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FUNDAMENTOS DE DISEÑO DE        CONEXIONES              con    énfasis en el método de   diseño por estados límites       ...
PLAN GENERAL DEL SEMINARIOSESIÓN1.- Tipos de conexiones          Clasificación          Trayectorias de carga/Estados lími...
PLAN GENERAL DEL SEMINARIOSESIÓN 4.-Conexiones a cortante (continuación)SESIÓN 5.-Conexiones a momentoSESIÓN 6.-Conexiones...
SESIÓN 1 CLASIFICACIÓN DETIPOS DE CONEXIONES Y ESTADOS LÍMITE                      1-4
CONEXIONES TIPO•CONEXIONES EN TENSIÓN     Carga directa     Colgantes     Contraventeo ligero                           1-5
CONEXIONES TIPO•CONEXIONES EN COMPRESIÓN     Empalmes en columnas     Placas de asiento en vigas     Placas de base en col...
PLACA DE BASEcolumna articulada empotrada   1-7
CONEXIONES TIPO•ARMADO DE CONEXIONES A CORTANTE    Dos ángulos    Un ángulo    Una placa soldada    Placa extremo a cortan...
Doble ángulo               1-9
Un ángulo            1-10
Una placa soldada            1-11
Placa extremo a    cortante                  1-12
Conexión T             1-13
CONEXIONES TIPO•CONEXIONES A MOMENTO     Patines soldados     Placas en patines soldadas     Placas en patines atornillada...
Patines soldados                   1-15
Patinesatornillados               1-16
T cortada            1-17
Ángulos en patines             1-18
Placa deextremo amomento            1-19
CLASIFICACIÓN DE CONEXIONES       VIGA-COLUMNA •Totalmente empotrada FR o tipo 1       Patines soldados       Placa en pat...
CLASIFICACIÓN DE CONEXIONES        VIGA-COLUMNA•Parcialmente empotradas/articuladas PR o Tipo 2       Ángulos dobles      ...
CLASIFICACIÓN DE CONEXIONES       VIGA-COLUMNA •Parcialmente empotradas PR o tipo 3        Placa de extremo recortada     ...
CLASIFICACIÓN DE CONEXIONES         VIGA-COLUMNAClasificación: Todas las técnicas dependen de la              longitud de ...
CURVA MOMENTO - ROTACIÓN                                                            E c u a c ió n d e la r e c ta d e la ...
REQUISITOS DE ESPECIFICACIÓNEspecificaciones 2005 LRFD, Capitulo JConexiones, juntas y sujetadoresEspecificaciones 2005 LR...
ESTADO LIMITE EN LA LINEA DE            CARGAEjemplo: Conexión a Tensión  5/16                            2L4x3 1/2 x 1/4L...
ESTADO LÍMITE EN LA LINEA DE CARGA      Ejemplo: Conexión a Tensión                    2        1                         ...
ESTADOS LÍMITES EN LA LINEA DE              CARGA5. Cortante en el Tornillo6. Aplastamiento en la placa / Desgarramiento o...
LRFD (Factores de Carga y Resistencia ó          Estados Límites)   Requisito básico RU ≤ φRn   En donde        RU = Resis...
LRFDTensión    Fluencia: φTn = 0.9 FyAg           Ruptura: φTn = 0.75 FUAeCortante   Fluencia: φVn = 0.9(0.6 Fy)Ag        ...
ASD Esfuerzos permisibles(Especificaciones combinadas 2005)     Manual 13ª Edición 2005Requisito básico: R ≤ Rn / Ω(Rn / Ω...
RESISTENCIA DE LOS ACEROSA36 (usado en placas y ángulos)     Fy = 36 ksi = 2530 kg/cm2 = 2.53 ton/cm2     FU = 58 ksi = 40...
DATOS BÁSICOS SOBRE   ESTADOS LÍMITES          YDETALLES DE TORNILLOS                        1-33
TIPOS DE TORNILLOS DE ALTA             RESISTENCIAA307 - Tornillos de máquina     Ft = 45 ksi = 3165 kg/cm2               ...
