fundamentos del diseno de conexiones_3

3-1

SESIN 3

CONEXIONES A CORTANTE

VIGAS A TRABES

VIGAS A COLUMNAS

3-2

CURVA MOMENTO ROTACIN

Tipo I Conexiones a momento

Tipo III Conexiones a momento

Tpica lnea de la viga

Tipo II Conexiones a cortante simple

Rotacin

M

o

m

e

n

t

o

M

3-3

CONEXIONES TIPO

Placa de extremo a cortante

Doble ngulo Simple ngulo

Placa sencilla en cortante (placa de oreja)

T (cortada de un perfil W o IR)

ngulos de asiento, atiesados y no atiesados

3-4

PLACA EXTREMO A CORTANTE

Ventajas:Sencilla pocas partesLa viga no lleva agujeros

Desventajas:Se requiere cortar la viga a un largo exacto

Comentario:

En los E.U. no es frecuente, es comn en Europa y en Australia

3-6

CONEXIONES CON DOS NGULOS

Ventajas:La longitud de la viga puede variarSe puede atornillar o soldar a la viga

Desventajas:En patines de columna deben instalarse de ladoPor alma da problemas en montaje

3-9

DONLE NGULO

2 ngulos

3-11

DOBLE NGULO

2 ngulos

3-12

DOBLE NGULO

2 ngulos

Conexin de navaja con dos ngulos

3-13

VentajasElimina problemas de montajePocas partes

DesventajasRequiere ngulo gruesoMayor cantidad de tornillos o soldadura

ComentariosNo se recomienda si las vigas no estn contraventeadas

CONEXIN CON UN NGULO

Alternativamente soldada o atornillada

3-15

CONEXIN DE PLACA SENCILLA O SHEAR TAB

VentajasSencilla pocas partesNo hay soldadura en la viga

DesventajasAtiesa mas que otros tiposRequiere un diseo cuidadoso

ComentariosExisten dos modelos de diseo con muy diferentes resultados

3-17

CONEXIN CON UNA T RECORTADA

VentajasPor un solo lado

DesventajasLa T puede ser muy pesadaRequiere mas atiesamiento excepto la conexin de placa sencilla

ComentariosBsicamente se usa para conectar a un muro de concreto o alguna construccin ya existente

Muro

Tee

3-18

CONEXIN DE ASIENTO NO ATIESADO

VentajasPocas partesPocos tornillos

DesventajasRequiere ngulo de estabilidadResistencia limitada

ComentariosUsada para conectar la viga al alma de la columna

3-19

CONEXIN DE ASIENTO ATIESADO

Placa de asientoAtiesadorOpcional

ComentariosComnmente usada para conectar al alma de una columna

VentajasPocas partesPocos tornillos

DesventajasRequiere ngulo de estabilidadIntroduce en la columna un estado lmite

Sujetador

Sujetador alternativo

3-21

CONSIDERACIONES DE DISEO

Dnde esta la articulacin?

3-22


Respuesta: En el lado extremo mas flexible

3-23


Donde esta la articulacin?

3-24


Consideraciones de ductilidadEspesor del ngulo 5/8 (8.5 mm) (Dobles ngulos)Escantilln amplio (gramil) Amplio espacio vertical para soldar con remates horizontales mnimo

3-25


Longitud de la viga: Tolerancia 1/4 in

Al acomodar o ajustar:

La separacin del canto de la viga al alma de la trabe (setback) en clculos es usual de 1/2

La distancia al borde se tomar de 1/4 menos que la detallada

3-26


Tolerancia en longitud de viga

(setback) separacin del canto de la viga al alma de la trabe

3-27


Tolerancia en la longitud de la viga (recortada)

Mnimo 1/4

3-28


Longitud efectiva de diseo

Cuando una soldadura se termina al aire la longitud dimensional de ella se reducir en un tamao de la soldadura para los clculos

3-29


Longitud efectiva de la soldadura

Placa de extremo en cortante Leff = Lw - 2tw

3-30

NUEVOS ESTADOS LMITES

Block de cortante en vigas despatinadas por patn superior

Atornilladas por alma

Soldadas por alma

Resistencia a la flexin en vigas despatinadas

3-31

BLOCK DE CORTANTE EN VIGAS RECORTADAS

(a) Conexin atornillada (b) Conexin soldada

rea en cortante

rea en tensin

rea en cortante

rea en tensin

n tornillos a s separacin

3-32


Seccin J4.3 (Especificaciones LRFD 1999)

Resistencia a la ruptura en block de cortante

Cuando:

Cuando:

3-33


Rn = Tensin de ruptura Fluencia Opuesta+

mx. Cortante de ruptura Ruptura opuesta

mn.

