bolted flange plaboldet flange conectionte-nodo interno-parte 1-r0

CONEXIN PRECALIFICADA A MOMENTO TIPO BFP (ANSI/AISC 358-2010)

1) Clculo del momento mximo probable en viga.

Cpr = Cpr =Ry = Ry =Fy = [Kgf/cm2] Fy = [Kgf/cm2]Zx= [cm3] Zx = [cm3]

1.2 1.21.5 1.52530 25301019.0 1019.0

Mpri = 46405.3 Kgf.m Mprd = 46405.3 Kgf.m

Clculo de parmetros necesarios para el diseo y detalle de la conexin BFP

Mpr = Cpr x Ry x Fy x ZxMpr = Momento mximo probable.

Cpr = Factor de resistencia pico en la conexin.Ry = Factor mnimo de sobrerresistencia cedente.

Fy = Tensin cedente.Zx = Mdulo plstico de la viga.

Momento mximo probable en la viga

ubicada a la izquierda del nodo.

Momento mximo probable en la viga ubicada a la

derecha del nodo.

ING. ELIUD HERNANDEZ / ING. PEDRO HERNANDEZ


2)

dp O dp O dpi = dpd =

Se usarn pernos: Se usarn pernos:Incluye Rosca: Incluye Rosca:Fnv = [Kgf/cm2] Fnv = [Kgf/cm2]Fnt = [Kgf/cm2] Fnt = [Kgf/cm2]

3)A la izquierda del nodo: A la derecha del nodo:

Fup : [Kgf/cm2] Fup : [Kgf/cm2]

Espesor:Ancho:

Clculo del diametro de perno mximo para evitar la ruptura frgil del ala de la viga.

Predimensionado de la plancha para la conexin de las vigas en las Alas.

Acero: A36

A490

59087940

A490

59087940

31.0 mmAncho: 250.0 mmAcero: A36

Espesor:31.0 mm250.0 mm

1.61 cm 5/8 ''5/8 ''

1.61 cm 5/8 ''5/8 ''

40804080

Conforme a los Datos de la Tabla J3.2 (ANSI/AISC 360-10)

NO NO

Para agujeros standar y con dos pernos por fila el diametro mximo de perno ser:

donde,bf.viga = Ancho del ala de la viga.

Ry = Factor mnimo de sobrerresistencia cedente.Rt = Factor mnimo de sobrerresistencia cedente.

Fy = Tensin cedente de la viga.

Diametro de perno mximo para la viga ubicada a la

Diametro de perno mximo para la viga ubicada a la



4) Resistencia nominal a corte de los pernos.

a) rn = a) rn =b) rn = b) rn =c) rn = c) rn =

rni.min = rnd.min =11693.9 Kgf

11693.9 Kgf19741.9 Kgf48188.9 Kgf

11693.9 Kgf

11693.9 Kgf19741.9 Kgf48188.9 Kgf

La resistencia nominal a corte de los pernos ser la mnima resistencia de la siguientes expresiones:

a) rn = 1.0 x Fnv x Abb) rn = 2.4 x Fu.viga x db x tf.viga

c) rn = 2.4 x Fup x db x tpdonde,

rn = Resistencia nominal de cada perno.Fnv = Resistencia nominal al corte de los pernos.

Ab = rea nominal del perno.Fu.viga = Tensin ltima de la viga.db = Diametro nominal del perno.tf.viga = Espesor del ala de la viga.

Fup = Tensin ltima de la plancha de ala. tp = Espesor de la plancha de ala.

Resistencia de los pernos de la viga ubicada a la izquierda

del nodo.

Resistencia de los pernos de la viga ubicada a la derecha del

nodo.



5) Estimacin de la cantidad de pernos requeridos.

ni > 16 Pernos nd > 16 Pernos

Usar: 16 Pernos Usar: 16 Pernos

14.1 14.1

Para la estimacin de pernos se utilizar la siguinte expresin:

donde,

n = Nmero de pernos a utilizar.Mpr = Momento mximo probable.

rn = Resistencia mnima a corte del perno.d = Altura del perfil de la viga.

tp = Espesor de la plancha de ala. = 0.9

Nmero de pernos requeridos para la viga

ubicada a la izquierda del nodo.