TIPOS DE TORNILLOS DE ALTA RESISTENCIA A-325 Y A490 (ASTM)3/4´´ Diam = 19 mm             1.9 cm7/8´´ Diam = 22 mm         ...
TORNILLOS: TIPOS DE CONEXIONES  Tipos de conexiones:  a) Por empuje, aplastamiento o penetración      N – Cuerdas incluida...
APRETADO DE TORNILLO - Tornillos trabajando por empuje tipo N ó X      Simplemente apretados      Totalmente apretados o p...
RESISTENCIA DE TORNILLOS AL              CORTANTE       (Tabla J3.2 Normas LRFD)Resistencia de diseño al cortante de un to...
TBLA J3.2                            Resistencia de diseño de sujetadoresDescripción de       Esfuerzo de tensión         ...
TBLA J3.2 ContinuaciónTornillos A490 o A490M                               7945 (113) [d]          5266 (75) [e]Tornillos ...
RESISTENCIA DE TORNILLOS AL               CORTANTE    Resistencia de diseño de la conexión:    φRv =0.75 rv x número de to...
TORNILLOS: EFECTO DE LA     LONGITUD EN LA CONEXIÓNPie de nota [e] de la tabla J3.2Cuando se tiene una conexión tipo penet...
TORNILLOS EN DESLIZAMIENTO    CRITICO (CONEXIONES – SC)• En conexiones por deslizamiento crítico, eldeslizamiento ocurre e...
TORNILLOS EN DESLIZAMIENTO       CRITICO (CONEXIONES – SC) Sección J3.8a. Conexiones críticas diseñadas con cargas        ...
TORNILLOS EN DESLIZAMIENTO        CRITICO (CONEXIONES – SC)             Sección J3.8b. (Apéndice J3.8b.)    Conexiones por...
TORNILLOS: ESFUERZOS CORTANTE    Y TENSIÓN COMBINADOS   ft   Ft                  Fv     fv                                ...
TABLA J3.5        Esfuerzo de tensión nominal de sujetadores en conexiones tipo ??Descripción del sujetador   Rosca inclui...
AGUJEROS PARA TORNILLOSTipos de agujeros y dimensiones (Tabla J3.3):• Estándar (Std) db+1/16´´• Sobredimensionado (OVS) db...
1-49
CONSIDERACIONES EN EL CÁLCULO DE LOS TAMAÑOS DE AGUJEROS• El diámetro de los agujeros en los cálculos de los  estados limi...
TORNILLOS: PENETRACIÓN Y       DESGARRE Penetración               Tu Desgarre                           Tu               L...
DesgarrePenetración              1-52
TORNILLOS: PENETRACIÓN Y            DESGARRESección J3.10 Resistencia a la penetración enagujeros de tornillos            ...
EJEMPLO: DETERMINAR LA RESISTENCIAPOR PENETRACIÓN Y DESGARRE              PL 1/2 x 7              A36, Fu= 58 ksi      1 1...
EJEMPLO: DETERMINAR LA RESISTENCIAPOR PENETRACIÓN O DESGARRELos otros tornillosDesgarre       Lc= 3 – 13/16 = 2.19 ´´     ...
TORNILLOS: ESPACIAMIENTO   MÍNIMO Y DISTANCIA AL BORDE             e   s         e     s                                  ...
Tabla J3.4Distancias mínimas al borde (a) del centro de un agujero estándar (b) al borde de la parte conectadaTamaño nomin...
DETALLES BASICOS DE SOLDADURA EN RELACIÓN CON LOS ESTADOS           LÍMITE                                1-58
RUPTURA DE SOLDADURAApéndice J2 SoldadurasJ2.4 Resistencia de diseñoResistencia de diseño = φFwAw              θPara filet...
RUPTURA DE SOLDADURA         θ                  Tu                       Tu          Soldadura                            ...
RUPTURA DE SOLDADURA: ÁREA               EFECTIVA                     D                                       D    tefc = ...
RUPTURA DE LA SOLDADURA: MANUAL   DE SOLDADURA ARCO METÁLICO        PROTEGIDO (SMAW)*Ejemplo: θ = 0°                      ...
