Diseño a la Tracción LRFDCurso: DISEÑO EN ACERO 1 DISEÑ Diseño a la Tracción LRFD La resistencia nominal a la tracción es el tracció mínimo de: a) Fluencia de la sección bruta: secció Pu = φt Fy Ag con φt = 0.9 b)Fractura de la sección neta efectiva: secció Pu = φt Fu Ae con φt = 0.75 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 Ingenierí Diseñ c) Falla por Bloque de corte: USACh - Departamento de Ingeniería en Obras Civiles - Curso: Diseño en Acero 1 - Prof. Luis Leiva Ingenierí Diseñ Diseño a la Tracción LRFD c) Falla por Bloque de corte: Diseño a la Tracción LRFD c) Falla por Bloque de corte: USACh - Departamento de Ingeniería en Obras Civiles - Curso: Diseño en Acero 1 - Prof. Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh - Departamento de Ingeniería en Obras Civiles - Curso: Diseño en Acero 1 - Prof. Luis Leiva Ingenierí Diseñ Diseño a la Tracción LRFD c) Falla por Bloque de corte: Diseño a la Tracción LRFD c) Falla por Bloque de corte: USACh .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Curso: Diseño en Acero 1 .Prof.6 Fu) Anv Rn = 0. Luis Leiva Ingenierí Diseñ Diseño a la Tracción LRFD Diseño Bloque de corte: Diseñ Pu = φt Rn con φt = 0.Prof.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Luis Leiva Ingenierí Diseñ . Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh .Curso: Diseño en Acero 1 .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Prof.75 2 tipos de falla son posibles: Caso 1: Falla por fractura en tracción tracció Caso 2: Falla por fractura en corte Diseño a la Tracción LRFD Diseño Bloque de corte: Diseñ Caso 1: Falla por fractura en tracción tracció + fluencia en corte Fu Ant = (0.Curso: Diseño en Acero 1 .6 Fy Agv + Fu Ant Ant = área neta en tracción tracció Anv = área neta en corte Agv = área bruta en corte USACh .Prof. Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh .Curso: Diseño en Acero 1 . Luis Leiva Ingenierí Diseñ Cuando no todos los elementos de la sección están conectados.Prof.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .6 Fu) Anv Rn = 0.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Luis Leiva Ingenierí Diseñ .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh . Ae Uniones apernadas Ae = UAn Si todos los elementos de la sección están secció está conectados: U = 1 Uniones apernadas: Valores recomendados de U Area neta efectiva.Curso: Diseño en Acero 1 .6 Fu Anv + Fy Agt Ant = área neta en tracción tracció Anv = área neta en corte Agt = área bruta en tracción tracció USACh .Diseño a la Tracción LRFD Diseño Bloque de corte: Diseñ Caso 2: Falla por fractura en corte + fluencia en tracción tracció Fu Ant = (0. Ae USACh . los elementos conectados pueden ser sobrecargados mientras que el resto de los elementos tienen tensiones menores.Prof.Curso: Diseño en Acero 1 . Luis Leiva Ingenierí Diseñ Area neta efectiva.Prof.Prof. Esto se toma en cuenta usando un área reducida: el Area neta efectiva.Curso: Diseño en Acero 1 .Curso: Diseño en Acero 1 .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Ae USACh . 9 USACh .9 Area neta efectiva.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Curso: Diseño en Acero 1 .Prof.Prof.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Ae - Area neta efectiva.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Uniones apernadas: Valores recomendados de U Si SOLO ALGUNOS DE LOS ELEMENTOS DE LA SECCION ESTAN CONECTADOS U = 1 – X/L ≤ 0. Luis Leiva Ingenierí Diseñ .Prof.Curso: Diseño en Acero 1 .Prof.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Luis Leiva Ingenierí Diseñ Diseño a la Tracción LRFD Procedimiento de Diseño Diseñ 1) Seleccionar una sección de prueba secció considerando el área bruta mínima que mí satisfaga las condiciones de : b)Fluencia de la sección bruta: secció Ag = Pu /(φt Fy) /(φ b)Fractura de la sección neta: secció Ag = Pu /(φt FuU)+ área de perforación perforació /(φ estimada USACh .Curso: Diseño en Acero 1 . Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh . Luis Leiva Ingenierí Diseñ Diseño a la Tracción LRFD Procedimiento de Diseño Diseñ 2) Seleccionar una sección de prueba secció considerando una esbeltez L/r < 300 AASHTO (puentes): L/r < 200 para elementos principales L/r < 240 para elementos secundarios USACh .Curso: Diseño en Acero 1 . Ae U = 1 – X/L ≤ 0. Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Prof.Diseño a la Tracción LRFD Barras con Hilo Diseño a la Tracción LRFD Barras con Hilo AD = Pu /(φ 0. Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh .Curso: Diseño en Acero 1 .Prof.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Luis Leiva Ingenierí Diseñ .Prof.75 Fu) con φ = 0.Curso: Diseño en Acero 1 .Curso: Diseño en Acero 1 . Luis Leiva Ingenierí Diseñ Uniones apernadas UNION POR CIZALLE SIMPLE Uniones apernadas UNIONES TIPO APLASTAMIENTO -PERNOS TENSADOS EN FORMA LEVE UNION POR CIZALLE DOBLE -LAS PLACAS SE MANTIENEN UNIDAS POR PERNOS SUJETOS A CORTE -SE PERMITE DESLIZAMIENTO MINIMO ENTRE PLACAS USACh .Curso: Diseño en Acero 1 .75 AD = área calculada al exterior del hilo USACh .Prof. Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Curso: Diseño en Acero 1 .Uniones apernadas UNIONES TIPO DESLIZAMIENTO CRITICO Uniones apernadas UNIONES TIPO APLASTAMIENTO Resistencia al Corte o Tracción: φ Rn Tracció R n = Fn A b Fn = Resistencia nominal al corte Fv Resistencia nominal a la tracción Ft tracció TABLA J3.Curso: Diseño en Acero 1 . Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh .Prof.75 USACh .Curso: Diseño en Acero 1 .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Luis Leiva Ingenierí Diseñ RESISTENCIA AL CORTE.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh .Curso: Diseño en Acero 1 . Ft USACh .2 -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 φ = 0.Prof. Luis Leiva Ingenierí Diseñ .Prof. Fv RESISTENCIA A LA TRACCION.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Prof.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Prof.Curso: Diseño en Acero 1 .A325 and A490 Bolts 3/4 in. Luis Leiva Ingenierí Diseñ Unión Apernada: Falla por aplastamiento y corte en la plancha Unió Unión Apernada: Falla por Unió aplastamiento y corte en la plancha aplastamiento corte corte aplastamiento USACh . Dia. USACh .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh .Curso: Diseño en Acero 1 .Prof.Prof.Prof.Curso: Diseño en Acero 1 .Curso: Diseño en Acero 1 . Dia.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . 1 1/4 in. Luis Leiva Ingenierí Diseñ . Pernos: Falla por aplastamiento en la plancha 7/8 in.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Dia. Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh . Luis Leiva Ingenierí Diseñ interacción corte-tracción Unión Tipo Aplastamiento Unió Unión Tipo Aplastamiento interacción corte-tracción La resistencia de diseño al corte de un diseñ perno sujeto a una interacción de tracción interacció tracció y corte es: φ Fv Ab con Fv según la tabla J3.4 d t Fu si las deformaciones alrededor de los agujeros no son importantes Rn = Lc t Fu ≤ 3.0 d t Fu demás demá pernos USACh .Prof.Curso: Diseño en Acero 1 . Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh .Prof.Curso: Diseño en Acero 1 .75 si las deformaciones alrededor de los agujeros son críticas crí interacción corte-tracción Tu Unión Tipo Aplastamiento Unió Rn = 2.Prof.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . pernos cercanos a Rn = ( s –d/2) t Fu ≤ 3.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Resistencia al aplastamiento φ Rn φ = 0.0 d t Fu los bordes w.Prof.2 segú y φt = 0.p.Curso: Diseño en Acero 1 .75 fv = φ Fv USACh .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Curso: Diseño en Acero 1 .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh . Luis Leiva Ingenierí Diseñ . Unión Tipo Aplastamiento interacción corte-tracción La resistencia de diseño a la tracción de un diseñ tracció perno sujeto a una interacción de tracción y interacció tracció corte es función de fv la tensión de corte tensió funció producida con cargas mayoradas. Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh . Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh .Prof.Curso: Diseño en Acero 1 .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Prof.5 segú y φt = 0. mayoradas.Prof. Esta resistencia es: φt Ft Ab con Ft según la tabla J3.