SEMINARIO PRACTICO DE SUPERVISION DE ESTRUCTURAS DE ACERO

TEMA: CONEXIONES ATORNILLADAS

RAUL GRANADOS MORELIA, MICH. 2010

ACEROS ESTRUCTURALES

ACEROS ESTRUCTURALES

ACEROS PARA TORNILLOS

CONEXIONES

TIPOS

CONEXIONES DE VIGAS

VIGA CON VIGA

VIGA A COLUMNA

OTRAS (CONTRAVIENTOS, PLACAS DE BASE, ETC.)

CONCEPTOS BASICOS:

RESISTENCIA DE TORNILLOS

CONEXIONES DE VIGAS

RESTRICCION AL GIRO

CONEXIÓN DE CORTANTE

CONEXIÓN DE MOMENTO

RESTRICCION TOTAL

RESTRICCION PARCIAL

APLICACIONES BASICAS

CONEXIÓN DE VIGA A VIGA (APOYO SIMPLE)

CONEXIÓN DE VIGA A COLUMNA (CONTINUA)

CONEXIONES DE VIGA CON VIGA

CONEXIÓN CON DOS ANGULOS ATORNILLADOS

2 ANGULOS

SE PUEDEN EMPLEARAGUJEROS OVALADOS VENTAJAS

SENCILLEZ VIGA CON HOLGURA

DESVENTAJAS

PROBLEMAS DE MONTAJE SI NO SE HACEN AGUJEROS OVALADOS

ANGULO SIMPLECONEXIÓN CON UN ANGULO ATORNILLADO O SOLDADO

VENTAJAS

SENCILLEZ SIN PROBLEMAS DE MONTAJE

DESVENTAJAS

ANGULO MAS GRANDE MAYOR TAMAÑO DE TORNILLOS

ALTERNATIVA CON SOLDADURA

DAR VUELTA A LA SOLDADURA

PLACA EXTREMA

CONEXIÓN CON PLACAS

VENTAJAS

SENCILLEZ NO SE REQUIERENAGUJEROS EN LA VIGA SECUNDARIA

DESVENTAJAS

SE REQUIERE MUCHA PRECISION

CONEXIONES DE CORTANTE

PLACA DE CORTANTE

CONEXIÓN CON PLACAS

CONEXIONES DE VIGA A COLUMNA

CONEXION DE CORTANTE

CONEXIÓN CON PLACA SIMPLE

PLACA

CONEXIÓN CON DOS ANGULOS

2 ANGULOS

CONEXIÓN CON DOS ANGULOS

2 ANGULOS

2 ANGULOS

CONEXIÓN CON PLACA SIMPLE

CONEXIÓN CON ANGULOS SOLDADURA Y TORNILLOS

CONEXIÓN CON ANGULO DE ASIENTO

ANGULO

DE ASIENTO

ANGULO

ANGULO

CONEXIÓN CON ANGULO DE ASIENTO

CONEXIÓN CON MENSULA DE ASIENTO

ANGULO

ANGULO

PLACA

ATIESADOR

OPCIONES

CONEXIÓN CON T DE ASIENTO

CONEXIONES DE VIGA A COLUMNA CONEXIÓN A MOMENTO

CONEXIÓN CON PLACAS ATORNILLADAS A LOS PATINES

PLACAS ATORNILLADASA LOS PATINES

CONEXIÓN DE PLACA EXTREMA

4 TORNILLOSSIN ATIESADOR

4 TORNILLOSCON ATIESADOR

8 TORNILLOSCON ATIESADOR

CONEXIÓN DE PLACA EXTREMA

PLACA EXTREMA SOLDADA A LA VIGA Y TORNILLOS A TENSION

OTRAS CONEXIONES

CONTRAVIENTOS

CONTRAVIENTOS

DETALLE DE CONEXIÓNDE CONTRAVIENTOS

EMPALMES DE COLUMNAS

PLACAS DE BASE DE COLUMNAS

PLACAS DE BASE DE COLUMNAS

CONCEPTOS BASICOS

TORNILLOS

A-307 tornillos maquinados F u = 4200 kg/cm²(de poco uso en la actualidad)

A-325 tornillos alta resistencia F u = 8400 kg/cm²(de uso común en México)

A-490 tornillos alta resistencia F u = 10500 kg/cm²(de poco uso en México)

Los tornillos A-325 y A- 490 están disponibles en diámetros de ½´´ a 1 ½´´

ACCESORIOS

Rondanas

Longitud

Agarre Rondana

CabezaCuerda

Cara de larondana

Tuerca

Vástago

COMPONENTES DEL TORNILLO

TIPO DE ESFUERZOS

TORNILLOS EN CORTANTE

TORNILLOS EN TENSION Y CORTANTE

TORNILLOSEN TENSION

TRABAJO DEL TORNILLO EN CORTANTE

Existen dos formas de trabajo de los tornillos:

• Juntas de aplastamiento

• Juntas de fricción ( deslizamiento crítico)

JUNTA DE APLASTAMIENTO

Plano de cortante

Tensión en el tornillo

JUNTA DE FRICCIÓN

Tornillo pretensado

Compresionesresultantes

Tension en el tornillo Superficie de contacto

Plano de fricción)

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

tornillo

ESTADOS LIMITE

1.Fluencia del ángulo2.Ruptura en la sección neta del ángulo (incluyendo el cortante defasado)3. Aplastamiento del tornillo/ desgarramiento

del ángulo4. Bloque de cortante en el ángulo5. Fractura por cortante en el tornillo6. Aplastamiento/ desgarramiento en la placa7. Bloque de cortante en la placa8. Ruptura de la placa9. Fluencia de la placa10.Fractura de la soldadura

