Memoria Estructural Edificio Final

ESTUDIOS DE PREFACTIBILIDAD, FACTIBILIDAD Y DISEÑO DEFINITIVO, EDIFICIO VIVAR, /Esmeraldas- Ecuador, Memorias Estructurales

EDIFICIO VIVAR

DISEÑO ESTRUCTURAL

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DISEÑO ESTRUCTURAL EDIFICIO VIVAR 1. A N T E C E D E N T E S: Atendiendo el requerimiento del Señor Vivar para ejecutar el diseño estructural del Edificio de Oficinas “EDIFICIO VIVAR”; se procede con el cálculo estructural de todos los elementos que conforman la edificación.

2. GENERALIDADES: El terreno en el que se localizará el Proyecto “EDIFICIO VIVAR”, se encuentra ubicado en la esquina de las calles Abdón Calderón y Malecón, en la entrada sur de la ciudad de Esmeraldas, en la provincia del mismo nombre. El área del terreno es aproximadamente aproximadamente 143 m2.

2.1 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO: El proyecto arquitectónico ha sido desarrollado con un subsuelo, en el cual se colocará la Cámara de Transformación, cuarto de bombas y medidores, por lo que se prevé muros perimetrales de hormigón armado bajo el nivel del terreno. La planta baja se encuentra a 0.18 cm del nivel de la vereda. Las plantas 1, 2 y 3 tienen un volado perimetral, perimetral, siendo dicha zona en el el nivel 3 utilizado como balcón; balcón; a partir de la 4 planta planta hasta la terraza, terraza, el volado perimetral perimetral disminuy disminuyee y toma las caracterís características ticas particulares del diseño arquitectónico en las fachadas. El cuarto de maquinas del ascensor se ubica en la losa de terraza, y finalmente se tiene una losa que cubre tanto las gradas como el cuarto de maquinas en el último nivel.

2.2 SISTEMA CONSTRUCTIVO: CONSTRUCTIVO: La estructura del edificio es mixta: 

Horm Ho rmig igón ón arma armado do tant tantoo en la losa losa de cime ciment ntac ació iónn como como en el muro muro del del subsuelo,



Estructura metálica en los pórticos que conforman la edificación.( columnas metálicas de alma llena fabricadas con platinas y ángulos laminados, y vigas principales y secundarias secundarias de alma alma abierta de secciones secciones comerciales comerciales tipo “IPE”)



Las conexiones de los elementos serán empernadas y/o soldadas de acuerdo a las características de la unión. En la conexión viga columna, el ángulo se soldara a

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una de las caras de la columna, mientras que se empernara con la viga. Por consideraciones del diseño en los nudos formados por viga-columna ( condición de empotramiento perfecto), se requiere que todos los componentes del nudo citados en el plano estructural sean colocados, a fin de que los elementos se conecten y trabajen bajo las solicitaciones de diseño. 

Todos los elementos tendrán un recubrimiento galvanizado por la presencia salina de la zona.



Las columnas de acero que soportan la estructura metálica deberán empotrarse en los cimientos de hormigón armado mediante un sistema de placas, cartelas y anclajes de acero



El entrepiso está conformado por planchas metálicas colaborantes sobre la estructura metálica, sobre la cual se funde una loseta de hormigón de aprox. de 11 cm de espesor. El deck metálico se sujetará a la estructura del edificio mediante conectores de acero corrugado φ 10 sobre las vigas.

2.3 METODOLOGÍA DE CÁLCULO: 

Tomando en cuenta el diseño arquitectónico propuesto y los planos existentes, se procedió a predimensionar los distintos elementos de la estructura.



Una vez logrado el prediseño se comprueba la estructura mediante el mediante el apoyo del paquete comercial para cálculo y diseño estructural Etabs 8.5. El proceso de cálculo se efectúa por métodos matriciales exactos, teniendo como resultados deformaciones, momentos flectores, fuerzas axiales y otros datos que sirvieron para el dimensionamiento de los distintos elementos.