3-34

VIGAS SIMPLEMENTE DESPATINADAS

Conexin a cortante simple

Revisar pandeo aqu

3-35

VIGAS DOBLEMENTE DESPATINADAS


Revisar pandeo aqu

3-36

RESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADAS

Mu = Rue bMnFluencia en flexin

bMn = 0.90 Fy SnetaSneta = mdulo de seccin neta

Pandeo local del alma

bMn = FbcSnetaConexin a cortante simple

Revisar pandeo aqu

3-37


Para vigas simplemente despatinadasLimitacionesc 2ddc d/2Fbc 23590(tw/h0)2 f k 0.9Fyf =2(c/d) para c/d 1.0f =1+(c/d) para c/d > 1.0k =2.2(h0/c)1.65 para c/h0 1.0k =2.2(h0/c) para c/h0 > 1.0


3-38



Para vigas doblemente despatinadasLimitaciones

c 2ddct 0.2ddcb 0.2d

Fbc = 50840[tw2/(c h0)]fd0.9FyFd=3.5 - 7.5(dc/d)dc = mx(dct , dcb)

3-39


Ejemplo: Determinar si es adecuada

3-40


Datos:

W14x30 Acero A992

d = 13.8 in

tw = 0.270 in

h0 = 13.8 3 = 10.8 in

Sneto = 8.31 in3 Tabla 9.2

3-42


Ejemplo

3-43


Es adecuada

3-44

PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE

Nota: El espesor de la placa extremo estar dentro de los lmites de 1/4 a 3/8 in

3-45

ESTADOS MINIMOS DE LA PLACA EXTREMO EN CORTANTE

Viga:1. Fluencia por cortante en la viga2. En vigas despatinadas, resistencia a la flexin3. Resistencia del alma en la zona de la soldadura

Soldadura4. Ruptura de la soldadura

3-46

Placa:1. Fluencia por cortante 1-12. Ruptura por cortante 2-23. Block de cortante 3-34. Penetracin y desgarre 4 y 5

Tornillos5. Cortante en tornillo

Trabe o columnaPenetracin y desgarre

ESTADOS LMITES DE LA PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE

3-47

PLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLO

Determinar Vn para tornillos de:3/4 in A325N E70XX

3-48


Datos: W14x30 Fy= 50 ksi Fu = 65 ksi

d = 13.84 in tw = 0.27 in

Vigas estado lmite

Fluencia por cortante

Vn = 0.9 (0.6Fy)h0tw= 0.9(0.6x50)(10.84)(0.27) = 79 k

3-49


Viga despatinada resistencia a flexin

Del ejemplo anterior

Mn = 374.0 kipsCon e = longitud del despatinado + espesor de la

placa extremo

e = 8.0 + 0.25 = 8.25 in

Vn = 374.0/8.25 = 45.3 k

3-50


Resistencia del alma de la viga en la soldadura

Placa:

L = 8.5 in

tsold = 3/16 in

Vn = 0.9 (0.6Fy)(L-2tsold)tw= 0.9(0.6x50)[8.5-(2 x 3/16)](0.27) = 52.9 k

La rotura del alma de la viga en la zona de la soldadura no controla

3-51


Soldadura, Estado Lmite

3/16 in tamao D de la soldadura (es placa de 1/4)

Tamao mnimo 3/16 in OK

Vn = (Dx1.392)(L-2tsold)= (2x3x1.392)[8.5-(2 x 3/16)]

= 67.9 k

3-52


Placa estado lmite:

tp =1/4 Acero A36

Fy = 36 ksi

Fu = 58 ksi

Fluencia por cortante en la placaVn = 0.9 (0.6Fy)(2Ltp)

= 0.9(0.6x36)(2x8.5x1/4) = 82.6 k

3-53


Placa:

Ruptura por cortante

3-54


Placa:

Block de cortante

PL x 6 x 0-8

Ruptura x tensin Fluencia OppRn = +mx. Ruptura x cortante mn. Ruptura Opp

3-55


Placa:Block de cortanteTensin de rupturaFuAnt= 58(1.25-0.5x7/8)(2x1/4)

= 23.6 kRuptura por cortante0.6FuAnv= (0.6x58)(7.5-2.5x7/8)(2x1/4)

= 88.1 kControla la ruptura por cortante

3-56


Ruptura opuesta

FuAnt=23.6 k

Fluencia opuesta

FyAgt=36(1.25)(2x1/4)

=22.5 kips

Controla la fluencia opuesta

3-57


Placa: Block de cortante

Vn= 0.75(Ruptura por cortante + Fluencia en tensin)

= 0.75(88.1+22.5)

= 83.0 k

3-58


Placa

Penetracin y desgarre

Penetracin: 2.4Fudbt = (2.4x58)(3/4x1/4)

= 26.1 k

en borde: 1.2FuLct = (1.2x58)(1.25-13/32)(1/4)

= 13.6 k < 26.1 k

Otro: 1.2FuLct = (1.2x58)(3-13/32)(1/4)

= 38.1 > 26.1 k

3-59


Placa: Penetracin / desgarre

Vn = (2 x en borde + 4 x otro)= 0.75(2x13.6)+0.75(4x26.1)

= 98.7 k

3-60


Tornillo: Ruptura

A325-N Fv = 48 ksi

Vn = 0.75FvAb= 0.75(48)(6x0.4418)

= 6x15.9 = 95.4 k

3-61


La resistencia a la flexin de la viga despatinada es la que controla la conexin:Vn = 45.6 k > 40 k

