Diseo a La Traccin LRFD4

Curso: DISEÑO EN ACERO 1

Diseño a la Tracción LRFD

Nota: Este archivo es solo un complemento de los contenidos vistos en clases. USACh - Departamento de Ingeniería en Obras Civiles - Curso: Diseño en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Diseño a la Tracción LRFD La resistencia nominal a la tracción es el mínimo de: a) Fluencia de la sección bruta: Pu = φt Fy Ag con φt = 0.9 b)Fractura de la sección neta efectiva: Pu = φt Fu Ae con φt = 0.75 c) Falla por Bloque de corte: USACh - Departamento de Ingeniería en Obras Civiles - Curso: Diseño en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Diseño a la Tracción LRFD c) Falla por Bloque de corte:

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Diseño a la Tracción LRFD Diseño Bloque de corte: Pu = φt Rn con φt = 0.75 2 tipos de falla son posibles: Caso 1: Falla por fractura en tracción Caso 2: Falla por fractura en corte


Diseño a la Tracción LRFD Diseño Bloque de corte: Caso 1: Falla por fractura en tracción + fluencia en corte Fu Ant ≥ (0,6 Fu) Anv Rn = 0,6 Fy Agv + Fu Ant Ant = área neta en tracción Anv = área neta en corte Agv = área bruta en corte USACh - Departamento de Ingeniería en Obras Civiles - Curso: Diseño en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Diseño a la Tracción LRFD Diseño Bloque de corte: Caso 2: Falla por fractura en corte + fluencia en tracción Fu Ant ≤ (0,6 Fu) Anv Rn = 0,6 Fu Anv + Fy Agt Ant = área neta en tracción Anv = área neta en corte Agt = área bruta en tracción USACh - Departamento de Ingeniería en Obras Civiles - Curso: Diseño en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Cuando no todos los elementos de la sección están conectados, los elementos conectados pueden ser sobrecargados mientras que el resto de los elementos tienen tensiones menores. Esto se toma en cuenta usando un área reducida: el Area neta efectiva, Ae USACh - Departamento de Ingeniería en Obras Civiles - Curso: Diseño en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Area neta efectiva, Ae

Uniones apernadas Ae = UAn

Si todos los elementos de la sección están conectados: U = 1



Uniones apernadas: Valores recomendados de U



Uniones apernadas: Valores recomendados de U Si SOLO ALGUNOS DE LOS ELEMENTOS DE LA SECCION ESTAN CONECTADOS U = 1 – X/L ≤ 0,9


Area neta efectiva, Ae -

U = 1 – X/L ≤ 0,9


Diseño a la Tracción LRFD Procedimiento de Diseño 1) Seleccionar una sección de prueba considerando el área bruta mínima que satisfaga las condiciones de : b)Fluencia de la sección bruta: Ag = Pu /(φt Fy) b)Fractura de la sección neta: Ag = Pu /(φt FuU)+ área de perforación

estimada


Diseño a la Tracción LRFD Procedimiento de Diseño 2) Seleccionar una sección de prueba considerando una esbeltez L/r < 300 AASHTO (puentes): L/r < 200 para elementos principales L/r < 240 para elementos secundarios


Diseño a la Tracción LRFD Barras con Hilo


Diseño a la Tracción LRFD Barras con Hilo

AD = Pu /(φ 0.75 Fu) con φ = 0.75 AD = área calculada al exterior del hilo USACh - Departamento de Ingeniería en Obras Civiles - Curso: Diseño en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Uniones apernadas UNION POR CIZALLE SIMPLE

UNION POR CIZALLE DOBLE


Uniones apernadas UNIONES TIPO APLASTAMIENTO

-PERNOS TENSADOS EN FORMA LEVE -LAS PLACAS SE MANTIENEN UNIDAS POR PERNOS SUJETOS A CORTE -SE PERMITE DESLIZAMIENTO MINIMO ENTRE PLACAS


