Capítulo II: Diseño a Tracción

Transcripción

1 cercha POLANCEAU DIAGONALES Y CUERDA INFERIOR TRACCIONADAS ( EN ROJO) INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 67

2 ARCO CON TIRANTE TIRANTE TRACCIONADO INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 68

3 PUENTE COLGANTE CABLES Y COLGADORES TRACCIONADOS INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 69

4 1.- s admisible = F t ;F c ; F m ; F v TABLA 12 Tipo de solicitación it ió Tracción 1.- En el área neta Tensión Base F f (kgf/cm 2 ) F b F t = 0,60 F f A 2.- En todo caso F t 0,50 F u En bielas o planchas unidas con pasadores F t = 0,45 F f B C Compresión En el área Total Flexión En la fibra extrema en compresión o tracción F c = 0,60 F f F m = 0,60 F f D Corte En la sección total de corte A v F v = 0,40 F f INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 70

5 Tipo de solicitación Tensión Base F f (kgf/cm 2 ) F b Aplastamiento 1.- En el alma de perfiles laminados o armados. 2.- En el área de contacto de superficies no cepilladas de atiesadores de carga. 3.- En el área de contacto de superficies cepilladas de atiesadores de carga. 4.- En agujeros de pasadores, Ff d En las áreas proyectadas de remaches y pernos corrientes, y de pernos de alta resistencia en uniones tipo aplastamiento. F ap = 0,75 F f F ap = 0,75 F f F ap = 0,90 F f E escariados o taladrados. F ap = 090F 0,90 f F ap = 1,35 F f En rodillos y rótulas, F ap, en kgf/cm 49d 82d 60d Tabla 12 INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 71

6 2.- s trabajo = f t = T/A (Carga axial/área Neta) 3.- Caso Conectores : determinar área neta. A n gl 2 B -D e 4 gt 2 0,85A INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 72

7 4.- Determinar trayectoria crítica Conectores : pernos y remaches PERFIL O PLANCHA PERFORADA D gl T gt T B INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 73

8 4.- Determinar trayectoria crítica (Cont.) 1 1 T T trayectoria posible de corte o rotura INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 74

9 5.- En el caso de: Uniones soldadas (sin perforaciones) A bruta = A neta INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 75

10 6.- Limitación de la esbeltez (l = L / i) T L h a h a 1 90 T a Si a 45 l 240 Principales i y A. Sísmicos l 300 Secundarios y Arriostramientos. Si a > 45 además de lo anterior : INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 76

11 7.- Exclusión Barras redondas. Dispositivos permanentes de ajuste. Tensión previa controlada Barras con hilo A n = 0,784 (d 0,9743/n) 2 d = diámetro nominal en cm. n = número de hilos por cm. INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 77

12 Cizalle de pernos y remaches cizalle simple P P P cizalle doble P/2 P/2 INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 78

13 Aplastamiento de orificios P aplastamiento P P P INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 79

14 Excentricidad en grupo de conectores Y lef l P gl X X Y gt INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 80

15 Descomposición de efectos Y Y F1 F2 rv1 rv1 F3 d1 X rv1 rv1 X X d3 F4 X F4 d4 rv1 rv1 F2 d2 F3 rv1 rv1 F1 Y Y reacción vertical reacciones de carga excéntrica INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 81

16 Efecto total en perno más solicitado Corte total rv3 rv 1 P m n rv 2 P lef 2 Ip gt rv2 rv 3 P l ef (n 2I p 1)gl rv1 INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 82

17 Efecto total en perno más solicitado Fórmulas n = Número de conectores en una línea vertical. m = Número de conectores en una línea horizontal. P = carga aplicada. rv = carga admisible de corte o aplastamiento para un conector. l = distancia real entre P y el C.G. del grupo de conectores. INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 83

18 Efecto total en perno más solicitado Fórmulas Ip = Ix + Iy momento Polar de Inercia c/r al centro de gravedad del grupo de conectores I x I y n m 2 n 1 m 2 gl gt m 1 n 12 INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 84

19 Efecto total en perno más solicitado Fórmulas: l ef = l 1,27 (n+1) r v1 P m n r v2 P lef 2I p gt r v3 P lef (n 2I p 1)gl r v r 2 v3 2 rv1 rv2 R v INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 85

20 Interacción tracción - corte l Y P X X y máx. Y INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 86

21 Interacción tracción -corte 1.- Ix de remaches con respecto al C.G. del grupo supuesto. I S(A*y 2) x = y 2.- f v = Tensión de trabajo al corte de los remaches o pernos. f v m P n A i INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 87

