Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
Facultad de Ingeniería Ingenier ía Civil Materiales I
1
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
!IC"#$RI" " ios% Le dedi dedica camo mos s prim primer eram amen ente te nues nuestr tro o trabajo a Dios que fue el creador de todas las cosas, el que nos ha dado fortaleza para continuar cuando a punto de caer hem hemos est estado; ado; por por ello ello,, con con tod toda la humildad que de nuestro corazón puede emanar.
" nuestros &adres% Que nos vieron nacer y que su enseña enseñanz nza a y sus sus buenas buenas costum costumbr bres es han crea cread do en nosot osotrros sabid abidur ura a,, haciendo que hoy ten!amos el conocimiento de lo que somos.
" nuestro docente% "or su tiempo, por su apoyo as como por la sabidura que nos transmite en el desarrollo de nuestra formación profesional, por haber !uiado el desarrollo del presente trabajo y lle!ar a la culminación del mismo.
Facultad de Ingeniería Ingenier ía Civil Materiales I
2
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
!IC"#$RI" " ios% Le dedi dedica camo mos s prim primer eram amen ente te nues nuestr tro o trabajo a Dios que fue el creador de todas las cosas, el que nos ha dado fortaleza para continuar cuando a punto de caer hem hemos est estado; ado; por por ello ello,, con con tod toda la humildad que de nuestro corazón puede emanar.
" nuestros &adres% Que nos vieron nacer y que su enseña enseñanz nza a y sus sus buenas buenas costum costumbr bres es han crea cread do en nosot osotrros sabid abidur ura a,, haciendo que hoy ten!amos el conocimiento de lo que somos.
" nuestro docente% "or su tiempo, por su apoyo as como por la sabidura que nos transmite en el desarrollo de nuestra formación profesional, por haber !uiado el desarrollo del presente trabajo y lle!ar a la culminación del mismo.
Facultad de Ingeniería Ingenier ía Civil Materiales I
2
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
'UN#"S 'UN# "S !S#RUC#UR"L!S !S#RUC#UR"L!S !M(!RN""S
Facultad de Ingeniería Ingenier ía Civil Materiales I
)
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
QUISPE PISCONTE, MILAGROS
*R!+! R!S!," -IS#.RIC" La industria de la construcción con periles e!pernados, tiene sus inicios dentro de la era !oderna en la d"cada de los cincuentas alrededor del !undo, teniendo #o$ en d%a ediicaciones reerenciales tales co!o& el centro !undial del co!ercio en Ne' (or), la cu*ierta construida para las oli!piadas de Munic# $ el coliseo de ópera de S$dne$, o*ras +ue cautian al espectador, ade!-s de considerarse de alto .rado en in.enier%a/ Las estructuras !et-licas constitu$en un siste!a constructio !u$ diundido en arios pa%ses, cu$o e!pleo suele crecer en unción de la industriali0ación alcan0ada en la re.ión o pa%s donde se utili0a/ Las aplicaciones iniciales de las estructuras de acero, se ieron restrin.idas por la a*undancia de !adera $ por la relatia acilidad de i!portar pie0as a*ricadas en el e1tran2ero lo cual per!it%a la solución eica0 de los pro*le!as de la "poca/ El uso de periles estructurales es dierso, co!o por e2e!plo en postes de lu0 $ puentes peatonales, el tie!po +ue e!plea en ar!as las 2untas e!pernadas de estas construcciones es un te!a +ue se de*e to!ar en cuenta para dise3ar $ construir nueas !-+uinas +ue siran para !ontar $ des!ontar dic#as 2untas con rapide0/
4ERRERA MESIAS, ESTRELLA
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
/
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
