013 capitulo k diseno conexiones secc tubulares

SUBCOMIT DE ESTRUCTURAS DE ACERO CAPTULO K

Coordinador: Ing. MARIO P. MORN DISEO DE CONEXIONES DE PERFILES TUBULARES

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CAPTULO K

DISEO DE CONEXIONES DE PERFILES TUBULARES

Este Captulo abarca las consideraciones de diseo pertinentes a las conexiones de miembros de seccin tubular y secciones cajn de espesor de pared uniforme. Ver tambin el Captulo J para los requisitos adicionales sobre el apernado de secciones tubulares. El Captulo est organizado de la siguiente manera:

Kl. Cargas Concentradas en Perfiles Tubulares K2. Conexiones de Enrejados con Perfiles Tubulares K3. Conexiones de Momento para Perfiles Tubulares Nota: Ver la Seccin J3.10(c) para pernos atravesados.

Kl. CARGAS CONCENTRADAS EN SECCIONES TUBULARES

1. Definicin de Parmetros B = ancho total del miembro tubo rectangular, medido a 90 del plano de la

conexin, cm (mm) Bp = ancho total de la plancha, medida a 90 del plano de la conexin, cm (mm) D = dimetro exterior del miembro tubo redondo, cm (mm) Fy = tensin de fluencia mnima especificada del material del tubo, kgf/cm2 (MPa) Fyp = tensin de fluencia mnima especificada de la plancha, kgf/cm2 (MPa) Fu = tensin ltima mnima especificada del material del tubo, kgf/cm2 (MPa) H = altura total del miembro tubo rectangular, medida en el plano de

laconexin, cm (mm) N = longitud de apoyo de la carga, medida paralela al eje del miembro

tubular, (o medida a travs del ancho del tubo en el caso de planchas de tapa cargadas), cm (mm)

t = espesor de diseo de la pared del tubo, cm (mm) tp = espesor de la plancha, cm (mm)



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2. Lmites de Aplicacin El siguiente criterio es aplicable solamente cuando la configuracin de la conexin est dentro de los siguientes lmites: (1) Resistencia: Fy 3660 kgf/cm2 (360 MPa) para tubos (2) Ductilidad: Fy /Fu 0.8 para tubos (3) Aplican otros lmites para criterios especficos

3. Carga Concentrada Distribuida Transversalmente 3a. Criterio para Tubos Redondos

Cuando una carga concentrada es distribuida transversalmente al eje de un tubo las resis-tencia de diseo, Rn , y la resistencia admisible, Rn /, para el estado lmite de fluencia local deben ser determinadas como se indica a continuacin: ( )[ ] fpyn QDBtFR /81.01/5.52 = (K1-1) = 0.90(LRFD) = 1.67 (ASD)

donde Q f se entrega en la Ecuacin K2-1. Los lmites de aplicacin adicionales son los siguientes:

(1) 0.2



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(a) Para el estado lmite de fluencia local debido a la distribucin desbalanceada de carga

en la plancha: [ ] ppytpyn BtFBtBtFR = )//(10 (K1-2) = 0.95(LRFD = 1.58 (ASD) (b) Para el estado lmite de fluencia por corte (punzonamiento): [ ]eppyn BttFR 226.0 += (K1-3) = 0.95 (LRFD) = 1.58 (ASD) donde ppep BtBBB = )//(10 Este estado lmite no necesita ser verificado cuando Bp > (B-2t), ni cuando Bp



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(ii) Para el estado lmite de aplastamiento local de la pared, en conexiones T:

Rn = 1.6t2[l + 3N/(H- 3t)](EFy)0.5 Qf (K1-5)

= 0.75 (LRFD) = 2.0 (ASD) donde Qf se da en la Ecuacin K2-10.

(iii) Para el estado lmite de pandeo local de la pared en conexiones en cruz:

Rn =[48t3/(H-3t)](EFy)0 . 5Qf (Kl-6)

= 0.90 (LRFD) = 2.0 (ASD)

donde Qf es entregado por la Ecuacin K2-10. En las conexiones de plancha transversal al tubo, debe considerarse la no-uniformidad de la transferencia de carga a lo largo de la lnea de soldadura, ocasionada por la flexibilidad de la pared del tubo, en el dimensionamiento de las soldaduras de la conexin. Los requisitos pueden ser satisfechos al limitar la longitud de soldadura efectiva total, Le, de soldaduras de tope y de filete en tubos rectangulares como se muestra a continuacin:

Le = 2[l0/(B/t)][(Fyt)/Fyptp]Bp 2Bp (Kl-7)

donde Le = longitud de soldadura efectiva total para soldaduras en ambos lados de la

plancha transversal, cm (mm)

En vez de utilizar la Ecuacin Kl-7, este requisito puede ser satisfecho mediante otros mtodos analticos y/o experimentales debidamente fundamentados.

Nota: Un lmite superior para el tamao de soldadura estar dado por la soldadura que desarrolla la resistencia disponible en el elemento conectado.

4. Carga Concentrada Distribuida Longitudinalmente en el Centro del Tubo y

Actuando Perpendicularmente al Eje de la Seccin Cuando una carga concentrada es distribuida longitudinalmente a lo largo del eje del tubo en el centro del dimetro o ancho del tubo, y tambin acta perpendicularmente en la direccin del eje del tubo (o tiene una componente perpendicular a la direccin del eje del tubo), la resistencia de diseo, Rn , y la resistencia admisible, Rn /, perpendicular



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al eje del tubo deben ser determinadas para el estado lmite de plastificacin del cordn tal como se muestra a continuacin.