En adelante siempre se tomó como sección de diseño aquella que comparada con las demás presentaba las mejores características mecánicas y mantenía condiciones de peso al menos similares o menores garantizando así un diseño seguro y económico.



Las características técnicas de los materiales de construcción deberán cumplir con las normas especiales dadas por el ASTM.

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3. CRITERIOS DE DISEÑO 3.1 CRITERIOS GENERALES: 

Debido a que nuestro país se encuentra dentro del cinturón de fuego del Pacífico, fue indispensable un estudio del comportamiento de la estructura ante solicitaciones sísmicas, para lo cual se elaboró un análisis estático de carga lateral y los niveles de respuesta de la estructura ante ésta solicitación.



Los códigos de construcción utilizados tanto para las etapas de prediseño y diseño fueron: AISC; AISI; SJI; INEN;



Los factores de seguridad están dados por el método de última resistencia en los elementos de hormigón armado y por el método elástico para la estructura metálica.

3.2 CRITERIOS DE HORMIGON ARMADO El diseño del hormigón armado de las columnas, vigas y losas, ha sido realizado con el mismo programa ETABS 8.5, el mismo que se ajusta a las normativas del código ACI 318 - 95. Para el diseño de la cimentación y de los muros de contención, se utiliza el resultado del procesamiento en hojas electrónicas basadas en el mismo Código. Los materiales especificados para las obras de concreto son: 

Hormigón simple con una resistencia a la compresión f'c = 210 Kg/cm² y,



Acero de refuerzo, con un limite de fluencia fy = 4200 Kg/cm².



El refuerzo mínimo en paredes y muros:



El refuerzo mínimo para contracción y temperatura será: As temp = 0.0010 b h

As min = 0.0018 b h

3.2.1 Combinaciones De Carga Las cargas básicas consideradas en el análisis estructural corresponden a las siguientes: PP= Peso Propio de la estructura DL= Carga muerta adicional (peso de losas, revestimientos, equipamiento, etc) LL= Carga viva determinada por los valores dados en 3.2 EQ= Fuerzas concentradas generadas por el sismo ARQSTUDIO Consultores/Departamento Técnico

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W = Fuerzas uniformes desarrolladas por el viento. S = Carga debida al peso del granizo en cubiertas. Se consideran las siguientes combinaciones de carga según la estructura en análisis: a) Estructuras de hormigón armado. 1) Máxima carga vertical: peso propio, más cargas adicionales y cargas vivas máximas. U= 1.4 (PP+DL) + 1.7 LL 2) Máxima fuerza horizontal: peso propio, cargas adicionales, cargas vivas y viento o sismo. U= 0.75 (1.4 (PP+DL) + 1.7 LL + 1.7 EQ ) U= 0.75 (1.4 (PP+DL) + 1.7 LL + 1.7 w U = 0.90 (PP+DL) + 1.3 W

3.2.2 Análisis Estructural Para el análisis matemático de las estructuras se utilizo

modelos de dos y tres

dimensiones, preparados con el programa ETABS 8.5. Se ha preparado modelos discretos de las estructuras, de manera simplificada con el propósito de no armar un modelo estructural muy complejo. De esta manera se pretende conocer el funcionamiento de cada unidad estructural por separado.

3.2.3Consideraciones Para Elementos De Acero Estructural

Los esfuerzos básico a flexión se toman como Fb= 0.66 Fy en secciones compactas según las especificaciones del AISC, en cuanto al esfuerzo cortante permisible se toma Fv= 0.40 Fy La esbeltez de un elemento debe calcularse en función de las características de resistencia del acero, las condiciones de apoyo de sus extremos, la longitud libre y las propiedades geométricas de la sección de acuerdo a las siguientes formulas: Cc= ( 2x3.1416x E / Fy) ½


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FIGURA 1 : TIPOS DE APOYO (VALORES K )

3.2.4 Chequeo De Corte Para las losas, el chequeo de corte se realiza a la distancia "d" de la cara del apoyo. Para los muros, el chequeo se efectúa por simplicidad y en forma conservadora, en las caras de los apoyos. Se utiliza la ecuación de resistencia al corte del hormigón que considera la presencia de la carga axial Pu, tanto en las losas como en los muros.

