de soldadura a filete con el tamao nominal menor o igual a 3/8 (10 mm), la dimensin efectiva de la garganta se tomar igual al tamao nominal w.b. Para cordones con tamao nominal mayor que 3/8 la dimensin efectiva de la garganta se tomar como 0.707w + 2.8 mm (0.11 in).

a)b)

Figura 4. Dimensiones Efectivas de la gargantapara soldadura a fileteJOSE HIDALGOEl rea efectiva de un cordn de soldadura a filete AWes el producto de la longitud efectiva del cordn de soldadura por la dimensin efectiva de la garganta.


Procedimiento de Diseo de Conexiones Soldadas Seleccionar el proceso de soldadura y el electrodo correspondiente (Ver Tabla 18.2 de la Norma 1618). De acuerdo con su geometra y espesor de los materiales a unir, definir el tipo de unin. Por razones prcticas se escoge un dimetro de electrodo el cual depositar un espesor constante de soldadura. Para definir la capacidad o resistencia de agotamiento de la soldadura, debe calcularse su longitud.La capacidad de la soldadura se calcula como:

En el caso particular de la soldadura de filete: Seleccionar el tamao del filete. Con el tamao del filete escogemos el valor decorrespondiente (ver Tabla). En el caso particular de corte en el rea efectiva de la soldadura, verificar queno exceda la resistencia de los elementos que se conectan:

La longitud de clculo de la soldadura ser:


Diseo de Soldadura de Filete para Miembros de ArmaduraLos miembros de una armadura soldada consisten de ngulos simples o dobles, u otros perfiles como canales, perfiles tubulares; y estn sujetos solamente a cargas axiales estticas. Las especificaciones de la Normas aceptan que sus conexiones se diseen mediante los mismos procesos descritos anteriormente.El proceso consiste en seleccionar el espesor de la soldadura, calcular la longitud total de la soldadura necesaria y colocar los cordones de soldadura alrededor de los extremos de los miembros de acuerdo al siguiente criterio: Si el miembro conectado es simtrico, las soldaduras se colocarn simtricamente. Si el miembro no es simtrico, la soldaduras no deben ser simtricas.


Ejemplo 1Para la conexin mostrada se debe disear la soldadura a filete para que resista la carga de resistencia plena de la placa de 3/8x10 cm, usando acero A36 y electrodo E70.

Solucin:Resistencia de la placa:

Estando el cordn de soldadura en la misma direccin de la aplicacin de la fuerza, se encuentra sometido a esfuerzos de corte, por lo que la resistencia de diseo del cordn ser:

Usando segn dato: electrodo E70 en la Tabla:ElectrodoPunto de CedenciaRuptura por Tensin

E60E703150 kgf/cm23500 kgf/cm24220 kgf/cm24920 kgf/cm2

FEXX= 4920 kgf/cm2Los tamaos mximos que pueden utilizarse a lo largo de las partes conectadas se encuentran definidos en la seccin 23.9.2.2 de la Norma COVENIN 1618-1998, donde se dan los siguientes valores: En los bordes de los materiales de menos de 6 mm de espesor, no mayor del espesor del material. En los bordes de los materiales de 6 mm o ms de espesor el tamao mximo ser 2 mm menor que ese espesor, a menos que se seale especialmente en los planos que la soldadura ha de ser reforzada hasta obtener un espesor de garganta total. En estas condiciones de soldadura, la norma permite que la distancia entre el borde del metal base y la garganta de la soldadura sea menor de 2 mm, siempre que el tamao de las soldaduras sea claramente verificable. En las soldaduras entre ala y alma y conexiones similares, el tamao de la soldadura no necesita ser mayor que el requerido para desarrollar la capacidad del alma ni satisfacer los requisitos de la Tabla.

Tamao mnimo de soldadura a filete (COVENIN 1618-1998):

Dmin = 5 mmUsar D = 7.5 mmEspesor efectivo de la garganta:

Segn 23.9.2.6. Norma Covenin 1618-98, los remates no deben ser menor que 2 veces el tamao de la soldadura.Remates: 2 x D = 2 x 7.5 mm = 1.5 mm.


Ejemplo 2Disear la soldaduras de filete para el miembro en traccin de una armadura constituido por un ngulo de 100x100x10 mostrado en la Figura. Usar acero PS-25, electrodos E70 y proceso de soldadura por arco sumergido.