4a. Criterio para Tubos Redondos

Un lmite adicional de aplicabilidad es:

D/t 50 para conexiones en T, y D /t 40 para conexiones en cruz

Rn =5.5y t2(1 + 0.25 N/D)Qf (K1-8)

= 0.90 (LRFD) = 1.67(ASD)

donde Qf es entregado en la Ecuacin K2-1.

4b. Criterio para Tubos Rectangulares

Un lmite adicional de aplicabilidad es:

B/t 40 para la pared cargada del tubo

Rn = [Fyt2/ (1-tp /B)][2N/B+4(1-tp /B)0.5 Qf ] (K1-9)

= 1.00 (LRFD) = 1.50(ASD) donde

Qf = (1-U 2 )0.5 U es entregado en la Ecuacin K2-12.

5. Carga Concentrada Distribuida Longitudinalmente en el Centro del Tubo y

Actuando Paralelamente al Eje de la Seccin Cuando una carga concentrada es distribuida longitudinalmente a lo largo del eje de un tubo rectangular, y tambin acta de forma paralela pero excntrica a la direccin del eje del miembro, la conexin debe ser verificada como se muestra a continuacin: Fyp tp Fut (Kl-10) Nota: Estas disposiciones son pensadas principalmente para conexiones de plancha de corte. La Ecuacin Kl-10 impide la fluencia por corte (punzonamiento) de la pared del tubo al imponer como requisito que la resistencia de la plancha de corte sea menor que la



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resistencia de la pared del tubo. Para conexiones de arriostramientos en columnas tubulares, donde la carga se aplica mediante una plancha longitudinal que tiene un cierto ngulo respecto del eje del tubo, el diseo de la conexin debe ser controlado por el componente de la fuerza perpendicular al eje del tubo (ver la Seccin K1.4b).

6. Carga Axial Concentrada en el Extremo Tapado con Plancha de Conexin en un

Tubo Rectangular Cuando una carga concentrada acta en el extremo de un tubo con el extremo tapado con planchas de conexin, y la carga est en la direccin del eje del tubo, la resistencia admisible debe ser determinada por los estados lmite de fluencia local de la pared (debido a las cargas de traccin o compresin) y aplastamiento local de la pared (debido a las cargas de compresin solamente), considerando el corte diferido, como se menciona a continuacin. Nota: El siguiente procedimiento supone que la carga concentrada se distribuye segn una pendiente de 2.5:1 a travs de la plancha de tapa (de espesor tp) y se distribuye en las dos paredes del tubo de dimensin B . Cuando (5tp+N ) B , la resistencia disponible del tubo se calcula sumando las contribuciones de las cuatro paredes del tubo. Cuando (5tp+N )

ESPECIFICACIONES 7-27 SUBCOMIT DE ESTRUCTURAS DE ACERO BORRADOR PARA EL C.E.C.

Coordinador: Ing. MARIO P. MORN PROAO

(a) Cuando la carga de punzonamiento (Pr sin ) en una rama es equilibrada por corte de flexin en un cordn, la conexin debe clasificar como una conexin en T cuando la rama es perpendicular al cordn y como una conexin en Y en caso contrario. (b) Cuando la carga de punzonamiento (Pr sin ) en una rama es equilibrada

esencialmente (dentro del 20%) por cargas en otras ramas en el mismo lado de la conexin, la conexin debe clasificarse como conexin en K. La excentricidad ms importante es aquella entre las ramas principales cuyas cargas son equilibradas. Se puede considerar la conexin en N como una conexin en K.

Nota: Una conexin en K con una rama perpendicular al cordn usualmente se llama conexin en N.

(c) Cuando la carga de punzonamiento (Pr sin ) es transmitida a travs del cordn y es equilibrada por ramas en el lado opuesto, la conexin debe ser clasificada, como conexin en cruz.

(d) Cuando una conexin tiene ms de una rama principal, o ramas en ms de un plano, la conexin debe clasificarse como una conexin general o multiplanar.

Cuando las ramas transmiten parte de su carga como en conexiones en K y otra parte como en conexiones en T, Y o en cruz, la resistencia nominal debe ser determinada por interpolacin sobre la proporcin de cada una en el total. Para efectos de esta Especificacin, los ejes centrales de las ramas y cordones deben caer dentro de un plano en comn. Las conexiones de tubos rectangulares se restringen adicionalmente de tener todos sus miembros orientados con sus paredes paralelas al plano. Para enrejados tubulares que sean conectados soldando las ramas a los cordones, se permiten excentricidades dentro de los lmites de aplicacin sin considerar los momentos resultantes para el diseo de la conexin.

1. Definicin de Parmetros

B = ancho total del miembro principal de seccin tubo rectangular, medido a 90 del

plano de la conexin, cm (mm) Bb = ancho total de la rama de seccin tubo rectangular, medido a 90 del plano de la

conexin, cm (mm) D = dimetro exterior del miembro principal de seccin tubo redondo, cm (mm) Db = dimetro exterior de la rama de seccin tubo redondo, cm (mm) e = excentricidad en la conexin de enrejado, siendo positivo cuando se aleja de las

ramas, cm (mm) Fy = tensin de fluencia mnima especificada del material del miembro principal tubo,

kgf/cm2 (MPa)



Fyb= tensin de fluencia mnima especificada del material de la rama tubular, kgf/cm2

(MPa) Fu = tensin de agotamiento mnima especificada del material del tubo, kgf/cm2

