CAPÍTULO VI: PIEZAS A TRACCIÓN 6.1. INTRODUCCIÓN

Transcripción

1 CPTULO V PEZS TRCCÓ CPÍTULO V: PEZS TRCCÓ 6.1. TRODUCCÓ El diseño básico de a pieza a tracció es m simple aportar la sficiete secció trasversal para resistir el esferzo aplicado. Ua vez qe se ha obteido la magitd del esferzo a soportar la resistecia del material ha sido establecida, es posible calclar el área reqerida de la secció trasversal. Si embargo, la ió de las piezas traccioadas es, lo mismo qe para otros tipos de piezas, a cosideració m importate a teer e ceta dado qe e mchos casos pede goberar el diseño de la pieza siedo criterio básico e el diseño selecció de a secció. ormalmete las piezas traccioadas se diseña tilizado perfiles lamiados (L, UP, P, HE), barras, etc. Este capítlo se refiere al diseño de piezas a tracció costitidas a partir de dichas seccioes sometidas a cargas estáticas o se cosidera cables COEXOES x σ 0 (a) σ T T T T F (b) Tesioes elásticas (c) Tesioes últimas Figra 1 Distribció de tesioes e a secció co agjeros

2 CPTULO V PEZS TRCCÓ Es habital asmir qe la distribció de tesioes de tracció es iforme. o obstate las coexioes de la pieza pede afectar la validez de esta sposició de dos modos. E primer lgar, si se emplea torillos el área de la secció trasversal se redce debido a los agjeros practicados las tesioes alrededor de los agjeros se icremeta localmete tal como se mestra e la figra 1. demás, a medo es ievitable cierta excetricidad e las coexioes por lo tato aparece mometos secdarios. Estos problemas pede ser teidos e ceta tilizado para el cálclo de la resistecia plástica de diseño, área eta efectiva e lgar de la secció brta RESSTEC DE L SECCÓ TRSVERSL Para piezas o coectadas mediate torillos, la resistecia a tracció de cálclo es la resistecia plástica de cálclo de la secció trasversal brta. Dada por dode pl. Rd f γ M 0 es el área brta de la secció trasversal f es el límite elástico del acero γ Μ0 es el coeficiete parcial de segridad del acero. E piezas atorilladas la resistecia de la secció se debilita por la redcció del área de la secció trasversal debido a la presecia de agjeros se reqiere a comprobació adicioal. pesar de qe los agjeros idce cocetració de tesioes la dctilidad del acero permite asmir a distribció de tesioes iforme a través de la secció eta e el ELU. sí la resistecia última de cálclo de la secció eta se tomará como: et f. Rd 0, 9 γ M 2 dode et es el área eta de la secció trasversal f es la resistecia última de tracció del acero γ Μ2 es el coeficiete parcial de segridad para la resistecia de la secció eta, el cal tedrá probablemete valor diferete de γ Μ0 El factor 0,9 es coeficiete de redcció para teer e ceta las excetricidades, cocetració de tesioes, etc. La resistecia a tracció de cálclo ( t.rd ) se toma etoces como el meor valor de los proporcioados por las ecacioes ateriores se debe comparar co el valor de cálclo del esferzo de tracció aplicado ( sd )

3 CPTULO V PEZS TRCCÓ Porqé el Erocódigo permite sperar el límite elástico e la secció eta tilizado f e lgar de f? Se asme implícitamete qe el fallo de a pieza sometida a tracció pede describirse mediate s deformació. Cosideremos por ejemplo a pieza traccioada e la cal la zoa de la coexió represetase 5% de la logitd total. Si la deformació para la carga última e la regió de la coexió la cal provoca qe se alcace el límite elástico e la secció brta lejos de la coexió - es, digamos, 10 veces la deformació correspodiete al límite elástico, etoces el icremeto de logitd a lo largo de la pieza sería: E la zoa de la coexió E el resto de la pieza l c l m 5 10 ε Ltot 0. 5 ε L ε L ε L tot La elogació e la zoa de coexió es más peqeña qe la de la pieza completa. sí, "el fallo" se prodcirá por deformació excesiva de la pieza, por lo qe la resistecia a rotra de la secció eta (.Rd ) o es iferior a la resistecia plástica de la secció brta ( pl.rd ). Si embargo ha dos casos e los qe se cosidera ecesario limitar la tesió e la secció eta. El primero se refiere a coexioes de Categoría C las cales se diseña para ser resistetes al deslizamieto e estado límite último. Para estas coexioes, la resistecia plástica de cálclo de la secció eta ( et.rd ) está limitada por el valor del límite elástico e dicha secció. sí, tot tot et. Rd et γ f M 0 El segdo caso cociere a piezas e las qe se reqiere comportamieto dúctil (p. e. diseño sísmico). E dichos casos es ecesario asegrar qe la codició límite es alcazar el f e la secció brta e lgar del fallo e la secció eta. De modo qe, Rd pl.rd