DIMENSIÓN MÍNIMA DE FILETES                      TABLA J2.4           Tamaño mínimo de filetes de soldaduraEspesor del mat...
DIMENSIÓN MÁXIMA DE FILETEtp< ¼ ´´    D = tp                               Dtp ≥ ¼ ´´   D = tp – 1/16 ´´                  ...
RESISTENCIA DEL METAL BASE A LA          SOLDADURASección J4.1 Resistencia a la ruptura por cortanteLa resistencia a la ru...
EJEMPLO: DETERMINAR φTn PARA SOLDADURA                                      PL 3/8 x 8              E70xxA36              ...
FINSESIÓN 1           1-67
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Diseño de conexiones

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  1. 1. FUNDAMENTOS DE DISEÑO DE CONEXIONES con énfasis en el método de diseño por estados límites Desarrollado por Thomas M. Murray, P.E., Ph. D. Emmett A. Sumner, P.E. 1-1
  2. 2. PLAN GENERAL DEL SEMINARIOSESIÓN1.- Tipos de conexiones Clasificación Trayectorias de carga/Estados límitesSESIÓN 2-.Conexiones a carga directa Fuerzas de palanca / Soldadura y Tornillos ExcentricidadSESIÓN 3.-Conexiones a cortante 1-2
  3. 3. PLAN GENERAL DEL SEMINARIOSESIÓN 4.-Conexiones a cortante (continuación)SESIÓN 5.-Conexiones a momentoSESIÓN 6.-Conexiones de placa extrema a momento y Conexiones de contraventeoCIERRE 1-3
  4. 4. SESIÓN 1 CLASIFICACIÓN DETIPOS DE CONEXIONES Y ESTADOS LÍMITE 1-4
  5. 5. CONEXIONES TIPO•CONEXIONES EN TENSIÓN Carga directa Colgantes Contraventeo ligero 1-5
  6. 6. CONEXIONES TIPO•CONEXIONES EN COMPRESIÓN Empalmes en columnas Placas de asiento en vigas Placas de base en columnas 1-6
  7. 7. PLACA DE BASEcolumna articulada empotrada 1-7
  8. 8. CONEXIONES TIPO•ARMADO DE CONEXIONES A CORTANTE Dos ángulos Un ángulo Una placa soldada Placa extremo a cortante Conexión con T Placa de asiento o ángulo 1-8
  9. 9. Doble ángulo 1-9
  10. 10. Un ángulo 1-10
  11. 11. Una placa soldada 1-11
  12. 12. Placa extremo a cortante 1-12
  13. 13. Conexión T 1-13
  14. 14. CONEXIONES TIPO•CONEXIONES A MOMENTO Patines soldados Placas en patines soldadas Placas en patines atornilladas Tes cortadas Ángulos en patines Placas de extremo a momento 1-14
  15. 15. Patines soldados 1-15
  16. 16. Patinesatornillados 1-16
  17. 17. T cortada 1-17
  18. 18. Ángulos en patines 1-18
  19. 19. Placa deextremo amomento 1-19
  20. 20. CLASIFICACIÓN DE CONEXIONES VIGA-COLUMNA •Totalmente empotrada FR o tipo 1 Patines soldados Placa en patines y soldada o atornillada Tes cortadas A Momento con placa extrema extendida 1-20
  21. 21. CLASIFICACIÓN DE CONEXIONES VIGA-COLUMNA•Parcialmente empotradas/articuladas PR o Tipo 2 Ángulos dobles Un ángulo Placa soldada (oreja) Placa de extremo en cortante Placa de asiento 1-21
  22. 22. CLASIFICACIÓN DE CONEXIONES VIGA-COLUMNA •Parcialmente empotradas PR o tipo 3 Placa de extremo recortada Un ángulo por patín Dos ángulos por patínes 1-22
