102 mm 152 mm. 203 mm. V ua. 102 mm. ( (d))] N ua = 20 kn V ua. (dirección -y) = 5 kn [Cargas sismicas con Ω o.

Transcripción

1 3.1 Principios y diseño del anclaje Ejemplo 1 - Anclaje mecanico KB-TZ Ejemplos de diseño SD, anclaje mecanico, KWIK Bolt TZ Objetivo: Determinar la resistencia de diseño en tensión y corte. Comparar la resistencia de diseño en tensión y corte contra las cargas reducidas en tensión y corte. 102 mm 152 mm 203 mm 102 mm A 203 mm 102 mm N ua 500 mm +y A +x Sección A - A Parámetros dimensionales: d 0 5/8 pulg. h nom 113 mm h ef 102 mm t fixture 8 mm h 500 mm s x 102 mm s y 102 mm c +x 152 mm c +y 203 mm Datos de entrada: Concreto de peso normal, ƒ' c 30 N/mm²; concreto fisurado; categoría de diseño sísmico C (SDC Referencia ACI , Cap. 5 y ICC-ES ESR-1917 > Asumir condición B para todos los factores ф Anclaje KB-TZ de acero galvanizado 5/8" x 6"; anclajes deben considarse como elementos de acero dúctil 4 anclaje en tensión: no fijación a distancia 4 anclaje en corte: no fijación a distancia [Cargas sismicas sin Ω o ( (a] N ua 10 kn (dirección -y 5 kn [Cargas sismicas con Ω o ( (d] N ua 20 kn (dirección -y 10 kn Lo que debe verificar: Geometría Carga a tensión Carga a corte Cargas de sismo (d Cargas de sismo (c Cargas combinadas tensión/corte Referencias: Anclaje mecánico KWIK Bolt TZ ACI Capítulo 17 ICC-ES ESR-1917 Diseño de acuerdo con ACI capítulo 17, ICC-ES ESR-1917, KWIK Bolt TZ Ref. ACI 318 Ref. ESR Verificar espacido mínimo, distancia al borde mínima y espesor mínimo del concreto combinaciones aceptables de espacido y distancia al borde en el área sombreada in shaded area espaciado (s mm (83 mm, 149 mm (108 mm, 76 mm (152 mm, 102 mm c min y s min para aplicación 17.7 R17.7 Sección Tabla 1 Figura distancia al borde (c mm c min 83 mm (3.25 pulg. para s 149 mm (5.875 pulg. s min 76 mm (3 pulg. 3 pulg. para c 108 mm (4.25 pulg. Notas para chequeo a tensión: 3h ef (3 (102 mm 306 mm s 100 mm < 306 mm Considerar la acción de grupo 1.5h ef (1.5(102 mm 153 mm c c min 102 mm Considerar la acción de grupo. R Manual Técnico de Anclajes 2016 I Página 34

