Diseño Anclas

HOJA DE CONTROL DE FIRMAS Y REVISIONES A PROCEDIMIENTOS

PROCEDIMIENTO PROCEDIMIENTO TECNICO 35.CPE-302

grupo bufete

DISEÑO DE ANCLAS

RE V

INIC. FIRMA INIC. FECHA FECHA ELABORO REVISO

FIRMA INIC. FIRMA INIC. FIRMA FECHA FECHA REVISO AC APROBO INDICE 40.DOR-011-01

HOJA DE CONTROL DE FIRMAS Y REVISIONES A PROCEDIMIENTOS

PROCEDIMIENTO PROCEDIMIENTO TECNICO 35.CPE-302

grupo bufete

A. OBJE OBJETI TIVO VO B. ALCA ALCANC NCE E C. REFER REFEREN ENCIA CIAS S D. DEFIN DEFINIC ICIO IONES NES E. RESPONS RESPONSABIL ABILIDAD IDADES ES F. ACTIVIDADES ACTIVIDADES GENERALES GENERALES Y ESPECIFIC ESPECIFICAS AS G. ANEXOS

40.DOR-011-01

DISEÑO DE ANCLAS

grupo bufete industrial

PROCEDIMIENTO TECNICO 35.CPE-302 REV. 4 PAG. 3 DE 10 FECHA: NOVIEMBRE 2000

A. OBJETIVO El propósito de este procedimiento consiste en definir los lineamientos necesarios para la selección y diseño de anclas, que el departamento de Ingeniería Civil y Arquitectura hace dentro de un proyecto. B. ALCANCE Este procedimiento aplica a todas las áreas y actividades relacionadas con la selección de anclas que sean generadas por el departamento de Ingeniería Civil y Arquitectura en los proyectos. C. REFERENCIAS |. A.C.I.

American Concrete Institute.

2. ASTM

American Society for Testing and Materials.

3. AWS

American Welding Society.

4. AISC

American Institute of Steel Construction Inc.

5. 35.CSE-163

Insertos, Conectores y Anclas.

6. 35.CSE-170

Fabricación de Anclas.

7. 35.CPE-305

Pretensado de Anclas.

8. 35.CNE-452

Cimentaciones, Anclas.

9. 40.DEP-27

Coordinación de Actividades entre Departamentos Técnicos.

D. DEFINICIONES 1. Ancla. Elemento estructural cuya relación longitud diámetro es alta y que consta de cabeza o placa por un extremo y en el otro se asegura con una o más tuercas, generalmente fabricada de acero, que ahogada en el concreto con o sin refuerzo se usa para fijar una estructura o equipo en un lugar determinado. Su denominación será AX, AXP (barras dobladas sin o con camisa), DU, DUP (barras rectas sin ó con camisa), HU, HUP (barra recta de acero de alta resistencia sin o con camisa), DZ, HZ, DZP, HZP (barras rectas de longitud no normalizadas de acero al carbón o de alta resistencia). 2. Camisa. Cilindro de lámina plástica, acero negro o de otro material, que cumple exclusivamente una función constructiva, pues permite corregir la posición de una ancla dentro de límites relativamente pequeños. E. RESPONSABILIDADES 1. Es responsabilidad de la Gerencia Técnica del Departamento de Ingeniería Civil y Arquitectura verificar la correcta aplicación de este procedimiento, así como establecer los materiales para las anclas, cuando le sea solicitado, o no estén claramente especificados en la norma 35.CSE-170 2. Es responsabilidad del Ingeniero Diseñador el aplicar este procedimiento en todos y cada uno de los casos, donde se defina el uso de anclas. 40.DOR-011-03

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3. Es responsabilidad del Ing. Jefe de Grupo el verificar que los datos de entrada y salida sean acordes a lo que se está anclando, así como definir los criterios de selección de anclas. 4. Es responsabilidad del Ingeniero Jefe de Sección verificar el uso adecuado y constante de este procedimiento, así como el de aprobar los resultados en caso correcto o hacer los comentarios pertinentes y que se implementen y adecuen los resultados. F. REQUERIMIENTOS GENERALES Y ESPECIFICOS 1. Requerimientos Generales. a. Las capacidades de las anclas que se indican en las tablas adjuntas (Anexos I, II, III y IV) corresponden al conjunto de anclas detalladas geométricamente en la norma 35.CNE-452 de Bufete Industrial, sin embargo solo deberán utilizarse las tablas correspondientes a anclas de materiales establecidos en la referencia 35.CSE-170 o materiales autorizados expresamente por la Gerencia Técnica del DICA. b. Las cargas admisibles que aparecen en dichas tablas no deben incrementarse para las condiciones de viento y de sismo. 2. Requerimientos Específicos. a. Cortante. - Las capacidades de las anclas para cortante se muestran en la Tabla 1 (Anexo I) - La carga admisible al cortante para todos los tipos de anclas se basó en un esfuerzo del concreto de 0.45 f ć , que disminuye linealmente desde el tope del concreto hasta una profundidad de cinco veces al diámetro del ancla en cuestión, donde el esfuerzo se anula. La capacidad al cortante ( V ) en kilogramos se obtiene con la siguiente expresión: V