  23. 23. CLASIFICACIÓN DE CONEXIONES VIGA-COLUMNAClasificación: Todas las técnicas dependen de la longitud de los miembros su diagrama de momento y de la magnitud de los mismos.Ejemplo:Relación Momento-Rotación / Línea de la viga 1-23
  24. 24. CURVA MOMENTO - ROTACIÓN E c u a c ió n d e la r e c ta d e la v ig a e s: M = M f-2 E I θ /L d o n d eMf C o n e x io n e s d e M o m e n to T ip o 1 M : M o m e n to e n la lin e a d e la v ig a o FR M f:M o m e n to d e e m p o tr a m ie n to , (w L ^ 2 /1 2 ) p a r a la C o n e x io n e s a M o m e n to e m p o tr a d a θ = R o ta c ió n e x tr e m a d e la lin e a d e la v ig a θ s= R o ta c ió n e x tr e m a d e la v ig a sim p le m e n te a p o y a d a M = 0 .9 M f C o n e x io n e s d e M o m e n to T ip o 3 o PR M = 0 .5 M f C o n e x io n e s se m ir r ig id a sMomento M M = 0 .2 M f C o n e x io n e s T ip o 2 d e v ig a s sim p le m e n te a p o y a d a C o n e x ió n a c o r ta n te R o ta c ió n θ θ = M f /(2 E I/L ) 1-24
  25. 25. REQUISITOS DE ESPECIFICACIÓNEspecificaciones 2005 LRFD, Capitulo JConexiones, juntas y sujetadoresEspecificaciones 2005 LRFD, Capitulo KPatines y almas bajo cargas concentradasLRFD Manual AISC de Construcción en Acero13a Edición 1-25
  26. 26. ESTADO LIMITE EN LA LINEA DE CARGAEjemplo: Conexión a Tensión 5/16 2L4x3 1/2 x 1/4LLBB 5/8 PL A Tu A Seccion A-A 3/4 Dia. Tornillo tipo A325 1-26
  27. 27. ESTADO LÍMITE EN LA LINEA DE CARGA Ejemplo: Conexión a Tensión 2 1 A3,4 Tu A 4 2 1 1. Fluencia en el ángulo 2. Ruptura del ángulo incluye rezago por cortante 3. Aplastamiento del conector/Desgarramiento 4. Block de cortante en el ángulo 1-27
  28. 28. ESTADOS LÍMITES EN LA LINEA DE CARGA5. Cortante en el Tornillo6. Aplastamiento en la placa / Desgarramiento o desgarre7. Block cortante en la placa (N/A) 108. Ruptura de la placa 5 9 89. Fluencia en la placa10. Ruptura de la soldadura 6,7* Fluencia ó Flujo plástico 7, 8 1-28
  29. 29. LRFD (Factores de Carga y Resistencia ó Estados Límites) Requisito básico RU ≤ φRn En donde RU = Resistencia requerida por cargas factorizadas φRn = Resistencia de diseño φ = Factor de resistencia Rn = Resistencia nominal 1-29
  30. 30. LRFDTensión Fluencia: φTn = 0.9 FyAg Ruptura: φTn = 0.75 FUAeCortante Fluencia: φVn = 0.9(0.6 Fy)Ag Ruptura: φVn = 0.75(0.6 FU)AnFy = Esfuerzo en la fluenciaFU = Esfuerzo último de tensiónAg = Área brutaAn = Área netaAe = Área neta efectiva 1-30
  31. 31. ASD Esfuerzos permisibles(Especificaciones combinadas 2005) Manual 13ª Edición 2005Requisito básico: R ≤ Rn / Ω(Rn / Ω = Esfuerzo permisible) R = Esfuerzo permisible para las cargas de servicio Rn = Resistencia nominal Ω = Factor de seguridadPara φ =0.9 → Ω = 1.67Para φ =0.75 → Ω = 2.0 1-31
