diseño de conexiones de corte_agosto 09

Diseño de Conexiones de CorteANSI/AISC 360-05

Elaborado por.Ing. Eliud HernándezDealer CSI-VenezuelaVicepresidente INESA 58-412-2390553

Especial colaboración del TSU Héctor A. Díaz C.

Diplomado en Ingeniería EstructuralMexico DF Agosto 2009

Caracas, Julio 2009

Diseño de Conexiones de Corte

Caso 1: Conexión de Corte con plancha de Alma Extendida

Datos preliminares y predimensionado:

a.- Viga Secundaria

- Perfil: IPE-240

Altura de la viga: ds = 240 mm

Ancho de la viga: bfs = 120 mm

Espesor del ala: tfs = 9.8 mm

Espesor del alma: tws = 6.2 mm

- Tipo de acero: ASTM - A 36

Esfuerzo de fluencia del acero: Fys = 2530 Kg/cm2

Esfuerzo último del acero: Fus = 4080 Kg/cm2

b.- Viga maestra

- Perfil: IPE-330

Altura de la viga: dm = 330 mm Ancho de la viga: bfm = 160 mm Espesor del ala: tfm = 11.5 mm Espesor del alma: twm = 7.5 mm


Caso 1: Conexión de Corte con Rigidizador en Viga

c.- Planchas y pernos de conexión: d.- Soldaduras de la conexión:

Número de pernos: nb = 3 - Tipo de electrodo: E70XX Diámetro de los pernos en pulgadas db = 5/8 pulg

Diámetro nominal en milimetros: db = 15.9 mm Resistencia límite a tracción: FEXX = 4920 Kg/cm2

Diámetro del agujero: da = 17.5 mm Espesor soldadura en el alma: Dwy = 5 mm Separación entre pernos: Sv = 80 mm Espesor soldadura en las alas: Dwx = 5 mm Distancia horizontal al borde del perfil: Les = 30 mm Longitud soldadura en el alma: Lwy = 247 mm Distancia horizontal a borde de plancha: Leh = 30 mm Longitud soldadura en el ala: Lwx = 46.3 mm Distancia vertical a borde de plancha: Lev = 30 mm Longitud de la plancha de corte: Lp = 220 mm Centro de gravedad del grupo Xcgw =

Espesor tentativo de la plancha: tp = 8 mm de soldaduras: Ycgw = Separación entre vigas: e = 10 mm Corte en las esquinas de la plancha: clip = 30 mm

- Acero de la plancha: ASTM - A 36 e.- Fuerza de corte mayorada: Vu =

Esfuerzo de fluencia del acero: Fyp = 2530 Kg/cm2

Esfuerzo último del acero: Fup = 4080 Kg/cm2

- Tipo de pernos: A 325 (SR)

Capacidad nominal a corte: Fv = 4220 Kg/cm2

14.47 mm

8064.00 Kg

153.50 mm



Diseño de los pernos

a.- Excentricidad de la carga:

b.- Fuerza de corte sobre el perno más solicitado:

128 cm2

c.- Resistencia al corte de un perno, Según AISC 360-05, Cap. J, Sec. J3.6:

Para Ф =

1.99 cm2 > P* OK Ratio = 0.92

0.75

80.00 mm

5129.49 Kg

101.78 mm

2688.00 Kg

5791.11 Kg

14.47 mm

6284.31 Kg

2iP yI

*y

cgweswmfm Xletba 5.0cgwX

P

ux I

ayVP*

b

uy n

VP

*PAFR bvn

nR 42bb dA

22*yx PPP



d.- Resistencia al aplastamiento, Según AISC 360-05, Cap. J, Sec. J3.10:

Para Ф =

- Resistencia al aplastamiento de un perno sompre la plancha:

- Resistencia al aplastamiento de un perno sompre el alma de la viga:

> P* OK Ratio = 0.80

Espesores limites de la plancha:

- Espesor mínimo para prevenir el pandeo local de la plancha en flexión:

< tp OK

- Espesor máximo de la plancha, para garantizar la ductilidad rotacional en la conexión:

> tp OK

7239.72 Kg

9341.57 Kg

7239.72 Kg

9.54 mm

6.00 mm

0.75*PRn

uppbn Ftdr 4.2

uswsbn Ftdr 4.2

nn rR min

min,

164.25

2 pb

máxP tdmáxt

mmLmáxt P

P 6,64min



Resistencia al corte de la plancha de conexión:

a.- Cedencia por corte de la plancha, Según AISC 360-05, Cap. J, Sec. J4.2a:

Para Ф =

cm2 > Vu OK Ratio = 0.30

b.- Rotura por corte de la plancha, Según AISC 360-05, Cap. J, Sec. J4.2b:

