CONEXIONES ATORNILLADAS rev b
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SEMINARIO PRACTICO DE SUPERVISION DE ESTRUCTURAS DE ACERO
TEMA: CONEXIONES ATORNILLADAS
RAUL GRANADOS MORELIA, MICH. 2010
ACEROS ESTRUCTURALES
ACEROS ESTRUCTURALES
ACEROS PARA TORNILLOS
CONEXIONES
TIPOS
CONEXIONES DE VIGAS
VIGA CON VIGA
VIGA A COLUMNA
OTRAS (CONTRAVIENTOS, PLACAS DE BASE, ETC.)
CONCEPTOS BASICOS:
RESISTENCIA DE TORNILLOS
CONEXIONES DE VIGAS
RESTRICCION AL GIRO
CONEXIÓN DE CORTANTE
CONEXIÓN DE MOMENTO
RESTRICCION TOTAL
RESTRICCION PARCIAL
APLICACIONES BASICAS
CONEXIÓN DE VIGA A VIGA (APOYO SIMPLE)
CONEXIÓN DE VIGA A COLUMNA (CONTINUA)
CONEXIONES DE VIGA CON VIGA
CONEXIÓN CON DOS ANGULOS ATORNILLADOS
2 ANGULOS
SE PUEDEN EMPLEARAGUJEROS OVALADOS VENTAJAS
SENCILLEZ VIGA CON HOLGURA
DESVENTAJAS
PROBLEMAS DE MONTAJE SI NO SE HACEN AGUJEROS OVALADOS
ANGULO SIMPLECONEXIÓN CON UN ANGULO ATORNILLADO O SOLDADO
VENTAJAS
SENCILLEZ SIN PROBLEMAS DE MONTAJE
DESVENTAJAS
ANGULO MAS GRANDE MAYOR TAMAÑO DE TORNILLOS
ALTERNATIVA CON SOLDADURA
DAR VUELTA A LA SOLDADURA
PLACA EXTREMA
CONEXIÓN CON PLACAS
VENTAJAS
SENCILLEZ NO SE REQUIERENAGUJEROS EN LA VIGA SECUNDARIA
DESVENTAJAS
SE REQUIERE MUCHA PRECISION
CONEXIONES DE CORTANTE
PLACA DE CORTANTE
CONEXIÓN CON PLACAS
CONEXIONES DE VIGA A COLUMNA
CONEXION DE CORTANTE
CONEXIÓN CON PLACA SIMPLE
PLACA
CONEXIÓN CON DOS ANGULOS
2 ANGULOS
CONEXIÓN CON DOS ANGULOS
2 ANGULOS
2 ANGULOS
CONEXIÓN CON PLACA SIMPLE
CONEXIÓN CON ANGULOS SOLDADURA Y TORNILLOS
CONEXIÓN CON ANGULO DE ASIENTO
ANGULO
DE ASIENTO
ANGULO
ANGULO
CONEXIÓN CON ANGULO DE ASIENTO
CONEXIÓN CON MENSULA DE ASIENTO
ANGULO
ANGULO
PLACA
ATIESADOR
OPCIONES
CONEXIÓN CON T DE ASIENTO
CONEXIONES DE VIGA A COLUMNA CONEXIÓN A MOMENTO
CONEXIÓN CON PLACAS ATORNILLADAS A LOS PATINES
PLACAS ATORNILLADASA LOS PATINES
CONEXIÓN DE PLACA EXTREMA
4 TORNILLOSSIN ATIESADOR
4 TORNILLOSCON ATIESADOR
8 TORNILLOSCON ATIESADOR
CONEXIÓN DE PLACA EXTREMA
PLACA EXTREMA SOLDADA A LA VIGA Y TORNILLOS A TENSION
OTRAS CONEXIONES
CONTRAVIENTOS
CONTRAVIENTOS
DETALLE DE CONEXIÓNDE CONTRAVIENTOS
EMPALMES DE COLUMNAS
PLACAS DE BASE DE COLUMNAS
PLACAS DE BASE DE COLUMNAS
CONCEPTOS BASICOS
TORNILLOS
A-307 tornillos maquinados F u = 4200 kg/cm²(de poco uso en la actualidad)
A-325 tornillos alta resistencia F u = 8400 kg/cm²(de uso común en México)
A-490 tornillos alta resistencia F u = 10500 kg/cm²(de poco uso en México)
Los tornillos A-325 y A- 490 están disponibles en diámetros de ½´´ a 1 ½´´
ACCESORIOS
Rondanas
Longitud
Agarre Rondana
CabezaCuerda
Cara de larondana
Tuerca
Vástago
COMPONENTES DEL TORNILLO
TIPO DE ESFUERZOS
TORNILLOS EN CORTANTE
TORNILLOS EN TENSION Y CORTANTE
TORNILLOSEN TENSION
TRABAJO DEL TORNILLO EN CORTANTE
Existen dos formas de trabajo de los tornillos:
• Juntas de aplastamiento
• Juntas de fricción ( deslizamiento crítico)
JUNTA DE APLASTAMIENTO
Plano de cortante
Tensión en el tornillo
JUNTA DE FRICCIÓN
Tornillo pretensado
Compresionesresultantes
Tension en el tornillo Superficie de contacto
Plano de fricción)
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO
tornillo
ESTADOS LIMITE
1.Fluencia del ángulo2.Ruptura en la sección neta del ángulo (incluyendo el cortante defasado)3. Aplastamiento del tornillo/ desgarramiento
del ángulo4. Bloque de cortante en el ángulo5. Fractura por cortante en el tornillo6. Aplastamiento/ desgarramiento en la placa7. Bloque de cortante en la placa8. Ruptura de la placa9. Fluencia de la placa10.Fractura de la soldadura
RESISTENCIA DE LOS PERFILES
Ru ≤ Ø Rn