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Luis Leiva Ingenierí Diseñ .Curso: Diseño en Acero 1 .Curso: Diseño en Acero 1 .Prof.tracció 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 USACh .75 ft = φt Ft USACh .Curso: Diseño en Acero 1 . Luis Leiva Ingenierí Diseñ Unión Tipo Aplastamiento -interacción corte-tracción Unió interacció corte. Curso: Diseño en Acero 1 .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh .Prof.Curso: Diseño en Acero 1 .1) UNIONES TIPO DESLIZAMIENTO CRITICO Uniones apernadas USACh . Luis Leiva Ingenierí Diseñ UNIONES TIPO DESLIZAMIENTO CRITICO Ensayo PERNO M20 Uniones apernadas Uniones apernadas UNIONES TIPO DESLIZAMIENTO CRITICO USACh .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Prof.3.Curso: Diseño en Acero 1 . Luis Leiva Ingenierí Diseñ .Prof.Prof. Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh .Uniones apernadas UNIONES TIPO DESLIZAMIENTO CRITICO (Tabla ICHA Comparar con Tabla J.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Curso: Diseño en Acero 1 .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Both methods result in approximately the same strength level.Curso: Diseño en Acero 1 .una capacidad adecuada de los pernos al corte bajo cargas mayoradas USACh .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) .UNIONES TIPO DESLIZAMIENTO CRITICO UNIONES TIPO DESLIZAMIENTO CRITICO LLAVE DE TORQUE USACh . USACh . Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Curso: Diseño en Acero 1 .8a) – Cargas mayoradas (LRFD Apéndice J3. Luis Leiva Ingenierí Diseñ . Luis Leiva Ingenierí Diseñ Uniones de deslizamiento crítico Resistencia Nominal al Corte • Se pueden usar dos métodos de diseño Bolt Slip (-SC Connections) In Slip-Critical (SC) connections.8b) • Ambos métodos de diseño requieren: .Curso: Diseño en Acero 1 . Slipslip will occur between the service load and factored (ultimate) load levels.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Luis Leiva Ingenierí Diseñ .Prof.Curso: Diseño en Acero 1 .Prof.Cargas de servicio (LRFD Sección J3.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Prof. Slip can be checked using either factored or service loads.Prof. Luis Leiva Ingenierí Diseñ Uniones de deslizamiento crítico dimensionadas para cargas de servicio. y ovalados largos cuando el eje más largo es perpendicular a la línea de fuerza.Prof.3-6 (MPa) USACh .Prof. ovalados cortos. USACh . limpias de cascarilla de laminación y polvo.85 para agujeros ovalados largos cuando el eje más largo es paralelo a la línea de fuerza.0 para agujeros normales.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Fv = la resistencia nominal al deslizamiento crítico indicada en la Tabla J.Curso: Diseño en Acero 1 .Curso: Diseño en Acero 1 .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . holgados. Ф = 0. Luis Leiva Ingenierí Diseñ .Curso: Diseño en Acero 1 . Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh .33).Prof.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . con superficies no pintadas. USACh .Curso: Diseño en Acero 1 .3-6 están calculados para superficies en contacto de Clase A (coeficiente de deslizamiento 0. Luis Leiva Ingenierí Diseñ Los valores de Fv de la Tabla J.Uniones de deslizamiento crítico dimensionadas para cargas de servicio. con escamas de laminación firmes o superficies con recubrimientos Clase A aplicadas sobre superficies arenadas. La resistencia de diseño al corte de un perno es UNIONES TIPO DESLIZAMIENTO CRITICO Ф FvAb donde Ф = 1.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Prof. Curso: Diseño en Acero 1 .Prof. USACh .Prof. Se podrán usar agujeros ovalados cortos en cualquiera o todas las planchas de uniones de deslizamiento crítico o del tipo aplastamiento. Luis Leiva Ingenierí Diseñ . pero su longitud mayor deberá ser normal a la dirección de la fuerza en el caso de uniones tipo aplastamiento. ovalados cortos u ovalados largos en uniones apernadas. cuando se usen pernos de alta resistencia. pero no podrán ser usadas en uniones tipo aplastamiento. Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh .Deberán ejecutarse agujeros normales en las uniones de planchas . estas golillas deberán ser endurecidas.Prof. Se deberán instalar golillas endurecidas sobre los agujeros holgados de una placa externa. a menos que el ingeniero apruebe agujeros holgados. Se pueden introducir chapas de relleno de hasta 6 mm.Curso: Diseño en Acero 1 .