Los tipos de juntas dependen de factores como el tamao y forma de los miembros que forman la junta, el tipo de carga, la cantidad de rea en la junta disponible para soldar y el costo relativo de varios tipos de soldaduras. Existen cuatro tipos bsicos de juntas soldadas, aunque en la prctica se consiguen muchas variaciones y combinaciones. Estos cuatro tipos bsicos son: a tope, a solape, en te, en esquina y juntas de extremo, como se muestra en la Figura.

Smbolo de soldaduraSoldadura deseada

En el caso de soldaduras intermitentes, se indica primero la longitud del filete seguida de la distancia entre centros de filetes adyacentes. Si los filetes estn intercalados a un lado y al otro, se desplaza el smbolo de soldadura de uno de los lados.

Conexiones ApernadasConexiones, Juntas y ConectoresLas conexiones apernadas presentan ciertas caractersticas que las hacen ms o menos apropiadas dependiendo de la aplicacin. Las principales ventajas de las conexiones apernadas estn en la rapidez de ejecucin, el bajo nivel de calificacin requerido para construirlas, la facilidad de inspeccin y reemplazo de partes daadas y la mayor calidad que se obtiene al hacerlas en obra comparadas con conexiones soldadas. Entre las desventajas se pueden mencionar el mayor trabajo requerido en taller, lo que puede significar un costo ms alto: el mayor cuidado requerido en la elaboracin de los detalles de conexin para evitar errores en la fabricacin y montaje; la mayor precisin requerida en la geometra, para evitar interferencias entre conectores en distintos planos; el peso mayor de la estructura, debido a los miembros de conexin y los conectores y, el menor amortiguamiento.Pernos EstructuralesCada estructura es un ensamblaje de partes o miembros individuales que deben ser unidos de alguna manera, usualmente en sus extremos. La soldadura es una de esas maneras y fu tratada en el tema anterior. La otra es por medio de pasadores, como remaches o pernos. En este tema trataremos principalmente sobre pernos, en particular, pernos de alta resistencia.Pernos de alta resistenciaLos dos tipos bsicos de pernos de alta resistencia son designados por ASTM como A325 y A490. Estos pernos tienen cabeza hexagonal y se usan con tuercas hexagonales no terminadas. Pernos A325 son de acero con mediano contenido de carbono, tratados al calor, su esfuerzo a la fluencia vara aproximadamente entre 5700 a 6470 kgf/cm2, dependiendo del dimetro.Los pernos A490 son tambin tratados al calor, pero son de acero aleado con un esfuerzo de fluencia de 8085 a 9140 kgf/cm2, dependiendo del dimetro. Los pernos A449 son usados ocasionalmente cuando se necesitan dimetros mayores de 1" hasta 3".

Los pernos de alta resistencia tienen dimetros entre " a 1". Los dimetros ms usados en construccin de edificios son 3/4" y 7/8", mientras los tamaos ms comunes en diseo de puentes son 7/8" y 1".

Comparacin entre los distintos grados de pernos hexagonalespara uso estructural, a Traccin DirectaLos pernos A307 son hechos de acero de baja resistencia (acero con bajo contenido de carbono) y son los pernos mas baratos, sin embargo, producen las conexiones ms costosas porque se requerirn muchos ms para una conexin en particular. Su uso principal es en estructuras livianas, secundarias, miembros de arriostramiento u otras situaciones donde las cargas son pequeas y estticas por naturaleza. Estos pernos generalmente vienen con cabeza y tuerca cuadradas y se conocen como pernos comunes

La capacidad resistente al corte est controlada por el rea resistente ms que por la ubicacin misma del plano de corte. Cuando el plano de corte pasa por el cuerpo del perno, la capacidad resistente y de deformacin se maximiza y cuando pasa por la parte roscada se minimiza.Las grficas son por dems elocuentes sobre la prohibicin del re-uso de los pernos A490 y al cuidado en la re-utilizacin de los pernos A325

Los pernos de alta resistencia se aprietan para que desarrollen un esfuerzo a traccin especificado, lo que resulta en una fuerza sujetadora predecible en la junta. Por lo tanto, la transferencia de cargas de servicio a travs de una junta es debida a la friccin entre las piezas que se unen. Las juntas formadas por pernos de alta resistencia se pueden disear de dos maneras: Conexiones crticas a deslizamiento (tipo de friccin), donde se desea una alta resistencia a deslizamiento bajo cargas de servicio. Conexiones tipo aplastamiento, donde no es necesaria una alta resistencia a deslizamiento bajo cargas de servicio.