22 Interacción tracción -corte 3.- F t : Tensión admisible de tracción en la interacción tracción-corte. t Descripción del conector Designación F t ó F v A.- Remaches colocados en caliente. B. - Pernos corrientes. A34-19 A F t = ,6f v F t = ,6f v 1900 A F t = ,6f v 1200 A F t = ,6f v 1400 C.- Pernos de alta resistencia a) Unión tipo aplastamiento. b) Unión tipo fricción. A325 A490 A325 A F t = ,6f v F t = f 1,6f v F t 1050 (1 - f t A p /T p ) 4. F t 1400 (1 - f ta p p/ /T p ) INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 88

23 Interacción tracción -corte 4.- f t : Tensión de trabajo a la tracción. (Provocada por la flexión en el conector más desfavorable) f t M I y x máx P l y Ay máx 2 F t INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 89

24 Resumen del Método. Elemento Conectores Pernos y Pasadores Tensión básica de tracción Área Neta Tensión de trabajo vs Tensión admisible Restricciones de esbeltez Desgarramiento: Tracción en el área neta Corte en el perno o pasador Aplastamiento del conector Verificar calidad del acero Verificar si existen perforaciones Verificar longitud Verificar o determinar Esbeltez Línea de Falla Calidad de los Aceros Espesores y diámetros Excentricidad id d Diseño de Unión Soldaduras Calculo según tipo Excentricidad INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 90

25 Tipos de problemas comunes. Verificar un perfil. Determinar carga admisible. Datos: Carga, perfil, diseño. Verificar si resiste. Datos: Perfil, Diseño. Diseñar un Perfil. Datos: Carga, Diseño. Verificar Conexiones. Determinar Carga Admisible. Diseñar una Conexión. Determinar valor de la carga máxima admisible. Diseñar y verificar perfil. Datos: Carga, Pernos, Diseño. Verificar si resiste. Datos: Unión, Diseño. Determinar valor de la carga máxima admisible. Datos: Carga, Elemento. Diseñar y verificar conexión. INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 91

26 SOLDADURAS Proceso de unión de partes metálicas por el calentamiento hasta el estado plástico. Las partes fluyen y se unen con o sin aporte de otro metal fundido INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 92

27 SOLDADURAS INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 93

30 SOLDADURAS VENTAJAS: ECONOMIA MAYOR ZONA DE APLICACIÓN: MAYOR RIGIDEZ ESTRUCTURAL GARANTÍA DE CONTINUIDAD FACILITA CAMBIOS DURANTE EL PROCESO DISMINUCIÓN DE RUIDOS DISMINUCION DE PIEZAS Y DETALLES INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 96

31 SOLDADURAS CASI TODA LA SOLDADURA ESTRUCTURAL ES AL ARCO INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 97

33 Maquinas soldar al arco INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 99

34 Soldadura gas- oxigeno Oxi-acetileno INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 100

35 ARCO SUMERGIDO (AS) INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 101

36 SOLDADURA MIG / MAG - TIG METAL INERT GAS METAL ACTIVE GAS TUNGSTEN INERT GAS INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 102

37 SOLDADURAS GASES INERTES: He ; Ne ; Ar ; Kr; Xe ; Rn El último nivel de electrones (capa de valencia) de los gases nobles esta lleno de electrones extremadamente estables y por tanto no tienden a formar enlaces químicos. Por tanto, tienen poca tendencia a ganar o perder electrones y de allí su baja reactividad. INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 103

43 SOLDADURAS Electrodos Proceso de soldadura Designación del electrodo INN AWS Normas AWS A.- Arco Manual (AM) E40XX E50XX E60XX E70XX AWS A5.1 ó A5.5 B.- Arco Sumergido (AS) F4X-EXXX F5X-EXXX F6X-EXXX F7X-EXXX AWS A5.17 C.- Arco Gas Metal (AGM) E50S-X E50U-1 E70S-X E70U-1 AWS A5.18 D.- Arco con Núcleo Fundente (ANF) E40T-X E50T-X E60T-X E70T-X AWS A5.20 Tabla 52 INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 109

44 SOLDADURAS Tensiones admisibles ibl y electrodos mínimos Tipo de soldadura A.- Ranura de penetración completa B.- Ranura de penetración parcial C. - Filete D.- Tapón o canai Solicitación 1.- Tracción y compresión paralela y perpendicular al eje de la soldadura. 2.- Cizalle en la garganta efectiva. 1.- Compresión paralela y perpendicular al eje de la soldadura. 2.- Tracción paralela al eje de la soldadura. 3.- Cizalle en la garganta efectiva. Cizalle en la garganta efectiva independiente de la dirección de aplicación de la carga. Cizalle en el área efectiva. Tabla 53 INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 110