Para Ф =

13.4 cm2 > Vu OK Ratio = 0.33

c.- Bloque de corte, Según AISC 360-05, Cap. J, Sec. J4.3

Para Ф =

15.2 cm2

11.7 cm2

1.7 cm2 > Vu OK Ratio = 0.36

24602.40 Kg

0.75

0.75

22507.20 Kg

17.60 26716.80 Kg

1.00

baPPnv ndLtA

ugypn VAFR 60.0

PPg LtA nR

nR

ntupgvyp

ntupnvupn AFAF

AFAFR

6.06.0

min

evppgv LLtA

un VR

5.0baevPPnv ndLLtA

2a

ehPntdLtA nR

unvupn VAFR 60.0



Resistencia a la flexión de la porsión extendida de la plancha de conexión:

a.- Resistencia requerida a la flexión:

ep = a =

b.- Cedencia por flexión de la plancha:

Para Ф =

- Esfuerzo critico de flexión en presencia del esfuerzo cortante, fv:

Kg/cm2 2134 Kg/cm2

- Resistencia a la flexión:

64.5 cm3 > Mu OK Ratio = 0.60

c.- Rotura por flexión de la plancha:

Para Ф =

48.24 cm3

> Mu OK Ratio = 0.56

0.75

0.90

458.18

137728.97 Kg-cm

147621.82 Kg-cm

101.78 mm 82071.84 Kg-cm Puu eVM

g

uv A

Vf 22 3 vypcr fFF

nM

nM

P

abbvP

Pnet L

dnnSLtS 16

222

unetuPn MSFM

uPcrn MSFM

6

2PP

PLtS



Diseño de la soldadura:

a.- Analisis elastico de tensiones en la soldadura:

- Propiedades de la soldadura:

POS123

- Tensiones en los puntos criticos:

POS Esfuerzo máximo en la soldadura:AB f = 1447

b.- Resistencia de la soldadura:

2214 > f OK Ratio = 0.65

1065.60

1200.31

977.56-14.47 123.50 787.23 579.56

f (Kg/cm2)61.78 153.50 978.46

163.52873.28

1446.68Xj (mm) Yj (mm) fx (Kg/cm2) fy (Kg/cm2)

SUMA = 331.06 1287.53

163.52 412.63462.28

38.65 153.50 158.29 412.63-14.47 0.00 14.4738.65 -153.50 158.29

Xi (mm) Yi (mm) r (mm) Ip (cm4)Aw (mm2)

101.78 mm 82071.84 Kg-cm

Kg/cm2

Kg/cm2

EXXw FF 60,075,0

aew wuu eVM

22yx fff

22iii yxr

2

2

12 iw

wiP rLAIwiiwi LDA22

P

jux I

xMf

P

ju

w

uy I

xMAVf


Caso 2: Conexión de Corte con destaje de Alas de Viga - Tipo de acero: ASTM - A 36

Esfuerzo de fluencia del acero: Fys = 2530 Kg/cm2

Esfuerzo último del acero: Fus = 4080 Kg/cm2 c.- Viga maestra

b.- Planchas y pernos de conexión: - Perfil: VP-350

Número de pernos: nb = 3 Altura de la viga: dm = 350 mm

Diámetro de los pernos en pulgadas db = 5/8 pulg Ancho de la viga: bfm = 175 mm

Diámetro nominal en milimetros: db = 15.9 mm Espesor del ala: tfm = 12 mm

Diámetro del agujero: da = 17.5 mm Espesor del alma: twm = 6 mm

Separación entre pernos: Sv = 120 mm Distancia horizontal al borde del perfil: Le1 = 35 mm d.- Soldaduras: Distancia al borde superior del perfil: Le2 = 35 mm

Distancia al borde inferior del perfil: Le3 = 35 mm - Tipo de electrodo: E60XX Espesor del rigidizador: tp = 6 mm

Corte en las esquinas de la plancha: clip = 30 mm Resistencia límite a tracción: FEXX = 4220 Kg/cm2

Espesor soldadura en el alma: Dwy = 6 mm - Acero de la plancha: ASTM - A 36 Espesor soldadura en las alas: Dwx = 6 mm

Longitud soldadura en el alma: Lwy = 266 mm

Esfuerzo de fluencia del acero: Fyp = 2530 Kg/cm2 Longitud soldadura en las alas: Lwx = 54.5 mm

Esfuerzo último del acero: Fup = 4080 Kg/cm2

Centro de gravedad del grupo Xcgw =

- Tipo de pernos: A 325 (SR) de soldaduras: Ycgw =

Capacidad nominal a corte: Fv = 4220 Kg/cm2 e.- Fuerza de corte mayorada: Vu =

16.64 mm

163.00 mm

16000.00 Kg


Caso 2: Conexión de Corte con destaje de Alas de Viga

Datos preliminares y predimensionado:

a.- Viga Secundaria

- Perfil: VP-350

Altura de la viga: ds = 350 mm

Ancho de la viga: bfs = 175 mm

Espesor del ala: tfs = 12 mm

Espesor del alma: tws = 6 mm Longitud del destaje: c = 85 mm

Altura del destaje: dc = 20 mm

Altura de la viga con las alas destajadas: h0 = 310 mm Separación entre alas de vigas: e = 10 mm



Diseño de los pernos

a.- Excentricidad de la carga:

b.- Fuerza de corte sobre el perno más solicitado:

288 cm2

c.- Resistencia al corte de un perno, Según AISC 360-05, Cap. J, Sec. J3.6:

Para Ф =

1.99 cm2 > P* OK Ratio = 0.90

5333.33 Kg

5647.47 Kg

27.86 mm

1857.29 Kg

120.00 mm

6284.31 Kg

16.64 mm 27.86 mm

0.75

2iP yI

*y

cgwX

b

uy n

VP

*PAFR bvn

nR 42bb dA

22*yx PPP

cgwewmfm Xcletba 15.0

aane bb ,04.014.25max

P

bux I

yeVP*



d.- Resistencia al aplastamiento, Según AISC 360-05, Cap. J, Sec. J3.10:

Para Ф =

- Resistencia al aplastamiento de un perno sompre la plancha:

- Resistencia al aplastamiento de un perno sompre el alma de la viga:

> P* OK Ratio = 0.81

Rotura por flexión de la sección destajada de la viga:

Para Ф =

76.6 cm3

> Vu OK Ratio = 0.53

7006.18 Kg

7006.18 Kg

7006.18 Kg

0.75

0.75

77.859 mm 30101.26 Kg

*PRn

uppbn Ftdr 4.2

uswsbn Ftdr 4.2

nn rR min

alce es 1

us

netusn V

eSFR

nR

0

2220

16 h

dnnShtS abbvwsnet



Pandeo lateral torsional de la sección destajada de la viga:

Para Ф =

- Verificación de los parametros: c ≤ 2ds c = < 2ds OKdc ≤ 0.2ds dc = < 0.2ds OK

- Factor de ajuste: 3.07

- Esfuerzo critico de pandeo:

96.1 cm3 > Vu OK Ratio = 0.68

2530.00 Kg

0.75

20 mm = 70 mm

= 700 mm85 mm

23420.41 Kg

s

cd d

df 5.75.3

us

netcrn V

eSFR

ysdw

cr FfchtEF

0

2

62.0 crF

6

20htS ws

netnR



Resistencia al corte de la sección destajada de la viga:

a.- Cedencia por corte, Según AISC 360-05, Cap. J, Sec. J4.2a:

Para Ф =

cm2 > Vu OK Ratio = 0.57

b.- Rotura por corte, Según AISC 360-05, Cap. J, Sec. J4.2b:

Para Ф =

15.45 cm2 > Vu OK Ratio = 0.56

c.- Bloque de corte, Según AISC 360-05, Cap. J, Sec. J4.3

Para Ф =

16.5 cm2

13.9 cm2

1.575 cm2 > Vu OK Ratio = 0.68

18.60 28234.80 Kg

1.00

28366.20 Kg

0.75

0.75

23604.75 Kg

nR

nR

ntupgvyp

ntupnvupn AFAF

AFAFR

6.06.0

minun VR

nR

30 ewsgv LhtA

5.030 baewsnv ndLhtA

21a

ewsntdLtA

ugysn VAFR 60.0

unvusn VAFR 60.0

0htA wsgs

bawsns ndhtA 0



Resistencia al corte de la plancha o rigidizador:

a.- Cedencia por corte, Según AISC 360-05, Cap. J, Sec. J4.2a:

Para Ф =

19.56 cm2 > Vu OK Ratio = 0.54

b.- Rotura por corte, Según AISC 360-05, Cap. J, Sec. J4.2b:

Para Ф =

16.41 cm2 > Vu OK Ratio = 0.53

Espesor mínimo de la plancha para prevenir el pandeo local:

< tP 14.08 < 16.13 OK5.63 mm

29692.08 Kg

1.00

30128.76 Kg

0.75

ugypn VAFR 60.0

nR

unvupn VAFR 60.0

fmmPgp tdtA 2

baPgpnp ndtAA nR

ypp

p

FE

tb

56.015min

pp

bt


Caso 2: Conexión de Corte con destaje de Alas de VigaDiseño de la soldadura:

a.- Analisis elastico de tensiones en la soldadura:

- Propiedades de la soldadura:

POS123

- Tensiones en los puntos criticos:

POS Esfuerzo máximo en la soldadura:AB f =

b.- Resistencia de la soldadura:

1899 > f OK Ratio = 0.79

67.86 163.00 721.86 1306.181102.49-16.64 133.00 589.00 931.97

658.19SUMA = 2013.06

40.61 163.00 167.98

Xj (mm) Yj (mm) fx (Kg/cm2) fy (Kg/cm2)

658.19Aw (mm2)

-16.64 0.00 16.64 696.6840.61 -163.00 167.98

1590.99231.22

1128.54231.22

55.719 mm 89149.87 Kg-cm

Xi (mm) Yi (mm) r (mm) Ip (cm4)

1492.381492.38

f (Kg/cm2)

Kg/cm2

Kg/cm2

EXXw FF 60,075,0

wuu eVM

P

jux I

xMf

22yx fff

aee bw

22iii yxr

2

2

12 iw

wiP rLAIwiiwi LDA22

P

ju

w

uy I

xMAV

f

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