Fuerzas presentes en una unin resistente al deslizamiento.El deslizamiento entre las partes conectadas de una unin slo se obtiene cuando el vstago del perno toma contacto con el borde de la perforacin. En este estado de deslizamiento total, la carga es transferida por corte y aplastamiento sin la intervencin de la pretraccin del perno.Inicialmente, la tensin est concentrada en el punto de contacto, pero el incremento de la carga resultar en una distribucin ms uniforme.El perno mismo tambin soporta esta tensin, pero usualmente no se considera ya que por evidencia experimental la falla por aplastamiento solo puede ocurrir cuando las planchas sean de acero de mayor dureza que la del perno, cosa que normalmente no ocurre.

Los modos de falla por aplastamiento depende de factores geomtricos, del dimetro del perno y de el espesor del material a unir. A menudo la falla se produce por corte o desgarramiento de la plancha despus de una gran deformacin frente a la perforacin.

Captulo 8 - Conexiones Apernadas

Posibles Modo de Falla en Uniones Empernadas

Para prevenir que uno o ms de los modos posibles de falla se hagan presente, se debe proveer un nmero adecuado de pernos, con las separaciones entre conectores, distancias a los bordes, longitudes de pernos y dems exigencias geomtricas recomendadas por las Especificaciones; todo ello presuponiendo que tanto el proceso de fabricacin como el de montaje satifacen lo requerimientos de calidad.Captulo 8 - Conexiones Apernadas

Resistencia Nominal de Pernos IndividualesLa norma AISC reconoce dos categoras generales de requerimientos de comportamiento para conexiones con pernos de alta resistencia:conexiones crticas al deslizamiento y conexiones tipo aplastamiento. La diferencia bsica entre los dos tipos es la hiptesis de deslizamiento que ocurre bajo cargas de servicio, lo que resulta en el uso de valores de resistencia nominal diferentes. El tipo de conexin crtica al deslizamiento asume que no debe existir deslizamiento bajo condiciones de cargas de servicio y que la transferencia de la carga a travs de la conexin se realiza mediante las fuerzas de agarre generadas entre las placas que se conectan. Este tipo de conexin es principalmente usada en estructuras que tienen casos con cargas altas de impacto o cuando no se desea deslizamiento en la junta. Las conexiones tipo aplastamiento asumen deslizamiento solamente bajo cargas muy altas. Si este deslizamiento ocurre la junta transferir las cargas a travs de corte en los pernos y aplastamiento de las placas. Este tipo de conexin es usada para estructuras menos susceptibles a impacto, reversiones de carga o vibraciones.La resistencia de diseo de pernos individuales es determinada de acuerdo con la seccin J3 de la norma LRFD. Los estados lmites a revisar son:Para conexiones tipo aplastamiento: Pernos sometidos a corte, la resistencia a corte del perno y la resistencia al aplastamiento de los agujeros de los pernos. Pernos sometidos a traccin, resistencia a traccin del perno. Pernos sometidos a corte y traccin, resistencia a la traccin del perno incluyendo el efecto del corte presente y la resistencia al aplastamiento del agujero.Para conexiones crticas al deslizamiento: Pernos sometidos a corte, resistencia al deslizamiento, resistencia a corte del perno y resistencia al aplastamiento del agujero. Pernos sometidos a corte y traccin combinadas, resistencia al deslizamiento incluyendo el efecto de la fuerza presente a traccin, resistencia a corte de los pernos y resistencia al aplastamiento en los agujeros.Resistencia al Corte de los PernosEste estado lmite considera la falla por cortante del vstago del perno en el plano c-d-e-f. Cuando existe un solo plano de corte, el perno est en corte simple. Capas adicionales de material pueden incrementar los planos de corte y, por lo tanto, la resistencia por corte del perno (cortante doble).

Adicionalmente, los pernos de alta resistencia se pueden especificar con la rosca incluida (N) o excluida (X) del plano de corte de la conexin. La resistencia a corte de pernos con la rosca incluida es aproximadamente 25% menor que la de pernos con a rosca excluida.La norma LRFD, seccin J3.6 especifica que la resistencia de diseo a corte esRndondees 0.75 y ...Rn= ( FvAb) n... dondenes el nmero de pernos de la conexin,Fves la resistencia nominal a corte yAbes el rea nominal del perno.

