DISEÑO DE LA CONEXIÓN

Los elementos críticos diseñados son los que se muestran a continuación.

Azul: Elemento crítico a Tensión: 76,42 [KN] = 7792,67 [Kgf]

Rojo: Elemento crítico a Compresión: 79,33 [KN] = 8089.4 [Kgf]

Tras realizar el diseño respectivo, las cerchas tienen la siguiente configuración:

- (Compresión) Cordón Superior y Celosía = 2 Perfil L 1 ½” * 3/16”, soldados a placa de unión (apoyo).

- (Tensión) Cordón Inferior = 2 Perfiles L 1 ½ * ¼ “, soldados a placa de unión (apoyo).

Para el diseño de las conexiones se escoge el nodo más crítico, ubicado en la parte baja del elemento que soporta la mayor carga a compresión, pues en él concurren cuatro fuerzas cuya resultante es mayor en comparación con la de otros nodos.

1. Carga Máxima que soporta la Sección

El miembro se conecta con placas de apoyo en conexión con soldadura E70 (0.6Fy=294MPa). El acero de las placas y de los perfiles es grado 50, es decir Fy = 351 MPa.

La carga máxima que soporta la sección será:

ϕ Pn=ϕ F y Ag

ϕ Pn=0.9∗351∗(2∗440)

ϕ Pn=277.992[KN ]

La resistencia de la sección es mayor a las solicitudes de carga de cada elemento que llega a la conexión.

2. Diseño de la Placa de Apoyo

Se diseñará la placa de apoyo para que resista la carga máxima resistente de la sección, teniendo su altura b=110 [mm ] procedemos a calcular su espesor.

Aplicando ecuaciones de equilibrio de fuerzas:

∑ fx=0=F−Pu

Pu=ϕ F y Ag (PLACA)

277.992 E3=0.9∗351∗(b∗t)

t=8,00 [mm ]

Para cada uno de los elementos que llegan al nodo, debe de existir una altura b (como mínimo) de placa perpendicular al eje longitudinal del miembro.

De acuerdo con esto se obtienen las siguientes dimensiones para la placa.

La conexión consiste entonces en una placa con un espesor de t = 2/4” (12.7 mm), a la cual concurren cuatro miembros (2 superiores y 2 de celosía), similar a lo que ocurre en la imagen que sigue:

3. Diseño de la soldadura

Basándonos en el reglamento colombiano de construcción sismo resistente NSR 10, se plantea un procedimiento de cálculo de la longitud de la soldadura de filete especificado en la sección [F.2.10.2.4].

Teniendo las dimensiones de la placa a soldar, se procede a determinar los espesores mínimos y máximos de la soldadura de filete. Las limitaciones de estas dimensiones están regidas por el numeral [F.2.10.2.2.2].

tmin=t4=12,7

4=3,175 [mm ]

tmax=t−1.6=12,7−1.6=11,1[mm]

Se decide entonces tomar un espesor de soldadura t s=5 [mm ], correspondiente al espesor mínimo permitido en la tabla F.2.10.2.4 de la NSR-10.

Hay cuatro miembros a los cuales se les calculará la longitud para cada cordón de soldadura.

Para este cálculo se debe tomar ϕ=0.75 de acuerdo con la tabla [F.2.10.2-5]. Cada carga axial que recibe cada miembro representa una longitud de soldadura lw.

Pu4

=ϕ∗0.6 Fy∗0.707 t s∗lw

La carga axial se divide en 4, debido a que se calcula la longitud de soldadura lw para un solo cordón. Y 0.707 t s representa la garganta efectiva especificada en [F.2.10.2.2.1]. Para una soldadura E70 se toma 0.6 F y=294 [MPa].

i. Elementos superiores (1) y (2)

Pu1=79,33 [KN ]

PU 2=71 ,638[KN ]

Se determina la longitud de soldadura para la carga especificada.

lw 1=25,444 [mm ]≈30[mm]

lw 2=22,977 [mm ]≈25 [mm]

ii. Elemento celosía diagonal (3)

iii. Elemento de celosía vertical (4)

Se espera que cada uno de los miembros tenga al menos 10 [mm] dentro de la placa de apoyo, para que haya suficiente espacio para realizar la soldadura.

Pu3=17.483 [KN ]

Se determina la longitud de soldadura para la carga especificada.

lw 3=5,607 [mm ]≈20[mm]

Se coloca este valor, debido a que la longitud de la soldadura no debe ser menor a 4 t s.

Pu4=9.563[KN ]

Se determina la longitud de soldadura para la carga especificada.

lw 4=3,067 [mm ]≈20 [mm]

Se coloca este valor, debido a que la longitud de la soldadura no debe ser menor a 4 t s.