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Área neta
El área total de un miembro, Ag, es el área completa de su sección transversal, y el área neta, An, y neta efectiva, Ae, son las que se obtienen al hacer las deducciones correspondientes por la presencia de agujeros para tornillos y por el efecto de concentración concentración de esfuerzo de cortante, producto de la perforación. perforación. El área total Ag, es igual a la suma de los productos del grueso por el ancho de todo todoss los los elem elemen ento toss que co comp mpon onen en la se secc cció ión, n, medid edidos os en un plan plano o perpendicular perpendicular al eje del miembro. a diferencia fundamental entre el área total y el área neta, es que la segunda se mide en la zona de un per!l donde se han hecho agujeros para tornillos de alta resistencia para realizar una unión" a su vez, el área neta efectiva es igual al área neta afectada por un coe!ciente que depende del tipo de unión del miembro en tensión y de la forma en que se transmiten las fuerzas que act#an en ellos. An$ es la menor área de la sección transversal de la pieza que resulta de desc descon onta tarr aguj agujer eros os en la comb combin inac ació ión n má máss desf desfav avor orab able le.. %uma %uma de los los productos de ancho neto por espesor de todos los elementos componentes de la sección. Área neta de una &laca de Acero' Acero'
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(ise)o para área neta
&ara calcular el área neta, el ancho de un hueco se toma un *+* de pulg mayor de lo que está especi!cado para esa dirección. (e acuerdo con las tolerancias se necesita que el hueco para un tornillo sea *+* pulg mayor que el diámetro del tornillo., el ancho de un hueco se asume para propósitos de dise)o, dos veces *+*- o *+- mayor que el diámetro del tornillo. El área neta de un elemento es su ancho neto multiplicado por su espesor El área neta de un miembro en tensión, An, se obtiene sumando los productos del grueso grueso de cada una de las partes que lo componen componen por su ancho neto, se determina como sigue'
a/ 0nicamente para el cálculo del área neta de barras en tensión, el diámetro de los agujeros para remaches o tornillos se toma *.1 mm 2*+*-/ mayor que el diámetro nominal del agujero, medido normalmente a la dirección de los esfuerzos, más *.1 mm 2*+*-/, por considerar el da)o del material por efecto de su forma de ejecución. Es decir, se considerarán 3.4 mm 2*+-/ mayor que el diámetro del tornillo, para !nes de cálculo, sabiendo que la holgura será solamente de *.1 mm 2*+*-/. b/ 5uando hay varios agujeros en una dirección normal al eje de la pieza, el ancho neto de cada parte de la sección se obtiene restando al ancho total la suma de los anchos de los agujeros.
d9A::; diámetro de barreno s; &aso g; gramil
ΣdBARRt = área de los agujeros en la trayectoria de falla considerada, cm2 s = paso = separación longitudinal centro a centro entre dos agujeros consecutivos, cm g = gramil = separación transversal entre centros de agujeros c/ 5uando los agujeros están dispuestos en una l6nea diagonal respecto al eje de la pieza o en zigzag, se deben estudiar todas las trayectorias posibles de falla para determinar a cuál de ellas le corresponde el ancho neto menor, que es el que se utiliza para calcular el área neta. El ancho neto de cada una de las partes que forman la sección, correspondiente a cada trayectoria, se obtiene restando del ancho total la suma de los anchos de todos los agujeros que se encuentran sobre la trayectoria seleccionada, y sumando para cada espacio entre agujeros la cantidad s7+8g, donde s es la separación longitudinal centro a centro entre los dos agujeros considerados 2paso/ y g la separación transversal centro a centro entre ellos 2gramil/.
2>?todo emp6rico de @.. 5ochrane, *BCC/ Al determinar el área neta a trav?s de soldadura de tapón o de ranura no debe tenerse en cuenta el metal de aportación El ancho total de ángulos se toma igual a la suma de los anchos de las dos alas menos el grueso. a distancia transversal entre agujeros situados en alas opuestas es igual a la suma de los dos gramiles, medidos desde los bordes eDteriores del ángulo, menos el grueso de ?ste
Huecos en cadena. El área neta real An en el caso de una cadena de agujeros que se etienden a
trav!s de un elemento, se determina por medio de una regla emp"rica definida en la sección B2 de las especificaciones# el anc$o neto de la parte se o%tendrá deduciendo del anc$o total la suma delos diámetros de todos los agujeros en la cadena y sumando para cada espacio en la cadena la cantidad S2 /4g& El área neta cr"tica An de la parte se o%tiene de aquella cadena que da el menor anc$o neto'&
(rea neta efectiva de miem%ros en tensión El área neta efectiva de miem%ros en tensión se calcula como sigue# )uando la carga se transmite directamente a cada una de las partes que componen la sección transversal del miem%ro, por medio de remac$es, tornillos o soldaduras colocados en todas ellas, en proporción a sus áreas transversales, el áreaneta efectiva Ae es igual al área neta An en miem%ros en tensión& )uando la carga se transmite por medio de tornillos o remac$es colocados en algunas de las partes que componen lasección, pero no en todas, el área neta efectiva es igual a# *iem%ros en tensión# Ae= +An
5uando la carga se transmite por medio de soldaduras colocadas en algunas de las partes que componen la sección, pero no en todas, el área neta efectiva es igual a' Ae= +Ag (onde es un coe!ciente de reducción del área, cuyos valores se indican a continuación" pueden utilizarse valores más grandes cuando se justi!quen con pruebas u otros criterios reconocidos.
