diseno estructuras acero4-tension
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TENSIONTRANSCRIPT
DISEÑO BASICO DE ESTRUCTURAS DE ACEROParte 4.Tension
22/06/2010
Luis Garza Vasquez I.C., M.I.Universidad Nacional de Colombia en Medellin
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CERCHAS (Armaduras, entramados o celosías)
Cargas sobre los nudos
Cargas sobre el cordón superior
Reglas generales de diseñocondiciones del uso / posibilidades de montaje y producción / intenciones arquitectónicas / flujo de las fuerzas
Reglas de diseño particularesBarras a compresión, mayor sección / barras largas a tracción / nudos articulados / cargas sobre los nudos
Viga Atirantada
Reestructuración de la Scala de Milán (2004) Mario Botta
Viga Vierendeel
TENSIONTENSION
L/r < 300 menos en varilla (Deflexiones y L/r < 300 menos en varilla (Deflexiones y vibraciones)vibraciones)
ELEMENTOS TENSORES TIPICOS
( y( y ))
Barras CablesEconomía ResistenciaConexiones soldadas Flexibilidad
Conexiones especialesBarras v/s Cables:
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Tensoestructuras
Cubierta recepción Rhön Clinic, Bad Neustadt (1997) Lamm, Weber, Donath & Partner
TENSION TENSION FLUENCIAFLUENCIA
FALLASFALLAS
Por alargamiento en la sección brutaPor alargamiento en la sección bruta
φRn = 0.9 Fy Ag
Para Tubos Estructurales tPTE = 0.93 tnominal
TENSION TENSION ROTURAROTURA
φRn = 0.75 Fu Ae
Ae = UAnAe UAn
Ae: Área efectiva (cuando la carga no se transmitepor todos los elementos)
An: Área neta
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AREA NETA A TENSIONAREA NETA A TENSION
LAB: AB – (db + 3mm)
LAC: AB – 2(db+ 3mm) + S2
4g
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REZAGO DE CORTANTEREZAGO DE CORTANTE
An = Ag - ranura
Para U < 0.6 considerar excentricidad
Placas atornilladas o ranuradas Ae= An ≤ 0.85Ag
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Para garantizar la falla por Para garantizar la falla por fluencia de ángulos soldadosfluencia de ángulos soldados
FUNDAMENTOSFUNDAMENTOS
DEDE
TORNILLOSTORNILLOS
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MATERIALESMATERIALES
•• A307 = Grado 2A307 = Grado 2A325A325 G d 5G d 5•• A325 A325 ≠≠ Grado 5Grado 5
•• A490 A490 ≠≠ Grado 8 No galvanizarGrado 8 No galvanizar
APRETOLOGIAAPRETOLOGIA
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PERFORACIONESPERFORACIONES
≥
DIÁMETRO DELPERNO (mm)
DIMENSIONES DE PERFORACIONESEstándar
(Diámetro)Agrandadas(Diámetro)
Ranuras cortas
(ancho x largo)
Ranuras largas
(ancho x largo)
12.7 14 16 14 x 18 14 x 35
15.9 18 20 18 x 22 18 x 40
19 1 21 24 21 x 26 21 x 4519.1 21 24 21 x 26 21 x 45
22.2 24 28 24 x 30 24 x 55
25.4 27 32 27 x 34 27 x 60
28.6 d + 3 d + 8 (d + 3) (d + 10) (d + 3) (2.5 d)
Conexiones tipo AplastamientoConexiones tipo Aplastamiento-- Fuerza perpendicular a dimensión largaFuerza perpendicular a dimensión larga
Conexiones tipo FricciónConexiones tipo Fricción-- Indiferente la direcciónIndiferente la dirección
SEPARACION DE TORNILLOSSEPARACION DE TORNILLOS
p
p
p
p p
pp
p
pg
gg
g
g
g
MínimaMínima-- 2 2/3 d2 2/3 db b ⇒⇒ 3d3dbb-- Por instalaciónPor instalación
MáximaMáxima-- Sin corrosión : p ≤ 24 t ó 300mm Sin corrosión : p ≤ 24 t ó 300mm
-- Con corrosión: p ≤14 t ó 175mmCon corrosión: p ≤14 t ó 175mm
-- Distribución uniforme: p ≤ 5 dDistribución uniforme: p ≤ 5 dbb
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DISTANCIA AL BORDEDISTANCIA AL BORDEDiámetro nominal del Diámetro nominal del