Uniones apernadas UNIONES TIPO DESLIZAMIENTO CRITICO

-PERNOS COMPLETAMENTE TENSADOS -LAS PLACAS SE MANTIENEN UNIDAS POR FRICCION EN LA SUPERFICIE DE CONTACTO DEBIDO A LA PRESION EJERCIDA POR LOS PERNOS -NO SE PERMITE DESLIZAMIENTO ENTRE PLACAS


Uniones apernadas UNIONES TIPO APLASTAMIENTO Resistencia al Corte o Tracción: φ Rn Rn = Fn Ab Fn =

Resistencia nominal al corte Fv Resistencia nominal a la tracción Ft

φ = 0.75

TABLA J3.2


RESISTENCIA AL CORTE, Fv


RESISTENCIA A LA TRACCION, Ft


A325 and A490 Bolts 3/4 in. Dia. 7/8 in. Dia. 1 1/4 in. Dia.


Pernos: Falla por aplastamiento en la plancha


Unión Apernada: Falla por aplastamiento y corte en la plancha aplastamiento

corte


Unión Apernada: Falla por aplastamiento y corte en la plancha

corte

aplastamiento


Resistencia al aplastamiento φ Rn φ = 0.75 si las deformaciones alrededor de los agujeros son críticas

Rn = 2.4 d t Fu si las deformaciones alrededor de los agujeros no son importantes

Rn = Lc t Fu ≤ 3.0 d t Fu pernos cercanos a los bordes Rn = ( s –d/2) t Fu ≤ 3.0 d t Fu demás pernos


Unión Tipo Aplastamiento

interacción corte-tracción


Unión Tipo Aplastamiento interacción corte-tracción

La resistencia de diseño al corte de un perno sujeto a una interacción de tracción y corte es: φ Fv Ab con Fv según la tabla J3.2 y φt = 0.75 φ F fv ≤ v


Unión Tipo Aplastamiento interacción corte-tracción

La resistencia de diseño a la tracción de un perno sujeto a una interacción de tracción y corte es función de fv la tensión de corte producida con cargas mayoradas. Esta resistencia es: φt Ft Ab con Ft según la tabla J3.5 y φt = 0.75

f t ≤ φt F t



Unión Tipo Aplastamiento -interacción corte-tracción



-PERNOS COMPLETAMENTE TENSADOS -LAS PLACAS SE MANTIENEN UNIDAS POR FRICCION EN LA SUPERFICIE DE CONTACTO DEBIDO A LA PRESION EJERCIDA POR LOS PERNOS -NO SE PERMITE DESLIZAMIENTO ENTRE PLACAS


Uniones apernadas UNIONES TIPO DESLIZAMIENTO CRITICO (Tabla ICHA Comparar con Tabla J.3.1)


Uniones apernadas

UNIONES TIPO DESLIZAMIENTO CRITICO







LLAVE DE TORQUE


Uniones de deslizamiento crítico Resistencia Nominal al Corte • Se pueden usar dos métodos de diseño

- Cargas de servicio (LRFD Sección J3.8a) – Cargas mayoradas (LRFD Apéndice J3.8b) • Ambos métodos de diseño requieren: - una capacidad adecuada al aplastamiento bajo cargas mayoradas (en el diseño se asume que algún deslizamiento ocurre bajo la carga última y que la carga se transmite por aplastamiento) - una capacidad adecuada de los pernos al corte bajo cargas mayoradas USACh - Departamento de Ingeniería en Obras Civiles - Curso: Diseño en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Uniones de deslizamiento crítico dimensionadas para cargas de servicio. La resistencia de diseño al corte de un perno es ФFvAb

donde Ф = 1,0 para agujeros normales, holgados, ovalados cortos, y ovalados largos cuando el eje más largo es perpendicular a la línea de fuerza. Ф = 0,85 para agujeros ovalados largos cuando el eje más largo es paralelo a la línea de fuerza. Fv = la resistencia nominal al deslizamiento crítico indicada en la Tabla J.3-6 (MPa) USACh - Departamento de Ingeniería en Obras Civiles - Curso: Diseño en Acero 1 - Prof. Luis Leiva


Los valores de Fv de la Tabla J.3-6 están calculados para superficies en contacto de Clase A (coeficiente de deslizamiento 0,33), con superficies no pintadas, limpias de cascarilla de laminación y polvo, con escamas de laminación firmes o superficies con recubrimientos Clase A aplicadas sobre superficies arenadas. USACh - Departamento de Ingeniería en Obras Civiles - Curso: Diseño en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Uniones de deslizamiento crítico dimensionadas para cargas de servicio.




