Tipos de conexiones apernadas: aplastamiento y de deslizamiento crítico

PROYECTO ILAFA

MODULO DE UNIONES APERNADAS Y SOLDADAS

A 22-Junio-2010 Emitido para cometarios JMM CGS CRV

REV FECHA DESCRIPCIÓN DE LA REVISIÓN Realizo Revisó Aprobó

Índice

I.- Tipos de Conexiones 4

1.1.- Conexiones Simples 4

1.2.- Conexiones Rígidas (FR) 6

1.3.- Conexiones Semi-Rígidas (PR) 7

1.4.- Conexiones de diagonales 8

II.- Conceptos Teóricos 10

2.1.- Tipos de conexiones apernadas: aplastamiento y de deslizamiento crítico 10

2.2.- Pernos de alta resistencia 10

2.2.1.- Generalidades (AISC 2005 – J3.1) 10

2.2.2.- Tamaño y uso de las perforaciones (AISC 2005 – J3.2) 14

2.2.3.- Espaciamiento mínimo (AISC 2005 – J3.3) 14

2.2.4.- Distancia mínima al borde (AISC 2005 – J3.4) 15

2.2.5.- Distancias a los bordes y espaciamiento máximo (AISC 2005 – J3.5) 17

2.2.6.- Resistencia de tracción y corte de pernos y partes enroscadas (AISC 2005 – J3.6) 17

2.2.7.- Combinación de tracción y corte en conexiones tipo aplastamiento (AISC 2005 – J3.7) 17

2.2.8.- Pernos de alta resistencia en conexiones de deslizamiento crítico (AISC 2005 – J3.8) 18

2.2.9.- Combinación de tracción y corte en conexiones de deslizamiento crítico (AISC 2005 – J3.9) 19

2.3.- Tipos de conexiones soldadas 20

2.3.1.- Soldaduras de filete (AISC 2005 – J2.2) 20

2.3.2.- Soldaduras de tope (AISC 2005 – J2.1) 22

2.3.3.- Soldaduras de tapón y de ranura (AISC 2005 – J2.3) 23

2.4.- Electrodos de soldadura 24

2.5.- Resistencia al aplastamiento de planchas de conexión y perforaciones de pernos (AISC 2005 – J3.10) 24

2.6.- Resistencia al desgarramiento (bloque de corte) de planchas de conexión y perfiles (AISC 2005 – J4.3) 25

2.7.- Resistencia al pandeo de planchas de conexión y perfiles 26

2.7.1.- Pandeo placa comprimida (AISC 2005 – E3) 26

2.7.2.- Pandeo local del ala (AISC 2005 – J10.1) 27

2.7.3.- Fluencia local del alma (AISC 2005 – J10.2) 28

2.7.4.- Pandeo del alma (AISC 2005 – J10.3) 28

2.7.5.- Pandeo lateral del alma (AISC 2005 – J10.4) 29

2.7.6.- Pandeo del alma comprimida (AISC 2005 – J10.5) 31

2.8.- Ruptura en área total y área neta de planchas de conexión y perfiles 31

2.8.1.- Resistencia de elementos en tracción (AISC 2005 – J4.1) 31

2.8.2.- Resistencia de elementos en corte (AISC 2005 – J4.2) 32

2.9.- Resistencia de conexiones soldadas 33

2.10.- Pernos corrientes para estructuras secundarias (pernos ASTM A307) 35

III.- Métodos de Cálculo 36

3.1.- Empalme de vigas 36

3.1.1.- Generalidades 36

3.1.2.- Cargas de diseño 37

3.1.3.- Diseño de planchas conectadas al ala 38

3.1.4.- Diseño de planchas conectadas al alma 46

3.2.- Empalme de columnas 53

3.2.1.- Generalidades 53

3.2.2.- Cargas de diseño 54

3.2.3.- Diseño de planchas conectadas al ala 54

3.2.4.- Diseño de planchas conectadas al alma 63

3.3.- Conexiones de corte mediante angulares 70

3.3.1.- Generalidades 70

3.3.2.- Cargas de diseño 71

3.3.3.- Cálculo del número de pernos - N 71

3.3.4.- Diseño de los ángulos de unión 73

3.4.- Conexiones de corte mediante plancha de cabeza 78

3.4.1.- Generalidades 78

3.4.2.- Cargas de diseño 79

3.4.3.- Cálculo del número de pernos - N 79

3.4.4.- Diseño de la plancha de cabeza 80

3.5.- Conexiones mediante placa de corte (single plate) 86

3.5.1.- Generalidades 86

3.5.2.- Cargas de diseño 87

3.5.3.- Cálculo del número de pernos - N 87

3.5.4.- Diseño de la plancha - et 90

3.6.- Conexiones de diagonales 97

3.6.1.- Generalidades 97

3.6.2.- Cargas de diseño 98

3.6.3.- Cálculo del número de pernos - N 98

3.6.4.- Diseño de la plancha de conexión 99

3.7.- Principales conexiones de estructuras secundarias (pernos ASTM A307) 106

3.7.1.- Generalidades 106

3.7.2.- Cargas de diseño 107

3.7.3.- Cálculo del número de pernos - N 107

3.7.4.- Diseño de la plancha de cabeza 108

I.- Tipos de Conexiones

El comportamiento y tipo de las conexiones es usualmente definida por la relación momento-rotación, Figura 1. El código AISC clasifica las conexiones dependiendo de su relación momento-rotación. La terminología es la siguiente:

Clasificación de las conexiones

Simple Conexiones simples

Rígido Conexiones de momento completamente restringidas (FR)

Semi-rígido Conexiones de momento parcialmente restringidas (PR)

Figura 1 Clasificación de las conexiones

1.1.- Conexiones Simples

Las conexiones simples o de corte en vigas o enrejados deben ser diseñadas como flexibles y se permite dimensionarlas solamente para reacciones de corte, excepto que se indique lo contrario en los documentos de diseño. Las conexiones flexibles de vigas deben ser capaces de acomodar las rotaciones de los extremos de las vigas calculadas como simplemente apoyados (no restringidas) como lo muestra la Figura 2. Para lograr lo anterior se permiten deformaciones inelásticas, pero autolimitadas, de la conexión.

Figura 2 Conexión simple o de corte

Si bien es cierto, las conexiones simples o de corte poseen algo de restricción rotacional, como lo ilustra la curva A de la Figura 3, esta magnitud es comúnmente ignorada y la conexión es idealizada como totalmente flexible.

Figura 3 Comportamiento de la conexión simple o de corte

1.2.- Conexiones Rígidas (FR)

Las conexiones de momento completamente restringidas son conexiones que en los extremos empotrados de vigas y enrejados deben ser diseñadas para el efecto combinado de fuerzas de momento y de corte inducidos por la rigidez de las conexiones.

Este tipo de conexiones posee suficiente resistencia y rigidez para mantener el ángulo constante entre los miembros conectados durante la aplicación de las cargas como lo muestra la Figura 4.

Mientras las conexiones consideradas como totalmente rígidas raramente proporcionan una rotación cero entre los miembros, esta flexibilidad presente es comúnmente ignorada y la conexión es idealizada para prevenir la rotación

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