  32. 32. RESISTENCIA DE LOS ACEROSA36 (usado en placas y ángulos) Fy = 36 ksi = 2530 kg/cm2 = 2.53 ton/cm2 FU = 58 ksi = 4080 kg/cm2 = 4.08 ton/cm2A992 (usado en vigas y columnas) Fy = 50 ksi = 3515 kg/cm2 = 3.51 ton/cm2 FU = 65 ksi = 4570 kg/cm2 = 4.57 ton/cm2Factor de transformaciónmultiplicar por 0.0731 para convertir de ksi a ton/cm2 1-32
  33. 33. DATOS BÁSICOS SOBRE ESTADOS LÍMITES YDETALLES DE TORNILLOS 1-33
  34. 34. TIPOS DE TORNILLOS DE ALTA RESISTENCIAA307 - Tornillos de máquina Ft = 45 ksi = 3165 kg/cm2 = 3.2 ton/cm2A325 – Tornillos alta resistencia Ft = 90 ksi = 6330 kg/cm2 = 6.3 ton/cm2A490 – Tornillos alta resistencia Ft = 113 ksi = 7945 kg/cm2 = 7.9 ton/cm2Factor de transformación ksi a ton/cm2 :0.7031 1-34
  35. 35. TIPOS DE TORNILLOS DE ALTA RESISTENCIA A-325 Y A490 (ASTM)3/4´´ Diam = 19 mm 1.9 cm7/8´´ Diam = 22 mm 2.2 cm1 1/4´´ Diam = 32 mm 3.2 cmTuercas 1-35
  36. 36. TORNILLOS: TIPOS DE CONEXIONES Tipos de conexiones: a) Por empuje, aplastamiento o penetración N – Cuerdas incluidas en el plano de cortante o corte X – Cuerdas excluidas en el plano de corte b) Por deslizamiento crítico SC – deslizamiento crítico Ej ¾ ´´ A325 – N (Tornillos de alta resistencia ¾´´ de diámetro, cuerdas incluidas en el plano de corte) 1-36
  37. 37. APRETADO DE TORNILLO - Tornillos trabajando por empuje tipo N ó X Simplemente apretados Totalmente apretados o pretensado- Tornillos en deslizamiento crítico SC las superficiesrequieren modos de apretar totalmente o pretensionar: - Método de la vuelta de tuerca - Llave de impacto calibrado - Indicador de tensión directa - Tornillo de diseño alternativo 1-37
  38. 38. RESISTENCIA DE TORNILLOS AL CORTANTE (Tabla J3.2 Normas LRFD)Resistencia de diseño al cortante de un tornillo, φrv :φ = 0.75rv = Fy AbAb = Área nominal del tornilloFy = Resistencia nominal (Tabla J 3.2)φrv = 0.75Fy Ab = Resistencia de DiseñoNota: El área en tensión se toma en cuenta en elvalor de Fy 1-38
  39. 39. TBLA J3.2 Resistencia de diseño de sujetadoresDescripción de Esfuerzo de tensión Esfuerzo cortante en conexiones tiposujetadores de penetración Factor de Esfuerzo nominal Factor de Esfuerzo nominal resistencia φ kg/cm2 (ksi) resistencia φ kg/cm2 (ksi)Tornillos A307 3160 (45) [a] 1685 (24) [n,e]Tornillos A325 o 6330 (90) [d] 3370 (48) [e]A325M, rosca en elplano de corteTornillos A325 o 0.75 6330 (90) [d] 0.75 4213 (60) [e]A325M, rosca fueradel plano de corteTornillos A490 o 7945 (113) [d] 4213 (60) [e]A490M rosca en elplano de corteTornillos A490 o 7945 (113) [d] 5266 (75) [e]A490M rosca fueradel plano de corte 1-39