2 Principios y diseño del anclaje 3.1 Diseño de acuerdo con ACI capítulo 17, ICC-ES ESR-1917, KWIK Bolt TZ Ref. ACI 318 Ref. ESR Notas para chequeo a corte: Verificar corte paralelo a borde x+ c a1 152 mm 3c a1 (3(152 mm 456 mm s y 102 mm < 456 mm Considerar la acción de grupo Verificar corte paralelo a borde y+ c a2 202 mm 1.5c a1 (1.5 (152 mm 228 mm 202 mm < 228 mm Considerar la influencia del borde R Sección Tabla 1 Figura 4 Espesor mínimo del concreto 152 mm. Espesor del concreto (h 500 mm. 152 mm < 500 mm OK Notas para tensión: h ef 102 mm para 5/8" KWIK Bolt TZ y h nom 113 mm. h nom Profundidad de perforación Longitud del anclaje (l anch 152 mm (6" para un KWIK Bolt TZ 5/8" x 6". Espesor de la placa de anclaje (t fixture 8 mm. Espesor tuerca / arandela 19 mm Parte roscada 70 mm Parte roscada disponible l anch - h ef 152 mm 102 mm 50 mm t fixture + espesor tuerca/arandela 8 mm + 19 mm 27 mm 50 mm > 27 mm OK 17.7 R17.7 Sección Tabla 1 Figura 4 Calcular la resistencia nominal del acero a tensión: N sa Sección anclajes a tensión. Anclaje más solicitado en tensión N ua / 4 20 kn / 4-anclajes 5 kn / anclaje Resistencia del acero: N sa 76,372 kn/anclaje Ec. ( Calcular la resistencia nominal al arrancamiento del concreto a tensión: A Nc ψec,n ψ ed,n ψ c,n ψ cp,n N b A Nco (b Ec. (b Sección c -x ; s x 102 mm ; c +x 152 mm ; c +y 203 mm ; s y 102 mm ; c -y c max 1.5 h ef (1.5 (102 mm 153 mm si c 153 mm utilizar 1.5 h ef s max 3 h ef (3 (102 mm 306 mm si s < 306 mm acción de grupo cx 152 mm sx 102 mm 1.5 hef 153 mm R Ec. (c 1.5 hef 153 mm sy 102 mm 1.5 hef 153 mm A Nc (1.5 h ef + s x + c +x (1.5 h ef + s y h ef A Nc ( ( mm mm² A Nc0 (9 ( mm² Sin excentricidad en tensión ψ ec,n Distancia al borde mas pequeña (c min 152 mm < 1.5h ef reducción por distancia al borde c min ψ ed,n (152/ h ef Ec. ( Ec. ( a Manual Técnico de Anclajes 2016 I Página 35

3 3.1 Principios y diseño del anclaje Calculation per ACI Chapter 17, ICC-ES ESR-1917, KWIK Bolt TZ ACI 318 ref. ESR ref. Concreto fisurado ψ c,n ; ψ cp,n Concreto de peso normal λ a. N b k c,cr λ a ƒ c ' (h ef 1,5 (17 ( MPa (102 mm 1.5 (17 ( psi (4 pulg. 1.5 N b 8962,41 lb KN ( (1.0 (1.0 (0.999 (1.0 ( kn kn Resistencia a la extracción no tiene que ser Calcular la resistencia nominal a la extracción: considerada. Referencia en ESR Ec. ( a (b Ec. (b Sección Calcular la resistencia nominal del acero a corte: V sa Sección anclajes a corte. Anclaje más solicitado en corte / 4 10 kn / 4-anclajes 2.5 kn / anclaje Resistencia del acero: V sa,eq kn / anclaje Ec. ( b Calcular la resistencia nominal al arrancamiento de borde del concreto: V cbg A Vc ψec,v ψ ed,v ψ c,v ψ h,v V b A Vco (b Ec. ( b Sección c -x ; s x 102 mm ; c +x 152 mm ; c +y 203 mm ; s y 102 mm ; c -y Nota: La carga de corte actual en la dirección -y. c -y sin falla al arrancamiento el la dirección y Falla al arrancamiento de borde para corte paralelo al borde (dirección +x debe ser revisado de acuerdo con (c (c Asumir que toda la carga de corte actúa en fila de anclajes más cercana al borde x+ c a1 152 mm 1.5c a1 (1.5 (152 mm 228 mm si c 228 mm utilizar 1.5 c a1 h 500 mm s max 3 c a1 (3 (152 mm 456 mm si s < 456 mm acción de grupo A Vc (c +y + s y + c -y (Mínimo [1.5c a1 ; h] (203 mm mm mm (228 mm mm² A Vc0 (4.5 (c a1 2 (4.5 (152 mm mm 2 Sin excentricidad en corte ψ ec,v R Ec. ( c Ec. ( Las distancias a los bordes perpendiculares a la dirección de la carga de corte se definen como c a2. Nota: (c permita ψ ed,v a considerar para calcular el corte paralelo a un borde. El cálculo de ψ ed,v en este ejemplo es conservador. c a2+y ( c a2+y 203 mm ; c a2-y ψ ed,v c a1 ( Ec. ( b Concreto fisurado, asumir no refuerzo de borde ψ c,v c ψ h,v a1 Comprobar: h a 500 mm ; 1.5 c a1 228 mm 500 > 228 ψ h,v h a Ec. ( Nota: concreto de peso normal λ a (a V b (7 0.2 λ a d anchor ƒ c ' (c a1 1.5 l e Mínimo [h ef ; 8d anchor ] Mínimo [102 mm ; 127 mm] 102 mm V b (7 V b (7 V cbg l ( e d anchor 102 ( pulg (. 5/8 pulg ( ( MPa ( (1.0 5/8 pulg psi (6 pulg kn (1.0 (1.0 (1.0 (1.0 ( kn kn Calcular corte paralelo al borde: V cbg,parallel (2 ( kn kn Ec. ( a Ec. ( b (b (c Ec. ( b Manual Técnico de Anclajes 2016 I Página 36