1.125 f ć d

=

2

, siendo:

d = diámetro nominal del ancla en centímetros f ć

resistencia del concreto a la compresión en kg/cm 2

- El esfuerzo admisible a la tensión (Ft) para anclas de tipo AX / AXP, DU / DUP, DZ / DZP debe revisarse con lo dispuesto en la referencia C.4 para la interacción con el cortante, en base al área nominal del ancla que se muestra en la Tabla 7 (Anexo IV) Antes de hacer lo anterior, verificar si son aplicables los párrafos siguientes: - El cortante sobre todas las anclas podrá ser reducido o eliminado, tomando en cuenta la fricción entre el elemento soportado y la base de sustentación, ateniéndose a las consideraciones siguientes: Para intercambiadores, recipientes horizontales y verticales la resistencia por fricción entre la silleta o el faldón del equipo y el pedestal puede tomarse en cuenta al revisar las anclas por cortante; sin embargo, deberá verificarse que existe una carga compresiva en todas las

combinaciones posibles. Dicha resistencia se calculará multiplicando el mínimo coeficiente de fricción por la misma carga de compresión que concurra con el cortante en cuestión. Para estructuras y soportes de tuberías constituye una aceptable práctica de Ingeniería despreciar la resistencia por fricción. En estos casos sin embargo, podrá tomarse en cuenta 40.DOR-011-03

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siempre que exista una compresión en todas las combinaciones de carga. Su determinación se hará como se indica en F.2.a b. Capacidad Admisible a la Tensión de Anclas tipo AX y AXP. - Las capacidades a la tensión para anclas normalizadas del tipo AX y AXP se muestran en las Tablas 2 y 3 del Anexo. - Las capacidades se obtienen de la siguiente forma: Esfuerzo de adherencia: La capacidad admisible por adherencia en la superficie de una longitud recta equivalente del ancla embebida en el concreto vale en kilogramos: T

=

3.14 µ d L

1.6 f ć

µ =

d

donde:

≤11

kg / cm 2

d =

diámetro nominal del ancla en cm

L

longitud embebida en cm

=

resistencia del concreto en Kg/cm 2

f ć

El valor así calculado se compara con el que resulta de multiplicar el área en la raíz del ancla (Ver Tabla 7 del Anexo IV) por el esfuerzo admisible del material de ella, a saber: 1340 kg/cm 2 para acero especificación ASTM A 36 y 1400 kg/cm2 para acero especificación ASTM A 307 La capacidad a la tensión de las anclas AX y AXP será el menor de los dos valores calculados. c. Capacidad Admisible a la Tensión de Anclas Tipo DU y DUP. - Las capacidades a la tensión para anclas normalizadas del tipo DU y DUP, se muestran en las Tablas 4 y 5 del Anexo III. - Para anclas con placa embebida, la capacidad admisible a la tensión será determinada por las tres siguientes propiedades estructurales del sistema. - Capacidad a la Extracción (cono de cortante): Esta se determina en kilogramos con la fórmula: T

0.53

=

( ACI 318 SECCIÓN A.3.1 (B)

f ć Ac

en donde: Ac

=superficie

del cono en cm 2

- Capacidad a la Compresión (placa embebida): Esta está determinada por la expresión siguiente: T

=0.3

f ć A1

A2 / A1

≤2.0

A2 / A1

, en donde:

( ACI 318 sección A. 3.1 (C)

en donde: 40.DOR-011-03

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A1 = Area cargada en cm 2 A2

=

Area máxima de la parte de la superficie soportada que es geométricamente similar y concéntrica con el área cargada en cm 2

- Capacidad a la Tensión (propiedad del material): La capacidad a la tensión de las anclas DU y DUP de acero especificación ASTM A 36 se basa en el esfuerzo admisible de 1340 kg/cm 2, para acero especificación ASTM A 307 se basa en 1400 Kg/cm2. Este esfuerzo es aplicado al área en la raíz del ancla (Ver este valor en la tabla 7 (Anexo IV) La capacidad admisible a la tensión de las anclas DU y DUP será la menor de las tres capacidades arriba calculadas. Las capacidades admisibles mostradas en las tablas del Anexo III, se refieren a anclas que poseen un solo borde adyacente de concreto. Una ancla situada en la esquina de un dado o pedestal o situada en un muro o anillo debe ser diseñada en concordancia con la sección F.2.e. de este documento. d. Métodos para Incrementar la Capacidad Admisible de Anclas DU/DUP El valor mínimo de las capacidades a la extracción, a la compresión y a la tensión, será la capacidad admisible del ancla en cuestión. Si la capacidad a la extracción fuera menor, entonces ésta podrá ser aumentada hasta la capacidad del material mediante uno de los siguientes procedimientos: - Incremento de la Longitud del Ancla: La capacidad a la extracción puede aumentarse usando anclas de los tipos DZ y DZP. La longitud requerida para estos tipos de anclas se determina de la siguiente manera: L =

1333 .6 T

f ć Sb

+

W

2

Sb

−

Se

−

0.5 W

- Agregando Acero de Refuerzo. La capacidad a la extracción puede aumentarse si se incrementa el acero de refuerzo dentro del cono de cortante, la cantidad de este acero se determina de la siguiente manera. N =

318 .3 DT µ D

Siendo:

S 1

S 1 = L − Sr + 0.5 W − 5

- Combinando los dos Procedimientos Anteriores La capacidad a la extracción puede incrementarse combinando los métodos antes señalados. Esta situación puede presentarse cuando resulte físicamente imposible dar al ancla una mayor longitud requerida. 40.DOR-011-03

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En las expresiones anteriores, las variables tienen los significados siguientes y deben usarse con las unidades que se indican: L

Longitud embebida del ancla en cm.