Ru = resistencia requerida ( de las cargas factorizadas)Ø Rn = resistencia de diseñoØ = factor de resistenciaRn = resistencia de diseño
TENSIÓN Fluencia : ØTn = 0.9 Fy Ag
Ruptura: Ø Tn = 0.75 Fu Ae
CORTANTEFluencia : ØVn = 0.9 ( 0.6 Fy) Ag
Ruptura: ØVn = 0.75 ( 0.6 Fu) An
Fy = esfuerzo de fluenciaFU = resistencia a la rupturaAg = área totalAe = área neta efectivaAn = área neta
Para acero A- 36 Para acero A- 99 2 ( grado 50)
Fy = 2530 kg/ cm² 3500 kg/ cm²Fu = 4060 kg/ cm² 4550 kg/ cm²
RESISTENCIA DEL TORNILLO
LRFD: Ru ≤ ØRn Ø = 0.75
A tensión: A cortante :
Rn = Fnt Ag Rn = Fnv Ag
Ag = área nominal del tornillo ( fuera de la cuerda)
Fnt = esfuerzo nominal a tensión = 0.75 F u
F nv = esfuerzo nominal a cortante = 0.4 F u (cuerdas dentro del plano de cortante)
Fnv = esfuerzo nominal a cortante = 0.5 F u(cuerdas fuera del plano de cortante)
Tornillos A-325:
Fu = 8400 kg/ cm²
Fnt = 6300 kg/ cm²
Fnv = 3360 kg/ cm²(cuerdas dentro del plano de cortante)
Fnv = 4200 kg/ cm²(cuerdas fuera del plano de cortante)
Tornillos A-490:
Fu = 10500 kg /cm²
Fnt = 7870 kg/ cm²
Fnv = 4200 kg/ cm²(cuerdas dentro del plano de cortante)
Fnv = 5250 kg/ cm²(cuerdas fuera del plano de cortante)
Plano de cortante
CUERDAS DENTRO DEL PLANO DE CORTANTE
Plano de cortante
CUERDAS FUERA DEL PLANO DE CORTANTE
Rn = F’nt Ag
Ag = área nominal del tornillo
F’nt = esfuerzo nominal a tensión incluyendo elcortante
F’nt = 1.3 Fnt - Fnt fv / Ø Fnv ≤ Fnt
A cortante y tensión ( interacción)
Ru ≤ Ø Rn Ø = 0.75
TORNILLOS A CORTANTE Y TENSIÓN
APLICACIÓN
Calcular la resistencia de un tornillo Ø 7/ 8” A- 32 5
a) A tensión
Rn = Fnt Ag
Ag = 3.85 cm² área nominal del tornillo
Rnt = 6300 x 3.85 = 24 250 ton
Ø Rn = 0.75 x 24 250 = 18 200 kg
b) Mismo ejemplo pero con el tornillo a cortante sim ple (trabajo por aplastamiento)
Rn = Fnv Ag
F nv = 0.4 Fu cuerdas dentro del plano de cortante
Fnv = 0.5 Fu cuerdas fuera del plano de cortante
A 325 dentro Fnv = 3 360 kg/ cm²
A325 fuera Fnv = 4 200 kg/ cm²
R nv = 3 360 x 3.85 = 12 900 ton cortante si mple
Ø R n = 0.75 x 12 900 = 9 670 ton
En juntas muy largas (› 50´´) se reducirála capacidad del tornillo en 20%
JUNTA EN CORTANTE SIMPLE
JUNTA EN CORTANTE DOBLE
JUNTA EN CORTANTE CON DESLIZAMIENTO CRITICO
CONCEPTOS ADICIONALES
APLASTAMIENTO EN LA PARED DE LOS AGUJEROS
Estados limite:
Deformación excesiva de los agujeros
Desgarramiento
MODOS DE FALLA
Fluencia por aplastamiento Fractura
Fluencia por aplastamiento
Fractura
RESISTENCIA A APLASTAMIENTO
Rn será el menor deØ = 0.75 LRFDΩ = 2.0 ASD
TIPOS DE AGUJEROS
ESTANDAR d n + 1/16 ´´ ( 1.5 mm)
OVALADOS
RANURAS CORTAS
RANURAS LARGAS
TAMAÑOS DE AGUJEROS
SEPARACION MINIMA Y DISTANCIA AL BORDE
S › 2.67 db preferible › 3d b
db
db = diámetro nominal del tornillo
Para las distancias e consultar el manual AISC
INSTALACION
SECUENCIA DE APRIETE
APRIETE AJUSTADO
METODO DE LA VUELTA DE TUERCA
APRIETE AJUSTADO MAS LA ROTACION ESPECIFICADA
TORNILLOS CON TENSION INICIAL
INSTALACION CON LLAVES CALIBRADAS
TORNILLOS DE TENSIONCONTROLADA (ASTM F 1852)
Muesca
Punta desprendible
Llave de impacto especial
Antes del apriete Durante el apriete Después del apriete
INSTALACION DE TORNILLOS DE TENSION CONTROLADA
APRIETE CON INDICADORES DE TENSION DIRECTA (DTIs)
Holgura despuésdel apriete
Holgura antes del apriete
Rondanas planas
INDICADORES DE TENSION DIRECTA (DTIs)
EQUIPO Y HERRAMIENTAS
Llave de impacto Llaves de mano Generador ycompresora
INSPECCION
ALMACENAMIENTO
APRIETE
FALTA DE SUPERVISION
PALACIO DE MINERIA
GRACIAS
CIUDAD UNIVERSITARIA
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