Metalicas II- Conexiones Especiales.

Universidad De OrienteNúcleo Bolívar

Escuela De Ciencias De La TierraDepartamento De Ingeniería Civil

Estructuras Metálicas II

Profesor:Ricardo Sabino.

Integrantes:Marielys Abinazar.Eidy Bastidas.Franco De Marchi.Oriana Estévez.Carmiris Flores.Journalis García.Alimer Vallejos

CONEXIONES ESPECIALES.

GENERALIDADES

Las conexiones especiales son aquellas que ofrecen cierta complejidad en su diseño y ejecución, se utilizan comúnmente en edificios aporticados, vigas de grandes luces.

Entre las numerosas conexiones especiales se pueden citar:→ Conexiones de asiento de vigas con o sin rigidizadores.→ Conexiones de alma de vigas con columnas o vigas.→ Empalmes de viga o columnas de varios niveles.→ Conexiones de momento en sistemas estructurales rígidos.→ Planchas de cabeza que conectan vigas con columnas.→ Planchas de base de columnas a compresión axial o flexo - compresión.

MARIELYS ABINAZAR

MARIELYS ABINAZAR

El AISC clasifica las conexiones en tres grandes grupos:

SIMPLES.

SEMI – RÍGIDAS.

RIGIDAS.

CONEXIONES DE ASIENTO PARA VIGAS

MARIELYS ABINAZAR

Estas conexiones que se diseñan de tipo flexible y se asumen libres de resistir o transmitir momentos pueden ser de diferentes tipos:

Conexiones de ángulos de asiento (con o sin rigidizador).

Conexiones con planchas de asiento (rigidizadas)

Conexiones con perfiles T (sin rigidizar).

CONEXIONES DE ANGULO DE ASIENTO SIN RIGIDIZAR .

CONEXIONES DE ANGULO DE ASIENTO RIGIDIZADO.

En el diseño de las conexiones de asiento rigidizadas se debe tomar en consideración:

→ La longitud del apoyo.→ El tamaño y espesor del ángulo de asiento.→ La flexión que debe soportar el ala del ángulo.→ Las características y resistencia del rigidizador.→ El espesor efectivo de los cordones de soldadura o el numero de pernos necesarios.

MARIELYS ABINAZAR

CONEXIONES SEMI-RÍGIDAS

Se usan:• En construcciones parcialmente continuas, de altura limitada

Para:•Lograr un equilibrio económico entre los casos de miembros simplemente apoyados y las conexiones rígidas de momento.

•Resistir un momento promedio de q.L2/16 tanto en los tramos positivos como en los negativos.

Franco De Marchi.


CRITERIO GENERAL:

Se acepta considerar las conexiones como Semi-rígidas cuando:

•Son capaces de resistir cierto momento inferior al correspondiente al del empotramiento perfecto.

•Suficiente para permitir la continuidad y resistencia en la totalidad de la estructura, para las cargas y solicitaciones de diseño

PERO

Franco De Marchi.


Se elige un porcentaje de momento central que se desea transmitir a la columna.

Secciones tipo T de alas iguales

M elegido se descompone en un par de fuerzas H actuando en el baricentro de las alas de la viga de valor: H = M/h

Franco De Marchi.

RIGIDIZADORES DE LAS ALMAS DE COLUMNAS

Se debe verificar:

• La capacidad resistente de la columna. Asegurar la

estabilidad del conjuntos y evitar la falla de la conexión.

Las almas comprimidas son los elementos estructurales mas susceptibles. Es necesario

verificar las conexiones bajo estas solicitaciones.

Franco De Marchi.


La falla puede producirse por diferentes causas:

A) Por cedencia local del alma.

B) Por pandeo en compresión del alma.

C) Por flexión local del alma.

D) Por aplastamiento del alma.

E) Por pandeo lateral del alma.

F) Por corte en el alma.Franco De Marchi.


CASO A) Por cedencia local del alma.

Se debe cumplir:

En las alas de vigas soldadas directamente sobre las columnas, y la fuerza este aplicada a una distancia del extremo del miembro mayor que su altura.

Y cuando y la fuerza este aplicada a una distancia del extremo del miembro menor que su altura.

Donde:

Franco De Marchi.


CASO B) Por pandeo en compresión del alma.

La resistencia teórica de diseño para este estado limite se obtiene:

Cuando el par de fuerzas de compresión esta aplicada a una distancia menor a d/2, el valor de la resistencia teórica puede reducirse a la mitad.

Si no se cumple la ecu 3.26:

Los Rigidizadores por pandeo vertical del alma de la columna se colocaran en la longitud total de las almas.

Franco De Marchi.

RIGIDIZADORES DE LAS ALMAS DE LA COLUMNA

CASO C. Flexión local del ala:

Producida por las fuerzas de tracción dadas por las alas de las

vigas.