4 CPTULO V PEZS TRCCÓ Esta codició será satisfecha si, et [ f / f ][ γ M 2 / γ M 0 ] 0,9 Co S275 S355 (espesores meores de 40mm) empleado los valores del EC3 para γ M2 γ M0, los valores míimos de et / para comportamieto dúctil so 0,81 0,88 respectivamete. Si la relació verdadera desciede de dicho valor, los detalles de las coexioes o el tamaño de la secció trasversal debería de corregirse adecadamete. Para piezas e las qe o se reqiere específicamete comportamieto dúctil, o so ecesarias toleracias para los agjeros de los torillos a meos qe la relació et / caiga por debajo de 0,81 para el S275; 0,88 para el S355. La resistecia a tracció estará siempre cotrolada por la resistecia plástica de la secció trasversal brta DETERMCÓ DEL ÁRE ET El área eta de la secció trasversal se obtiee dedciedo de la secció brta los agjeros de los torillos otras abertras. (e aglares coectados por ala, T o U coectadas por las alas se aplica reglas especiales). Por cada agjero, la dedcció es el área de la secció brta trasversal del agjero - ver figra 2. Cado los torillos está alieados, el área total a dedcir de calqier secció trasversal perpediclar al eje de la pieza es la máxima sma de las áreas seccioales de los agjeros. Cado los torillos está colocados al tresbolillo el área total a dedcir es la maor de las áreas obteida para los agjeros crzado a secció trasversal perpediclar o la sma de las áreas de todos los agjeros e calqier líea diagoal o e zigzag qe crce la pieza meos s 2 t/4p por cada espacio trasversal e la cadea de agjeros ver figra 2. Diámetro agjero, d 1,2 p Direcció de la tracció B Espesor chapa, t s s 2 1 Figra 2 Área eta

5 CPTULO V PEZS TRCCÓ E la secció 1-1, Área eta B t d t E la secció 2-2, Área eta B t 2 d t + s 2 t 4p - El área míima se toma como et - El área míima se toma como et dode s: es el paso etre agjeros paralelo al eje de la pieza p: espacio etre líeas perpediclar al eje de la pieza (e piezas co agjeros e más de plao, p se medirá a lo largo de la líea trazada por la mitad del espesor de la secció) p 6.5. GULRES COECTDOS POR U L E piezas coectadas asimétricamete, o piezas de simetría simple co coexioes o simétricas (L, LD, T, UP, etc.) deberá de cosiderarse la excetricidad de la coexió. E el caso particlar de aglar coectado e o de ss lados por medio de a sola líea de torillos, la pieza pede estdiarse como si estviera axialmete solicitada basado la resistecia última cálclo e a secció eta modificada obteida como se idica e figra 3. d 0 e 2 e 1 (a) 1 torillo.rd ( e ) , 5 d tf 2 0 γ M2 e 1 p 1 e 1 p 1 p 1 (b) 2 torillos. Rd f β γ M2 2 et (c) 3 o más torillos.rd f β 3 γ M2 et Figra 3 Resistecia última de la secció eta para perfiles aglares

6 CPTULO V PEZS TRCCÓ dode β 2 0,4 si p 1 2,5 d 0 β 2 0,7 si p 1 5,0 d 0 β 3 0,5 si p 1 2,5 d 0 β 3 0,7 si p 1 5,0 d 0 et es el área eta del aglar. Para aglar de lados desigales coectado por s lado más peqeño, et se toma como el área de la secció eta de aglar de lados igales eqivalete. l 2 l 1 l 1 l 1 l 2 > l 1 Para aglares soldados coectados por o de ss lados soldádolo e lgar de atorillarlo, la excetricidad iherete a la coexió pede teerse e ceta empleado el área efectiva de la secció trasversal cosiderado etoces la pieza sometida a tracció cetrada. Ejemplos de áreas efectivas de seccioes trasversales qe se pede adoptar se mestra e la figra 4. Lados igales Lados desigales Área efectiva área brta l 1 l 1 l 1 Lados desigales El área efectiva será el área brta de aglar meor Figra 4 Áreas efectivas de aglares coectados e solo ala por soldadra