=

Capacidad a la tensión en ton.

T = DT

=

Aumento de capacidad requerida en ton. Es igual a la capacidad a tensión menos la capacidad admisible a la extracción.

Sb

=

Separación entre anclas en cm.

Sr

=

Separación entre el ancla y el acero de refuerzo en cm.

Se

=

Distancia del ancla al borde de concreto en cm.

S 1 = Longitud en que el refuerzo adicional debe quedar embebido dentro del cono de cortante,

en cm. N

=

Número de varillas requeridas.

W

=

Ancho de la placa embebida del ancla.

D

=

Diámetro del refuerzo en cm. 0.63

µ =

f ć

en kg/cm2

e. Capacidad Admisible para anclas cercanas a dos bordes de concreto de los Tipos DU/DUP y DZ/DZP. - Cuando el ancla debe localizarse cerca de dos o más bordes de concreto, la capacidad admisible debe calcularse de la siguiente forma:

Extracción T

0.53

=

f ć Ac

- Para una ancla en la esquina de un dado, Ac debe ser determinada como se indica en la figura A (Anexo V) Para una ancla localizada en un muro o anillo, Ac será definida como se indica en la figura B del Anexo VI. Compresión T

0.3 f ć A1

=

donde

A2 / A1

A2 / A1 ≤2.0

A1 =Area de la placa embebida menos el área nominal del ancla o bien menos el á rea de la camisa. A2

=

Para su determinación consulte las figuras "A" y "B" 40.DOR-011-03

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DIAM. DEL ANCLA (pulgadas) ½ 1 1½ 2½

a a a a

/8 1¼ 2¼ 3 7


AREA DE LA CAMISA (cm2) 20.27 45.60 81.07 182.41

f. Capacidad de las anclas HU Y HUP. - La capacidad a la tensión para anclas normalizadas de alta resistencia como son las anclas del tipo HU, HUP, se muestra en la tabla 6 del Anexo III para anclas con un solo borde de concreto. - La determinación de dicha capacidad sigue los lineamientos establecidos en F.c, F.d y F.e. La geometría normalizada de estas anclas aparece en la norma 35.CNE-452. - Estas anclas serán de acero especificación ASTM A 193 Gr. B7 como se indica en la Ref.C.7. - La capacidad de este material a la tensión será de 2812 -kg/cm 2 para diámetros menores de 3" y de 2425 kg/cm2 para 3"de diámetro. - Se recomienda utilizarla (sin criterio excluyente) en el caso de estructuras esbeltas que soporten equipos costosos y de pesos relativamente bajos, localizadas en zonas sísmicas y/o ventosas de alta frecuencia. g.

Pretensionado de anclas de alta resistencia - “Pretensionado” es la carga de tensión de anclas coladas en sitio por elongación de vástago del ancla. Vea el procedimiento de diseño 35.CPE-305 para los métodos de pretensionado

- Solo las anclas de acero de aleación ASTM A 193 Gr B7 y las tuercas A19-2H pueden ser pretensionadas .Las anclas de acero al carbón ASTM A 307 no deben ser pretensionadas - El propósito del pretensionado de anclas es: Reducir o eliminar la interacción del esfuerzo cortante con esfuerzos de tensión por generación de cargas de fricción resistentes por medio de grandes cargas verticales. Las cargas de corte son resistidas por fuerzas de fricción entre la placa base y el grout. Reducir las deflexiones del recipiente restringiendo la separación entre la placa del anillo del recipiente y el grout. Reducir las fallas asociadas a la fatiga forzando al rango de esfuerzo de “servicio” a un rango pequeño de tensión constante. Las condiciones de cargas cíclicas, como viento, sismo, ó de equipo dinámico, causan más daño cuando las anclas experimentan grandes fluctuaciones de esfuerzos en carga y descarga de la tensión Proveer inspección/examen final de instalación crítica de anclas. - Los costos adicionales para subcontratar y efectuar la pretensión es la desventaja del pretensionado de anclas. - Los siguientes procesos deberán ser usados para determinar si se requiere pretensión de anclas. 40.DOR-011-03