3.3 CRITERIO DE ESTRUCTURA METALICA El diseño estructural se acoge a las normativas del Manual of Steel Construction : Load & Resistance Factor Desing Volume II Connections

3.3.1 Fundamentos del Método de Factores de Cargas y Resistencia (LRFD) El objetivo primario de las especificaciones LRFD es proveer de una confiabilidad uniforme para estructuras de acero sujetas a varias condiciones de carga. El método del factor de carga y resistencia proporciona a las conexiones una resistencia para que no exceda los estados limites de esfuerzos cuando las estructuras están sujetas a combinaciones de cargas factorizadas.


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Los esfuerzos requeridos para miembros estructurales y conexiones se determinan por el análisis estructural con combinaciones de carga apropiadas, tanto para diseño elástico e inelástico.

Parámetros De Diseño.Se deben adoptar parámetros de diseño adecuados para cada conexión, antes de proceder con el análisis y diseño. A continuación se indican pasos básicos previos al diseño de conexiones: •

De acuerdo al cálculo estructural, realizado con el paquete comercial para cálculo y diseño estructural ETABS 8.5, se obtienen las secciones óptimas, cuyas características permiten soportar las cargas de diseño.

•

Con las secciones obtenidas se debe considerar qué tipo de conexión se va a utilizar dependiendo de la ubicación del nudo.

•

En el nudo se debe tener en cuenta el tipo de ángulo, ángulos, placa, entre otros, que encajen en la conexión; considerando facilidad de armado, montaje, distancias mínimas, holguras, normas, entre otros.

•

De preferencia se trabaja con pernos de alta resistencia, se tiene que escoger el material, diámetro, y tipo de agujero.

•

De acuerdo al ángulo, placa, entre otros, se puede determinar el número de agujeros a realizarse dependiendo del diámetro del perno.

•

Luego del diseño con base en el resultado se procederá dependiendo del caso a la optimización de la conexión o a un nuevo diseño.

3.3.2 Combinaciones De Carga A continuación se detallan las combinaciones de carga utilizadas para el diseño LRFD. El método LRFD se resume por la fórmula: Rn Σγ i Qi ≤ φ

(1.1)

En donde el lado izquierdo de esta inecuación es la resistencia requerida por la suma de varios efectos de carga Qi multiplicados por sus respectivos factores de carga λ i; el ARQSTUDIO Consultores/Departamento Técnico

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diseño por resistencia en el lado derecho provee una resistencia nominal o Rn multiplicada por un factor de resistencia λ. Los valores de λ y Rn para columnas, vigas, entre otros se indican a lo largo de la especificación LRFD. La ecuación 2.1 es igual al valor máximo absoluto de las siguientes combinaciones:

(1.2)

1.4D 1.2D +1.6L + 0.5(L r o S o R)

(1.3)

1.2D +1.6(Lr o S o R) + (0.5(L o 0.8W)

(1.4)

1.2D +1.3W + 0.5L + 0.5(L r o S o R)

(1.5)

1.2D ±1.0E + 0.5L + 0.2S

(1.6)

0.9D ± (1.3W o 1.0E)

(1.7)

El factor de carga en L en las combinaciones 1.4, 1.5, 1.6 será igual a .25 T/m en oficinas y locales comerciales y todas las areas una D igual a 0.10 T/m. Donde D, L, E son respectivamente los efectos de carga muerta, viva, y sismo. L: Carga viva debido a la ocupación Lr: Carga viva de techo S: Carga de nieve W: Carga de viento R: Carga nominal debido a lluvia o nieve inicial excluyendo la que se forma por almacenamiento natural.