Resistencia al Aplastamiento en los Agujeros de los PernosDeformacin del material en el agujero del pernoComo se muestra en la Figura, este estado lmite considera tanto fractura por desgarramiento de las partes conectadas y deformacin alrededor de los agujeros de los pernos.La resistencia al aplastamiento es funcin del material que se conecta, el tipo de agujero y el espaciamiento y la distancia a los bordes; es independiente del tipo de perno y la presencia o ausencia de la rosca en el rea de aplastamiento.La resistencia al aplastamiento se debe chequear tanto para conexiones tipo aplastamiento como para conexiones crticas al deslizamiento.

La seccinJ3.10de la norma AISC-LRFD, especifica la resistencia de diseo al aplastamiento comoRndonde= 0.75 y Rnes la resistencia nominal por aplastamiento y se debe chequear tanto para conexiones tipo aplastamiento como para conexiones crticas al deslizamiento. La resistencia nominal por aplastamiento es:a) Cuandod01.5 dos3 dy existen dos o ms pernos en la lnea de fuerza:Para agujeros estndar, agujeros de ranura corta o larga perpendicular a la lnea de fuerza, agujeros agrandados en conexiones crticas a deslizamiento cuando la lnea de fuerza es paralela al eje del agujero: Cuando la deformacin alrededor de los agujeros de los pernos es una consideracin de diseo:Rn= 2.4 d t Fy Cuando la deformacin alrededor de los agujeros de los pernos no es una consideracin de diseo, para el perno ms cercano al bordey para los pernos restantes

Para agujeros de ranura larga perpendicular a la lnea de fuerza:

d0es la separacin desde el C.G. del perno hasta el borde de la placab) Cuandod0< 1.5 dos < 3 d para una sola fila de pernos en la lnea de accin de la fuerza: Para agujeros estndar, agujeros de ranura larga o corta perpendiculares a la lnea de accin de la fuerza, agujeros agrandados en conexiones de deslizamiento crtico, agujeros de ranura en conexiones de deslizamiento crtico cuando la lnea de fuerza es paralela al eje del agujero:Para el agujero de un perno o para el agujero ms cercano al borde cuando dos o mas pernos estn en la lnea de accin de la fuerza.y para los pernos restantes

Para agujeros de ranura larga perpendicular a la lnea de la fuerza:Para un solo agujero de perno o para el agujero ms cercano al borde cuando dos o mas pernos estn en la lnea de fuerza.y para los pernos restantes

d0= distancia medida a lo largo de la lnea de accin de la fuerza desde el borde de la parte conectada al centro de un agujero estndar o el centro de un agujero de ranura larga o corta perpendicular a la lnea de accin de la fuerza. Para agujeros agrandados y de ranura paralelos a la lnea de accin de la fuerza, Le se incrementar con el factor C2de la tabla J3.8.S = distancia medida a lo largo de la lnea de accin de las fuerzas entre los centros de agujeros estndar o entre los centros de agujeros de ranura corta o larga perpendiculares a la lnea de accin de la fuerza. Para agujeros agrandados, de ranura corta o larga paralelos a la lnea de accin de la fuerza, s se incrementar por el factor C1de la tabla J3.7.d = dimetro nominal del perno, t = espesor de la parte conectada crtica. Para pernos avellanados y remaches, dedzcase la mitad de la profundidad del avellanado, Fu= Resistencia mnima de agotamiento en traccin especificada para la parte conectada.


Procedimiento de Diseo de Conexiones Empernadas1. Determinar el nmero de pernos y/o verificar su capacidad resistente

La capacidad de los pernos, segn el caso, ser el valor menor que se obtenga por: Traccin. Corte. Corte y Traccin simultneas. Cargas aplicadas excntricamente.

2. Disposicin de los pernos en la conexinEl detallado de la conexin puede modificar su capacidad resistente, en consecuencia se debe prestar atencin a los siguientes aspectos: Separacin entre pernos. Distancia de los agujeros a los bordes. Distancias que permitan colocar y apretar los pernos. Longitudes de prensado.

3. Verificacin del diseo de la conexin3.1.Capacidad Resistente de los elementos conectados.Bloque de corte

TraccinCedencia en la seccin totalRotura en la seccin efectiva

CorteCedencia en la seccin totalRotura en la seccin neta de corte

3.2.Capacidad de los pernos. Resistencia de aplastamiento. Efecto de apalancamiento.