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Para “Recipientes”, el dibujo del equipo especificará si se requiere pretensión. Para “Equipo reciprocante/rotatorio” el jefe de grupo mecánico y/o el vendedor del equipo o el cliente especificaran si se requiere pretensión Para estructuras a menos que se especifique lo contrario en proyecto, se debe aplicar lo siguiente: Si el esfuerzo “ tensión “ del ancla, para el peor caso de izaje es mayor que el 85% del esfuerzo permisible a tensión, y Si el esfuerzo cortante actuante puede ser reducido al 15% del esfuerzo cortante permisible por medio de pretensionar al ancla, y Si el diámetro del ancla de alta resistencia es d e 1 ½” o mayor. Entonces se recomienda el pretensionado. - Las placas base de columnas con anclas pretensionadas deberán ser diseñadas para todas las cargas verticales, horizontales y momentos, incluyendo cargas debido a viento o sismo. - Las placas base de anillos y silletas son por el departamento mecánico. El civil y el mecánico se coordinaran para confirmar si se requiere de pretensión. - Sólo deben pretensionarse anclas con o sin camisa si se evita la adherencia entre el ancla y el concreto. - Las camisas de las anclas no deben ser rellenadas con grout. - El diseñador asegurará que el sistema de anclaje está diseñado para tomar la fuerza de pretensión. - La fuerza requerida de pretensión deberá ser anotada en los dibujos de diseño. La siguiente nota deberá estar en plano junto a la tabla de anclas. Nota de campo: Las anclas especificadas HUP/HZP (ASTM A 193) deberán pretensionarse a ________kg. Además se deberá usar el proceso indicado en el procedimiento 35.CPE-305 para evitar la adherencia. h. Uso de Tablas. - Para determinar la tensión admisible de anclas tipo DU/DUP (A 36 y A 307) adyacentes a un solo borde de concreto, usar las tablas 4 y 5 (Anexo III) Para anclas HU/HUP, usar la tabla 6 del mismo anexo. - En las tablas 4, 5 y 6 por "Tensión calificada" se entiende la máxima tensión que puede alcanzarse con anclas cuya distancia al borde y su espaciamiento son cuando menos iguales a los especificados en ellas. Esta tensión es el menor valor entre las capacidades a la compresión, a la extracción y a la tensión del material. Su valor puede incrementarse con los procedimientos descritos en la sección F.d de este documento. - Por "Máxima Tensión absoluta" se entiende la máxima tensión que puede alcanzarse, su valor corresponde al menor valor de la capacidad a tensión ó la capacidad a la compresión. Este valor jamás debe ser excedido. 40.DOR-011-03

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G. ANEXOS Anexo I.

Tabla 1.

Capacidad Admisible al Cortante para todo Tipo de Anclas.

Anexo II.

Tabla 2.

Capacidad a la Tensión para Anclas Tipo AX y AXP (ASTM A 36)

Tabla 3.

Capacidad a la Tensión para Anclas Tipo AX y AXP (ASTM A 307)

Tabla 4.

Capacidad a la tensión para anclas Tipo DU y DUP (ASTM A 36)

Tabla 5.

Capacidad a la tensión para anclas Tipo DU y DUP. (ASTM A 307)

Tabla 6.

Capacidad a la tensión para anclas Tipo HU y HUP, (ASTM A 193 Gr B7)

Anexo IV

Tabla 7.

Area Neta y Nominal de Anclas.

Anexo V

Figura “A”

Cono de cortante en esquina de un dado.

Figura “B”

Cono de cortante para anillos y muros.

Anexo III

Anexo VI

Ejemplos de determinación de capacidad de anclas.

Anexo VII

Fórmulas para determinar la pretensión requerida

Anexo VIII

Recomendaciones para la selección de anclas

Anexo IX

Distancias mínimas recomendadas para anclas.

Anexo X

Pesos de anclas

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PROCEDIMIENTO TECNICO 35.CPE-302 REV. 4 PAG. 1 DE 1 FECHA: MAYO 2000

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ANEXO I

TABLA 1. CAPACIDAD ADMISIBLE AL CORTANTE PARA TODO TIPO DE ANCLAS (kg) Concreto

Diámetro del Ancla (pulgadas)

f ć

= 200

kg / cm

Concreto 2

f ć

= 250

kg / cm

Concreto 2

f ć

= 300

kg / cm 2

3

/8 “

204

255

306

½“

363

453

544

5

/8 “

567

709

850

¾“

816

1020

1224

/8 “

1111

1389

1667

1”

1451

1814

2177

1¼“

2268

2835

3402

1½“

3266

4082

4899

1¾“

4445

5557

6668

2“

5806

7258

8709

2¼“

7349

9186

11023

2½“

9072

11340

13608

3“

13064

16330

19596

7

40.DOR-011-03


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ANEXO II

Tabla 2. CAPACIDAD A LA TENSION PARA ANCLAS TIPO AX. AXP (A 36) (kg)


Distancia al Borde (cm) AX AXP

Concreto f ć

= 200

kg / cm

Concreto 2

f ć

= 250

kg / cm

Concreto 2

f ć

= 300

kg / cm 2

3

/8 “

10

10

590

590

590

½“

10

10

1085

1085

1085

5

/8 “

10

10

1742

1742

1742

¾“

10

10

2613

2613

2613

7

/8 “

10

10

3412

3618

3618

1“

10

12

3981

4451

4757

1¼“

10

12

5047

5643

6181

1½“

10

13

6220

6954

7618

Tabla 3. CAPACIDAD A LA TENSION PARA ANCLAS TIPO AX Y AXP (A 307) (kg)


Distancia al Borde (cm) AX AXP

Concreto f ć

= 200

kg / cm

Concreto 2

f ć

= 250

kg / cm

Concreto 2

f ć

= 300

kg / cm 2

3

/8 “

10

10

590

590

590

½“

10

10

1134

1134

1134

5

/8 “

10

10

1820

1820

1820

¾“

10

10

2659

2659

2659

7

/8 “

10

10

3412

3649

3649

1“

10

12

3981

4451

4838

1¼“

10

12

5047

5643

6181

1½“

10

13

6220

6954

7618

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DISEÑO DE ANCLAS


ANEXO III

TABLA 4. CAPACIDAD A LA TENSION PARA ANCLAS EN ESQUINA TIPO DU Y DUP (ASTM A 36) Diámetro de anclas ( pulgadas)

Distancia al borde

Separación TENSION CALIFICADA (kg ) MAXIMA TENSION entre anclas f ć = 200 f ć = 250 f ć =300 ABSOLUTA ( kg )