4 Principios y diseño del anclaje 3.1 Diseño de acuerdo con ACI capítulo 17, ICC-ES ESR-1917, KWIK Bolt TZ Ref. ACI 318 Ref. ESR Calcular la resistencia al desprendimiento en corte: V cbg (k cp ( V cpg (k cp ( kn h ef 102 mm k cp 2 V cpg (2 ( kn (b Ec. ( b (b Ec. ( b Sección Resumen Anclaje deben considerarse como elementos de acero dúctil comprobar primero (a [Anclaje dúctil] Cálculos de tensión por (a Tensión Resistencia nominal Resistencia diseño Cargas % Utilización Comentarios Resistencia del acero 76,372 kn/anclaje kn/anclaje 5 kn/anclaje 5,4 % OK arrancamiento kn - 10 KN % OK controla Resistencia a la extracción N/A N/A N/A N/A N/A Resistencia del acero no controla: por lo tanto (a no cumple, se require cumplir con (d Cálculos de tensión por (d Tensión Resistencia nominal Resistencia diseño Cargas % Utilización Comentarios Resistencia del acero 76,372 kn/anclaje ф steel kn/anclaje 5 kn/anclaje 9 % OK arrancamiento del concreto Resistencia a la extracción kn kn 20 kn 57.8 % OK controla N/A N/A N/A N/A N/A Cálculos de corte por (c Corte Resistencia nominal Resistencia diseño Cargas % Utilización Comentarios Resistencia del acero kn/anclaje ф steel kn/anclaje 2.5 kn/anclaje 12 % OK arrancamiento de borde del concreto kn kn 10 kn 17,7 % OK controla desprendimiento kn kn 10 kn 11 % OK Diseño de acuerdo con ACI capítulo 17, ICC-ES ESR-1917, KWIK Bolt TZ Ref. ACI 318 Ref. ESR Cargas combinadas 17.6 Sección Comprobar: (0.2 ФV cbg 10 kn (0.2 ( kn kn > (0.2 ФV cbg Comprobar: N ua (0.2 Ф N ua 20 kn (0.2 ( kn kn N ua > (0.2 Ф Utilice la ecuación de interacción: Tri - lineal : < 1.2 OK Parabólica : (0.5785/3 + (0.1775/ < 1.0 OK La fijación cumple los criterios de diseño! Ec. ( R17.6 Manual Técnico de Anclajes 2016 I Página 37

5 3.1 Principios y diseño del anclaje Ejemplo 2 - Anclaje adhesivo HIT-RE 500 V3 Ejemplos de diseño SD, adhesivo HIT- RE 500 V3 Objetivo: Determinar la resistencia de diseño en tensión y corte. Comparar la resistencia de diseño en tensión y corte contra las cargas reducidas en tensión y corte. +y 1 3 solo 5 4 anclajes están en tensión A 305 mm 305 mm 610 mm 305 mm M ua 305 mm 145 mm +x 204 mm 152 mm A Section A - A Parámetros dimensionales: h ef h s x s y1 s y2 c +x c -y d a d hole 145 mm 610 mm 204 mm 305 mm 305 mm 152 mm 1 pulg pulg. Datos de entrada: Concreto de peso normal, ƒ c 41 MPa; concreto fisurado; categoría de diseño sísmico D (SDC Referencia ACI Ch. 5 y ICC-ES ESR-3814 > Asumir condición B para todos los factores ф y temperatura rango A Adhesivo HIT-RE 500 V3 con varilla HAS 1" ; las varillas deben considarse como elementos de acero frágil Cuatro anclajes en tensión: Excentricidad en tensión 64 mm Seis anclajes en corte: sin excentricidad en corte [Cargas sismicas sin Ω 0 ( (a] M ua (eje x 16 knm 32 kn (dirección +x [Cargas sismicas con Ω 0 ( (d] M ua (eje x 21 knm 40 kn (dirección +x Lo que debe verificar: Geometría Ductilidad por (a y (d Carga a tensión Cargas de sismo Carga a corte Cargas combinadas tensión/corte Cargas sostenidas por Referencia: ACI Capítulo 17 Criterios de aceptación AC308 de ICC-ES ICC-ES ESR-3814 Determinar la distribución de cargas en el grupo de anclajes Anclaje Tensión sísmica Tensión sísmica Corte sísmico Corte sísmico Tensión sustenida sin Ω 0 [kn] con Ω 0 [kn] sin Ω 0 [kn] con Ω 0 [kn] (no sísmica [kn] Resultante Manual Técnico de Anclajes 2016 I Página 38