M"RC$ #!.RIC$0 C$NC!(#$S Una estructura puede deinirse co!o un siste!a de !ie!*ros $ cone1iones indiiduales, dispuestas para +ue todo el con2unto per!ane0ca esta*le $ sin ca!*ios aprecia*les en or!a, !ientras se lo.ran los criterios de dese!pe3o prescritos/ Las estructuras en .eneral $ las de acero en particular tienen una unción i!portante en nuestra ida diaria/ 5ii!os en ediicaciones, tra*a2a!os en torres de oicinas $ ediicios industriales, nos distrae!os en ca!pos $ estadios deportios, ad!ira!os !useos $ esta!os rodeados de estos, estudia!os en *i*liotecas $ #ace!os co!prar en tiendas $ centros co!erciales, de los cuales una *uena proporción est-n construidos con acero/ Cuando se ia2a en auto so*re puentes por enci!a de r%os $ alles, o lo #ace en aión desde aeropuertos concurridos, se puede o*serar una ariedad de estructuras construidas con acero estructural/ Las uniones e!pernadas son en .eneral las !-s econó!icas, particular!ente co!paradas con las uniones soldadas en ca!po/ 6e acuerdo con ASTM, los pernos usados en 2untas estructurales est-n inclu%dos en unas de las si.uientes 7 calidades& A789, A7:; $ A<=8/
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica JUNTAS EMPERNADAS
Tipos de Pernos Todos los pernos de*er-n ser Pernos de Alta Resistencia Pretensados >co!pleta!ente tensados? $ de*er-n cu!plir los re+ueri!ientos/ Tipos de agujeros 6e*en usarse a.u2eros est-ndar o a.u2eros de ranura corta perpendiculares a la car.a aplicada/ Para arriostra!ientos dia.onales, a.u2eros #ol.ados pueden usarse cuando la cone1ión es dise3ada co!o una 2unta de desli0a!iento cr%tico $ el a.u2ero #ol.ado est- sola!ente en una capa/ Resistencia Disponible al Cortante La Resistencia disponi*le al cortante de 2untas e!pernadas con a.u2eros est-ndar de*er- calcularse co!o si la 2unta uera de contacto de acuerdo a la Sección @7/ $ @7/B8 de la Especiicación, e1cepto +ue la resistencia no!inal al aplasta!iento en los a.u2eros de los pernos no de*e to!arse !a$or +ue :/
Pernos y Soldaduras en una Junta Los pernos $ las soldaduras no de*en dise3arse para Dco!partir uer0as en una 2unta o la !is!a co!ponente de uer0a en una cone1ión/ Una uer0a en un !ie!*ro, tal co!o la uer0a a1ial en un arriostra!iento, de*e ser resistida en su totalidad en la cone1ión por un solo tipo de 2unta, es decir, total!ente por pernos o total!ente por soldaduras/ Una cone1ión en la cual los pernos resisten una uer0a +ue es nor!al a la uer0a resistida por las soldaduras, tal co!o en una cone1ión a !o!ento en la cual las alas soldadas trans!iten le1ión $ el al!a e!pernada trans!ite cortante, no es considerada +ue co!parte la uer0a/
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
Para preenir +ue uno o !-s de los !odos posi*les de alla se #a.an presente, se de*e proeer un nF!ero adecuado de pernos, con las separaciones entre conectores, distancias a los *ordes, lon.itudes de pernos $ de!-s e1i.encias .eo!"tricas reco!endadas por las Especiicaciones todo ello presuponiendo +ue tanto el proceso de a*ricación co!o el de !onta2e satisacen lo re+ueri!ientos de calidad/ La nor!a AISC reconoce dos cate.or%as .enerales de re+ueri!ientos de co!porta!iento para cone1iones con pernos de alta resistencia& conexiones críticas al deslizamiento y conexiones tipo aplastamiento / La dierencia *-sica entre los dos tipos es la #ipótesis de desli0a!iento +ue ocurre *a2o car.as de sericio, lo +ue resulta en el uso de alores de resistencia no!inal dierentes/ •
•
El tipo de conexin cr!tica al desli"a#iento asu!e +ue no de*e e1istir desli0a!iento *a2o condiciones de car.as de sericio $ +ue la transerencia de la car.a a tra"s de la cone1ión se reali0a !ediante las uer0as de a.arre .eneradas entre las placas +ue se conectan/ Este tipo de cone1ión es principal!ente usada en estructuras +ue tienen casos con car.as altas de i!pacto o cuando no se desea desli0a!iento en la 2unta/ $as conexiones tipo aplasta#iento asu!en desli0a!iento sola!ente *a2o car.as !u$ altas/ Si este desli0a!iento ocurre la 2unta transerir- las car.as a tra"s de corte en los pernos $ aplasta!iento de las placas/ Este tipo de cone1ión es usada para estructuras !enos suscepti*les a i!pacto, reersiones de car.a o i*raciones/ 5I5AS 5ILLANUE5A, MIRHO PR%CED&M&ENT% DE D&SE'% DE C%NE(&%NES EMPERNADAS