Resistencia teórica minorada.

Фt Rt= Фt 6,25 tfe 2 Fyf ≥ Pu

Cuando esta ecuación no se cumple se produce distorsión del ala de la columna, para evitarlo se debe colocar un par de rigidizadores transversales de una longitud por lo menos la mitad de la altura del alma.No se necesitará verificación cuando la longitud de la zona solicitada del ala sea menor que 0,15 bfc.

Distorsión del ala

Oriana Estévez.

CASO D. Aplastamiento del alma

Se verifica cuando solo uno de los lados de la columna recibe

compresión transmitida por el ala de la viga conectada.


Para evitar el aplastamiento del alma de las columnas, es posible juntar planchas adicionales al alma favorablemente conectadas, de modo de incrementar su espesor y su resistencia para soportar las cargas factorizadas de compresión aplicadas por el ala de la viga.

Para cargas concentradas de

compresión aplicadas

a una distancia: <d/2

≥d/2

Para Фt= 0,9

Cuando dr /d ≤ 0,2

Cuando dr /d > 0,2


Oriana Estévez.

CASO E. Pandeo lateral del alma.

Se refiere a las fuerzas de compresión individuales aplicadas a los miembros que

puedan sufrir movimientos laterales relativos entre el ala comprimida y el ala traccionada

no restringida en el punto de aplicación de la fuerza concentrada.


a) Si el ala comprimida esta impedida a rotar

Фt= 0,85 Cuando (h*/tw )/ (L/bf) ≤ 2,3

Cuando (h*/tw )/ (L/bf) >2,3; NO se verifica el estado limite de agotamiento


Oriana Estévez.

CASO E. Pandeo lateral del alma.


b) Si el ala cargada no esta impedida de rotar

Фt= 0,85 Cuando (h*/tw )/ (L/bf) ≤ 1,7

Cuando (h*/tw )/ (L/bf) >1,7; NO se verifica el estado limite de pandeo del alma.

De los casos anteriores Ct será:Ct= 67,5 x 106 kgf/cm2 cuando en el punto de aplicación de la fuerza Mu < My.Ct= 33,75 x 106 kgf/cm2 cuando en el punto de aplicación de la fuerza Mu ≥ My.


Oriana Estévez.

CASO F. Corte en el alma de la columna.

Se deben colocar planchas soldadas adosadas reforzando el alma, o rigidizares diagonales

para asegurar su resistencia y estabilidad del panel y la continuidad del sistema

estructural.


a) Cuando en el análisis no se consideran los efectos de la deformación del panel en la

estabilidad del pórtico, asumiendo que el comportamiento es

perfectamente elástico:

Para Nu ≤ 0,4 Ny

Para Nu >0,4 Ny

Фt= 0,9

Rv = 0,6 Fyw dc twc

Rv = 0,6 Fyw dc twc [1,4 – Nu/Ny


Oriana Estévez.

CASO F. Corte en el alma de la columna.


b)Cuando en el análisis se consideran los efectos de la

deformación plástica del panel en la estabilidad del

pórtico:

Фt= 0,9Para Nu ≤ 0,75 Ny

Cuando se requieran planchas adosadas al alma, estas deben soldarse para desarrollar la proporción de la fuerza total de corte que deben resistir.

Para Nu ˃ 0,75 Ny


Oriana Estévez.

Reglas para el diseño de los Rigidizadores

Carmiris Flores.


Carmiris Flores.


• Cuando la carga aplicada al ala de la columna es de tracción, los rigidizadores deben soldarse al ala cargada, pero si la fuerza es de compresión, pueden apoyarse en el ala cargada o soldarse a ella con cordones continuos o intermitentes.

• Los Rigidizadores se colocarán de a pares en los extremos no aporticados o donde se apliquen cargas concentradas en la luz de las vigas o de las columnas

Carmiris Flores.


Carmiris Flores.


Carmiris Flores.


• Los rigidizadores del alma de las columnas pueden ser de tres tipos:

Horizontales, Verticales, Diagonales.

Carmiris Flores.

Rigidizadores VerticalesSon laminas secundarias o secciones que están fijadas al alma de una viga.

Journalis García.

Journalis García.

Dimensiones de un Rigidizador.

Journalis García.

Selección de los Rigidizadores.

Journalis García.

Conexiones Rígidas de Momento

Las conexiones rígidas de momento son las que poseen suficientes rigidez para mantener invariables los ángulos que forman entre si los miembros estructurales concurrentes a los nodos de los pórticos.

Journalis García.

Journalis García.

Empalmes de vigas

• Vigas altas de gran luz, simplemente apoyadas, que no pueden ser laminadas ni transportadas con su longitud total.