(cm )

(cm )

½“

12.5

12.5

1085

1085

1085

1085

5

/8 “

15.0

15.0

1742

1742

1742

1742

¾“

15.0

15.0

2613

2613

2613

2613

7

/8 “

15.0

15.0

3618

3618

3618

3618

1“

18.0

16.5

4757

4757

4757

4757

1¼“

18.0

19.0

7692

7692

7692

7692

18.0

20.0

11189

11189

11189

11189

18.0

25.0

11189

11189

11189

11189

18.0

23.0

15048

15048

15048

15048

18.0

25.0

15048

15048

15048

15048

18.0

30.0

15048

15048

15048

15048

20.0

25.0

19886

19886

19886

19886

20.0

30.0

19886

19886

19886

19886

22.5

28.0

26103

26103

26103

26103

22.5

35.0

26103

26103

26103

26103

25.0

30.5

32160

32160

32160

32160

25.0

35.0

32160

32160

32160

32160

25.0

40.0

32160

32160

32160

32160

25.0

35.5

42119

47091

48588

48588

25.0

40.0

44838

48588

48588

48588

25.0

45.0

47859

48588

48588

48588

25.0

50.0

48588

48588

48588

48588

1½“

1¾“

2“ 2¼“

2½“

3“

2

2

2

(kg / cm ) (kg / cm ) (kg / cm )

Notas: 1. Los valores para tensión calificada pueden emplearse sin condiciones especiales, en tanto se respeten las distancias al borde y la separación entre anclas sea igual o mayor a las indicadas. 2. Los valores de máximo absoluto podrán alcanzarse aplicando lo indicado en el procedimiento 3. En general no se requiere usar separaciones entre anclas menores que las señaladas. 4. Se considera que en un lado se desarrolla la proyección completa del con de cortante (C=L+W/2)

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DISEÑO DE ANCLAS


ANEXO III

TABLA 5. CAPACIDAD A LA TENSION PARA ANCLAS EN ESQUINAS TIPO DU Y DUP (ASTM A 307) Diámetro de anclas ( pulgadas)

Distancia al borde

Separación TENSION CALIFICADA (kg ) MAXIMA TENSION entre anclas f ć = 200 f ć = 250 f ć =300 ABSOLUTA ( kg )

(cm )

(cm )

½“

12.5

12.5

1134

1134

1134

1134

5

/8 “

15.0

15.0

1820

1820

1820

1820

¾“

15.0

15.0

2730

2730

2730

2730

7

/8 “

15.0

15.0

3780

3780

3780

3780

1“

18.0

16.5

4970

4970

4970

4970

1¼“

18.0

19.0

8036

8036

8036

8036

18.0

20.0

11690

11690

11690

11690

18.0

25.0

11690

11690

11690

11690

18.0

23.0

15722

15722

15722

15722

18.0

25.0

15722

15722

15722

15722

18.0

30.0

15722

15722

15722

15722

20.0

25.0

20776

20776

20776

20776

20.0

30.0

20766

20766

20766

20766

22.5

28.0

27272

27272

27272

27272

22.5

35.0

27272

27272

27272

27272

25.0

30.5

33600

33600

33600

33600

25.0

35.0

33600

33600

33600

33600

25.0

40.0

33600

33600

33600

33600

25.0

35.5

42118

47091

50764

50764

25.0

40.0

44838

50130

50764

50764

25.0

45.0

47859

50764

50764

50764

25.0

50.0

50764

50764

50764

50764

1½“

1¾“

2“ 2¼“

2½“

3“

2

2

2

(kg / cm ) (kg / cm ) (kg / cm )

Notas: 1. Los valores para tensión calificada pueden emplearse sin condiciones especiales, en tanto se respeten las distancias al borde y la separación entre anclas sea igual o mayor a las indicadas. 2. Los valores de máximo absoluto podrán alcanzarse aplicando lo indicado en el procedimiento 3. En general no se requiere usar separaciones entre anclas menores que las señaladas. 4. Se considera que en un lado se desarrolla la proyección completa del con de cortante (B=L+W/2)

40.DOR-011-03


DISEÑO DE ANCLAS


ANEXO III

TABLA 6 CAPACIDAD A LA TENSION PARA ANCLAS TIPO HU, HUP (ASTM 193 Gr.B7) Diámetro del Ancla ( pulgadas)

Distancia al Borde

Separación Entre Anclas

(cm )

(cm )

Tensión Calificada (kg ) f ć

=

250 f ć

=

Máxima Tensión Absoluta (kg ) 300 f ć

2

=

250

2

2

(kg / cm ) (kg / cm ) (kg / cm )

f ć

=

300 2

(kg / cm )

1

18.0

16.5

8195

9983

8195

9983

1¼

18.0

19.0

15006

16844

15006

16844

1½

18.0

20.0

17955

21546

17955

21546

18.0

25.0

21979

24077

25848

31018

18.0

25.0

22848

25028

28096

33715

18.0

30.0

25018

27406

33681

35909

20.0

25.0

28384

31093

33451

40141

20.0

30.0

30932

33884

40141

48085

22.5

28.0

33256

36430

43269

51929

22.5

35.0

37020

40553

54086

62033

25.0

30.5

45303

49626

48176

57811

25.0

35.0

48249

52854

55284

66340

25.0

40.0

51523

56441

63181

75818

25.0

35.5

47091

51585

71370

85644

25.0

40.0

50130

54915

80417

96500

25.0

45.0

53508

58615

90469

98867

25.0

50.0

56886

58615

98867

98967

1¾

2

2¼

2½

3

40.DOR-011-03

DISEÑO DE ANCLAS



ANEXO IV

TABLA 7 AREA EN LA RAIZ Y NOMINAL DE ANCLAS (cm2) DIAMETRO

NOMINAL (Todos los Aceros)