  40. 40. TBLA J3.2 ContinuaciónTornillos A490 o A490M 7945 (113) [d] 5266 (75) [e]Tornillos A325 o A325M, rosca fuera del 0.75 Fu [a,c] 0.40 Fuplano de corteTornillos con requerimiento de la sección 0.75 Fu [a,c] 0.50 Fu [a,c]A3, rosca en el plano de corte 0.75 0.75Tornillos con requerimiento de la sección 3160 (45) [a] 1755 (25) [e]A3, rosca fuera del plano de corteA502, Gr. 1, remaches 4213 (60) [a] 2317 (33) [e]A502, Gr. 2 & 3, remaches[a] Únicamente carga estática[b] Rosca permitida en el plano de corte[c] El esfuerzo de tensión nominal de una porción del tornillo, como consecuencia de que elárea de la sección transversal es mayor que el diámetro del tornillo[d] Para tornillos A325 o A325M y A490 o A490M sujetos a carga de tención a la fatiga, verApéndice K3.[e] Cuando las conexiones usadas para empalmar miembros en tensión tiene un patrón decierre cuya longitud, medida paralela a la línea de fuerza, excede de 1270 mm (50 in), losvalores pueden ser tabulados reduciendo un 20% 1-40
  41. 41. RESISTENCIA DE TORNILLOS AL CORTANTE Resistencia de diseño de la conexión: φRv =0.75 rv x número de tornillos x número de plano de corte φφ φ 1-41
  42. 42. TORNILLOS: EFECTO DE LA LONGITUD EN LA CONEXIÓNPie de nota [e] de la tabla J3.2Cuando se tiene una conexión tipo penetración enuna junta en tensión con placas de empalme y quetiene tornillos en la trayectoria de la tensión cuyalongitud, medida en esa dirección exceda 50 pulg.(1.27 m) los valores tabulados deben ser reducidosun 20%. 1-42
  43. 43. TORNILLOS EN DESLIZAMIENTO CRITICO (CONEXIONES – SC)• En conexiones por deslizamiento crítico, eldeslizamiento ocurre entre la “carga de servicio” ylos niveles de carga factorizada (carga última)•El deslizamiento debe de ser verificado usando lacarga factorizada o las “cargas de servicio”•Ambos métodos resultan aproximadamente en losmismos niveles de resistencia 1-43
  44. 44. TORNILLOS EN DESLIZAMIENTO CRITICO (CONEXIONES – SC) Sección J3.8a. Conexiones críticas diseñadas con cargas factorizadas φrstr = φ1.13μTbNsμ = coeficiente de fricción (0.33 – 0.50)Tb =Tensión mínima de apriete, Tabla J3.1Ns = Número de planos de corteφ Depende del tipo de agujeros: Estándar φ = 1.0 Sobredimensionados φ = 0.85 De ranura larga perpendicular a la carga φ = 0.7 1-44
  45. 45. TORNILLOS EN DESLIZAMIENTO CRITICO (CONEXIONES – SC) Sección J3.8b. (Apéndice J3.8b.) Conexiones por deslizamiento crítico diseñadas para cargas de servicio φrv = 1.0FvAb Fv de la tabla A – J3.2 φ Tn/2φ Tn φ Tn/2 1-45
  46. 46. TORNILLOS: ESFUERZOS CORTANTE Y TENSIÓN COMBINADOS ft Ft Fv fv 1-46
  47. 47. TABLA J3.5 Esfuerzo de tensión nominal de sujetadores en conexiones tipo ??Descripción del sujetador Rosca incluida en el plano Rosca no incluida en el de corte plano de corteTornillos A307 4148 – 178fv ≤ 3164Tornillos A325 8225 - 178fv ≤ 6327 8225 - 141fv ≤ 6327Tornillos A325MTornillos A490 10334 - 178fv ≤ 7944 10334 - 141fv ≤ 7944Tornillos A490MTornillos A449 con parte 69Fu – 178 fv ≤ 52Fu 69Fu – 141 fv ≤ 52Fude rosca 1 ½ del diámetroA502 Gr. 1 remache 4148 – 169 fv ≤ 3164A502 Gr. 2 remache 5483 – 169 fv ≤ 4218Nota: Esfuerzo cortante, fv, no excede Fv. 1-47