• Vigas continuas, con apoyos intermedios, colocadas encima de las vigas de carga o a su mismo nivel.

• Vigas formadas por planchas o perfiles de diferentes alturas.

Empalmes de vigas

Empalmes de vigas

• En algunos tipos de ensambles, se usa la soldadura directa de penetración total tanto para las alas como para el alma de la viga.

Empalmes de vigas

• Empalme combinado: a la izquierda conexión con pernos y a la derecha conexión con soldadura. El primer caso, las planchas de empalme tienen igual ancho que las alas de la viga. Segundo caso la plancha superior debe ser mas angosta que el ancho del ala y la inferior mas ancha.

Empalmes de vigas

• Cuando el ala del perfil de la viga es ligera y las fuerzas son grandes, es aconsejable agregar planchas en la parte interna de las alas.

Placas de asiento para vigas

En otros casos, se colocan placas de asiento para transmitir las reacciones de una viga al ala superior de otra viga de apoyo. Con ello se logra una superficie lisa que facilita el montaje y la colocación de la viga en su correcta posición. Alimer Vallejos

A fines de cálculos la presiones transmitidas al apoyo se asumen como uniformemente distribuidas en el área, en realidad los extremos de la placa tienden a levantarse por la presión del apoyo.

Como se diseña una placa de asiento: Determinar la dimensión de dr del apoyo, para evitar que se supere la resistencia del

alma de la viga a la cedencia y por aplastamiento.

Definir la dimensión de B de modo que el arca(B.dr) sea suficiente para no superar la resistencia limite del material de apoyo que soporta a la viga.

Determinar si el espesor del ala de la viga es suficiente para resistir la flexión impuesta por la reacción de apoyo, de modo que no sea necesario colocar placa de asiento.

Si se determina que se debe colocar la placa de asiento, calcular el espesor (tp) de modo que la placa sea resistente a la flexión impuestas por las cargas y reacciones factorizadas.

Alimer Vallejos

Cedencia del alma

Aplastamiento del alma

El aplastamiento del alma se produce en los extremos superior e inferior de la misma en el área de contacto de las alas, por un proceso de comprensión debido a las cargas concentradas.

Alimer Vallejos

Capacidad resistente de la pared o el muro de soporte

Donde:B: es la dimensión de la placa normal o la dirección de la viga.

dR:longitud de apoyo en la dirección de la viga.

B ≥ bf ; dr ≤ espesor del muro

Verificación de la resistencia del ala de la viga

Espesor de la placa de asiento

Se obtiene en el momento flector en el eje c paralelo a la luz de la viga. Por lo tanto, la placa se comporta con un volado empotrado en c y de la luz igual a n.

Alimer Vallejos

Calculo de espesor tp con el método del voladizo

Este método asume que la presión de contacto fp es uniforme en toda el área definida por los lados B y C de la plancha de base, si bien la carga de se concentra en un rectángulo de lados (0.8 br) y (0.95 d) para una columna de sección 1. El método de voladizo da resultados mas exactos en el caso de planchas de base de considerables dimensiones para columnas muy cargadas.

Determinadas las distancias (0.8 br) y (0.95 d) para el perfil de la columna en cada dirección se definen volados ortogonales de dimensiones n y m. la plancha resulta de menor espesor si estos valores son iguales los momentos limites se obtienen:

Para una sección paralela al alma de la columna:

Para una sección paralela a las alas de la columna

El estado límite teórico de resistencia en flexión para la plancha de base es:

EIDY BASTIDAS

Verificar el espesor tp con el criterio aproximado de cedencia

Este criterio debió a thornton para la formulación aproximada de un análisis en el límite de cadencias de la placa base se aplica especialmente en el caso de la plancha de base de pequeñas dimensiones con columnas poco cargadas cuando el área de la plancha de base coincide o excede muy poco de los valores ( d x br ) del perfil.

En virtud de que no esta definida con exactitud la frontera entre cargas considerables y cargas livianas en las columnas se aplicara este criterio para obtener un nuevo valor de tp. De modo que el mayor de los valores obtenidos en los casos B y C para el espesor necesario de la plancha de base controlara el diseño.

Para aplicar este criterio se asume que la carga de la columna se distribuye uniformemente en el área cargada AH (rayada en la figura siguiente)

El perímetro de esta área se ubica a distancia C del borde interno del perfil de la columna a ambos lados del alma y junto a las alas del perfil delimitando una superficie en voladizo que soporta todas las cargas de la columna transmitiéndola a la base de fundación.Este criterio aproximado semi-empirico se aplica como una alternativa al método convencional de diseño del voladizo presentado en el caso. EIDY BASTIDAS

EIDY BASTIDAS

GRACIAS!

Metalicas II- Conexiones Especiales.

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