Nmero de pernos requeridos para la viga ubicada a la

derecha del nodo.



6) Ubicacin de la rtula plstica.

S1 = S1 =s = s =

Shi = Shd =

7) Clculo del corte total en la rtula plstica.

50.0 mm50.0 mm

400.0 mm

50.0 mm50.0 mm

400.0 mm

El corte en rtula plstica se calcular a partir de un diagrama de cuerpo libre de la viga comprendida entre rtulas plsticas. Se asumir en este clculo que en las rtulas plsticas se desarrollar un momento igual al momento mximo probable (Mpr). Adems, se debern incluir cargas

gravitacionales actuando sobre la viga basado en la siguiente combinacin de carga:

U1 = (1.2+0.2 x SDS)CP+gCV

La ubicacin de la rtula plstica esta determinada por la siguiente ecuacin.

Sh = S1 + s (n/2 - 1 )donde,

Sh = Distancia comprendida entre la cara de la columna y la rtula plstica.

S1 = Distancia comprendida entre la cara de la columna y la primera fila de pernos.

s = Distancia entre centro a centro de pernos.n = Nmero total de pernos.

Rtula plstica ubicada a la izquierda del nodo.

Rtula plstica ubicada a la derecha del nodo.



Li = Ld =CPi = CPd =CVi = CVd =

SDSi = SDSd =cvi = cvd =

Lhi = Lhd =Vg = Vg =Mpr = [Kgf.m] Mpr = [Kgf.m]Vm = [Kgf] Vm = [Kgf]Vm = [Kgf] Vm = [Kgf]

2Mpr/Lhi17848.2 17848.2

46405.3 46405.3

6.40 m

8044.4 Kgf 8044.4 Kgf5.20 m

6.40 m

VTi = 25892.6 Kgf VTd = 25892.6 Kgf

2Mpr/Lhd

VT = Vm + Vg ; Lh = Li - 2Sh - 2(dcol/2)

5.20 m

Viga ubicada a la izquierda del nodo.

Viga ubicada a la derecha del nodo.

1920.0 Kgf/m960.0 Kgf/m

0.8070.500

1920.0 Kgf/m960.0 Kgf/m

0.8070.500

VT = Corte total en la rtula plstica.Vm = Corte por Capacidad actuando en la Rtula Plstica.Vg = Corte Gravitacional actuando en la Rtula Plstica.

Li / Ld = Distancia entre ejes.Lhi / Lhd = Distancia entre rtulas plsticas.



8) Revisin por Corte en Vigas

h/tw = kv = 5 VTi < VnCv =

1.37 x (kv x E/Fy)1/2;Cv = (1.51 x kv x E) / ((h/tw)2 x Fy)

El coeficiente de pandeo por corte en el alma (kv) ser determinado de la siguiente manera,

Si, h/tw < 260 ; kv = 5.



h/tw = kv = 5 VTd < VnCv =

nd >La cantidad de pernos es

suficiente!La cantidad de pernos es

suficiente!

145172.1 Kgf11693.9 Kgf

13.79

145172.1 Kgf11693.9 Kgf

13.79

Para verificar que la cantidad de pernos en la plancha de ala sea suficiente se utilizar la siguiente expresin:

donde,Ffu = Es la fuerza concentrada en la cara de la columna.

rn = Mnima resistencia de cada perno.n = 0.9

Verificacin de la cantidad de pernos de la viga ubicada

a la izquierda del nodo.

Verificacin de la cantidad de pernos de la viga

ubicada a la derecha del nodo.



12) Confirmacin del espesor la plancha de ala.

Ffui = Ffud =Fy = [Kgf/cm2] Fy = [Kgf/cm2]bp = bp =

tpi > tpd >23.0 mm

2530.0250.0 mm

23.0 mm

145172.1 Kgf 145172.1 Kgf

El espesor de la pancha es suficiente!