7 CPTULO V PEZS TRCCÓ El EC3 sgiere qe las piezas como las seccioes e T e U, se pede estdiar de modo similar pero si proporcioar detalles. Ua propesta podría ser calclar el área eta de la secció trasversal ( et ) para a secció e T coectada por ss alas o a secció e U coectada por s alma, como el área eta de la parte coectada de la secció trasversal más la mitad del área del (de los) elemeto(s) exterior(es). Este área eta se emplearía etoces para calclar la resistecia última de cálclo de la secció eta la cal, demostrado qe reslta iferior a la resistecia plástica de cálclo de la secció brta, sería la resistecia de cálclo a tracció de la pieza STUCOES DE SERVCO, CORROSÓ Y FTG Dado qe las piezas traccioadas trasmite carga de modo m eficiete, tiede a ecesitar áreas relativamete peqeñas e s secció trasversal. Esto hace qe dichas piezas sea ssceptibles de alargamietos excesivos bajo a carga axil lo cal pede collevar grades desplazamietos de la estrctra si estas piezas forma parte del sistema de arriostramieto deformació lateral de la propia pieza debida a s propio peso. Las seccioes lamiadas ligeras tambié pede dañarse fácilmete drate s trasporte. Por estas razoes, la bea práctica costrctiva acoseja limitar la esbeltez de las piezas traccioadas a 300 para piezas pricipales a 400 para piezas secdarias. Otra cestió a teer e cosideració so las cosececias de a perdida de material debido a la corrosió, la cal es maor para piezas sometidas a tracció dado qe éstas está relativamete más tesioadas PLTEMETO SEGÚ EL CT-DB-SE- E el código técico se mecioa las sitacioes qe pede cosiderarse sometidas a tracció cetrada a efectos del cálclo de las seccioes de la resistecia de la pieza. sí además de las barras co esferzo axil cetrado, es admisible cosiderar solo la tracció cetrada despreciar los mometos flectores debidos a: a) Peso propio de las barras de logitdes iferiores a 6m. b) Vieto e las barras de vigas triagladas. c) Excetricidad e barras de arriostramieto co directriz fera del plao de la ió. La esbeltez redcida de las barras a tracció de la estrctra pricipal o sperará el valor 3,0, pdiedo admitirse valores de hasta 4,0 e las barras de arriostramieto

8 CPTULO V PEZS TRCCÓ 6.8. PLTEMETO SEGÚ L BE E Clases de piezas ) PEZS SMPLES: - U solo perfil - Perfiles /o chapas xtapestas idos mediate torillos a separacioes: s 15 a ; s 25 e (a diámetro del agjero; e míimo espesor ido) - Perfiles /o chapas xtapestas idos mediate soldadra a separacioes: s 25 e ; s 300mm - Perfiles co forro discotio de chapa co ioes a separacioes: s 50 i (i radio de giro míimo del perfil qe lo tega meor) B) PEZS COMPUESTS - Costitidas por dos o más cordoes logitdiales elazados etre si. - Cada cordó tiee la costitció de a pieza simple. - Los elemetos de elace so presillas o celosía cmplirá las codicioes: a) E piezas a tracció cetrada, se recomieda a separació: l i ; l 1 2m (l 1 separació etre presillas) b) E piezas a tracció excétrica mismas codicioes qe a compresió Esbeltez mecáica de las piezas e tracció. Salvo jstificació especial, la esbeltez mecáica de a barra solicitada a tracció estará limitada por el valor 300 (λ 300) e todas aqellas qe forma parte de los elemetos pricipales (los tirates está exclidos), pdiedo admitirse esbeltez de hasta 400 e las barras a tracció de elemetos secdarios o de arriostramieto Cálclo de piezas solicitadas a tracció cetrada E toda pieza simple o compesta, solicitada a tracció cetrada se verificará: σ σ Piezas idas co torillos de alta resistecia: σ σ 0,4 F ; σ σ

9 CPTULO V PEZS TRCCÓ Cálclo de piezas solicitadas a tracció excétrica E todas las piezas simples o compestas, solicitadas a tracció excétrica se verificará e toda la secció: M σ + σ W Piezas idas co torillos de alta resistecia: M σ + σ W 0,4 F M ; σ + σ W Barras costitidas por perfil L ó T Cado a pieza costitida por aglar elazado por a de ss alas, o por perfil T elazado por s ala, esté sometida a tracció, se podrá prescidir del mometo debido a la excetricidad de la ió, si se verifica qe: 1,25 σ σ Ejemplo 1 Calclar el esferzo de tracció qe agotaría perfil L80.8 actado sobre la líea de ejes del gramil, tal como se idica e la figra Y 23 G X 57,4 22,6 σ max e45-22,622,4 Perfil L80 12,3cm 2 x 72,2cm 4 W 12,3 0,8 2,3 10,46 cm 72,2 cm 4 0,8 2, ,83 cm 5,74cm ,8 2,3 2, ,16 cm 2 e kg/ cm W 8600 kg

10 CPTULO V PEZS TRCCÓ Ejemplo 2 Módlo resistete tesió ormal e las fibras sometidas a tracció: Módlo resistete tesió ormal e las fibras sometidas a tracció: W x b xx ; σ + M xx b W x a xx ; σ + M a xx 6.9. COCLUSOES La resistecia de a pieza a tracció se obtiee spoiedo qe la secció completa ha alcazado s límite elástico. La resistecia de cálclo de a pieza sometida a tracció se toma habitalmete como el meor valor de etre el qe haría alcazar el límite elástico de la secció brta el valor de rotra de la secció eta. Cado se reqiera comportamieto dúctil (p.e. para cargas cíclicas) la secció brta alcazará el límite elástico ates de qe la secció eta llege a la rotra. Se deberá teer e cosideració la excetricidad de las ioes. Los perfiles aglares, e T los UP pede calclarse como solicitados a tracció cetrada siempre cado tegamos e ceta a redcció del área eta para cosiderar la excetricidad existete. Cosideracioes de servicio e la pieza traccioada pede limitar s esbeltez