En el caso de conexiones de deslizamiento crtico se debe hacer una doble verificacin. No debe producirse deslizamiento bajo cargas de servicio. La resistencia al corte y al aplastamiento de la conexin debe ser mayor que las solicitaciones generadas por las cargas mayoradas.

4. Consideraciones de fabricacin, montaje y costos


Capacidad de los Pernos1. Traccin axial

Pernos A307Pernos A325Pernos A490Ft = 3160 kgf/cm2Ft = 6330 kgf/cm2Ft = 7940 kgf/cm2

Los pernos A307 solo deben usarse para cargas estticas

2.Corte2.1Conexiones por aplastamiento

Pernos A307, incluida o nola rosca en el plano de corteFv = 1690 kgf/cm2

Pernos A325-XPernos A325-NPernos A490-XPernos A490-NFv = 4220 kgf/cm2Fv = 3370 kgf/cm2Fv = 5270 kgf/cm2Fv = 4220 kgf/cm2N: Rosca incluida en el plano de corte

X: Rosca no incluida

2.2.1.Cargas de servicio

= 1.0, para agujeros estndar, ensanchados, alargados y sobrealargados cuando el eje largo del agujero es perpendicular a la lnea de accin de la fuerza.= 0.85, para agujeros sobrealargados cuando el eje largo del agujero es paralelo a la lnea de accin de la fuerza.

2.2.2. Cargas de agotamiento resistente

= 1.0, para agujeros estndar.= 0.85, para agujeros agrandados y de ranura corta.= 0.70, para agujeros de ranura larga normales a la direccin de la fuerza aplicada.= 0.60, para agujeros de ranura larga paralelos a la direccin de la fuerza aplicada.= Coeficiente de deslizamiento.= 0.33 Superficies Clase A.= 0.50 Superficies Clase B.= 0.40 Superficies Clase C.Tb = Carga mnima de pretensin de los pernos.Nb = Nmero de pernos en el plano de corte.Ns = Nmero de planos de corte.

3. AplastamientoTomando en consideracin la deformacin del agujero, y para agujeros normales o estndar:

4. Solicitaciones simultneas de corte y traccin4.1.Conexiones por aplastamiento

...y los siguientes valores de Ft

...en estas frmulas:

4.2.Conexiones por deslizamiento crtico

4.2.1.Cargas en el estado lmite de servicio

4.2.2.Cargas en el estado lmite de agotamiento resistente

...donde TU es la demanda por cargas mayoradas


Capacidad Resistente de Elementos Conectados, tanto en Conexiones Empernadas como Soldadas1. Traccin1.1Cedencia

1.2Rotura

2. Corte

2.1Cedencia

2.2Rotura

3. Bloque de corte


Distancias Mnimas al Borde, do, y Separacin Mnima, s, entre los Centros de Agujeros Estndar


Capacidad Resistente a TraccinRnt(tf)= 0.75

* cargas estticas nicamenteCaptulo 8 - Conexiones Apernadas

Pernos sujetos a Corte y TraccinLas figuras presentan los casos de conexiones sometidas a una combinacin de corte y traccin.

Experimentalmente se ha establecido que la elipse de interaccin representada en la figura describe adecuadamente el comportamiento a carga ltima de pernos solicitados simultneamente por traccin y fuerza cortante. Las ecuaciones de estas curvas se presentan en la tabla anexa (Tabla J3.3 de las especificaciones AISC-LRFD).Lmites para los esfuerzos de traccin (FT) para pernosen conexiones tipo aplastamiento


Ejemplo 1Para la conexin mostrada calcular la carga mxima de servicio por aplastamiento.

Planchas de calidad A36Pernos 7/8Bordes cortados a gas

Fy = 2530 kgf/cm2A325-NSuponer CP = CV

FU = 4080 kgf/cm2Agujeros Estndar

Solucin1. Capacidad de las planchas1.1. Cedencia por traccin en la seccin total

1.2. Fractura por traccin en la seccin neta efectiva

1.3. Bloque de corte

2. Capacidad de los pernos2.1. Por corte.... de la tabla tenemos que7/8 A325-N en corte simple resisteRn= 9.82 tfEn corte doble:Rn= 2 x 9.82 tf = 19.64 tf/perno2.2 Por aplastamiento... analizaremos la plancha de 12 mm debido a la condicin de bordeS = 75 mm > 3 db= 3 x 22.2 = 66.6 mmd0= 27.5 mm < 1.5 db= 1.5 x 22.2 = 33.3 mm