EN LA RAIZ (1) A 36 y A 307

EN LA RAIZ (2) A 193 Gr.B7

3

/8

0.71

0.44

0.44

½

1.27

0.81

0.81

5

/8

1.98

1.30

1.30

¾

2.85

1.95

1.95

7

/8

3.88

2.70

2.70

1

5.06

3.55

3.55

1¼

7.91

5.74

5.99

1½

11.40

8.35

9.06

1 5/8

15.51

11.23

12.77

1¾

20.27

14.84

17.10

2

25.85

19.48

22.06

2¼

31.67

24.00

27.68

3

45.60

36.26

40.77

Notas: 1. De la Tabla 8.

“Basic Dimensions For Coarse Thread Series (UNC / UNRC)” ASME B I.I (REVISION OF ANSI B I.I)

2. De la Tabla 13.“Basic Dimensions For 8 Thread Series (8-UN / 8-UNR)” ASME B I.I (REVISION OF ANSI B I.I) Observaciones: 1. Pueden existir variaciones contra tablas publicadas por alguna otra asociación, pero los valores anotados en la tabla se consideran mandatorios

40.DOR-011-03


DISEÑO DE ANCLAS


ANEXO V Se

SeS E-W -

O T E R C N O C

E D E P O T

Sb E-W

N e S

L+W/2 Sb/2

L -S N b S

A2 AREA EFECTIVA DEL CONO DE CORTANTE, Ac

PLANTA

ELEVACION Ac

=(

( A + B ) ( C + D )

A

= MIN

B

=

C

= MIN

D

=

( Se N −S ó L

MIN (

Sb

+ W /

2

ó L

Sb

+

2)

+ W /

2)

E −W

2

ó L

+

N − S

E −W

E −W

=

) 2

W / 2)

N − S = Dirección

A2

2

N −S

( Se E −W ó L

MIN (

− W

= Dirección

W / 2)

(2 E ) 2

E = MIN ( A, B, C ö D)

CONO DE CORTANTE EN LA ESQUINA DE UN DADO

40.DOR-011-03


DISEÑO DE ANCLAS


ANEXO V AREA EFECTIVA DEL CONO DE CORTANTE, Ac

Sb

O

e S

B I

e S

A

PLANTA L+W/2

O T E R C N O C

E D E P O T

SeI

SeO

L

2L+W

O T E R C N O C

E D E P O T

Sb

L

A2

A2

SECCION A Ac

A B

=

( C ( A

B)

+

O

= MIN

( Se

= MIN

( Se ö L

i

W

−

SECCION 2

)

2

ö L +W / 2) +W /

2)

C = MIN ( Se ö 2 L +W )

A2

=

( 2 E )

B

2

E = MIN ( A, B ö C / 2) I

=

O W

INTERIOR

= EXTERIOR

=

ANCHO

(OUTSIDE )

DE LA PLACA

40.DOR-011-03


DISEÑO DE ANCLAS

grupo bufete industrial ANEXO VI

Ejemplos de determinación de capacidad de anclas 1. Capacidad de un ancla HUP con un solo borde. DATOS:

Según norma

Ancla Tipo HUP

W = 25 cm

Diámetro Nominal

= 2 1/2"

H = 87 cm

Espesor de placa

= 6.4 cm

L = 73 cm

Distancia al borde

= 40 cm

Area de la camisa = 181.45 cm

Distancia entre anclas

= 50 cm

Acero Ft = 2812 kg/cm2 Concreto f ć = 500 kg/cm2 A = min (L + W/2 o distancia al borde) B = L + W/2 (se considera que la distancia entre anclas es mayor que L + W/2) C =min (L + W/2 o la separación entre anclas) L + W/2 = 73 + 25 / 2 = 85.5 cm

Así A = 40 cm, B = 85.5 cm y C = 50 cm 2 2 ( C (A+B ) – W ) =

Ac =

2 2 2 ( 50 (40 + 85.5) - 25.0 ) = 7990.31 cm (área del cono)

La resistencia a la extracción será: T 1 =0.53

F ć Ac

=0.53

x

500 x 7990 .31

=94694

Kg

A1 = Area de placa - Area de camisa A1 = ( 25 x 25 ) - 181.45 = 443.55 cm2 E =

Mínimo (A, B, o C/2) = 25 cm

A2

( 2E )2 = 6400 cm2

=

A2 / A1 =14 .429 ,

A2 / A1

=3.799

>2.0

ANEXO VI Así la resistencia por compresión será: 40.DOR-011-03


DISEÑO DE ANCLAS

grupo bufete industrial T 2

0.3 f ć A1

A2 A1

=

0.3 x 500 x 443 .55 x 2

=

133065

=

Kg

Resistencia por capacidad del material T 3 = A neta x Ft

=

27 .68 x 2812

=

77836 Kg

En consecuencia, La capacidad de esta ancla será el menor de los tres valores calculados, o sea 77836 kg.