4. DISEÑO 4.1 DISEÑO DE ELEMENOS DE HORMIGON 4.1.1 Cimentación y Muros: La cimentación de la estructura propuesta debe satisfacer los dos criterios de diseño. Primero, la mayor presión transmitida al suelo de cimentación no debe exceder a la capacidad de carga admisible recomendada. Segundo, Los movimientos resultantes de los asentamientos desarrollados sean elásticos o de consolidación deben estar dentro de los límites tolerables. ARQSTUDIO Consultores/Departamento Técnico

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Condiciones Locales Del Suelo.Del estudio de suelos realizado se identifican un perfil estratigráfico conformado por un estrato de limos arenosos, de color verdoso y amarillento, de alta plasticidad, saturados y con pocas gravas centimétricas. La presencia de arenas de grano fino es baja. Los niveles de aguas subterráneas se encuentran, en forma errática, a partir del los 3.50 metros de profundidad. Los parámetros efectivos estimados de este suelo luego de su consolidación, se estiman podrán tener valores como los siguientes: γs = 1.75 T/m 3 (densidad saturada)

φ = 26º

Se conoce que el nivel freático del suelo esta por debajo del nivel de cimentación, por lo que no se considera el empuje del suelo en condición saturada. La capacidad portante del suelo de acuerdo al estudio realizado in situ, es de 10 ton/m2, por lo que se requiere una losa de cimentación de 20 cm. que se encontrará bajo el nivel de bodegas. Tomando en cuenta que se necesita realizar un cambio de suelo de aprox. 80 cm., bajo la losa de cimentación.

Presiones Del Suelo.Para la determinación de la presión activa del suelo húmedo (47,08% humedad natural), utilizada para el dimensionamiento de los muros de contención, se usa la ecuación de Ranking, considerando un ángulo de fricción interna del suelo. ps = ka γs h

ka = 1 - sin φ

= 0.361

1 + sin φ h = altura del suelo de relleno desde la superficie Para la presión del suelo saturado se utiliza la siguiente expresión: pss = γs ka ha + [( γs - 1) ka + 1] (h - ha)

para h > ha

ha = altura del agua desde la superficie del suelo = 0 En estructuras enterradas, se tiene una distribución de fuerzas como la indicada en el siguiente grafico: En donde:

w1= sobrecarga del relleno P1 y P2 = presiones laterales por empuje del suelo P3 = reacción del suelo


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FIGURA 2 : ESQUEMA DE PRESIONES LATERALES DEL SUELO

t1 w1

p1 h2 t2

t2 t3

t1 p2

p3

La estructura metálica de las cubiertas ha sido modelada en forma aislada de la estructura de hormigón, sin embargo, la acción que esta produce sobre la segunda es considerada como cargas puntuales que actúan directamente sobre las columnas de hormigón.

Diseño de Cimentación.El sitio en general es clasificado como de regulares a malas características de resistencia, desde el punto de vista de capacidad de carga, considerando que el terreno contiene un estrato superficial de suelos y sedimentos finos poco consolidados, de consistencia blanda y compacidad relativa baja. Debido a que se considera la construcción de un subsuelo parcial en altura como parte de la estructura, la profundidad de cimentación se refiere al nivel de piso actual del terreno. Con el propósito de controlar el desarrollo de los asentamientos elásticos y reducir el área de cimentación se diseña una cimentación del tipo losa rígida desplantada sobre el suelo natural de acuerdo a las siguientes características. •

Tipo De Cimentación: Directa •

Forma De Cimentación: Losa De Cimentación

•

Capacidad De Carga: 10.0 T/M2

•

Profundidad De Cimentación: - 4.00 M


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•

Asentamiento Total Máximo Esperado: 25 Mm

•

Asentamiento Diferencial Esperado: 15 Mm

La profundidad de desplante de la losa de cimentación se refiere a la distancia comprendida entre la cota de la boca de la perforación y el nivel de cimentación recomendado. Esta profundidad puede considerarse mínima. La cota de cimentación hace referencia