Separacin entre pernos2 2/3 db= 59.2 mm.Mnima distancia al borde (Tabla) = 30 mm > 27.5 mm.Entonces:

Pernos exteriores:

Pernos interiores:

La capacidad de los pernos es:

Entonces:MODO DE FALLARn

Cedencia54.6CONTROLA

Fractura54.8

Bloque de Corte55.0

Corte pernos/Aplastamiento de la plancha61.3

Consumo interno

Controla la resistencia de la conexin, el modo de falla por cedencia, 54.6 tf3. Cargas de Servicio1.2 CP + 1.6 CV = 54.6..como CP = CV entonces 2.8 CP = 54.6 tfCP = 19.5 tfConsumo externo : Lo que hay que decirle al propietarioLa carga de servicio es de 19.5 tf


Ejemplo 2Determinar el nmero de pernos de 3/4 tipo A325-F requeridos para desarrollar la capacidad total de las planchas de acero Fy= 4570 kgf/cm2. Superficie Clase B (= 0.50). CV = 4CP.

Solucin:1. Capacidad de las planchas1.1. Cedencia por traccin en la seccin total (Plancha de 9 mm)

1.2. Rotura por traccin en la seccin neta efectiva (Plancha de 9 mm)

... mximo valor deAn= 0.85 A = 0.85 (0.90 x 15.2) = 11.6 cm2

...entonces:

Capacidad de las planchas

2. Cargas de ServicioNU = 1.2 CP + 1.6 CV = 40.8 tf...como CV = 4CP entonces NU = 1.2 (CP) + 1.6(4CP) = 7.6 CP = 40.8 tf

CP = 5.37 tf con lo cual: N = Cp + CV = 5.37 + 4(5.37)N = 26.85 tf

Carga de servicio

Bajo cargas de servicio la capacidad de un perno 3/4 A325-F en corte doble, para superficie Clase B es entonces igual a:

3. Pernos en el estado lmite de agotamiento resistente3.1. Por aplastamiento

3.2. Por corte

Controla la condicin de agotamiento resistente sobre la de servicio.Se usarn 4 pernos por razones de simetra.


Ejemplo 2Determinar el nmero de pernos de 3/4 tipo A325-F requeridos para desarrollar la capacidad total de las planchas de acero Fy= 4570 kgf/cm2. Superficie Clase B (= 0.50). CV = 4CP.

Solucin:1. Capacidad de las planchas1.1. Cedencia por traccin en la seccin total (Plancha de 9 mm)

1.2. Rotura por traccin en la seccin neta efectiva (Plancha de 9 mm)

... mximo valor deAn= 0.85 A = 0.85 (0.90 x 15.2) = 11.6 cm2

...entonces:

Capacidad de las planchas

2. Cargas de ServicioNU = 1.2 CP + 1.6 CV = 40.8 tf...como CV = 4CP entonces NU = 1.2 (CP) + 1.6(4CP) = 7.6 CP = 40.8 tf

CP = 5.37 tf con lo cual: N = Cp + CV = 5.37 + 4(5.37)N = 26.85 tf

Carga de servicio

Bajo cargas de servicio la capacidad de un perno 3/4 A325-F en corte doble, para superficie Clase B es entonces igual a:

3. Pernos en el estado lmite de agotamiento resistente3.1. Por aplastamiento

3.2. Por corte

Controla la condicin de agotamiento resistente sobre la de servicio.Se usarn 4 pernos por razones de simetra.


Ejemplo 3Verificar la conexin mostrada suponiendo que ni el ala de la columna ni el perfil de conexin controla la respuesta

Solucin

1. Cargas de agotamientoNU= 1.2 (0.1 x 34) + 1.6 (0.9 x 34) = 53.0 tf

...componente de traccin:NUx= 0.8 x 53 = 42.4 tf

...componente de corte:NUy= 0.6 x 53 = 31.8 tf

Carga por perno:NU= 42.4 / 6 = 7.10 tf

VU= 31.8 / 6 = 5.30 tf

2. Cargas de servicioN = 0.8 x (34) / 6 = 4.53 tfV = 0.6 x (34) / 6 = 3.40 tf

3. Verificacin de las condiciones de servicio

4. Verificacin del estado lmite de agotamiento resistente

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