(MPa) g = excentricidad entre los pies de las ramas en una conexin en K con excentricidad, despreciando las soldaduras, cm (mm) H = altura total del miembro principal de seccin tubo rectangular, medida en el plano de la conexin, cm (mm) Hb = altura total de la rama de seccin tubo rectangular, medida en el plano de la

conexin, cm (mm) t = espesor de diseo de la pared del miembro principal tubular, cm (mm) tb = espesor de diseo de la pared de la rama tubular, cm (mm) = la razn de ancho; la razn entre el dimetro de la rama y del cordn = Db/D para tubos redondos; la razn entre el ancho total de la rama y bdel cordn = Bb/B para tubos rectangulares eff = la razn de ancho efectiva; la suma de los permetros de las dos ramas en

una conexin en K dividida por ocho veces el ancho del cordn = la razn de esbeltez del cordn; la razn entre el dimetro y dos veces

el espesor de pared = D/2 t para tubos redondos; la razn entre el ancho y dos veces el espesor de pared = B/2 t para tubos rectangulares

= el parmetro de longitud de carga, aplicable solamente para tubos rectangulares; la razn entre la longitud de contacto de la rama con el cordn en el plano de conexin y el ancho del cordn = N/B, donde H= Hb/sin

= ngulo agudo entre la rama y el cordn () = razn de excentricidad; la razn de la excentricidad entre ramas de una

conexin en K con excentricidad y el ancho del cordn = g / B para tubos rectangulares.

2. Criterio para Tubos Redondos

Se debe incorporar la interaccin de la tensin debido a las cargas del cordn y las cargas locales de conexin de las ramas a travs del parmetro de interaccin Q

Cuando el cordn est en traccin Qf= 1

Cuando el cordn est en compresin

Qf = 1.0 - 0.3U (l + U) (K2-1)

donde U es una razn de utilizacin dado por

U = Pr /Ag Fc + Mr / SFc (K2-2)



y

Pr = resistencia axial requerida en el cordn, T (kN); para conexiones en K, Pr se debe determinar en el lado de la junta que tiene la menor tensin de compresin (menor U)

Mr = resistencia de flexin requerida en el cordn, T-m (N-mm) Ag = rea bruta del cordn, cm2 (mm2) Fc = tensin disponible, kgf/cm2 (MPa) S = mdulo elstico del cordn, cm3 (mm3)

Para diseo de acuerdo con la Seccin B3.3 (LRFD):

Pr = Pu = resistencial axial requerida en el cordn, utilizando las combinaciones de cargas LRFD, T (kN)

Mr = Mu = resistencia de flexin requerida en el cordn, utilizando las combinaciones de cargas LRFD, T-m (N-mm) Fc = Fy , kgf/cm2 (MPa)

Para diseo de acuerdo con la Seccin B3.4 (ASD):

Pr = Pa = resistencial axial requerida en el cordn, utilizando las combinaciones de cargas ASD, T (kN) Mr = Ma = resistencia de flexin requerida en el cordn, utilizando las combinaciones de cargas ASD,T-m (N-mm) Fc = 0.6 F y , kgf/cm2 (MPa)

2a. Lmites de Aplicacin

Estas provisiones son aplicables solamente cuando la configuracin de la conexin est dentro de los siguientes lmites:

(1) Excentricidad de la junta: - 0.55 D e 0.25D , donde D es el dimetro del cordn y es positivo cuando se aleja de las ramas

(2) ngulo de la rama: 30 (3) Esbeltez de la pared del cordn: razn entre el dimetro y el espesor de pared

menor o igual a 50 para conexiones en T, Y y K; menor o igual a 40 para conexiones en cruz

(4) Esbeltez de pared de ramas en traccin: razn entre el dimetro y el espesor de pared menor o igual a 50

(5) Esbeltez de pared de ramas en compresin: razn entre el dimetro y el espesor de pared menor o igual a 0.05 E/Fy

(6) Razn de ancho: 0.2 Db /D 1.0 en general, y 0.4 2 Db /D 1.0 para conexiones en K con excentricidad



(7) En una conexin con excentricidad: g mayor o igual que la suma de los espesores de pared de la rama

(8) En una conexin traslapada: 25% Ov 100% , donde Ov = ( q / p ) x 100%. p es la longitud proyectada de la rama traslapada en el cordn; q es la longitud traslapada medida a lo largo de la cara de conexin del cordn por debajo de las dos ramas. Para conexiones traslapadas, la rama ms larga (o si son de igual dimetro, la de mayor espesor) es el "miembro que atraviesa" conectado direc-tamente al cordn.

(9) La razn de espesor de ramas para conexiones traslapadas: el espesor de la rama que traslapa debe ser menor o igual al espesor de la rama que es traslapada

(10)Resistencia: Fy 3670 kgf/cm2 (360 MPa) para el cordn y las ramas (11)Ductilidad: Fy /Fn 0.80 para tubos

2b. Ramas con Cargas Axiales en Conexiones en T, Y y Cruz

Para conexiones en T, Y y cruz, la resistencia disponible de la rama debe ser el menor valor obtenido de acuerdo a los estados lmites de plastificacin del cordn y fluencia por corte (punzonamiento). (a) Para el estado lmite de plastificacin del cordn en T o Y

Pn sin = Fyt2 [3.1 + 15.62]0 2Qf (K2-3)

= 0.90 (LRFD) = 1.67 (ASD) (b) Para el estado lmite de fluencia por corte (punzonamiento)

Pn = O.6Fy tDb[(l + sin)/2sin2] (K2-4)

= 0.95 (LRFD) = 1.58 (ASD) Este estado lmite no necesita ser revisado cuando > (1-1/4)

(c) Para el estado lmite de plastificacin de la cuerda en las conexiones en cruz

Pn sin = Fyt2 [5.7/(1 - 0.81)]Q (K2-5)

= 0.90 (LRFD) = 1.67 (ASD) 2c. Ramas con Cargas Axiales en Conexiones en K

Para las conexiones en K, la resistencia de diseo, Pn, y la resistencia admisible, Pn/, de la rama, sern el menor valor obtenido de acuerdo con los estados lmite de plastifi-cacin del cordn para conexiones con excentricidad y traslapadas y fluencia por corte (punzonamiento) para conexiones con excentricidad solamente.