6 Principios y diseño del anclaje 3.1 Diseño de acuerdo con ACI capítulo 17, ICC-ES ESR-3814, HIT-RE 500 V3 Ref. ACI 318 Ref. ESR* Verificar espacido mínimo, distancia al borde mínima y espesor mínimo del concreto Mínimo [ s x ; s y1 ; s y2 ] Mínimo [ 204 ; 305 ; 305 ] 204 mm ; s min 127 mm ; s max 3h ef (3 ( mm Nota: Los anclajes espaciados > 3h ef no se supone para actuar como un grupo de la tensión 127 mm 204 mm 435 mm OK Mínimo [ c +x ; c -x ; c +y ; c -y ] Mínimo [ 152 ; ; ; ; ] 152 mm ; c min 127 mm ; c max 1.5hef (1.5( mm. Nota: si una distancia del borde es > 1.5 h ef, no se supone que influyen en el anclaje capacidad a menos que la división se considera: 127 mm 152 mm mm OK h min h ef + 2d hole 145 mm mm mm h 610 mm > mm OK 17.7 R17.7 R Sección Tabla 12 Calcular la resistencia nominal del acero a tensión: N sa Sección Resistencia del diseño del acero: N sa kn/anclaje Ec. ( Tabla 11 Calcular la resistencia nominal al arrancamiento del concreto a tensión: A Nc ψec,n ψ ed,n ψ c,n ψ cp,n N b ANco (b Ec. (b Sección c -x ; s x 204 mm ; c +x 152 mm ; c +y ; s y1 305 mm ; s y2 305 mm ; c -y Nota: Sólo los mejores 4 anclajes están en tensión. c max 1.5 h ef mm si c mm utilizar 1.5 h ef s max 3 h ef 435 mm si s > 45 pulg. no acción de grupo A Nc (c -x + s x + c +x (c +y + s y2 + c -y ( ( mm 2 A Nc0 (9 (h ef 2 (9 (145² mm² Nota: excentricidad a tensión se determina usando el software PROFIS Anchor. e N ' 64 mm (Distancia de N resultante para el centro de gravedad de los anclajes en tensión ψ ec,n ( 2e N ' (2 (64 mm h ef (3 (145 mm 152 ψ ed,n h ef ( (1.5 (145 Nota: Concreto fisurado: ψ c,n ; ψ cp,n Nota: Concreto fisurado. Concreto de peso normal λ a N b k c,cr λ a c ( a,min ( ƒ c ' (h ef 1.5 (17 ( MPa (145 mm 1.5 (17 ( psi (5.7pulg kn ( (0.774 (0.91 (1.0 (1.0 (76, kn Calcular la resistencia al adherencia en tensión: N ag A Na ψed,na ψ ec,na ψ cp,na N ba ANao R Ec. (b Ec. ( Ec. ( b Ec. ( a (b Ec. (b ( b Tabla 12 Tabla 12 D (b Ec. (D-16b τ k,uncr c Na (10 (d a τ uncr N/mm² c Na 377 mm 1,100 c max c Na si c c Na utilizar c Na s max s Na si s s Na no acción de grupo [s Na 2c Na ] A Na (c -x + s x + c +x (c +y + s y2 + c -y ( x ( mm² A Nao (2c Na 2 [ (2 (377 ] mm² ( c ( d D Ec. (D-16b to f D Tabla 14 Manual Técnico de Anclajes 2016 I Página 39