)* Deter#inar el n+#ero de pernos y,o -eri.icar su capacidad resistente
La capacidad de los pernos, se.Fn el caso, ser- el alor !enor +ue se o*ten.a por& Tracción/ Corte/ Corte $ Tracción si!ult-neas/ Car.as aplicadas e1c"ntrica!ente/
/* 6isposición de los pernos en la cone1ión El detallado de la cone1ión puede !odiicar su capacidad resistente, en consecuencia se de*e prestar atención a los si.uientes aspectos&
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
3
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica Separación entre pernos/ 6istancia de los a.u2eros a los *ordes/ 6istancias +ue per!itan colocar $ apretar los pernos/ Lon.itudes de prensado/
0* 5eriicación del dise3o de la cone1ión/ 0*)*
Capacidad Resistente de los ele#entos conectados*
0*/*
Capacidad Resistente de los ele#entos conectados* Resistencia de aplasta!iento/ Eecto de apalanca!iento/ En el caso de cone1iones de desli0a!iento cr%tico se de*e #acer una do*le eriicación/
No de*e producirse desli0a!iento *a2o car.as de sericio/ La resistencia al corte $ al aplasta!iento de la cone1ión de*e ser !a$or +ue las solicitaciones .eneradas por las car.as !a$oradas/
1* Consideraciones de a*ricación, !onta2e $ costos/ CAPAC&DAD DE $%S PERN%S B/ Tracción a1ial
Pernos A789 Pernos A7:; Pernos A<=8
t 7B8 ).Jc!: t 778 ).Jc!: t 9=<8 ).Jc!:
Los pernos A789 solo de*en usarse para car.as est-ticas :/ Corte
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
4
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
CRISKSTOMO RAMOS, @UAN 7/ Aplasta!iento To!ando en consideración la deor!ación del a.u2ero, $ para a.u2eros nor!ales o est-ndar&
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
5
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
Conexiones por aplasta#iento
///$ los si.uientes alores de t
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
16
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
1*/*
Conexiones por desli"a#iento cr!tico
1*/*)* Cargas en el estado l!#ite de ser-icio
1*/*/* Cargas en el estado l!#ite de ser-icio
Capacidad Resistente de Ele#entos Conectados2 tanto en Conexiones E#pernadas co#o Soldadas
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
11
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
LKPE CAR4UAPUMA, ERICHS Distancias M!ni#as al 3orde2 do2 y Separacin M!ni#a2 s2 entre los Centros de Agujeros Est4ndar
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
12
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
Capacidad Resistente a Traccin Rnt 5t.6
Pernos sujetos a Corte y Traccin Las i.uras presentan los casos de cone1iones so!etidas a una co!*inación de corte $ tracción/
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
1)
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
E1peri!ental!ente se #a esta*lecido +ue la elipse de interacción representada en la i.ura descri*e adecuada!ente el co!porta!iento a car.a Flti!a de pernos solicitados si!ult-nea!ente por tracción $ uer0a cortante/ Las ecuaciones de estas curas se presentan en la ta*la ane1a >Ta*la @7/7 de las especiicaciones AISCLR6?/
$!#ites para los es.uer"os de traccin 57T6 para pernos en conexiones tipo aplasta#iento
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
1/
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
!'!RCICI$S ! "(LIC"CI.N B/ Para una i.a B 1<8, con $ :;78H.Jc!:, el claro de la i.a es de =88c!, el espacio transersal es de 788c!, tsB:c! $ c7;8H.Jc!:, concreto de peso nor!al/ Supon.a +ue la i.a tiene sus dos e1tre!os en oladi0o con una lon.itud para cada tra!o de :;8c!, con acero de reuer0o con arillas del nF!ero <78c! de centro a centro, con $ <:88H.Jc!:/ Calcule el anc#o eectio de la losa de concreto para la acción co!puesta, la uer0a cortante #ori0ontal total transerida, el nF!ero de pernos de 7J< D necesarios, si U <:88H.Jc!: >8Hsi?