  48. 48. AGUJEROS PARA TORNILLOSTipos de agujeros y dimensiones (Tabla J3.3):• Estándar (Std) db+1/16´´• Sobredimensionado (OVS) db + 3/16´´ (5/8 a 1´´en tornillos)• Ranura corta (SS) Std. por OVS + 1/16´´• Ranura larga (LS) Std. hasta 2.5db(Los agujeros estándar se omiten en este seminario) 1-48
  49. 49. 1-49
  50. 50. CONSIDERACIONES EN EL CÁLCULO DE LOS TAMAÑOS DE AGUJEROS• El diámetro de los agujeros en los cálculos de los estados limites a excepción del caso de desgarre, se considera como efectivo d´h= dh + 1/16´´ este 1/16´´ adicional toma en cuenta el daño experimentado al taladrar para hacer el agujero• Para “desgarre” (tear out) use el la dimensión del agujero• Para penetración use el diámetro del tornillo 1-50
  51. 51. TORNILLOS: PENETRACIÓN Y DESGARRE Penetración Tu Desgarre Tu Lc Lc 1-51
  52. 52. DesgarrePenetración 1-52
  53. 53. TORNILLOS: PENETRACIÓN Y DESGARRESección J3.10 Resistencia a la penetración enagujeros de tornillos φ = 0.75 Rn = 1.2 Lc t Fu ≤ 2.4 db t Fu 1.2 Lc t Fu es la resistencia al desgarre 2.4 db t Fu es la resistencia a la penetración Lc = distancia al borde Tu Lc 1-53
  54. 54. EJEMPLO: DETERMINAR LA RESISTENCIAPOR PENETRACIÓN Y DESGARRE PL 1/2 x 7 A36, Fu= 58 ksi 1 1/24 φTu 1 1/2 3 3/4 Tornillos A325-N 1 1/2 Ag StandarResistencia a la penetración2.4dbtFu= 2.4 x 0.75 x 0.5 x58 = 52.2 k 2.4 x 1.905 x 1.27 x 4080 = 23690 kgDistancia al bordeLc= 1.5 – (3/4 +1/16)1/2= 1.0´´ 3.81-(1.905 + 0.154)/2= 2.768 cm1.2LctFu=1.2 x 1.09 x 0.5 x 58 =37.9 k =1.2 x 2.768 x 1.27 x 4080 = 17211 kg 1-54
  55. 55. EJEMPLO: DETERMINAR LA RESISTENCIAPOR PENETRACIÓN O DESGARRELos otros tornillosDesgarre Lc= 3 – 13/16 = 2.19 ´´ = 7.62 – 206 = 5.56 cm1.2 x 2.19 x 0.5 x 58 = 76.2 > 52.2 k1.2 x 5.56 x 1.27 x 4080 = 34595 > 6776 kgResistencia de diseñoφRn = 0.75 ( 2 x 37.93 + 2 x 52.2 ) = 135.2 kφRn = 0.75 ( 2 x 17211 + 2 x 23690 ) = 61351.5 kg 1-55
  56. 56. TORNILLOS: ESPACIAMIENTO MÍNIMO Y DISTANCIA AL BORDE e s e s Tu eSección J3.3 Separación mínimaLa separación entre centros de Ags estándar,sobredimensionados o Ag ranurado (slotted) noserá menos de 2 2/3 veces el diámetro nominal ds deltornillo aunque se prefiere 3d 1-56
  57. 57. Tabla J3.4Distancias mínimas al borde (a) del centro de un agujero estándar (b) al borde de la parte conectadaTamaño nominal de tornillo a Al borde y orilla cortada Al borde de placas roladasremache perfiles o placas cortadas con gas [c]½´´ = 1.27 cm 7/8´´ =2.22 cm 3/4 ´´= 1.90 cm5/8 = 0.625 ´´=1.6 cm 1 1/8´´ = 2.86 cm 7/8´´ =2.22 cm¾ = 0.75´´ =1.90 cm 1 1/4 ´´ = 3.18 cm 1´´ = 2.54 cm7/8 = 0.875´´ = 2.22 cm 1 1/2´´(d) = 3.81 cm 1 1/8 ´´= 2.86 cm1´´ = 1.00´´ = 2.54 cm 1 3/4´´ (d) = 4.50 cm 1 1/4 ´´ = 3.18 cm1 1/8´´= 1.125´´= 2.86 cm 2´´ = 5.08 cm 1 1/2´´(d) = 3.81 cm1 ¼´´ =1.25´´= 3.18 cm 2 1/4´´= 5.71 cm 1 5/8´´= 4.13 cmMas de 1 ¼´´= 3.20 cm 1 3/4 x el diámetro 1 1/4 ´´ x el diámetro(a) Se permiten distancias menores si se cumplen las ecuaciones de la sección J3.10(b) Para agujeros sobredimensionados o de ranura ver tabla J3.6(c) Todas las distancias al borde pueden reducirse una distancia 1/8´´ si lo agujeros quedan e n un área donde los esfuerzos no excedan del 25% del valor del máximo esfuerzo del elemento(d) Estos pueden hacerse de 1 ¼´´ en extremos de vigas conectadas con ángulos en plano de cortanteNota: Las placas cortadas requieren al borde mas largas 1-57