El espesor de la pancha es suficiente!

2530.0250.0 mm

Para verificar que el espesor de la plancha de ala sea suficiente se utilizar la siguiente expresin:

donde,Ffu = Es la fuerza concentrada en la cara de la columna.

Fy = Tensin cedente de la plancha de ala.bp = Ancho de la plancha de ala.

Verificacin del espesor de la plancha de ala ubicada a

la izquierda del nodo.

Verificacin de la plancha de ala ubicada a la derecha del

nodo.



13) Verificacin de la resistencia a traccin de la plancha de ala.

Caso a) Caso a)tp = tp =bp = bp =

Ag = [mm2] Ag = [mm2]Fy = [Kgf/cm2] Fy = [Kgf/cm2]

Rn = Rn =196075.0 Kgf

2530.0

250.0 mm7750.0

31.0 mm250.0 mm

7750.02530.0

196075.0 Kgf

31.0 mm

Se deber revisar la resitencia de la plancha de ala segn las siguientes expresiones:

a) Rn = Fy x Ag, Falla por cedencia del rea gruesa.

= 1.00

b) Rn = Fu x Ae,Falla por ruptura del rea efectiva.

= 0.90

Ffu O Rn

donde,Ae = rea neta efectiva, rea gruesa menos el rea que ocupan los

agujeros de los pernos, Ae O 0.85Ag.Fy = Tensin cedente de la plancha de ala.Fu = Tensin ltima de la plancha de ala.

Ag = rea gruesa de la seccin transversal de la plancha de ala,Ag = tp x bp.

Verificacin de la resistencia de la plancha

de ala ubicada a la

Verificacin de la resistencia de la plancha de ala

ubicada a la derecha del



Caso b) Caso b)Ae = [mm2] Ae = [mm2]Fu = [Kgf/cm2] Fu = [Kgf/cm2]

Rn = Rn =

Rni > Rnd >

40804080

145172.1 Kgf145172.1 Kgf

6579.8 6579.8

241608.4 Kgf

La resistencia de la plancha de ala es suficiente!

241608.4 Kgf

La resistencia de la plancha de ala es suficiente!



14)

ni = 14 Pernos. db = ne = 2 Pernos. Lc =tp = Le =

Fu = [Kgf/cm2]

a) Resistencia al aplastamiento: rnp =b) Resistencia al desgarramiento por pernos internos: rni =c) Resistencia al desgarramiento por pernos externos: rno =

48188.9 Kgf

14.1) Plancha de ala ubicada a la izquierda del nodo.5/8 '' 1.6 cm

Revisin de la resistencia al aplastamiento y desgarramiento en la plancha de ala y ala de viga.

3.1 cm31.0 mm 4.1 cm4080

47240.3 Kgf61564.1 Kgf

La resistencia al aplastamiento y desgarramiento se determinar con la siguiente expresin,

n Rn = n x n x rnFfu O n Rn ; n = 0.9

Donde,

n = Nmero de pernos en la plancha de ala.

rnp = 2.4 x db x tp x Fu ; Aplastamiento por cada perno.

rni = 1.2 x Lc x tp x Fu < rnp ; Desgarramiento por cada perno interno.

rno = 1.2 x Le x tp x Fu < rnp ; Desgarramiento por cada perno externo.

Lc = Distancia libre, en la direccin de la fuerza, desde el borde de la perforacin a borde de perforacin del agujero adyacente.

Le = Distancia libre, en la direccin de la fuerza, desde el borde de perforacin hasta el extremo de la plancha.

Fu = Tensin ltima de la plancha extrema o del acero de la columna segn sea el caso.

da = Diametro del agujero, diametro de perno utilizado mas 3mm.tp= Espesor de la plancha de ala.



