CERCHAS (Armaduras, entramados o celosías)lgarza/acero... · DISEÑO BASICO DE ESTRUCTURAS DE ACERO Parte 4.Tension 22/06/2010 Luis Garza Vasquez I.C., M.I. Universidad Nacional

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


-- Inspección Inspección Visual 100%Visual 100%•• EjecuciónEjecución•• TamañoTamaño•• LongitudLongitud


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-- Ensayos no destructivos (END)Ensayos no destructivos (END)•• RadiografíaRadiografía

END 100%END 100%

CPJCPJ

S SS SSRSSRS

TRACCIONTRACCION


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•• 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.

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