(a) Para el estado lmite de plastificacin del cordn

= 0.90 (LRFD) = 1.67 (ASD)

Para la rama en compresin

Pn sin = Fy t 2[2.0 + 11.33Db/D]QgQf (K2.6) donde Db, se refiere solamente a la rama en compresin,

y

++=

1

024.0133.15.0

2.12.0

tgg

eQ

(K2-7)

En conexiones con excentricidad, g (medida a lo largo de la corona del cordn despreciando las dimensiones de soldadura) es positivo. En conexiones traslapadas, g es negativo e igual a q. Para la rama en traccin

Pn sin = ( P n sin) (K2-8)

(b) Para el estado lmite de fluencia por corte (punzonamiento) en las conexiones en K con excentricidad

Pn = 0.6Fy t Db[(1+sin)/2sin2] (K2-9)

= 0.95 (LRFD) = 1.58 (ASD)

3. Criterio para Tubos Rectangulares Se debe incorporar la interaccin de tensin debido a las fuerzas del cordn y las fuerzas locales en la conexin de la rama en el parmetro de interaccin Q. Cuando el cordn est en traccin

Q f = l Cuando el cordn esta en compresin en las conexiones en T, Y y en cruz

Qf = 1.3-0.4U/ 1 (K2-10)



Cuando el cordn est en compresin en las conexiones en K con excentricidad

Q = 1.3-0.4U/e 1 (K2-11)

onde U es la razn de utilizacin entregada por U = Pr /Ag Fc + Mr / SFc (K2-12)

y Pr = resistencia axial requerida en el cordn, T (kN); para conexiones en K con

excentricidad, Pr se debe determinar en el lado de la junta que tenga la mayor tensin de compresin (mayor U)

Mr = resistencia de flexin requerida en el cordn, T -m (N-ram) Ag = rea bruta del cordn, cm2 (mm2) Fc = tensin disponible, kgf/cm2 (MPa) S = mdulo elstico del cordn, cm3 (mm3)


Pr = Pu = resistencia axial requerida en el cordn, utilizando las combinaciones de carga LRFD, T (kN) Mr = Mu = resistencia de flexin requerida en el cordn, utilizando las

combinaciones de carga LRFD, T-m (N-mm) Fc = Fy , kgf/cm2 (MPa)


Pr = Pa = resistencia axial requerida en el cordn, utilizando las combinaciones de carga ASD, T(kN)

M = Ma= resistencia de flexin requerida en el cordn, utilizando las combinaciones de carga ASD, T-m (N-mm)

Fc = 0.6 Fy, kgf/cm2 (MPa)

3a. Lmites de Aplicacin Estas disposiciones son aplicables solamente cuando la configuracin de la conexin se encuentra dentro de los siguientes lmites:



(1) Excentricidad de la junta: - 0.55 H e 0.25/H, donde H es la altura del cordn y e es positivo cuando se aleja de las ramas

(2) ngulo de la rama: 30 (3) Esbeltez de la pared del cordn: razn entre el ancho total y el espesor de pared

menor o igual a 35 para conexiones en K con excentricidad y las conexiones en T, Y y cruz; menor o igual a 30 para conexiones en K traslapadas

(4) Esbeltez de pared de ramas en traccin: razn entre el ancho total y el espesor de pared menor o igual a 35

(5) Esbeltez de pared de ramas en compresin: razn entre el ancho total y el espesor de pared menor o igual a 1.25(E/Fyb)0.5. y tambin menor que 35 para conexio-nes en K con excentricidad y las conexiones en T, Y y cruz; menor o igual a 1.1(E/Fyb)0.5 para conexiones en K traslapadas

(6) Razn de ancho: razn entre el ancho total de la rama y el espesor de pared del cordn mayor o igual a 0.25 para conexiones en T, Y, cruz, y K traslapada; ma yor o igual a 0.35 para conexiones en K con excentricidad.

(7) Razn de aspecto: 0.5 razn entre altura y ancho 2.0 (8) Traslape: 25% Ov 100% , donde Ov = ( q / p ) x 100%. p es la longitud pro-

yectada de la rama que traslapa en el cordn; q es la longitud de traslape medida a lo largo de la cara de conexin del cordn por debajo de las dos ramas. Para conexiones traslapadas, la ms larga (o si son de igual ancho, la rama de mayor espesor) es el "miembro que atraviesa", conectado directamente al cordn

(9) La razn de espesor de ramas para conexiones traslapadas: la razn entre el ancho total de la pared de la rama que traslapa y el ancho total de la rama trasla-pada debe ser mayor o igual a 0.75

(10)Razn de espesor de ramas para conexiones traslapadas: espesor de la rama que traslapa debe ser menor o igual al espesor de la rama traslapada

(11)Resistencia: Fy 3670 kgf/cm2 (360 MPa) para el cordn y las ramas (12)Ductilidad: Fy Fu 0.8 para tubos (13)Aplican otros lmites segn disposiciones especficas

3b. Ramas con Cargas Axiales en las Conexiones en T, Y, y Cruz Para las conexiones en T, Y y cruz, la resistencia disponible de la rama debe ser el menor valor obtenido de acuerdo con los estados lmite de plastificacin de la pared del cordn, fluencia por corte (punzonamiento), resistencia de la pared lateral y la fluencia local debido a la distribucin desbalanceada de carga.

(a) Para el estado lmite de plastificacin de pared del cordn

Pn sin = Fy t2 [2 / (1-) + 4 / (1-)0.5 ]Q (K2-13)



= 1.00 (LRFD) = 1.50 (ASD)

Este estado lmite no necesita ser revisado cuando > 0.85 .