3-62

CONEXIONES CON DOS NGULOS

Atornilladas a la trabe Soldadas a la vigaSe pueden usar agujeros horizontales sobredimensionados en corto2 ngulos atornillados y soldados

3-63

NGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS

Hiptesis: La articulacin se encuentra en el elemento soportante (la trabe)

La soldadura en el alma de la viga esta sujeta a cortante excntrico

2 ngulos

3-64


Estados lmites posibles

En la viga:


En vigas despatinadas, resistencia por flexin

Block de cortante

Resistencia del alma en la zona de la soldadura

Soldadura:

Ruptura de la soldadura por el efecto del cortante excntrico

3-65

Estados lmites posibles

En los ngulos:


Ruptura por cortante

Block de cortante

Penetracin y desgarre

En tornillos:

Ruptura por cortante en la trabe: penetracin y desgarre


3-66

Determine Vn para los estados lmites:En la viga: block de cortante en el alma

Ruptura en el alma, por excentricidad

Resistencia del alma de la viga en la soldadura

NGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLO

3-67


3-68

1 Block de cortante en el alma de la viga

0.6FuAnv = 0.6(65)(8.75x0.27)

= 92.1 k

FuAnt = (65)(3-1/2-1/4)(0.27)

= 39.5 < 92.1 k

(La ruptura por cortante controla)

FyAst = (50)(3-1/2-1/4)(0.27)

= 30.4 < 39.5 k (controla la fluencia por tensin)

rea en cortante

rea en tensin


3-69

Resistencia del Block de cortante en el alma de la viga

Vn = 0.75(ruptura mxima + mnima opuesta)= 0.75( ruptura por cortante +

fluencia por tensin)

= 0.75(92.1 + 30.4) = 91.9 k


3-70

2 Ruptura en la soldadura debido al cortante excntrico

Dimensiones de la tabla 8-9

K, xL, a, etc.

Vn = CC1DL


3-71

2 Ruptura en la soldadura debido al cortante excntrico

Vn = CC1DL donde C = coeficiente efectivo de soldadura

C1 = Fu del metal soldante / 70

D = nmero de 1/16 avos del tamao de la soldadura


3-74

K = 2.5/8.5 = 0.29 x = 0.053xL = 0.053 x 8.5 = 0.45 in

a = (3.0 0.45)/8.5 = 0.3


3-75

Usando la tabla 8-8

C = 2.06C1 = 1 para electrodo E77XX

D = 3

Vn = CC1DL= (2.06)(1.0)(2x3)(8.5)

= 105.6 k


3-76

3. Resistencia del alma de la viga en la soldadura


3-77

FIN

SESIN 3

SESIN 3CURVA MOMENTO ROTACINCONEXIONES TIPOPLACA EXTREMO A CORTANTECONEXIONES CON DOS NGULOSDONLE NGULODOBLE NGULODOBLE NGULOCONEXIN DE PLACA SENCILLA O SHEAR TABCONEXIN CON UNA T RECORTADACONEXIN DE ASIENTO NO ATIESADOCONEXIN DE ASIENTO ATIESADOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEONUEVOS ESTADOS LMITESBLOCK DE CORTANTE EN VIGAS RECORTADASBLOCK DE CORTANTE EN VIGAS RECORTADASBLOCK DE CORTANTE EN VIGAS RECORTADASVIGAS SIMPLEMENTE DESPATINADASVIGAS DOBLEMENTE DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASPLACA DE EXTREMO EN CORTANTEESTADOS MINIMOS DE LA PLACA EXTREMO EN CORTANTEESTADOS LMITES DE LA PLACA DE EXTREMO EN CORTANTEPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOCONEXIONES CON DOS NGULOSNGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOSNGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOSNGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLOSESIN 3CURVA MOMENTO ROTACINCONEXIONES TIPOPLACA EXTREMO A CORTANTECONEXIONES CON DOS NGULOSDONLE NGULODOBLE NGULODOBLE NGULOCONEXIN DE PLACA SENCILLA O SHEAR TABCONEXIN CON UNA T RECORTADACONEXIN DE ASIENTO NO ATIESADOCONEXIN DE ASIENTO ATIESADOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEOCONSIDERACIONES DE DISEONUEVOS ESTADOS LMITESBLOCK DE CORTANTE EN VIGAS RECORTADASBLOCK DE CORTANTE EN VIGAS RECORTADASBLOCK DE CORTANTE EN VIGAS RECORTADASVIGAS SIMPLEMENTE DESPATINADASVIGAS DOBLEMENTE DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASRESISTENCIA A LA FLEXIN EN VIGAS DESPATINADASPLACA DE EXTREMO EN CORTANTEESTADOS MINIMOS DE LA PLACA EXTREMO EN CORTANTEESTADOS LMITES DE LA PLACA DE EXTREMO EN CORTANTEPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOPLACA DE EXTREMO EN CORTANTE: EJEMPLOCONEXIONES CON DOS NGULOSNGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOSNGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOSNGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLONGULOS DOBLES ATORNILLADOS Y SOLDADOS: EJEMPLO

fundamentos del diseno de conexiones_3

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