Resistencia mnima por pernos internos: 47240.3 Kgf (Desgarramiento)Resistencia mnima por pernos externos: 48188.9 Kgf (Aplastamiento)

Ffui = n Rn =Ffu < n Rn

OK!

ni = 14 Pernos. db = ne = 2 Pernos. Lc =tp = Le =

Fu = [Kgf/cm2]


Resistencia mnima por pernos internos: 47240.3 Kgf (Desgarramiento)Resistencia mnima por pernos externos: 57295.4 Kgf (Aplastamiento)

Ffud = n Rn =Ffu < n Rn

OK!

ni = 14 Pernos. db = ne = 2 Pernos. Lc =

tf-viga = Le =Fu = [Kgf/cm2] Sv-c = 10.0 mm


14.2) Plancha de ala ubicada a la derecha del nodo.5/8 '' 1.6 cm

3.1 cm

596935.0 Kgf145172.1 Kgf

31.0 mm4080

57295.4 Kgf47240.3 Kgf61564.1 Kgf

613326.8 Kgf

4.1 cm

145172.1 Kgf

14.3) Ala de la viga ubicada a la izquierda del nodo.5/8 '' 1.6 cm

3.1 cm

19003.5 Kgf

12.7 mm 3.1 cm4080

19741.9 Kgf19353.3 Kgf



Resistencia mnima por pernos internos: 19353.3 Kgf (Desgarramiento)Resistencia mnima por pernos externos: 19003.5 Kgf (Desgarramiento)

Ffui = n Rn =Ffui < n Rn

OK!

ni = 14 Pernos. db = ne = 2 Pernos. Lc =

tf-viga = Le =Fu = [Kgf/cm2] Sv-c = 10.0 mm


Resistencia mnima por pernos internos: 19353.3 Kgf (Desgarramiento)Resistencia mnima por pernos externos: 19003.5 Kgf (Desgarramiento)

Ffud = n Rn =

Ffud < n RnOK!

145172.1 Kgf

4080

19741.9 Kgf19353.3 Kgf19003.5 Kgf

241608.4 Kgf 243221.7 Kgf

5/8 '' 1.6 cm3.1 cm

243221.7 Kgf

14.4) Ala de la viga ubicada a la derecha del nodo.

12.7 mm 3.1 cm



15) Revisin de la resistencia ante bloque cortante en la plancha de ala y en la ala de la viga.

La resistencia ante bloque cortante de la plancha de ala y de la viga ser la menor de las siguientes expresiones:

a) Rn = x 0.6 x Fu x Anv + x Fu x Antb) Rn = x 0.6 x Fy x Agv + x Fu x Ant

= 0.90Rn P Ffu

En la plancha de ala se debern revisar los siguientes modos de falla:

En el ala de la viga el nico modo de falla ser el siguiente:



Modo de falla 1. Modo de falla 1.Agv = [cm2] Agv = [cm2]Anv = [cm2] Anv = [cm2]Ant = [cm2] Ant = [cm2]

Caso a. Caso a. Rn = Rn =

Caso b. Caso b. Rn = Rn =

Rni > Rnd >

Modo de falla 2. Modo de falla 2.Agv = [cm2] Agv = [cm2]Anv = [cm2] Anv = [cm2]Ant = [cm2] Ant = [cm2]



Rni > Rnd >

145172.1 Kgf

145172.1 Kgf

OK!145172.1 Kgf

45.6165.5

441099.0 Kgf 441099.0 Kgf

415369.6 Kgf 415369.6 Kgf

506435.2 Kgf

532164.6 Kgf

165.545.6

532164.6 Kgf

506435.2 Kgf

248.0 248.0

145172.1 Kgf

248.0165.520.8

248.0165.520.8

OK!

OK! OK!

Verificacin de la resistencia ante bloque cortante de la

plancha de ala ubicada a la izquierda del nodo.


plancha de ala ubicada a la derecha del nodo.