45 Nomenclatura de un Electrodo Electrodo Resistencia mínima a la ruptura por tracción (Kg./mm 2 ) E XX X X Posición de Soldar 1. Toda posición. 2. Plana y Horizontal. Tipo de Corriente a Usar y Características químicas. 0 C.C.P.I. 1 C.A ó C.C.P.I. 2 CCPD ó CA 3CA ó CC 4 CA ó CC c/polvos de hierro. 5 Bajo H y CCPI 6 Bajo H y CA ó CCPI. 7 No existe 8 Bajo H c/polvos de Hierro y CA ó CCPI INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 111

46 Simbología en Uniones Soldadas Símbolo de Terminación Símbolo de Contorno especificación F A Longitud Otro lado de S la flecha P Mismo lado de la flecha Angulo de la Ranura Paso Línea de Referencia Flecha de la línea de referencia con el borde de la unión. INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 112

47 Ejercicios Típicos T C 20 x 15,6 Calidad A37-24ES Pl 12,5 x 15,7 T = 28 t L =? Sold A Dimensionar Soldadura A INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 113

48 Ejercicios Típicos (Cont.) C 20 x 15,6 [ = Ψ 200 x 75 x 6 ] A = 19,8 cm 2 Pl 12,5 x 15,7 [ = 125 x 16 ] A=200cm 20,0 2 De tabla 55 (Pág. 143) Dimensión nominal: s mín = 6 mm. Si s= 6 mm. S ef = 0,707 x 6 = 4,24 mm. s máx = 16 2 = 14 mm. De tabla 56: (l min ) ef = 4 s = 24 mm. De tabla 53: F v = 960 kg/cm 2 INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 114

49 Ejercicios Típicos (Cont.) fv Fv T A efv F v 2 l ef T *s ef F v lef 2 s T * F ef v INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 115

50 Ejercicios Típicos (Cont.) lef x ,424 x ,4 cm. l real l ef 2 s l real 34,4 2 x 0,6 lreal 35,6 cm. f v (35,6-2 x 0,6) 0,424 x k/ kg/cm 2 INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 116

51 Ejercicios Típicos (Cont.) A ES D= 25 mm e= 10 mm T 150 mm e= 10 mm sold. "A" Qué resistencia efectiva tiene la soldadura A? Está bien dimensionada? INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 117

52 Ejercicios Típicos (Cont.) De tabla 53: cizalle en Area efectiva y Fv = 1360 kg/cm 2 De pág. 131: A ef = Area de contacto. A π D ef π 2,5, 4 19,63 cm 2 f v F v Λ T / A ef F v T F v A ef T 1360 x 19,63 T kg. Revisando T en Metal base: A = = 2 neta 15 x 1 15 cm INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 118

53 Ejercicios Típicos (Cont.) F t = 0,6 F f F t = 2040 f t F t T / A n 2040 T 2040 x 15 T Por lo tanto: R v soldadura = Kg. R t metal base = Kg. R efectiva = Kg. INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 119

54 Ejercicios Típicos (Cont.) Equilibrio de Soldadura L1 b1 b2 h h1 h2 b1 = b2 L2 INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 120

55 Ejercicios Típicos (Cont.) L1 F1 h1 T h2 F2 L2 F 1 + F 2 = T F 1 x h 1 = F 2 x h 2 INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 121

56 Ejercicios Típicos (Cont.) A 270 ES L1 e=10 mm F 1 L 6,5 x 5,66 h1 T=12ton h2 F 2 L2 Dimensionar soldaduras para F 1 y F 2 INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 122

57 Ejercicios Típicos (Cont.) Equilibrio de Soldadura Sea T = 12 Ton. Metal base A ES Angulo a soldar L 6,5 * 5,66 e= 6 mm. X = 1,90 F 1 + F 2 = F 1 (6,5-1,9) 9)= 19F 1,9 2 F 1 = 3507,7 kg. F 2 = 8492,3 kg. INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 123

58 Ejercicios Típicos (Cont.) Equilibrio de Soldadura De tabla 53 F v = 1080 Kg./cm 2 con AM E40XX Soldadura para F1 f v1 F v F1 Av A v1 = l ef1 * s ef1 INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 124

59 Ejercicios Típicos (Cont.) Equilibrio de Soldadura 3507,7 lef1 *sef De tabla 55 S mín = 5 mm. S ef = 0,5 * 0,707 = 0,3535 cm. INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 125

60 Ejercicios Típicos (Cont.) Equilibrio de Soldadura L1 3507, * 0,3535 L 1 9,2 cm. c/ retorno Del mismo modo para F , l ef2 *s ef2 8492,3 L2 1080* ,3535 L 2 22,2 cm. c/ retorno INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 126

61 INGENIERÍA EN CONSTRUCCION- U.VALPO 127