al nivel actual del terreno. En caso de requerirse un nivel de

cimentación más superficial debe reemplazarse el suelo hasta alcanzar la cota requerida, excavando hasta los 4.0 metros. La reposición y la compactación deben hacerse con la primera capa del material compactada sobre el terreno natural desbrozado con un espesor de hasta 20 centímetros. Sucesivamente se compactarán capas de 20 centímetros hasta alcanzar el nivel deseado. La última capa debe compactarse de tal forma que reduzca la permeabilidad hacia las capas inferiores. Todo el relleno debe compactarse al 95% del método próctor estándar (ASTM D-698). El diseño de la cimentación se lo realizó conforme a las normas del ACI en lo que se refiere a las disposiciones de diseño y al detallado del refuerzo. El diseño de la cimentación de las columnas que soportan la estructura metálica ha sido realizado con los valores de cargas verticales calculados con las condiciones más críticas de carga vertical y con los valores de resistencia del suelo obtenidos del estudio de suelos De esta manera se ha concebido como diseño final una losa de cimentación de hormigón armada, conformada por cadenas longitudinales y macizados de hormigón tipo zapatas aisladas, sobre las cuales se apoyaran las columnas metálicas de la edificación. FIGURA 3 : LOSA DE CIMENTACION TIPO


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4.1.2 Diseño de la loseta de entrepisos: El modelo esta formado por pórticos espaciales dispuestos con la separación entre ejes, detallada en plano arquitectónico y formado por columnas y vigas de sección en lo posible constante. Las cargas sobre las vigas han sido calculadas de acuerdo a la distribución trapezoidal considerando en forma independiente las cargas vivas de las cargas permanentes o muertas.

En modelo considera las losas como elementos “shell” apoyados en el esqueleto formado por los pórticos anteriores, y sobre un entramado de vigas secundarias. Las cargas se ingresan como cargas uniformes distribuidas sobre toda la superficie. Del cálculo estructural se obtiene que la plancha colaborante debe tener 0.65 mm de espesor y se requiere de malla electrosoldada de 15 x 15 tipo ARMEX, como armadura adicional.

4.2 DISEÑO DE ELEMENTOS DE ACERO 4.2.1 Vigas y Columnas: Del análisis estructural realizado en el paquete comercial ETABS 8.5, se obtienen las siguientes secciones para los elementos que conforman los pórticos del proyecto: Section COL30X50X1.2 COL30X50X1.5 COL30X50X.8 IPE200 COL30X30 COL150X30X1.2 IPN400 IPE300

ElementType Column Column Column Beam Column Column Beam Beam

NumPieces TotalLength 29 87 14 42 49 147 493 1253,891 9 27 22 66 11 105,93 150 721,727

Los elementos del sistema están dentro del los parámetros permitidos de desplazamientos y derivas máximas.



VER FIGURA 4 : SECCIONES DISEÑADAS EN PLANTATIPO



VER FIGURA 5 : EDIFICIO 3D EXTRUIDO


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

VER FIGURA 6 : DIAGRAMA DE MOMENTOS- EDIFICIO 3D



VER FIGURA 7 : DIAGRAMA DE MOMENTOS- PORTICO 2 (MAS CARGADO)



VER FIGURA 8: DIAGRAMA DE CORTE, MOMENTO, Y DEFLEXION DE VIGA MÁS CARGADA



VER FIGURA 9 : ELEVACIÓN CON SECCIONES PORTICO 2



VER FIGURA 10 : DIAGRAMA DE CORTES PORTICO 2



VER FIGURA 11 : DIAGRAMA DE FUERZAS AXIALES PORTICO 2



VER FIGURA 12 : DEFORMADA DE PORTICO 2 ANTE SISMO X.



VER FIGURA 13 : CHEQUEO DE DISEÑO DE ESTRUCTURA METALICA CON COMBINACIONES DE CARGA Y CODIGO LRFD

Detalle del Cálculo en Anexos.

4.2.1 Conexiones: Conexiones Soldadas.Las uniones soldadas deberán regirse a las disposiciones dadas por la AWS. Se usará electrodos tipo 6011 de 1/8 pulgadas de diámetro para punteado intercalado de elementos en el armado y electrodos tipo 6011 de 5/32 pulgadas de diámetro para remate tanto de uniones como de armado de piezas, el tamaño del filete de la soldadura será del largo de los bordes de las partes conectadas, y en los refuerzos se utilizará filete intermitente 5cm cada 10 cm.