SOLUCIKN
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
1
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
:/ 5eriicar la cone1ión !ostrada suponiendo +ue ni el ala de la colu!na ni el peril de cone1ión controla la respuesta/
SOLUCIKN
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
1
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
)6 CAR8AS DE A8%TAM&ENT%9 NU = 1.2 ( 0.1 x 34 ) + 1.6 ( 0.9 x 34 ) NU = 53.0 tf
co!ponente de tracción& N UX =0.8 x 53 =42.4 tf co!ponente de corte&
Car.a por perno&
V U =
31.8 6
N UY = 0. 6 x 53= 31.8 tf
N U =
42.4 6
=7.10 tf
=5.30 tf
/6 CAR8AS DE SER:&C&%9 N U =0.8 x
( )=
V U =0.6 x (
34 6
34 6
4.53 tf
)=3.40 tf
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
13
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica 06 :ER&7&CAC&;N DE $AS C%ND&C&%NES DE SER:&C&%9 N U
∅ R n
=∅ R nv ( 1 −
∅ R n
=4.66 (1−
∅ R n
=3.46 tf > 3.40 tf →VERIFICA
T b
)
4.53 17.7
)
16 :ER&7&CAC&;N DE$ ESTAD% $
∅ R STR
∅ R STR
=∅ R STR ( 1−
=6.58 ( 1−
T U 1.13 T b N b
)
7.10
1.13 x 17.7 x 1
)
=4.27 tf > 5.30 tf →NOVERIFICA
7/ 6eter!inar el nF!ero de tornillos necesarios >
∅ 16, clase 8.8
? para reali0ar la
unión planteada en la i.ura/ La uer0a ale <<8HN, el espesor de la c#apa es de !! $ se trata de acero S:7;/
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
14
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica SOLUCIKN
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
15
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
26
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
μ=0.50 ¿ / C5
SOLUCIKN )6 CAPAC&DAD DE $AS P$ANC=AS9
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
21
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica B/B? ∅ N n
Cedencia por tracción en la sección total >planc#a de =!!?
=∅ F y A =0.9 x 4.570 x ( 0.9 x 15.2 )
∴ ∅ N n
=56.3 tf
B/:?
Rotura por tracción en la sección neta eectia >planc#a de =!!?
[
1
]
A n= A − N b ( d b + ) t p 8
[
A n= 15.2−2
∴ A n
=9.68 cm
]
( ) 3 4
1
+ x 2.54 x 0.9 8
2
!-1i!o alor de
A n= 0.85 A =0.85 ( 0.90 x 15.2 ) A n=11.6 cm
entonces&
∅ N n
2
=∅ F U A n=0.75 x 5.62 x 9.68
∴∅ N n
= 40.8 tf →Capacdad de las planc!as
/6 CAR8AS DE SER:&C&%9 NU =1.2 C" + 1.6 CV
Co!o C5
NU =1.2 C" + 1.6 ( 4 C" )
Co!o& CP ;/79t Entonces& NU =7.6 C"
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
22
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica NU
=
40.8 tf
Con lo cual& N =C" + CV =5.37 + 4 ( 5.37 )
=26.85 tf → ca#$ade se#vc%
∴ N
a2o car.as de sericio la capacidad de un perno A7:; en corte do*le, para supericie clase , es entonces i.ual a& R= F v m A b = 1.97 x 2 x 2.85 R=11.2 tf / pe#n%
N 26.85 =2.4 pe#n%s n = = 11.2 R n =3 pe#n%s
06 PERN%S EN E$ ESTAD% $
=∅ 2.4 d b t F U R n
∅
=
∅ R n
suponiendo +ue d 0 & 1.5 d b y S & 3 d b
0.75 x 2.4 x 1.91 x 0.9 x 5.62
=17.4 tf / m
en la planc#a de =!!