(b) Para el estado lmite de fluencia por corte (punzonamiento)

Pn sin = 0.6FytB[2 + 2eop]Q (K2-14) = 0.95 (LRFD) = 1.58 (ASD) En la Ecuacin K2-14, el parmetro punzonamiento exterior efectivo eop = 5 / no debe exceder de .

Este estado lmite no necesita ser revisado cuando > (1-1 / ), ni cuando > 0.85 y / t 10. (c) Para el estado lmite de resistencia de la pared lateral, la resistencia disponible para las ramas

en traccin debe tomarse como la resistencia disponible por fluencia local de la pared. Para el estado lmite de resistencia de pared lateral, la resistencia disponible para las ramas en compresin debe tomarse como el menor valor de las resistencias disponibles por fluencia local y aplastamiento local de la pared lateral. Para conexiones en cruz con ngulo de rama menor a 90, se debe realizar una verificacin adicional para la falla en corte de la pared lateral del cordn de acuerdo con la Seccin G5.

Este estado lmite no necesita ser revisado a no ser que el cordn y las ramas tengan el mismo ancho ( = 1.0 ).

(i) Para el estado lmite de fluencia local

Pn sin = 2Fyt [5k + N] (K2-15) = 1.00 (LRFD) = 1.50 (ASD) donde k = radio de esquina exterior del tubo, que permite ser tomado igual a 1.5 t cuando se desconoce, cm (mm) N = longitud de apoyo de la carga, paralela al eje del miembro principal de seccin tubular, Hb /sin , cm (mm)

(ii) Para el estado lmite de aplastamiento local de la pared lateral, en las conexiones en T o Y

Pn sin = 1.6t2 [1+3N/(H-3t)](EFy) 0.5 Q (K2-16)



= 0.75 (LRFD) = 2.00 (ASD) (iii) Para el estado lmite de aplastamiento local de la pared lateral en las conexiones en cruz

Pn sin = [48t3 / (H-3t)](EFy)0.5 Q (K2-17) = 0.90 (LRFD) = 1.67 (ASD) (e) Para el estado lmite de plastificacin local debido a distribucin no uniforme de la carga

Pn = Fybtb [2Hb + 2beoi - 4tb] (K2-18)

= 0.95 (LRFD) = 1.58 (ASD)

donde

beoi = [10/(B/t)][Fyt /Fyb tb ]Bb Bb (K2-19) Este estado lmite no necesita ser revisado cuando < 0.85

3c. Ramas con Cargas Axiales en las Conexiones en K con Excentricidad

Para las conexiones en K con excentricidad, la resistencia disponible de la rama debe ser el menor valor obtenido de acuerdo con los estados lmite de plastificacin de la pared del cordn, fluencia por corte (punzonamiento), fluencia por corte y fluencia local debido a la distribucin desbalanceada de carga. Adems de los lmites de aplicabilidad en la Seccin K2-3a, se aplican los siguientes lmites:

(1) B b / B 0 . 1 + / 50 (2) Bef f 0.35 (3) 0 .5 (1 -eff) (4) Excentricidad: g mayor o igual que la suma de los espesores de pared de las

ramas (5) El valor menor Bb > 0.63 veces el mayor valor Bb

(a) Para el estado lmite de plastificacin de la pared del cordn

Pn sin = Fyt2 [9.8eff 0.5 ]Qf (K2-20)

= 0.90 (LRFD) = 1.67 (ASD)




Pn sin = 0.6Fy tB[2 + + eop ]Qf (K2-21) = 0.95 (LRFD) = 1.58 (ASD)

En la ecuacin anterior, el parmetro de punzonamiento exterior efectivo eop = 5 / no debe exceder de .

Este estado lmite no necesita ser verificado cuando Bb < (B-2t) o la rama no es cuadrada. (c) Para el estado lmite de fluencia por corte del cordn en la excentricidad, la

resistencia disponible debe ser verificada de acuerdo con la Seccin G5. Este estado lmite slo debe ser verificado cuando el cordn no es cuadrado.

(d) Para el estado lmite de fluencia local debido a la distribucin desbalanceada de carga

Pn = Fyb tb [2Hb + Bb + beoi - 4tb ] (K2-22)

= 0.95 (LRFD) = 1.58 (ASD)

Donde

beoi =[10/(B/t)][Fyt/Fybtb]BbBb (K2-23)

Este estado lmite necesita ser revisado solamente cuando la rama no es cuadrada o B/t



(b) Para la rama que traslapa, y para un traslape 50% < ov < 80% medido con respecto al ala que traslapa

Pn = Fybitbi[2Hbi -4tbi +beoi +beov ] (K2-25)

(c) Para la rama que traslapa, y para un traslape 80% Ov 100% medido con respecto al ala que traslapa

Pn = Fybitbi[2Hbi -4tbi +Bbi +beov ] (K2-26)

donde beoi es el ancho efectivo de la cara de la rama soldada al cordn

beoi = [10 / ( B / t ) ] [ ( Fyt ) / (Fybitbi)]Bbi Bb (K2-27) beov es el ancho efectivo de la cara de la rama soldada a la riostra traslapada

beov = [10 / ( B b j / t b j ) ] [ ( Fybjt bj) / (Fybitbi)]Bbi Bb (K2-28)

Bbi = ancho total de la rama que traslapa, cm (mm) Bbj = ancho total de la rama que es traslapada, cm (mm) Fybi = tensin de fluencia mnima especificada del material de la rama que traslapa, kgf/cm2 (MPa) Fybj = tensin de fluencia mnima especificada del material de la rama traslapada, kgf/cm2 (MPa) Hbi = altura total de la rama que traslapa, cm (mm) tbi = espesor de la rama que traslapa, cm (mm) tbj = espesor de la rama que es traslapada, cm (mm)