Conexiones Empernadas.Las conexiones fueron diseñadas considerando fuerzas, momentos y miembros específicos de cada nodo, lo que permite que la conexión esté diseñada considerando solo sus propias fuerzas y geometría, permitiendo un aprovechamiento óptimo del material (pernos, placas, ángulos, entre otros.) Se considera que las conexiones de momento son totalmente restringidas. En este tipo de conexiones las restricciones son mayores o totales que en las conexiones de parcial momento, razón por la cual las rotaciones serán mínimas o nulas tal como se muestra en la figura .El comportamiento de estas conexiones tenderá a ser rígido, por lo que a estas


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conexiones también se las conoce con el nombre de conexiones continuas o de estructura rígida. FIGURA 14: ILUSTRACIÓN DE CONEXIONES A MOMENTO TOTALMENTE RESTRINGIDAS

Bases de Diseño

La resistencia de diseño φRn de conexiones podrá ser determinada de acuerdo con lo especificado a continuación. La resistencia requerida de las conexiones podrá ser determinada por el análisis estructural para lo especificado en el diseño de cargas, las que dependen del tipo de construcción o podrá ser determinada la resistencia requerida

de acuerdo a los

miembros conectados. Miembros a Compresión con Juntas de Soporte 

Tienen que haber los conectores necesarios para garantizar la unión en las columnas de soporte con placas o en las juntas de soporte finales.



Cuando existen otros miembros en compresión en el extremo de la columna de soporte, el material de la junta y el conector deben ser ubicados para cumplir la condición menos crítica:



La fuerza de tensión axial será un 50% de la resistencia a compresión requerida del miembro o



El momento y corte resultante de una carga transversal igual al 2% de la resistencia a compresión requerida del miembro. La carga transversal será aplicada en la ubicación de la junta excluyendo a otras cargas que actúan en el miembro. Los miembros serán determinados como uno solo para determinar cortante y momento en la junta.


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Todas las juntas deberán ser diseñadas para resistir cualquier tensión desarrollada por las combinaciones de cargas. Especificaciones AISC para pernos

Un perno se compone de las siguientes partes: vástago con una cabeza, que tiene una parte roscada que permite el ingreso de la tuerca; cabeza; tuerca, que puede ser hexagonal o cuadrada y puede requerir de una arandela como se muestra en la figura 15 FIGURA 15 :PERNO

CABEZA

VASTAGO

TUERCA

ROSCA

Las dimensiones para pernos de alta resistencia, en pulgadas se muestran a continuación: FIGURA 16: DIMENSIONES DE PERNOS DE ALTA RESISTENCIA (AISC)


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La AISC especifica los siguientes tipos de pernos, cuyos esfuerzos permisibles se muestran en la tabla 1 TABLA 1: ESFUERZOS PERMISIBLES DE PERNOS (ksi) (AISC) Esfuerzo Cortante Permisible (Fv) G

Tensión Descripción de los Pernos

Permisible G (Ft)

Pernos A307 Pernos A325, con las roscas no excluidas del plano de corte Pernos A325, con las roscas fuera del plano de corte Pernos A490, con las roscas no excluidas del plano de corte Pernos A490, con las roscas fuera del plano de corte Partes Roscadas y Pernos A449, con las roscas no excluidas del plano de