RESISTENCIA DE LOS PERFILES

Ru ≤ Ø Rn

Ru = resistencia requerida ( de las cargas factorizadas)Ø Rn = resistencia de diseñoØ = factor de resistenciaRn = resistencia de diseño

TENSIÓN Fluencia : ØTn = 0.9 Fy Ag

Ruptura: Ø Tn = 0.75 Fu Ae

CORTANTEFluencia : ØVn = 0.9 ( 0.6 Fy) Ag

Ruptura: ØVn = 0.75 ( 0.6 Fu) An

Fy = esfuerzo de fluenciaFU = resistencia a la rupturaAg = área totalAe = área neta efectivaAn = área neta

Para acero A- 36 Para acero A- 99 2 ( grado 50)

Fy = 2530 kg/ cm² 3500 kg/ cm²Fu = 4060 kg/ cm² 4550 kg/ cm²

RESISTENCIA DEL TORNILLO

LRFD: Ru ≤ ØRn Ø = 0.75

A tensión: A cortante :

Rn = Fnt Ag Rn = Fnv Ag

Ag = área nominal del tornillo ( fuera de la cuerda)

Fnt = esfuerzo nominal a tensión = 0.75 F u

F nv = esfuerzo nominal a cortante = 0.4 F u (cuerdas dentro del plano de cortante)

Fnv = esfuerzo nominal a cortante = 0.5 F u(cuerdas fuera del plano de cortante)

Tornillos A-325:

Fu = 8400 kg/ cm²

Fnt = 6300 kg/ cm²

Fnv = 3360 kg/ cm²(cuerdas dentro del plano de cortante)

Fnv = 4200 kg/ cm²(cuerdas fuera del plano de cortante)

Tornillos A-490:

Fu = 10500 kg /cm²

Fnt = 7870 kg/ cm²

Fnv = 4200 kg/ cm²(cuerdas dentro del plano de cortante)

Fnv = 5250 kg/ cm²(cuerdas fuera del plano de cortante)

Plano de cortante

CUERDAS DENTRO DEL PLANO DE CORTANTE

Plano de cortante

CUERDAS FUERA DEL PLANO DE CORTANTE

Rn = F’nt Ag

Ag = área nominal del tornillo

F’nt = esfuerzo nominal a tensión incluyendo elcortante

F’nt = 1.3 Fnt - Fnt fv / Ø Fnv ≤ Fnt

A cortante y tensión ( interacción)

Ru ≤ Ø Rn Ø = 0.75

TORNILLOS A CORTANTE Y TENSIÓN

APLICACIÓN

Calcular la resistencia de un tornillo Ø 7/ 8” A- 32 5

a) A tensión

Rn = Fnt Ag

Ag = 3.85 cm² área nominal del tornillo

Rnt = 6300 x 3.85 = 24 250 ton

Ø Rn = 0.75 x 24 250 = 18 200 kg

b) Mismo ejemplo pero con el tornillo a cortante sim ple (trabajo por aplastamiento)

Rn = Fnv Ag

F nv = 0.4 Fu cuerdas dentro del plano de cortante

Fnv = 0.5 Fu cuerdas fuera del plano de cortante

A 325 dentro Fnv = 3 360 kg/ cm²

A325 fuera Fnv = 4 200 kg/ cm²

R nv = 3 360 x 3.85 = 12 900 ton cortante si mple

Ø R n = 0.75 x 12 900 = 9 670 ton

En juntas muy largas (› 50´´) se reducirála capacidad del tornillo en 20%

JUNTA EN CORTANTE SIMPLE

JUNTA EN CORTANTE DOBLE

JUNTA EN CORTANTE CON DESLIZAMIENTO CRITICO

CONCEPTOS ADICIONALES

APLASTAMIENTO EN LA PARED DE LOS AGUJEROS

Estados limite:

Deformación excesiva de los agujeros

Desgarramiento

MODOS DE FALLA

Fluencia por aplastamiento Fractura

Fluencia por aplastamiento

Fractura

RESISTENCIA A APLASTAMIENTO

Rn será el menor deØ = 0.75 LRFDΩ = 2.0 ASD

TIPOS DE AGUJEROS

ESTANDAR d n + 1/16 ´´ ( 1.5 mm)

OVALADOS

RANURAS CORTAS

RANURAS LARGAS

TAMAÑOS DE AGUJEROS

SEPARACION MINIMA Y DISTANCIA AL BORDE

S › 2.67 db preferible › 3d b

db

db = diámetro nominal del tornillo

Para las distancias e consultar el manual AISC

INSTALACION

SECUENCIA DE APRIETE

APRIETE AJUSTADO

METODO DE LA VUELTA DE TUERCA

APRIETE AJUSTADO MAS LA ROTACION ESPECIFICADA

TORNILLOS CON TENSION INICIAL

INSTALACION CON LLAVES CALIBRADAS

TORNILLOS DE TENSIONCONTROLADA (ASTM F 1852)

Muesca

Punta desprendible

Llave de impacto especial

Antes del apriete Durante el apriete Después del apriete

INSTALACION DE TORNILLOS DE TENSION CONTROLADA

APRIETE CON INDICADORES DE TENSION DIRECTA (DTIs)

Holgura despuésdel apriete

Holgura antes del apriete

Rondanas planas

INDICADORES DE TENSION DIRECTA (DTIs)

EQUIPO Y HERRAMIENTAS

Llave de impacto Llaves de mano Generador ycompresora

INSPECCION

ALMACENAMIENTO

APRIETE

FALTA DE SUPERVISION

PALACIO DE MINERIA

GRACIAS

CIUDAD UNIVERSITARIA