perno o remache, perno o remache,
mmmm
En bordes cortadosEn bordes cortados
con cizallacon cizalla
En bordes laminados de En bordes laminados de pletinas, perfiles o barras y pletinas, perfiles o barras y
bordes cortados con soplete bordes cortados con soplete
(c)(c)
12.712.715.915.9
22222929
19192222
19.119.122.222.225.425.428.628.631.831.8
> 31.8> 31.8
323238 38 44 44 51515757
1.75 x diámetro1.75 x diámetro
25252929323238384141
1.25 x diámetro1.25 x diámetro
MáximaMáxima-- LLee ≤ 12 t ó 150mm ≤ 12 t ó 150mm
Elongación excesiva del agujero por Elongación excesiva del agujero por deformación de la placadeformación de la placad
espesor t
Desgarramiento de la placaDesgarramiento de la placa
Lc
Lc
espesor t
RESISTENCIA POR DESGARRAMIENTO RESISTENCIA POR DESGARRAMIENTO Y APLASTAMIENTOY APLASTAMIENTO
Lc Lc
S Le
0,6FutLc
Interiores Lc = S-dh
Exteriores Lc = Le – dh / 2
= 0.75 DESGARRAMIENTO APLASTAMIENTO
Deslizamiento crítico Rn = 1.2 Lct Fu ≤ 2.4 dbt Fu
Deslizamiento no crítico Rn = 1.5 Lct Fu ≤ 3 dbt Fu
Ranura larga perpendicular Rn = Lct Fu ≤ 2dbt Fu
RESISTENCIA AL CORTERESISTENCIA AL CORTE
φRn = φ Fn Ab m n
m = número de planos de corten = número de tornillosφ = 0.75
RESISTENCIARESISTENCIA
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SECCION WHITMORESECCION WHITMORE
Soldada : Lw = 2Lc tan 30º + L
Atornillada Lw = 2Lc tan 30º
CORTANTE CORTANTE FLUENCIAFLUENCIA
φRn = 0.9 (0.6 Ag Fy)
Ag: Área bruta
CORTANTE CORTANTE ROTURAROTURA
φRn = 0.75 (0.6Anv Fu)
Anv: Área neta a cortante = Ag –n(db+ 3mm)t
n : número de perforaciones
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BLOQUE DE CORTANTEBLOQUE DE CORTANTE
Area TensiónArea Tensión
Area de CorteArea de Corte
BLOQUE DE CORTANTEBLOQUE DE CORTANTE
RRnn = 0.6 F= 0.6 Fu u AAnvnv+ + UUbsbsFFuu AAntnt ≤ 0.6 ≤ 0.6 FFyy AAgvgv + + UUbsbsFFuu AAntnt
φφ= 0.75= 0.75
AAgvgv = Área total a cortante= Área total a cortante
AAnvnv = Área neta a cortante= Área neta a cortante
AAntnt = Área neta a tensión= Área neta a tensión
EJEMPLO EJEMPLO CONEXIÓN CONEXIÓN
DE DE TENSIONTENSION
(A mano)
FUNDAMENTOSFUNDAMENTOS
DE DE
SOLDADURASOLDADURA
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PROCESOSPROCESOSSMAW ( Shielded Metal Arc Welding) Electrodo revestidoSMAW ( Shielded Metal Arc Welding) Electrodo revestido
PROCESOSPROCESOSGMAW (Gas Metal Arc Welding) MigGMAW (Gas Metal Arc Welding) Mig
PROCESOSPROCESOSFCAW (Flux Cored Arc Welding) TubularFCAW (Flux Cored Arc Welding) Tubular
PROCESOSPROCESOSSAW (Submerged Arc Welding) Arco sumergidoSAW (Submerged Arc Welding) Arco sumergido
FXXX- EXXX
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TIPOSTIPOS
ACANALADA ACANALADA (G)(G)Penetración CompletaPenetración CompletaPenetración ParcialPenetración Parcial
No requiere diseño por resistenciaNo requiere diseño por resistencia
Requiere diseño de juntaRequiere diseño de junta
Requiere procedimientos de soldaduraRequiere procedimientos de soldadura
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TIPOSTIPOSFILETE (F)FILETE (F)
tb
tw = tb para tb tw = tb para tb ≤≤ 66
tw = tb tw = tb --2 para tb > 62 para tb > 6
Tamaño MáximoTamaño Máximo
Para evitar formacionesPara evitar formaciones martensíticasmartensíticas
TIPOSTIPOS
AbocinadaAbocinada
TIPOSTIPOS
TapónTapón
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INSPECCION FABRICACIONINSPECCION FABRICACION
-- Calificación Calificación SoldadoresSoldadores