Conexión tipo

Conexiones tipo fricción STD

OVS y SSL

LSL

20.0 A

aplastamien. 10.0 B.F

44.0 D

17,5

15,0

12,5

21.0 F

44.0 D

17,5

15,0

12,5

30.0 F

54.0 D

22,0

19,0

16,0

28.0 F

54.0 D

22,0

19,0

16,0

40.0 F

0.33 Fu A.H

0.17 Fu H

0.33 Fu A.H

0.22 Fu H

corte Partes Roscadas y Pernos A449, con las roscas fuera del plano de corte A

Solo para cargas estáticas


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B

Partes roscadas permitidas en planos de corte La capacidad a la tensión de las roscas de la sección engrosada de la barra, basada en el área transversal con el mayor diámetro de rosca, Ab, debería ser mayor que 0.6 Fy por el área nominal la barra antes del engrosamiento D Para conexiones sometidas a condiciones a cargas de fatiga, se debe consultar la Sección B3, del Apéndice B del Código AISC E Si el diseñador ha especificado condiciones favorables para las conexiones tipo fricción, se pueden incrementar los esfuerzos de corte Fv, de acuerdo con el apéndice del código AISC. F Cuando se utiliza conexiones tipo apoyo para empalmes de miembros en tensión con un patrón de conectores cuya longitud, medida en dirección de la línea de la fuerza, excede las 50 pulgadas, los valores tabulados se deben reducir en un 20%. G Para condiciones sísmicas y de viento se puede incrementar el esfuerzo en un 33%. H Se debe consultar la tabla A2 del apéndice del código AISC para valores especificados del acero ASTM, así como la especificación 1.4.1 que deben cumplir las partes roscadas y Pernos A449 I STD = agujero estándar, OVS = agujero sobredimensionado, SSL = agujero ranurado corto LSL = agujero ranurado largo, según las especificaciones AISC, que se muestran en la tabla 6.2 C

Los agujeros se realizan mediante punzonado con dados estándar; si se da el caso de que el material es demasiado grueso este se taladra. También se emplean agujeros agrandados y ranurados para proporcionar flexibilidad a la conexión. Los tamaños máximos de agujeros para pernos se muestran en la tabla 2. TABLA 2: TAMAÑOS MÁXIMOS DE AGUJEROS PARA PERNOS (pulgadas)

Diámetro

(STD) Diámetro

(OVS) Diámetro

Nominal D agujero estándar ≤ 7/8 1 ≥ 1 1/8

D + 1/16 1 1/16 D + 1/16

agujero sobredimensionado D + 3/16 1 1/4 D + 5/16

(SSL) Diámetro

(LSL) Diámetro agujero

agujero oblongo corto

oblongo largo

(D + 1/16) x (D+1/4) 1 1/16 x 1 5/16 (D + 1/16) x (D+3/8)

(D + 1/16) x 2 1/2 D 1 1/16 x 2 1/2 (D + 1/16) x 2 1/2 D

Los pernos de alta resistencia se aprietan para producir una tensión inicial mínima en el vástago igual a la carga de prueba o aproximadamente al 70% de la resistencia de tensión del perno. Se aprietan con llaves calibradas o con el método de la vuelta de la tuerca o con un indicador directo de tensión. Los pernos pretensado deben ser identificados e ilustrados en los planos de diseño, para que en obra se sometan a la tensión requerida según la tabla 3 para pernos A325 y pernos A490 TABLA 3: TENSIÓN REQUERIDA EN PERNOS PARA CONEXIONES TIPO FRICCIÓN Y A TENSIÓN DIRECTA ARQSTUDIO Consultores/Departamento Técnico

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Diámetro del Perno Perno A325 Perno A490

1/2 12 15

5/8 19 24

3/4 28 35

7/8 39 49

1 51 64

1 1/8 56 80

1 1/4 71 102

1 3/8 85 121

1 1/2 103 148

Especificaciones LRFD sobre pernos

Se mantienen los requisitos anteriores respecto a clases de pernos, agujeros y holguras. Para el caso de pernos sujetos a tensión y corte se emplea la tabla 4. Al aplicar una fuerza de tensión a una conexión tipo fricción se reduce la fuerza de agarre o pretensión y debe disminuirse la resistencia de diseño por cortante (tabla 3), multiplicando dicha resistencia por el factor: F v

=

(1 − T T b ) × ( valor de la tabla 1.2)

1.1

Donde: T :

Es la fuerza de tensión de servicio aplicada a un perno

T b :