  58. 58. DETALLES BASICOS DE SOLDADURA EN RELACIÓN CON LOS ESTADOS LÍMITE 1-58
  59. 59. RUPTURA DE SOLDADURAApéndice J2 SoldadurasJ2.4 Resistencia de diseñoResistencia de diseño = φFwAw θPara filetes de soldadura Tu Soldaduraφ=0.75Fw= 0.60FEXX(1.0+0.50sen1.5 θ)FEXX = Resistencia de soldadura en ksiθ = ángulo entre el eje de filete y el eje de la carga 1-59
  60. 60. RUPTURA DE SOLDADURA θ Tu Tu Soldadura θ=0º θ=90ºpara θ = 0º Fw=0.6FEXXpara θ = 90° Fw=0.6(1.5FEXX) = 0.9FEXX 1-60
  61. 61. RUPTURA DE SOLDADURA: ÁREA EFECTIVA D D tefc = 0.707 t tefc = t para t ≤ 3/8´´ (0.9 cm) para t > 3/8´´ tefc = t + 0.11´´FCAW: Soldadura con electrodo tubularcon núcleo fundente se llama también SAW: Sumerged are weldingsoldadura de spagetti = soldadura automática GMAW: soldadura protegida con gas inerte(argon)SMAW: Shielded Metal are Welding= soldadura manual 1-61
  62. 62. RUPTURA DE LA SOLDADURA: MANUAL DE SOLDADURA ARCO METÁLICO PROTEGIDO (SMAW)*Ejemplo: θ = 0° E70xx 1/16φRu = 0.75(0.6x70)(0.707x1/16)=1.392 k/in/1/16φRu = 0.75(0.6x4922)(0.707x0.15875)=250 kg/cm/1/16 E70xxEjemplo: 1/4 5φR = 1.392xDLsol = 1.392 x 4 x 5 = 27.84 kφR = 250 x 4 x12 = 12700 kg = (27.94 kips) 1-62
  63. 63. DIMENSIÓN MÍNIMA DE FILETES TABLA J2.4 Tamaño mínimo de filetes de soldaduraEspesor del material parte mas Tamaño mínimo del filete degruesa de la junta soldadura (a)Hasta 1/4´´ inclusive 1/8´´ 3 mmDe 1/4 a ½´´ inclusive 3/16 ´´ 5 mmDe 1/ 2 a 3/4´´ 1/4 ´´ 6 mmPor arriba de 3/4´´ 5/16´´ 8 mm(a) El tamaño de este filete debe de hacerse de un solo paso(b) Consultar J 2.2 b para el tamaño máximo de la soldadura 1-63
  64. 64. DIMENSIÓN MÁXIMA DE FILETEtp< ¼ ´´ D = tp Dtp ≥ ¼ ´´ D = tp – 1/16 ´´ D 1-64
  65. 65. RESISTENCIA DEL METAL BASE A LA SOLDADURASección J4.1 Resistencia a la ruptura por cortanteLa resistencia a la ruptura (φRn) de diseño para unestado límite de falla a lo largo de una trayectoriade falla por cortante en los elementos afectados delos miembros conectados se tomará como: φRn = 0.75 (0.6Fn Anw) 1-65
  66. 66. EJEMPLO: DETERMINAR φTn PARA SOLDADURA PL 3/8 x 8 E70xxA36 1/4Fu= 58 ksiRuptura de la soldaduraφTn = (1.392x4)(5x2) = 55.7 k φTnφTn = (250x4)(12.7x2) = 25.4 ton PL 5/16 x 5 5Ruptura por cortante en metal baseφTn = 0.75(0.6 Fu Anw) = 0.75(0.6x58)(5/16)(5x2) = 81.6 k = 0.75(0.6x4080)(0.8)(12.7x2) = 37300 kg φTn = 55.7 k 1-66
  67. 67. FINSESIÓN 1 1-67
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