Agv = [cm2] Agv = [cm2]Anv = [cm2] Anv = [cm2]Ant = [cm2] Ant = [cm2]



Rni > Rnd >

16)

r = Fcr = [Kgf/cm2](distancia al borde)

Rn = Ffui =

Rn > Ffui

145172.1 Kgf

8.5 8.5

180708.3 Kgf 180708.3 Kgf

101.6 101.667.79 67.79

Rn = Fcr x bp x tp

170167.6 Kgf 170167.6 Kgf

145172.1 KgfOK! OK!

176409.2 Kgf 145172.1 Kgf

OK!

Donde la tensin crtica Fcr se obtendr con la relacin de esbeltez (KL/r). (Para este caso se recomienda una longitud efectiva KL = 0.65 x S1)

El radio de giro (r) de la plancha de continuidad se obtendr con el menor momento de inercia de la seccin transversal.

K = 0.65

0.89 cm KL/r = 2.542 2529.2S1 = 3.50 cm

Verificacin de la resistencia a compresin de la plancha de ala.La resistencia minorada a compresin de la plancha de ala

ubicada a la izquierda del nodo est definida por:16.1)

Verificacin de la resistencia ante bloque cortante del ala de la viga ubicada a la izquierda del nodo.

Verificacin de la resistencia ante bloque cortante del ala de la viga ubicada a la derecha del



r = Fcr = [Kgf/cm2](distancia al borde)

Rn = Ffud =

Rn > Ffud

17) Soldadura de la Plancha de ala a la Columna

Rn = Fcr x bp x tp

Dondela tensin crtica Fcr se obtendr con la relacin de esbeltez (KL/r). (Para este caso se recomienda una longitud efectiva KL = 0.65 x SMAX)

K = 0.65

176348.6 Kgf 145172.1 Kgf

OK!

El radio de giro (r) de la plancha de continuidad se obtendr con el menor momento de inercia de la seccin transversal.

0.89 cm KL/r = 3.632 2528.3S1 = 5.00 cm

La resistencia minorada a compresin de la plancha de ala ubicada a la derecha del nodo est definida por:

16.2)

La plancha de ala se conectar a la columna a travs de soldadura de penetracin completa. En caso de requerir

respaldo, se deber retirar luego. La pasada de raiz deber ser resanada y reforzada. Dicha soldadura ser considerada

de demanda crt ica.



18)

Se establecer tentativamente: Se establecer tentativamente:

Diseo de la plancha de corte.

Espesor de placha:

Diametro de pernos:Material de la plancha: A36 Material de la plancha: A36

Seleccin de pernos, planchas de corte y parmetros geomtricos

ubicados a la izquierda del nodo.

Seleccin de pernos, planchas de corte y parmetros geomtricos ubicados a la derecha del nodo.

Material de pernos: A325

Diametro de pernos: 3/4 ''

Espesor de placha: 13.0 mm

A325Material de pernos:

3/4 ''

13.0 mmAncho de plancha (a.d): 90.0 mm

Altura de plancha (hpc.d): 275.0 mmSep. entre pernos (sep.d): 65.0 mm

Dist. Centro de perno-Extremo de plancha (e.d):

Dist. Centro de perno-Extremo de plancha (e.i):

90.0 mm275.0 mm65.0 mm

40.0 mm

Sep. entre pernos (sep.i):Altura de plancha (hpc.i):

Ancho de plancha (a.i):

40.0 mm

Incluye Rosca: SI Incluye Rosca: SI

La plancha de corte se disear para resistir todo el corte de la viga en la cara de la columna, es decir, el corte gravitacional mas el corte generado por la accin

ssmica. Se tomarn en cuenta los siguientes aspectos:

a) Cedencia por corte en la plancha.Rn = d x 0.6 x Fy x Ag

b) Rotura por corte en la plancha.Rn = n x 0.6 x Fu x An,

An = tpc x (hpc - da)c) Aplastamiento y desgarramiento en la plancha.

n Rn = n x n x rn

d) Aplastamiento en el alma de la viga.n Rn = n x n x rn

e) Bloque cortante en la plancha.Rn = n x 0.6 x Fu x Anv + n x Fu x AntRn = n x 0.6 x Fy x Agv + n x Fu x Ant

f) Soldadura de Penetracin o a travs de Filetes.