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . dentro de uniones de deslizamiento crítico calculadas sobre la base de agujeros normales.Curso: Diseño en Acero 1 .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh . USACh .Prof.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Se deberán instalar golillas sobre los agujeros ovalados cortos en una placa externa.Curso: Diseño en Acero 1 . sin hacer la reducción correspondiente a agujeros ovalados. Los agujeros ovalados se podrán usar independientemente de la dirección de la carga en uniones del tipo deslizamiento crítico.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . de la resistencia nominal al corte especificada del perno. Luis Leiva Ingenierí Diseñ Se podrán usar agujeros holgados en cualquiera o todas las chapas de uniones de deslizamiento crítico. Luis Leiva Ingenierí Diseñ .Curso: Diseño en Acero 1 .13µTmNbNs Tm= Tensión mínima del perno (Tabla J3.Prof.Prof.4 para superficies clase C (galvanizadas por inmersión y con tratamiento de rugosidad) USACh .60 para agujeros largos paralelos a la carga USACh .Prof.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .70 para agujeros largos perpendiculares a la carga Ф = 0. USACh .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Se podrán usar agujeros ovalados largos independientemente de la dirección de la fuerza en uniones tipo deslizamiento crítico.Prof. pero deberán ser normales a la dirección de la fuerza en el caso de uniones tipo aplastamiento.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Curso: Diseño en Acero 1 .5 para superficies clase B (no pintadas y arenadas con pintura tipo B sobre acero arenado) µ = 0. los agujeros ovalados largos solamente podrán ser usados en una de las partes unidas en cada superficie individual de empalme.B o C USACh .Tanto en uniones tipo deslizamiento crítico como tipo aplastamiento.3 para superficies clase A (no pintadas y libres de óxido de oxidación o áreas con pintura tipo A sobre acero arenado) µ = 0. Luis Leiva Ingenierí Diseñ Ф = 0. Luis Leiva Ingenierí Diseñ Uniones de deslizamiento crítico dimensionadas para cargas mayoradas La resistencia de diseño al corte de un perno es Ф Rstr es Rstr= 1.Curso: Diseño en Acero 1 .B o C µ = 0.Curso: Diseño en Acero 1 .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .1) Nb= Número de pernos Ns= Número de planos de deslizamiento µ = Coeficiente de roce para superficies clase A.0 para agujeros normales Ф = 0.85 para agujeros sobredimensionados y ovalados cortos Uniones de deslizamiento crítico dimensionadas para cargas mayoradas µ = Coeficiente de roce para superficies clase A. Luis Leiva Ingenierí Diseñ Uniones de deslizamiento crítico dimensionadas para cargas mayoradas La resistencia de diseño al corte de un perno es ФRstr Ф = 1. 13TmNbNs) T =Solicitación mayorada en Tracción de los pernos Tb =Tensión mínima de apriete de pernos (Tabla J3.1) USACh . Luis Leiva Ingenierí Diseñ Bolts: Minimum Spacing and sEdge Distance e e s e Tu Section J3. Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh .Prof. USACh . or slotted holes.Curso: Diseño en Acero 1 . Luis Leiva Ingenierí Diseñ . a distance 3d is preferred.1) (Tabla J3.Combinación de Tracción y Corte Uniones de deslizamiento crítico dimensionadas para cargas de servicio La resistencia de diseño al corte Ф FvAb deberá ser reducida por el factor Combinación de Tracción y Corte Uniones de deslizamiento crítico dimensionadas para cargas mayoradas La resistencia de diseño al corte de un perno Ф Rstr deberá ser reducida por el factor ( 1.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Curso: Diseño en Acero 1 .Prof.Curso: Diseño en Acero 1 . oversized.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Prof.Prof.T / Tb) T =Solicitación en Tracción de los pernos Tb =Tensión mínima de apriete de pernos ( 1.Tu / (1.Departamento de Ingeniería en Obras Civiles .Curso: Diseño en Acero 1 .3 Minimum Spacing The distance between centers of standard. preferred. shall not be less than 2 2/3 times the nominal diameter of the fastener. Luis Leiva Ingenierí Diseñ USACh .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Curso: Diseño en Acero 1 .Departamento de Ingeniería en Obras Civiles . Luis Leiva Ingenierí Diseñ .USACh .Prof.