2. Aumento de longitud de una ancla para alcanzar la tensión máxima absoluta Considerando ancla DU A 307, diámetro nominal 3" se pide encontrar la longitud requerida, siendo distancia al borde de 25 cm. y distancia entre a nclas de 35.5 cm De la tabla 5, máxima tensión absoluta = 50764 kg Según fórmula: L

=

1333 .6 f ć Sb

x T

+

W 2 Sb

−

Se

−

0.5 W

Siendo Sb = Separación entre anclas = 35.5 cm Se = Distancia al borde =25 cm W L

=

= Lado de la placa embebida = 30.0 cm

1333 .6 200 35 .5

x 50 .764

+

30 .0 2 35 .5

− 25 −15 =119

.95 cm

De donde: H = 119.95 + 16.5 = 136.45 Por lo que,

H requerida = 137 cm 3. Aumento de la capacidad de una ancla mediante acero de refuerzo. Considerando la misma ancla, se pide encontrar el refuerzo en varilla requerido para que su resistencia pase de 36929 kg a 49499kgs. Según fórmula siguiente: S 1 = L − Sr + w / 2 − 5

ANEXO VI Sr

= Distancia

de Ancla al refuerzo

Supongamos Sr

= 15.00

+ 2.5 = 17.50 cm

S 1 = 84.2 - 17.50 + 15.00 - 5 =76.7 cm 40.DOR-011-03

DISEÑO DE ANCLAS



Cantidad de varillas requeridas será: N

=

DT

D

0.63 F ć S 1 D

= 49.499

=

ND

318 .3 DT

- 36.929 = 12.57 ton.

Diámetro de varilla a utilizar

=

318 .3 x 12 .57 0.63

200 x 76 .7

= 5.855

Si elegimos varillas del # 4 ( D = 1.27 cm) N

=5.855

/ 1.27 = 4.61, serán 5 varillas del # 4

4. Combinación de incremento de longitud de un ancla con acero de refuerzo para aumentar la resistencia de una ancla. Considerando la misma ancla DU, se pide aumentar su capacidad de 36929 kg a 49499 kg. Supongamos que la longitud embebida sólo puede aumentarse hasta 90 cm. Aplicando la fórmula usada en ejemplo 2, obtendremos la capacidad que tendrá con 90 cm de longitud embebida. L

1333 .6

=

90

f ć Sb

=

T +

W 2

1333 .6 200 x 35 .5

Sb

− Se −

x T

+

W 2

30 .0

2

35 .5

− 25 −15

Despejando T y calculando tenemos: T = 39.401 ton. DT

= 49.499

- 39.401 = 10.098 ton.

ANEXO VI ND

=

318 .3 x 10 .098 0.63

200 x S 1

S 1 = 90 - 17.50 + 15.00 - 5 = 82.5 ND

= 4.373

Usando varillas del # 4 N

=3.52 por

lo tanto se usarán 4 varillas del # 4 40.DOR-011-03

DISEÑO DE ANCLAS



Longitud total del ancla = 90 + 16.5 = 106.5 cm Con H = 107 cm y 4 varillas del # 4 se obtiene la capacidad solicitada.

40.DOR-011-03

DISEÑO DE ANCLAS



ANEXO VII Fórmulas para Determinar la Pretensión Requerida 1. Pretensión con Monoflexión 6 MX

T =

P 1

d

=

−

P

12 Mx

bd

2

2. Pretensión con flexión biaxial T

=6

P 1

=

P 2

=

P 3

=

b

MX

d 12 Mx

bd 2

+

+

MY b MY

− P

b

12 Mx bd

2

12 My

bd

2

Lado menor de la placa - Base rectangular

=

d = Lado mayor de la placa - Base rectangular

T = Pretensión total a aplicar si hay "n" Anclas, cada una será pretensionada con T/N MX, MY : Momento en torno a eje paralelo a lado menor y en torno a eje lado mayor respectivamente.

P = Carga Axial (> 0 sí es compresión, < 0 sí es tensión)

Esfuerzo en esquina superior derecha

P 1

=

P 2

=

P 3

=

Esfuerzo en esquina superior izquierda

Esfuerzo en esquina inferior derecha

NOTAS: 1. Usar unidades compatibles 2. La combinación P, MX, MY debe corresponder a la máxima accidental. 3. P 1 y P 2 están en las esquinas que forman el lado menor de la placa base rectangular. 4. P 1 es el esfuerzo mayor.

40.DOR-011-03

DISEÑO DE ANCLAS



ANEXO VIII Uso de Diferentes Tipos de Anclas. 1. A continuación se describen los diferentes tipos de anclas a ser usados en cimentaciones, columnas y dados. Se recomienda para diámetros de 1 pulgada y menores el uso de anclas tipo AX o AXP, para diámetros de 1 1/14 pulgadas y mayores, se recomienda el uso de anclas tipo DU y DUP. Adicionalmente debe tomarse en consideración lo indicado a continuación en la selección del ancla más adecuada. TIPO DE ANCLA

USO RECOMENDADO

DU y AX (Ø < 1 “

Cimentaciones para: - Recipientes verticales sobre patas. - Recipientes horizontales con no más de 6 anclas por silleta. - Cambiadores de calor. - Hornos con no más de 6 anclas por columna de apoyo - Racks y soportes de tuberías. - Cimentaciones misceláneas donde no se requiera el uso de anclas con camisa.