7 3.1 Principios y diseño del anclaje Diseño de acuerdo con ACI capítulo 17, ICC-ES ESR-3814, HIT-RE 500 V3 Ref. ACI 318 Ref. ESR* c ( a,min 152 mm ψ ed,na c Na ( 377 mm D ( b Ec. (D-16m 1 1 Número de anclajes en tensión 4, e N ' 64 mm ; ψ ec,na e' N pulg pulg. f' Ajuste al adherencia c 6,000 9 (Ver ESR-3814, Tabla 14, nota 1 2,500 2,500 Nota: Concreto fisurado. ψ cp,na Nota: Concreto fisurado. Concreto de peso normal: λ a τ k,cr (1.09 (8.5 N/mm² 9.26 N/mm² por ESR-3814, Tabla 11 α N,seis 0 por ESR-3814, Tabla 11 τ k,seis τ k,cr N ba (λ a (τ k,cr (π (d a (h ef (1.0 (9.26 (π (25.4 (145 mm kn N ag ( ( ( (0.821 (0.855 (1.0 (( kn kn ( ( c Na ( ( a ( (b ( b D Ec. (D-16j D Ec. (D-16o D Ec. (D-16f Tabla 14 D (b Ec. (D-16b Calcular la resistencia nominal del acero a corte: α v,seis V sa Sección Resistencia de diseño α V,seis 1 ; V sa kn ; α V,seis V sa kn Ec. ( b Tabla 11 Calcular la resistencia nominal al arrancamiento de borde del concreto: V cbg A Vc ψec,v ψ ed,v ψ c,v ψ h,v V b AVco (b Ec. ( b Sección Nota: Los 6 anclajes están en corte. Calcular V cbg en la dirección +x. c a1 152 mm ; s x 204 mm ; c a2- ; c a2+ ; 1.5c a1 228 mm Proyección de la superficie hacia abajo Mínimo [1.5c a1 ; h] mínimo [228 ; 610] 228 mm Si c a2,min > 1.5 c a1 utilizar c a2 1.5c a1 A Vc (c a2- + s y1 + s y2 + c a2+ (1.5c ca1 ( ( mm² A Vc0 (4.5 (c a1 2 ( mm² No excentricidad en corte ψ ec,v R Ec. ( c Ec. ( ψ ed,v if c a2,min > 1.5 c a Ec. ( a Nota: Concreto fisurado, no refuerzo adicional para fisuración ψ c,v c ψ h,v a1 Verificar: h a 24 pulg. ; 1.5c a1 9 pulg. 24 pulg. > 9 pulg. ψ h,v 1.0 h a Ec. ( Manual Técnico de Anclajes 2016 I Página 40