Carga mínima de pretensado Tabla 1.4, siempre que se utilicen agujeros estándar;

para el agujero ranurado largo y con carga aplicada en la dirección de la ranura, a la resistencia se le aplica el factor λ = 0.85 TABLA 4: ESFUERZO LÍMITE A LA TENSIÓN, Ft, DE PERNOS EN CONEXIONES TIPO APLASTAMIENTO. (Ksi) (LRFD)

Descripción del perno

Roscas no excluidas del

Roscas excluidas del plano

plano de corte

de corte

Partes roscadas 0.73 Fu - 1.8 fv ≤ 0.56 Fu Pernos A449 de diámetro mayor a 1 1/2 plg Pernos A325 85 - 1.8 fv ≤ 68 Pernos A490 106 - 1.8 fv ≤ 84 Pernos A307 39-1.8 fv ≤ 30 Fu = resistencia mínima a la ruptura por tensión del acero especificado


0.73 Fu - 1.4 fv ≤ 0.56 Fu 85 - 1.4 fv ≤ 68 106 - 1.4 fv ≤ 84 39-1.8 fv ≤ 30

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TABLA 5: AGUJEROS SEGÚN ELDIAMETRO DEL PERNO (OVS) Diámetro

(STD) Diámetro

(SSL) Diámetro

(LSL) Diámetro

Nominal D agujero estándar agujero sobre-

agujero oblongo corto

agujero oblongo largo

dimensionado D + 3/16 1 1/4 D + 5/16

(D + 1/16) x (D+1/4) 1 1/16 x 1 5/16 (D + 1/16) x (D+3/8)

(D + 1/16) x 2 1/2 D 1 1/16 x 2 1/2 (D + 1/16) x 2 1/2 D

≤ 7/8 1 ≥ 1 1/8

D + 1/16 1 1/16 D + 1/16

Diámetro

TABLA 6: DISTANCIAS MINIMAS A BORDE Minimum Edge Distance,a in., from Center fo Standard Hole b to Edge of Connected Part At Rolled Edges of Plates, Shapes or Bars, or Bolt Diameter (in.) 1

3

5

11/8

7

3

11/4

1

7

/8

11/2 d

11/8

1

13/4 d

11/4

/8 /4

7

Thermally Cut Edgesc

/8

/2

a

At Sheared Edges

/4 /8

Lesser edge distances are permitted to be used provided provisions of Section J3.10, as

appropriate, are satisfied. b c

For oversized or slotted holes, see Table J3.5 All edge distances in this column are permitted to be reduced 1/8 in. when the hole is at a

point. where required strength does not exceed 25 percent of the maximum strength in the element. d These are permitted to be 11/4 in. at the ends of beam connection angles and shear end plates.


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La máxima distancia desde el centro de cualquier tipo de agujero al borde más cercano, será 12 veces el espesor del elemento conectado puesto a consideración, pero no deberá exceder las 6 pulgadas.

TABLA 7 : RESISTENCIA NOMINAL DE PERNOS Y PARTES ROSCADAS KSI

Descripción de pernos

Resistencia nominal a la tensión, Fnt, Ksi

Resistencia nominal al cortante en conexiones tipo aplastamiento, Fnv, Ksi

Pernos A325 cuando la rosca está incluida en el plano de corte. 90a

48b

90a

60b

113a

60b

Pernos A325 cuando la rosca está excluida del plano de corte Pernos A490 cuando la rosca está incluida en el plano de corte. Pernos A490 cuando la rosca está excluida del plano de corte

113a 75b a = para pernos A325 o A490 sometidos a cargas de fatiga por tensión b= Cuando las conexiones tipo aplastamiento son usados en juntas de miembros a tensión y tienen pernos, la línea de fuerza paralela medida exceda las 50 pulgadas, los valores tabulados serán reducidos en un 20%


Noviembre/07


ANEXOS


Noviembre/07


Los resultados se encuentran en unidades Ton-m.


Noviembre/07

Memoria Estructural Edificio Final

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