)oeficiente + arios factores influyen en el comportamiento de un miem%ro en tensión, pero el más importante es la forma en que !l es conectado o en como se $ace la coneión& +na coneión siempre de%ilita el elemento y la medida de su influencia se conoce como eficiencia de la unión& Este factor es función de la ductilidad del material, del espaciamiento entre los tornillos, de la concentración de esfuer-os en los $uecos, del proceso de fa%ricación y del retraso del cortante& Este .ltimo se presenta cuando algunos elementos de la sección transversal no están conectados, produciendo una so%recargada de la parte del miem%ro conectado y la que no se conecta no queda plenamente esfor-ada& El retraso de cortante afecta tanto a las coneiones atornilladas como a las soldadas, por lo que su tratamiento es similar en am%os casos, utili-ándose el concepto del área neta reducida& El coeficiente + se define como# U= 1-
x L
≤ 0.90
= distancia del centroide del área conectada al plano de la coneión& /= longitud de la coneión
@alores del coe!ciente F- 5oneDiones atornilladas •
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%ecciones laminadas ó soldadas ó G con patines de ancho no menor de C+3 del peralte y t?s estructurales obtenidas de ellas ó formadas por C placas soldadas conectadas en los patines con 3 o más conectores en cada l6nea en la dirección de los esfuerzos. ; 4.B4 %ecciones laminadas o soldadas ó G que no cumplan con el párrafo anterior, t?s estructurales obtenidas de ellas, ó formadas por C placas soldadas y todas las secciones restantes, incluidas las formadas por varias placas, con 3 o más conectores en cada l6nea en la dirección de los esfuerzos. ;4.4
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b/ 5oneDiones soldadas 5uando la fuerza de tensión o compresión se transmite por medio de soldaduras transversales colocadas en algunas de las partes que componen la sección, pero no en todas, el área neta efectiva es igual al área de los elementos conectados directamente. 5uando la fuerza de tensión se transmite a una placa por medio de soldaduras colocadas a lo largo de sus dos bordes longitudinales, en el eDtremo de la placa, se aplican los valores de ya estipulados. @alores del factor de reducción del área neta
(ónde' l ; longitud de la soldadura, y I ; ancho de la placa 2distancia entre soldaduras/.
Bloque de cortante 0uede darse el caso, de que parte de una sección se pueda desgarrar, dependiendo en gran medida de la geometr"a de la coneión& Este desgarramiento, se le llama %loque de cortante, y la sección tiende a fallar por una com%inación de cortante paralelo al eje de la sección y por tensión en el área perpendicular a la carga& En el A1) este tema se trata en la sección 34&5
Bloque de cortante
0uede darse el caso, de que parte de una sección se pueda desgarrar, dependiendo en gran medida de la geometr"a de la coneión& Este desgarramiento, se le llama %loque de cortante, y la sección tiende a fallar por una com%inación de cortante paralelo al eje de la sección y por tensión en el área perpendicular a la carga& En el A1) este tema se trata en la sección 34&5e pueden presentar dos modos de fallas, por fluencia de%ido al cortante y por fractura de%ido a la tensión, por lo que se tienen dos condiciones que $ay que evaluar# 6Rn=6 [0.!"Ag#$ !u Ant% 6Rn=6 [0.!"An#$ !u Agt% )on 6 =7&89& /a ecuación que rige será la que del mayor en fractura& :onde# Agv# área total en cortante Anv# área efectiva en cortante Agt# área total en tensión Ant# área efectiva en tensión&
)omo aclaración, el área total en cortante se calcula como la longitud /c por el espesor de la placa y el área total en tensión como el producto de la longitud /t por el espesor; para calcular el área efectiva en cortante $a%r"a que reducir un $ueco y medio y en el caso del área efectiva en tensión $a%r"a que reducir medio $ueco, tal como se puede deducir en la figura anterior&
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