Deberán ejecutarse agujeros normales en las uniones de planchas , a menos que el ingeniero apruebe agujeros holgados, ovalados cortos u ovalados largos en uniones apernadas. Se pueden introducir chapas de relleno de hasta 6 mm, dentro de uniones de deslizamiento crítico calculadas sobre la base de agujeros normales, sin hacer la reducción correspondiente a agujeros ovalados, de la resistencia nominal al corte especificada del perno. USACh - Departamento de Ingeniería en Obras Civiles - Curso: Diseño en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Se podrán usar agujeros holgados en cualquiera o todas las chapas de uniones de deslizamiento crítico, pero no podrán ser usadas en uniones tipo aplastamiento. Se deberán instalar golillas endurecidas sobre los agujeros holgados de una placa externa.


Se podrán usar agujeros ovalados cortos en cualquiera o todas las planchas de uniones de deslizamiento crítico o del tipo aplastamiento. Los agujeros ovalados se podrán usar independientemente de la dirección de la carga en uniones del tipo deslizamiento crítico, pero su longitud mayor deberá ser normal a la dirección de la fuerza en el caso de uniones tipo aplastamiento. Se deberán instalar golillas sobre los agujeros ovalados cortos en una placa externa; cuando se usen pernos de alta resistencia, estas golillas deberán ser endurecidas. USACh - Departamento de Ingeniería en Obras Civiles - Curso: Diseño en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Tanto en uniones tipo deslizamiento crítico como tipo aplastamiento, los agujeros ovalados largos solamente podrán ser usados en una de las partes unidas en cada superficie individual de empalme. Se podrán usar agujeros ovalados largos independientemente de la dirección de la fuerza en uniones tipo deslizamiento crítico, pero deberán ser normales a la dirección de la fuerza en el caso de uniones tipo aplastamiento.


Uniones de deslizamiento crítico dimensionadas para cargas mayoradas

La resistencia de diseño al corte de un perno es ФRstres Rstr= 1.13µTmNbNs Tm= Tensión mínima del perno (Tabla J3.1) Nb= Número de pernos Ns= Número de planos de deslizamiento µ = Coeficiente de roce para superficies clase A,B o C



La resistencia de diseño al corte de un perno es ФRstr Ф = 1,0 para agujeros normales Ф = 0,85 para agujeros sobredimensionados y ovalados cortos Ф = 0,70 para agujeros largos perpendiculares a la carga Ф = 0,60 para agujeros largos paralelos a la carga



µ = Coeficiente de roce para superficies clase A,B o C µ = 0,3 para superficies clase A (no pintadas y libres de óxido de oxidación o áreas con pintura tipo A sobre acero arenado)

µ = 0,5 para superficies clase B (no pintadas y arenadas con pintura tipo B sobre acero arenado)

µ = 0,4 para superficies clase C (galvanizadas por inmersión y con tratamiento de rugosidad)


Combinación de Tracción y Corte Uniones de deslizamiento crítico dimensionadas para cargas de servicio

La resistencia de diseño al corte ФFvAb deberá ser reducida por el factor

( 1- T / Tb)

T =Solicitación en Tracción de los pernos Tb =Tensión mínima de apriete de pernos

(Tabla J3.1) USACh - Departamento de Ingeniería en Obras Civiles - Curso: Diseño en Acero 1 - Prof. Luis Leiva

Combinación de Tracción y Corte Uniones de deslizamiento crítico dimensionadas para cargas mayoradas

La resistencia de diseño al corte de un perno ФRstr deberá ser reducida por el factor

( 1- Tu / (1.13TmNbNs)

T =Solicitación mayorada en Tracción de los pernos Tb =Tensión mínima de apriete de pernos (Tabla J3.1)


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