Para la rama que es traslapada, Pn no debe exceder de Pn de la rama que traslapa, calculada utilizando la Ecuacin K2-24, K2-25, o K2-26, segn corresponda, multiplicada por el factor (AbjFybj/AbiFybi), donde: Abi = rea bruta de la rama que es traslapada, cm

2 (mm2)

Abj = rea bruta de la rama que traslapa, cm2 (mm2)

3e. Soldaduras de las Ramas



Se debe considerar la no-uniformidad en la transferencia de carga a lo largo de la lnea de la soldadura, debido a las diferencias en la flexibilidad relativa de las paredes de los tubos en conexiones tubo-tubo, en el dimensionamiento de tales soldaduras. Esto puede ser considerado al limitar la longitud de soldadura total efectiva, Le, de soldaduras de tope y de filete a tubos rectangulares como se menciona a continuacin:

(a) En las conexiones en T, Y y en cruz: (i) Cuando 50

( ) ( )bbbbe tBtHL 2,1sin2,12 += (K2-29)

Cuando > 60

( )sin2.12 bb

etHL = (K2-30)

Se debe utilizar interpolacin lineal para determinar Le para valores de entre 50 y 60.

(b) En las conexiones en K con excentricidad, alrededor de cada rama:

(i) Cuando 50

)2.1(2sin)2.1(2

bbbb

e tBtHL += (K2-31)

(ii) Cuando 60c

( ) ( )bbbbe tBtHL 2.1sin2.12 += (K2-32)

Se debe utilizar interpolacin lineal para determinar Le para valores de entre 50 y 60. En vez de utilizar las disposiciones anteriores en las Ecuaciones K2-29 hasta K2-32, se permite utilizar otros procedimientos analticos y/o experimentales debidamente funda-mentados.

K3. CONEXIONES DE MOMENTO TUBO-TUBO

Las conexiones de momento tubo-tubo se definen como conexiones que consisten en una o dos ramas que estn directamente soldadas a un cordn continuo que pasa a travs de la conexin, con la rama o ramas cargadas por momentos de flexin.



Una conexin debe ser clasificada como:

(a) Una conexin en T cuando existe slo una rama y es perpendicular al cordn, y como una conexin en Y cuando existe slo una rama pero que no es perpendicular al cordn.

(b) Una conexin en cruz cuando existe una rama en cada lado (opuesto) del cordn. Para efectos de esta Especificacin, los ejes centrales de las ramas y del cordn deben caer en el mismo plano comn.

1. Definicin de Parmetros

B = ancho total del miembro principal de seccin tubo rectangular, medido a

90 del plano de la conexin, cm (mm) Bb = ancho total de la rama de seccin tubo rectangular, medido a 90 del

plano de la conexin, cm (mm) D = dimetro exterior del miembro principal de seccin tubo redondo, cm

(mm) Db = dimetro exterior de la rama de seccin tubo redondo, cm (mm) Fy = tensin de fluencia mnima especificada del material del miembro

principal tubular, kgf/cm2 (MPa) Fyb = tensin de fluencia mnima especificada del material de la rama tubular,

kgf/cm2 (MPa) Fu = tensin ltima mnima especificada del material del tubo, kgf/cm2 (MPa) H = altura total del miembro principal de seccin tubo rectangular, medida en

el plano de la conexin, cm (mm) Hb = altura total de la rama de seccin tubo rectangular, medida en el plano de

la conexin, cm (mm) t = espesor de diseo de la pared del miembro principal tubular, cm (mm) tb = espesor de diseo de la pared de la rama tubular, cm (mm) = la razn de ancho; la razn entre el dimetro de la rama y del cordn

= Db /D para tubos redondos; la razn entre el ancho total de la rama y del cordn = Bb /B para tubos rectangulares

= la razn de esbeltez del cordn; la razn entre el dimetro y el doble del espesor de pared = D/2t para tubos redondos; la razn entre el ancho y el doble del espesor de pared = B/2t para tubos rectangulares

= el parmetro de longitud de carga, aplicable solamente para tubos rectangulares; la razn entre la longitud de contacto de la rama con el cordn en el plano de conexin y el ancho del cordn = N/B , donde N = Hb / sin

= ngulo agudo entre la rama y el cordn () Criterio para Tubos Redondos



Se debe incorporar la interaccin de las tensiones debidas a las cargas del cordn y las cargas locales de conexin de las ramas a travs del parmetro de interaccin Q.

Cuando el cordn est en traccin Qf = 1

Cuando el cordn est en compresin

Qf /=1.0-0.3U(1+U) (K3-1)

donde U es la razn de utilizacin dado por

U =Pr/AgFc+Mr/SFc (K3-2)

Pr = resistencia axial requerida en el cordn, T (kN) Mr = resistencia de flexin requerida en el cordn, T-m (N-mm) Ag = rea bruta del cordn, cm2 (mm2) Fc = tensin disponible, kgf/cm2 (MPa) S = mdulo elstico del cordn, cm3 (mm3)


Pr = Pu = resistencia axial requerida en el cordn, utilizando las combinaciones de

cargas LRFD, T (kN) Mr = Mu = resistencia de flexin requerida en el cordn, utilizando las combi-

naciones de cargas LRFD, T-m (N-mm) Fc = Fy, kgf/cm2 (MPa)


Pr = Pa = resistencia axial requerida en el cordn, utilizando las combinaciones

de cargas ASD, T (kN) Mr = Ma = resistencia de flexin requerida en el cordn, utilizando las

combinaciones de cargas ASD, T-m (N-mm) Fc = 0.6 Fy, kgf/cm2 (MPa)

2a. Lmites de Aplicacin Estas disposiciones son aplicables solamente cuando la configuracin de la conexin se encuentra dentro de los siguientes lmites:

(1) ngulo de la rama: 30 (2) Esbeltez de la pared del cordn: razn entre el dimetro y el espesor de pared

menor o igual a 50 para las conexiones en T o Y; menor o igual a 40 para co-nexiones en cruz



(3) Esbeltez de pared de ramas en traccin: razn entre el dimetro y el espesor de pared menor o igual a 50

(4) Esbeltez de pared de ramas en compresin: razn entre el dimetro y el espesor de pared menor o igual a 0.05 E/Fy

(5) Razn de ancho: 0.2 Db /D 1.0 (6) Resistencia: Fy 3670 kgf/cm2 (360 MPa) para el cordn y las ramas (7) Ductilidad: Ey /Fu 0.8 para tubos

2b. Ramas con Momentos de Flexin en el Plano en las Conexiones en T, Y y Cruz

La resistencia de diseo, Mn, y la resistencia admisible, Mn / , deben ser el menor valor obtenido de acuerdo con los estados lmite de plastificacin del cordn y fluencia por corte (punzonamiento). (a) Para el estado lmite de plastificacin del cordn

Mn sin = 5.39Fyt20 .5DbQf (K3-3)

= 0.90 (LRFD) = 1.67 (ASD)


Mn = 0.6FytDb2 [(1 + 3sin) / 4 sin2 ] (K3-4)

= 0.95 (LRFD) = 1.58 (ASD)

Este estado lmite no necesita ser verificado cuando > ( l-l ) 2c. Ramas con Momentos de Flexin fuera del Plano en las Conexiones en T, Y y Cruz

La resistencia de diseo, Mn, y la resistencia admisible, Mn / , deben ser el menor valor obtenido de acuerdo con los estados lmite de plastificacin del cordn y fluencia por corte (punzonamiento). (a) Para el estado lmite de plastificacin del cordn

Mn sin = Fyt2Db [3.0 / (1 0.81)]Qf (K3.5)

= 0.90 (LRFD) = 1.67 (ASD)


Mn sin = 0.6FytD2b [(3 + sin) / 4 sin2 ]Qf (K3-6)



= 0.95 (LRFD) = 1.58 (ASD)

Este estado lmite no necesita ser verificado cuando > (1 - 1 / ) . 2d. Ramas con Combinacin de Momento de Flexin y Carga Axial en las Conexiones en

T, Y y Cruz Las conexiones sujetas a carga axial de rama, momento de flexin de rama en el plano y fuera del plano, o cualquier combinacin de estos efectos de carga deben satisfacer lo siguiente: Para diseo de acuerdo con la Seccin B3.3 (LRFD):

( Pr / Pn )+( Mr-ip / Mn-ip )2+( Mr-op / Mn-op )1.0 (K3-7)

donde

Pr = Pu = resistencia axial requerida en la rama, utilizando las combinaciones de cargas LRFD, T (kN) Pn = resistencia de diseo obtenida de la Seccin K2.2b Mr-ip = resistencia de flexin en el plano requerida en la rama, utilizando las

combinaciones de cargas LRFD, T-m (N-mm) Mn-ip = resistencia de diseo obtenida de la Seccin K3.2b Mr-op = resistencia de flexin fuera del plano requerida en la rama, utilizando las combinaciones de cargas LRFD, T-m (N-mm) Mn-op = resistencia de diseo obtenida de la Seccin K3.2c

Para diseo de acuerdo con la Seccin B3.4 (ASD): (Pr /(Pn / )) + (Mr-ip /(Mn-ip / ))2+(Mr-op /(Mn-op / )) 1.0 (K3-8) donde

Pr = resistencia axial requerida en la rama, utilizando las combinaciones de cargas ASD, T (kN) Pn / = resistencia de diseo obtenida de la Seccin K2.2b Mr-ip = resistencia de flexin en el plano requerida en la rama, utilizando las

combinaciones de cargas ASD, T-m (N-mm) Mn-ip / = resistencia de diseo obtenida de la Seccin K3.2b

Mr-op = resistencia de flexin fuera del plano requerida en la rama, utilizando

las combinaciones de cargas ASD, T-m (N-mm)



Mn-op / = resistencia de diseo obtenida de la Seccin K3.2c

Criterio para Tubos Rectangulares Se debe incorporar la interaccin de las tensiones debidas a las fuerzas del cordn y las fuerzas locales en la conexin de la rama en el parmetro de interaccin Qf. Cuando el cordn est en traccin:

Qf = 1 Cuando el cordn est en compresin: Qf = 1.3-0.4U / 1 (K3-9)

donde U es la razn de utilizacin entregada por

U = Pr /AgFc+Mr /SFc (K3-10)

y

Pr = resistencia axial requerida en el cordn, T (kN) Mr = resistencia de flexin requerida en el cordn, T-m (N-mm) Ag = rea bruta del cordn, cm2 (mm2) Fc = tensin disponible, kgf/cm2 (MPa) S = mdulo elstico del cordn, cm3 (mm3)


Pr = Pu = resistencia axial requerida en el cordn, utilizando las combinaciones

de cargas LRFD, T (kN) Mr = Mu= resistencia de flexin requerida en el cordn, utilizando las

combinaciones de cargas LRFD, T-m (N-mm) Fc = Fy, kgf/cm2 (MPa)


Pr = Pa = resistencia axial requerida en el cordn, utilizando las combinaciones

de cargas ASD, T (kN) Mr = Ma = resistencia de flexin requerida en el cordn, utilizando las combinaciones

de cargas ASD, T-m (N-mm) Fc = 0.6 Fy, kgf/cm2 (MPa)

Lmites de Aplicacin



El siguiente criterio es aplicable solamente cuando la configuracin de la conexin se encuentra dentro de los siguientes lmites:

(1) ngulo de la rama es aproximadamente 90 (2) Esbeltez de la pared del cordn: razn entre el ancho total y el espesor de pared menor o

igual a 35 (3) Esbeltez de pared de ramas en traccin: razn entre el ancho total y el espesor de pared

menor o igual a 35 (4) Esbeltez de pared de ramas en compresin:^razn entre el ancho total y el espesor de

pared menor o igual a 1.25 (E/Fyb) y tambin menor que 35 (5) Razn de ancho: razn entre el ancho total de la rama y del cordn mayor o igual a 0.25 (6) Razn de aspecto: 0.5 razn entre altura y ancho 2.0 (7) Resistencia: Fy 3 670 kgf/cm2 (360 MPa) para el cordn y las ramas (8) Ductilidad: Fy / Fu 0.80 para tubos

(9) Aplican otros lmites segn criterios especficos

3b. Ramas con Momentos de Flexin en el Plano en las Conexiones en T, y Cruz La resistencia de diseo, Mn, y la resistencia admisible, Mn /, deben ser el menor valor obtenido de acuerdo a los estados lmite de plastificacin del cordn, fluencia local de la pared lateral y fluencia local debido a la distribucin desbalanceada de carga. (a) Para el estado lmite de plastificacin del cordn:

Mn = Fyt2 Hb [(1 / 2 ) + 2 / (1- )0.5 + / (1 - )]Qf (K3-11)

= 1.00 (LRFD) = 1.50 (ASD) Este

estado lmite no necesita ser verificado cuando > 0.85.

(b) Para el estado lmite de fluencia local de la pared lateral:

Mn = 0.5F*yt (Hb + 5t )2 (K3-12)

= 1.00 (LRFD) = 1.50 (ASD) donde

Fy* = Fy para conexiones en T

Fy* = 0.8 Fy para conexiones en cruz



Este estado lmite no necesita ser verificado cuando > 0.85.

(c) Para el estado lmite de fluencia local debido a la distribucin desbalanceada de

carga:

Mn = Fyb [ Zb ( 1 beoi / Bb ) Bb Hb tb ] (K3-13)

= 0.95 (LRFD) = 1.58 (ASD)

donde beoi = [10/ (B / t)][Fyt /(Fybtb)]Bb Bb (K3-14) Zb = mdulo plstico de la rama en torno al eje de flexin, cm3 (mm3) Este estado lmite no necesita ser verificado cuando > 0.85.

3c. Ramas con Momentos de Flexin fuera del Plano en las Conexiones en T, y en Cruz La resistencia de diseo, Mn, y la resistencia admisible, Mn / deben ser el menor valor obtenido de acuerdo a los estados lmite de plastificacin de pared del cordn, fluencia local de la pared lateral, fluencia local debido a la distribucin desbalanceada de carga y falla por distorsin. (a) Para el estado lmite de plastificacin de pared del cordn:

Mn = Fyt2 [0.5Hb ( l + ) / (1 - ) + [ 2 BBb ( 1 + ) / (1 - )]0.5]Qf (K3-15) = 1.00 (LRFD) = 1.50 (ASD) Este estado lmite no necesita ser verificado cuando > 0.85 b) Para el estado lmite de fluencia local de la pared lateral Mn = F*y t (B t )(Hb + 5t ) (K3-16) = 1.00 (LRFD) = 1.50 (ASD)



donde

Fy* = Fy para conexiones en T Fy* = 0.8 Fy para conexiones en cruz

Este estado lmite no necesita ser verificado cuando 0.85.

(d) Para el estado lmite de falla por distorsin:

Mn = 2Fyt [ Hbt + [ BHt ( B+H )]0.5] (K3-19)

= 1.00 (LRFD) = 1.50 (ASD)

Este estado lmite no necesita ser verificado para las conexiones en cruz o las conexiones en T si la falla por distorsin se puede prevenir de alguna manera.

3d. Ramas con Combinacin de Momento de Flexin y Carga Axial en las Conexiones en T y en Cruz Las conexiones solicitadas a carga axial de rama, momento de flexin de rama en el plano y fuera del plano, o cualquier combinacin de estos efectos de carga deben satisfacer lo siguiente:




( Pr / Pn ) + ( Mr-ip / Mn-ip ) + ( Mr-op / Mn-op ) 1.0 K3-20) donde Pr = Pu = resistencia axial requerida en la rama, utilizando las combinaciones de cargas LRFD, T (kN) Pn = resistencia de diseo obtenida de la Seccin K2.3b Mr-tp = resistencia de flexin requerida en el plano requerida en la rama, utilizando las combinaciones de cargas LRFD, T-m (N-mm) Mn-ip = resistencia de diseo obtenida de la Seccin K3.3b Mr-op resistencia de flexin requerida fuera del plano requerida en la rama, utilizando las combinaciones de cargas LRFD, T-m (N-mm) Mn-op = resistencia de diseo obtenida de la Seccin K3.3c Para diseo de acuerdo con la Seccin B3.4 (ASD):

( Pr / (Pn / )) + ( Mr-ip / (Mn-ip / ))2 + ( Mr-op / (Mn-op / )) 1.0 (K3-21)

donde Pr = Pa = resistencia axial requerida en la rama, utilizando las combinaciones

de cargas ASD, T (kN) Pn / = resistencia de diseo obtenida de la Seccin K2.3b M r-ip = resistencia de flexin en el plano requerida en la rama, utilizando las combinaciones de cargas ASD, T-m (N-mm) M n-ip / = resistencia de diseo obtenida de la Seccin K3.3b M r-op = resistencia de flexin fuera del plano requerida en la rama,

utilizando las combinaciones de cargas ASD, T-m (N-mm) Mn-op / = resistencia de diseo obtenida de la Seccin K3.3c

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013 capitulo k diseno conexiones secc tubulares

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