7/:? Por corte&
=∅ 1.13 μ T b N b N s
∅ R s tf
=1.0 x 1.13 x 0.5 x 12.7 x 2 x 1
∅ R s tf
∅ R s tf
=14.4 tf / m con
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
=1.0 y μ =0.5
∅
2)
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica N U 40.8 = =2.83 pe#n%s n= R STR 14.4 n =3 pe#n%s
Controla la condición de a.ota!iento resistente so*re la de sericio/ Se usar-n < pernos por ra0ones de si!etr%a/ ;/ 6eter!inar la !-1i!a tensión +ue puede aplicarse a un perno de 9J A7:; +ue ade!-s de la tensión est- solicitado por una uer0a cortante de 98)N/ SOLUCIKN
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
2/
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
!'!RCICI$S (R$(U!S#$S B/
:/
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
2
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
7/ Para la cone1ión !ostrada calcular la car.a !-1i!a de sericio por aplasta!iento/
#.
$.
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
2
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
QUISPE PISCONTE, MILAGROS
C$NCLUSI$N!S El uso de cone1iones precaliicadas por el AISC .aranti0a un co!porta!iento apropiado del siste!a estructural $ propone el estudio de deter!inados estados l%!ite a to!ar en cuenta dentro del dise3o/ El punto de plastiicación en las i.as del siste!a estructural es alcan0ado Fnica!ente al so*recar.ar la estructura o en eentos s%s!icos de alto i!pacto, sin +ue la estructura colapse, por lo +ue una e0 ocurrido el suceso es necesario derrocar el ediicio $ construir uno nueo/ La deiciencia en inraestructura, !ano de o*ra caliicada $ !aterias pri!as, diiculta la ela*oración de una cone1ión e!pernada +ue cu!pla las condiciones de dise3o/ Acorde a los costos actuales de !ano de o*ra, e+uipos, !a+uinarias, #erra!ientas $ !aterias pri!as, es !-s coneniente la ela*oración de cone1iones soldadas +ue e!pernadas/ Para deter!inar la capacidad de resistencia de una cone1ión e!pernada prototipo, se re+uiere cu!plir con e1actitud $ precisión el proceso de B
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
23
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
R!C$M!N"CI$N!S Reali0ar cursos diri.idos a proesionales, constructoras $ estudiantes tanto de In.enier%a Mec-nica $ Ciil, +ue conte!plen el estudio de la cone1ión 5i.aColu!na, para +ue de esta !anera el dise3o de estructuras !et-licas en el ca!po proesional no se li!ite Fnica!ente al estudio de esuer0os en i.as $ colu!nas/ Se reco!ienda reali0ar pro$ectos de tesis orientado al estudio de los esuer0os residuales por soldadura en periles de acero ar!ados/ Se reco!ienda anclar el e+uipo MTS del La*oratorio de Resistencia de Materiales para eitar pro*le!as en ensa$os posteriores/ Es de ital i!portancia !e2orar la inraestructura de todos los talleres dedicados a la ela*oración de ele!entos co!ponentes en la construcción de ediicios, a tra"s de la co!pra de e+uipos, !a+uinarias $ #erra!ientas de precisión de Flti!a tecnolo.%a/ Es de ital i!portancia la concienti0ación a todos los in.enieros constructores de los *eneicios +ue *rinda una cone1ión e!pernada en casos de presentarse sis!os de alta intensidad, +ue pondr%a en .rae peli.ro la ida de !uc#os seres #u!anos, para de esta !anera construir ediicios !-s se.uros $ no necesaria!ente *eneiciosos desde el punto de ista econó!ico/
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
24
Resistencia de
Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica
R!F!R!NCI"S *I*LI$GR7FIC"S #ttp&JJrepositorio/espe/edu/ecJ*itstrea!J:B888J;:7JBJTESPE877:8/pd #ttp&JJ'''/nor!aconstruccion/ecJCapitulosVdescar.asVBB89:8B7JCapVAceroVN ECV:8BBV>8Sept:8B7?/pd #ttp&JJ*oo)s/.oo.le/co!/peJ*oo)sW id;AHRU0d'1sCXp.PA79Xlp.PA79Xd+2untasYe!pernadasYestructurasX source*lXots8;rHsn9UXsi.:e6!odCAZonepa.eX+Xtrue #ttp&JJ'e*delproesor/ula/eJnucleotru2illoJa!erica*J8cone1ionesApernadasJ 7/#t!l #ttp&JJ'''/eu!ed/netJli*ros.ratisJcienciaJ:8B7JB
Facultad de Ingeniería Civil Materiales I
25
Resistencia de
