Elementos en Traccin

Elementos en Traccin

CONTENIDOIntroduccinSecciones de elementos elementos en traccinResistencia de miembros de acero en traccinDefinicin de Cadena CrticaEJEMPLO DE APLICACIN N 01rea Neta EfectivaEJEMPLO DE APLICACIN N 02Bloque de CorteRelacin de esbeltez de miembros en traccinEJEMPLO DE APLICACIN N 03Otros miembros empleados en traccinCables alambresVarillas con extremos roscadosEJEMPLO DE APLICACIN N 04

2INTRODUCCINSe denominan Miembros en Traccin Axial a los elementos de las estructuras en los cuales se generan esfuerzos internos que evitan que se separen los extremos cuando estn sometidos a una fuerza axial. Son los miembros ms simples de disear porque no tienen problemas de estabilidad interna, como ocurre con las columnas sometidas a compresin axial o a flexocompresin, o con las vigas sometidas a flexin, que pueden pandear.

Son miembros que permiten los mximos valores de la capacidad del acero en su resistencia ya que son eficientes. Sin embargo, en ellos las conexiones son muy importantes. Para asegurar un buen comportamiento del miembro en traccin en sus conexiones, se deben tratar asuntos relacionados con:a) el Factor de Resistencia del miembro (f = 0.75, por la inseguridad del comportamiento de las conexiones)b) las reas netas y las cadenas de falla en huecos,c) los conceptos de reas netas efectivas yd) bloques de corte.

Los miembros en traccin se encuentran, con frecuencia, en la mayora de las estructuras de acero. Son elementos principales en puentes, en armaduras de techados, en torres de antenas, en torres de lneas de trasmisin y en arriostramientos de edificios. Pueden ser miembros simples o armados (unin de dos o ms elementos simples).

Se prefieren los miembros simples porque requieren menos trabajo de fabricacin; sin embargo, a veces es necesario unirlos por las siguientes razones:a) La resistencia de uno no es suficienteb) La relacin de esbeltez debe ser disminuida, para cumplir lasEspecificaciones y evitar vibraciones no tolerablesc) Las condiciones de las conexiones as lo requierend) Disminuir los efectos de flexin.

Secciones de elementos ms frecuentemente usados como miembros en traccin

RESISTENCIA DE MIEMBROS DE ACERO EN TRACCINLa resistencia de miembros de acero en traccin est definida por el estado lmite que manda en el caso particular. En el caso de Miembros en Traccin, los estados lmites son dos:Fluencia en el rea total de la seccin, Ag, fuera de las conexiones.Fractura en la seccin neta efectiva, Ae, en la zona de las conexiones.

Se puede expresar, entonces, como Resistencia Nominal de Miembros en Traccin: PnfCaso Lmite de Fluencia en la seccin total: Pnf = Fy Ag, donde Fy: Punto de fluencia del acero y Ag: Area total de la seccin transversal.Caso Lmite de Fractura en la seccin efectiva de las conexiones:Pnr = Fu.Ae, donde Fu: Esfuerzo de fractura en la seccin neta efectiva.

Considerando el Factor de Resistencia ft correspondiente.Resistencia de Diseo de Miembros en Traccin en cada caso:

Lmite de Fluencia

f t .Pnf = f t .Fy .Agf t = 0.90Lmite de Fractura

f t .Pnr = f t .Fu .Aef t = 0.75Ojo: Cumplir el reglamento, la menor de las resistencias indicadas.Procede, ahora definir qu es el Area Neta y el Area Neta Efectiva: En las conexiones, en que se emplean pernos, se requieren huecos, los que se obtienen punzonando o drilando el material, obligndose a reducir el rea total a un rea neta luego de retirar el rea de los huecos. Se considera que las operaciones mencionadas producen huecos con huelgos de 1/16" (0.16 cm) mayor que el dimetro del conector; sin embargo, para los clculos del rea neta se deben considerar huecos de un dimetro de 1/8" (0.32 cm) mayor que el dimetro del conector, para tomar en cuenta que el material cercano a los huecos se daa con estas operaciones.Definicin de Cadena Crtica:Caso (a):La seccin crtica ser la seccin A-Ay su ancho neto Wn = Wg - 2D o generalizando Wn = Wg - n Di siendo: n = nmero de huecos.

Caso (b):(En el caso de huecos alternados)Si la falla ocurre en la seccin B-B,el ancho neto ser: Wn = Wg - D

Caso (c):Si la falla ocurre en la cadena C-C,el ancho neto ser:Wn = Wg - S Di + S, s^2/4g (Frmula de Cochrane).

EJEMPLO 1:Determinar el Ancho neto y el rea efectiva de la conexin. Dimetro de los pernos: 3/4", Espesor de la plancha: 9.5 mm (3/8"). Fu = 4.08 t/cm2Adems, determinar la resistencia de diseo. f t Pnr = ?

SOLUCIND = 3/4" + 1/8" = 2.23 cmWg = ancho total de la Plancha = 20.0 cmCadena ABDE:Wg = 20.0-SDi = 2*2.23 = -4.46+s^2/4g = 5^2/(4*10) = 0.6316.17 cm (crtico)Cadena HFG:Wg = 20.0-SDi = -2.2317.17 cm.rea mxima, segn AISC: 0.85*20*0.95 = 16.15 cm2rea neta crtica = 16.15*0.95 = 15.36 cm2Resistencia de Diseo en la conexin:Pnr = f t.Ae*Fu = 0.75*15.36*4.08 = 47 t

rea Neta Efectiva: Ae

La distribucin de esfuerzos es uniforme lejos de los conectores, pero en la conexin, el rea neta An no ser completamente efectiva, a no ser que todos los componentes de la seccin estn completamente conectados. En la mayora de los casos, slo algunos de los componentes estn unidos como se ilustra a continuacin:

Los esfuerzos deben trasladarse del componente "a" al "b" para llegar, a travs de los conectores, a la plancha. Las secciones planas no permanecen planas en las conexiones (lo que se llama atraso de corte, shear lag). Ver la trayectoria de las lneas de esfuerzos

La conexin larga tiene ms material efectivo en la seccin crtica. El mismo concepto es aplicable a las conexiones soldadas. Ae = U An U