8 Principios y diseño del anclaje 3.1 Diseño de acuerdo con ACI capítulo 17, ICC-ES ESR-3814, HIT-RE 500 V3 Ref. ACI 318 Ref. ESR* Nota: Concreto de peso regular λ a (a V b (7 0.2 λ a d a ƒ c ' (c a1 1.5 l e mínimo [h ef ; 8d a ] mínimo [145 ; 203.2] 145 mm V b (7 l ( e d a 152 ( ( N/mm² ( kn (b V b 9 λ a ƒ' c (c a1 1.5 (9 ( N/mm² ( kn Ec. ( a Ec. ( b V b mínimo [ (a, (b ] kn V cbg (1.0 (1.0 (1.0 (1.0 ( kn kn Calcular la resistencia al desprendimiento en corte: V cpg (k cp (Mínimo [ ; N ag ] Nota: Los 6 anclajes están en corte. Calcular para 6 anclajes. c -x ; s x 204 mm ; c +x 152 mm ; c +y ; s y1 305 mm ; s y2 305 mm ; c -y c max 1.5 h ef mm si c mm utilizar 1.5 h ef s max 3 h ef 435 mm si s > 435 mm, no acción de grupo A Nc (c -x + s x + c +x (c +y + s y1 + s y2 + c -y ( ( mm² A Nc0 (9 (h ef 2 (9 (15 pulg mm² Nota: Excentricidad en tensión no considerado para resistencia al desprendimiento. ψ ec,n c ψ ed,n a,min h ef 1.5 * 145 Nota: Concreto fisurado. ψ c,n ψ cp,n Nota: Concreto fisurado. Concreto de peso normal λ a. N b k c,cr λ a ƒ c ' (h ef 1,5 (17 ( (145 1, kn Calcular N ag para 6 anclajes. (1.0 (0.91 (1.0 (1.0 (58.8 kn kn c -x ; s x 204 mm ; c +x 152 mm ; c +y ; s y1 305 mm ; s y2 305 mm ; c -y c Na 10 (1 pulg. 377 mm ; si c c Na utilizar c Na ; si s > s Na no acción de grupo [s Na 2c Na ] A Na ( ( ( (c -x + s x + c +x (c +y + 2c y2 + c -y ( x ( mm² A Nc0 (2c Na 2 (2 x mm² ( Nota: la excentricidad a tensión no se considera para el cortante. ψ ec,na c ( a,min ( ψ ed,na mm c Na 177 mm (b Ec. ( b (b Ec. ( b Ec. (c Ec. ( Ec. ( b Ec. ( a (b Ec. (b ( c ( d ( ( b Sección Sección D (b Ec. (D-30b Tabla 12 D Ec. (D-16b to f D Tabla 14 D D Ec. (D-16m Manual Técnico de Anclajes 2016 I Página 41

9 3.1 Principios y diseño del anclaje Diseño de acuerdo con ACI capítulo 17, ICC-ES ESR-3814, HIT-RE 500 V3 Ref. ACI 318 Ref. ESR* Nota: Concreto fisurado ψ cp,na D ( a Ec. (D-16o Nota: Concreto fisurado. Concreto de peso normal : λ a ƒ' c 41 MPa (1.09 (τ k,cr (α N,seis (1.09 (8,5 N/mm² ( N/mm² N ba (λ a (τ k,cr (л (d anchor (h ef (1.0 (9.26 (л (25.4 ( kn N ag ( (0.821 (1.0 (1.0 ( kn V cpg k cp * Mínimo [ ; N ag ] kn N ag kn h ef 145 mm k cp 2 Adherencia controla: V cpg 2 * kn Resumen Verificar carga de tensión sostenida 0.55 Ф bond N ba N ua,s Ф bond 0.65 N ba kn N ua,s 6.00 kn (0.55 (0.65 ( kn > 6.00 kn Los anclajes deben considarse como elementos de acero frágil sin verificación de (a Ec. ( (b ( b (b Ec. ( b ( D Ec. (D-16f Tabla 14 D (b Ec. (D-16b Sección D.6.3.2(b Ec. (D-30b Verificar (d Cálculos de tensión por (d Tensión Resistencia nominal Resistencia diseño Cargas % Utilización Comentarios Resistencia del acero kn ф steel kn kn 12 % OK arrancamiento del concreto kn kn kn 66 % OK adherencia kn kn kn 77 % OK controla Cálculos de corte por (c Corte Resistencia nominal Resistencia diseño Cargas % Utilización Comentarios Resistencia del acero kn ф steel kn kn 10 % OK arrancamiento de borde del concreto kn kn 40 kn 54 % OK controla desprendimiento kn kn 40 kn 18 % OK Manual Técnico de Anclajes 2016 I Página 42

10 Principios y diseño del anclaje 3.1 Diseño de acuerdo con ACI capítulo 17, ICC-ES ESR-3814, HIT-RE 500 V3 Ref. ACI 318 Ref. ESR* Cargas combinadas 17.6 Sección Comprobar: (0.2 ФV cbg 40 kn (0.2 ( kn > (0.2 ФV cbg Comprobar: N ua (0.2 ФN ag N ua 40 kn (0.2 ( kn N ua > (0.2 Ф Utilice la ecuación de interacción: Tri-lineal: < 1.2 OK Parabólica: ( /3 + ( / < 1.00 OK La fijación cumple los criterios de diseño! Ec. ( R17.6 Manual Técnico de Anclajes 2016 I Página 43