DZ

Cuando las placas de anclas tipo "DU" interfieren entre sí, se usarán anclas tipos "DU" y "DZ" alternadamente.(la dimensión "L" de las anclas tipo "DZ" será al menos 3 diámetros mayor que la del ancla tipo "DU").Cuando la longitud de un ancla tipo "DU" no es suficiente para trasmitir la carga actuante.

AX (Ø > 1")

Cuando anclas tipo "DU" o "DZ" no pueden ser usadas.

DUP ó AXP (Ø < 1”)

Cimentaciones para: - Recipientes verticales con faldones. - Recipientes horizontales con mas de 6 anclas por silleta. - Bombas. - Compresores - Hornos con más de 6 anclas por columna de apoyo.

ANEXO VIII 40.DOR-011-03

DISEÑO DE ANCLAS



HUP

Cimentaciones de recipientes verticales con faldón que requieran el uso de anclas de alta resistencia.

DZP

Cuando las placas de anclas tipo "DUP" interfieren entre sí, usar anclas tipo "DUP" y "DZP" alternadamente (la dimensión "L" de las anclas tipo "DZP" será al menos 3 diámetros mayor que la del ancla tipo "DUP").Cuando la longitud de las anclas tipo "DUP" no es suficiente para transmitir la carga actuante.

AXP (Ø> 1")

Cuando anclas tipo "DUP" o "DZP" no pueden ser usadas.

EZ

Como anclas que atraviesen dados o columnas hasta de 90 cm de ancho para soporte de riostras y vigas por ambos lados. Para anchos mayores de 90 cm usar anclas Tipo "DU". Las anclas Tipo "EZ" no deben ser usadas como anclas verticales o para transmitir fuerzas de tensión. La mínima longitud de este tipo de anclas será de 5 veces él diámetro del ancla.

FU

Para fijación de postes de barandales tableros de control y anclaje de tuberías. Las anclas tipo "FU" no deben usarse como anclas de tensión.

2. En adición a lo descrito anteriormente anclas con camisa (Tipo DUP, DZP, AXP, HUP y HZP) deben ser usadas cuando el equipo o estructura soportados es inflexible; de otra manera anclas sin camisa (Tipos -DU, DZ, AX, HU y HZ) deben ser usadas.

40.DOR-011-03

DISEÑO DE ANCLAS



ANEXO IX DISTANCIA MINIMA A BORDE Y SEPARACION MINIMA ENTRE ANCLAS A

5 L C

L

ANCLAS

C

RECUBRIMIENTO DEL ACERO DE REFUERZO

A

TIPO DU Y DZ

B

A

TIPO AX

TIPO DU

TIPO AXP

TIPO DUP

DISTANCIA MINIMA AL BORDE Y SEPARACION MINIMA ENTRE ANCLAS Diámetro del Ancla (cm) (pulg)

Distancia al borde

Separación

A

B

“DU” Y ”DZ”

“AX”

“AXP”

“DU” Y “DUP”

1.3

(1/2)

12.5

10

10

13

1.6

(5/8)

14

10

10

14

1.9

(3/4)

14

10

10

14

2.2

(7/8)

15

10

10

15

2.5

(1)

16

10

11.5

16.5

3.2

(1 ¼)

18

10

11.5

19

3.8

(1 ½)

18

10

13

20.5

4.5

(1 ¾)

19

11.5

13

23

5.1

(2)

20

13

14

25.5

5.7

(2 ¼)

21

28

6.3

(2 ½)

23

30.5

7.6

(3)

25

36

40.DOR-011-03


DISEÑO DE ANCLAS


ANEXO X PESOS DE ANCLAS Diámetro de anclas (proyección) (mm) 10 (P = 50)

AX

AXP

DU

DUP

HU

HUP

FU

EZ

0.15

----

----

----

----

----

0.23

0.23 L=250

13 (P = 65)

0.36

0.99

0.79

1.22

1.05

1.47

0.49

0.46 L=250

0.68

1.64

1.49

2.06

1.67

2.24

0.92

1.18

2.22

1.83

2.39

2.19

1.89

3.11

2.78

3.35

3.45

4.02

----

2.81

5.84

3.94

5.68

4.89

6.63

----

5.55

9.17

6.51

8.25

1.99

9.73

----

9.75

15.91

12.16

15.62

14.28

17.74

----

----

----

17.25

20.75

21.55

25.05

----

----

----

27.06

31.26

32.68

36.88

----

----

----

38.03

42.23

42.91

47.14

----

64 (P = 190)

----

----

51.90

60.06

63.48

71.64

----

36.45 L=850

76 (P = 220)

----

----

83.98

92.14

104.69

112.85

----

56.05 L=850

16 (P = 65) 19 (P = 75) 22 (P = 90) 25 (P = 90) 32 (P = 115) 38 (P = 130) 44 (P = 140) 51 (P = 155) 57 (P = 180)

PESOS DE ANCLAS (kg)

2.76

----

0.79 L=300 1.21 L=3000 1.79 L=300 2.77 L=400 4.76 L=400 8.73 L=550 12.42 L=550 18.58 L=650 24.86 L=650

Notas: 1. Los pesos indicados incluyen el peso del vástago, camisas, placas, tuercas y rondanas. 2. Para las anclas tipo EZ la longitud del ancla esta dada en milímetros.

40.DOR-011-03

Diseño Anclas

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