•• AWS D.1.1AWS D.1.1•• PosiciónPosición
KAMASUTRA SOLDADURAKAMASUTRA SOLDADURA
INSPECCION FABRICACIONINSPECCION FABRICACION
-- Inspección Inspección Visual 100%Visual 100%•• EjecuciónEjecución•• TamañoTamaño•• LongitudLongitud
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INSPECCION FABRICACIONINSPECCION FABRICACION
-- Ensayos no destructivos (END)Ensayos no destructivos (END)•• RadiografíaRadiografía
END 100%END 100%
CPJCPJ
S SS SSRSSRS
TRACCIONTRACCION
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INSPECCION FABRICACIONINSPECCION FABRICACION
•• UltrasonidoUltrasonido
INSPECCION FABRICACIONINSPECCION FABRICACION•• Partículas MagneticasPartículas Magneticas
INSPECCION FABRICACIONINSPECCION FABRICACION•• Tintas PenetrantesTintas Penetrantes
RESISTENCIARESISTENCIA φφFFBMBM AABMBM ó ó φφ FFww AAww
SOLDADASOLDADA
7575
CorteCorte TensiónTensión
Ant = 75x 5 =375mmAnt = 75x 5 =375mm22
Avg = 2x150x5 = 1500mmAvg = 2x150x5 = 1500mm22
Atg = 375Atg = 375L= 150L= 150
Atg = 375Atg = 375
Ans = 1500mmAns = 1500mm22
0.75(4.08x3.75+0.6x4.08x15)=34.7 Ton0.75(4.08x3.75+0.6x4.08x15)=34.7 Ton
Pu = 25.2 tonPu = 25.2 ton
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CONEXIONES CONEXIONES PTEPTEPTEPTE
¡Mejor Placas de Conexión!
VARILLAS ROSCADASVARILLAS ROSCADAS
TTuu = min= minφφFFuu (0.75 A(0.75 Arr)) φφ = 0.75= 0.75
φφFF AA φφ= 0 9= 0 9φφFFyy AAgg φφ= 0.9= 0.9
O sea que O sea que AAee = 0.75 A= 0.75 Arr
Con rosca laminada ACon rosca laminada Arr > A> Avarilla varilla AArr ≠≠ AAgg
Hyatt Regency 1981
EJEMPLO TEMPLEROEJEMPLO TEMPLERO
Cercha
WxWx
WW
WyWy
L
WyWy
CerchaL
CaballeteCaballeteW
0.286WxL0.286WxL
WxWx
235052290
10750084750
2350245750750
2
TonxAxPnφPuó
cmxx
A
KgAFuPnφPu D
=var==
.=...
.=var
=).(.==
Ok. 764163360104
1052290
2350235052290
2
mmφφcmπxφ
cmx
A
TonxAxPnφPu
.="/.=/.=var
.=..
.=var
.var..
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PERNOS DE ANCLAJE
¡Poner gruting inmediatamente después de de aplomar, antes de aplicar cargas para evitar fallas por condiciones no consideradas en los pernos!
MATERIALESMATERIALES -- Pernos de AnclajePernos de Anclaje•• ¡Varilla ¡Varilla corrugadas corrugadas no! no!
!!..
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APRIETE DE TUERCASAPRIETE DE TUERCAS
Esta es la tabla que indica la tensión a que deben instalarse los anclajes.Esta tensión se calibra en uncalibra en un tensiómetro, para saber a que giro de tuerca corresponde, y así se aplica en el sitio, después de poner el grouting
ACI ACI -- 318318 ¿Y QUE HACER SI LOS PERNOS QUEDAN “TRAGADOS”?¿Y QUE HACER SI LOS PERNOS QUEDAN “TRAGADOS”?Lo mínimo que se acepta es que el anclaje quede a ras de la tuercaLo mínimo que se acepta es que el anclaje quede a ras de la tuerca
IDEAS PARA HACER LA REPARACIONIDEAS PARA HACER LA REPARACION
Las Reparaciones soldadas sólo pueden hacerse en anclajes de material F1554 grado 36 o grado 55 si el certificado de calidad lo indica. Nunca deben soldarse las tuercas, ya que son endurecidas mediante tratamientos térmicos para garantizar que los hilos de la rosca sean suficientemente duros.
¿Y si no cazan los huecos?¿Y si no cazan los huecos?Hacer arandelas grandes de placa gruesa y soldarlas con filete alrededor
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¿Y si se dañan antes de la ¿Y si se dañan antes de la instalación?instalación?
Cambiarlos por epóxicos, o demoler el pedestal, o hacer la reparación de los “tragados” si los anclajes son de material soldable.