VTi = VTd =Fnv = [Kgf/cm2] Fnv = [Kgf/cm2]Ap = [cm2] Ap = [cm2]

= =ni > Pernos nd > Pernos

Usar: 4 Pernos Usar: 4 Pernos

38002.85

2.7

25892.6 Kgf38002.85

2.7

Cantidad de pernos para la viga ubicada a la izquierda del nodo.

Cantidad de pernos para la viga ubicada a la derecha del nodo.

25892.6 Kgf

0.90 0.90

Para seleccionar la cantidad de pernos a utilizar se emplear la siguiente expresin:

donde, VT = Corte total en la cara de la columna, corte gravitacional mas corte

generado por accin ssmica.Fnv = Resistencia nominal al corte de los pernos.

Ap = rea de la seccin transversal de cada perno.



a) Cedencia por corte en la plancha.

Fy = [Kgf/cm2] Fy = [Kgf/cm2]Ag = [cm2] Ag = [cm2]

Rn = Rn =

Rn > VTi Rn > VTd

b) Rotura por corte en la plancha.

Fu = [Kgf/cm2] Fu = [Kgf/cm2]An = [cm2] An = [cm2]

Rni = Rnd =

Rni > VTi Rnd > VTd

c) Aplastamiento y desgarramiento en la plancha.c.1) Plancha ubicada a la izquierda del nodo.


Resistencia mnima por pernos internos: 24249.9 Kgf (Aplastamiento)Resistencia mnima por pernos externos: 24249.9 Kgf (Aplastamiento)

VTi = n Rn =VTi < n Rn

OK!

OK!

24.674080

54361.8 Kgf

OK!

2530

54268.5 Kgf

OK!

2530

54268.5 Kgf

OK!

35.75 35.75

24249.9 Kgf41371.2 Kgf25459.2 Kgf

25892.6 Kgf 87299.6 Kgf

408024.67

54361.8 Kgf



c.2) Plancha ubicada a la derecha del nodo.a) Resistencia al aplastamiento: rnp =b) Resistencia al desgarramiento por pernos internos: rni =c) Resistencia al desgarramiento por pernos externos: rno =

Resistencia mnima por pernos internos: 24249.9 Kgf (Aplastamiento)Resistencia mnima por pernos externos: 24249.9 Kgf (Aplastamiento)

VTd = n Rn =VTd < n Rn

OK!

d) Aplastamiento en el alma de la viga.

d.1) Viga ubicada a la izquierda del nodo.Resistencia al aplastamiento: rnp =

VTi = n Rn =VTi < n Rn

OK!

d.2) Viga ubicada a la derecha del nodo.Resistencia al aplastamiento: rnp =

VTd = n Rn =VTd < n Rn

OK!

25892.6 Kgf 85285.0 Kgf

23690.3 Kgf

25892.6 Kgf 85285.0 Kgf

23690.3 Kgf

24249.9 Kgf41371.2 Kgf25459.2 Kgf

25892.6 Kgf 87299.6 Kgf



e) Bloque cortante en la plancha.El bloque cortante tendr la siguiente configuracin.

Agv = [cm2] Agv = [cm2]Anv = [cm2] Anv = [cm2]Ant = [cm2] Ant = [cm2]



Rni > Rnd >

4.5 4.5

62352.8 Kgf 62352.8 Kgf

58134.7 Kgf 58134.7 Kgf

30.6 30.620.86 20.86

VTi VTdOK! OK!


plancha ubicada a la izquierda


plancha ubicada a la derecha



f) Diseo de la soldadura de la Plancha de Corte a la ColumnaPara la unin de la plancha de corte con la columna se emplear

una soldadura de penetracin completa, soldadura de penetracin parcial en ambas caras o soldadura de fi lete en ambas caras. Dicha soldadura ser considerada de demanda

crt ica y se recomienda su inspeccin con ensayos no destructivos.


bolted flange plaboldet flange conectionte-nodo interno-parte 1-r0

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