M. C. de Conexiones Nuevo Puente Grúa Minera Luren

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA M.C. Conexiones de Puente

Cálculo de Conexiones REVISIÓN 0 FECHA 27/02/14

Cálculo de Conexiones Página 1

MEMORIA DE CALCULO DE CONEXIONES

PLANO: 03-12-2014 Nvo Puente Grúa REV -4




NOTAS GENERALES Y PRECEDIMIENTOS DE CÁLCULO

1. Todas las conexiones apernadas se calcularán como uniones tipo aplastamiento con hilo incluido en el plano de corte, salvo indicación contraria.

2. Las conexiones con SC (slip critical) serán mostrados en los planos.

3. El Método de Cálculo utilizado es el AISC - LRRD, considerando material ASTM A36 para perfiles W, todos los demás elementos serán de calidad ASTM A36 y pernos tipo A 325, salvo indicación contraria.

4. Las conexiones se calcularán considerando las cargas de diseño obtenidas del modelo SAP final “Nuevo Puente Grúa Compañía

Minera Luren”, salvo que sean menores a las indicadas a continuación, se tomará en cuenta la mayor de los dos resultados:

a) Las conexiones de diagonales horizontales y verticales se diseñarán para el 100% de la capacidad a compresión del elemento y al menos 50% a la tracción.

b) Para los arriostramientos se considerará una diagonal en compresión y la otra en tracción, cuando lleguen a un nudo. c) Las conexiones de viga a – viga y de viga, se usaran plancha de cabeza d) Los empalmes de vigas para resistir el 100% de la capacidad del menor elemento a empalmar (verificación en flexión y corte),

columnas se calcularán para resistir el 100% de la capacidad del menor elemento a empalmar (verificando tracción y corte).

5. La conexión mínima será de 2 pernos de ¾” de diámetro.

6. El filete de soldadura mínimo depende del espesor de la plancha, de acuerdo a la siguiente tabla, siempre y cuando no exceda el espesor del elemento a soldar:

RANGO FILETE t ≤ 20 mm 5 mm

20 < t ≤ 38 mm 8 mm

t ≥ 38 mm 10 mm

7. El espesor mínimo considerado para las planchas de conexión es de 9.5 mm y para las conexiones con clip se considera ángulos con espesor mínimo de 6 mm.

REV. DESCRIPCIÓN FECHA POR VERIF. APROB. 0 ENVIADO PARA CONSTRUCCION 27-02-2015 CA

PP WR WR




C1- CONEXION DE BRIDA INFERIOR A COLUMNA

C2- CONEXION DE DIAGONAL VERTICAL (SOLDADA)

C3- CONEXION DE DIAGONAL HORIZONTAL (SOLDADA)

C4- CONEXIÓN DE DIAGONAL EMPERNADA

C5- CONEXIÓN A COLUMNA DE CONCRETO

C6- CONEXIÓN DE DIAGONAL VERTICAL (SOLDADA)




C1- CONEXION DE BRIDA INFERIOR A COLUMNA

MIEMBROS: Canal Sección = C 10x20 Material = A36 Soporte Sección = C 15x33.9 Material = A36 CONEXIÓN (ES): Conexión: Placa de extremo Placa de extremo Sección = PL 12.5 [mm] Material = A36 L = 245.00 [mm] Longitud b = 160.00 [mm] Ancho Placa de extremo (lado de la viga) Soldadura = E70XX D = 3 [5mm] Placa de extremo (lado del soporte) nc = 3 Número de columnas nr = 2 Número de filas Lev = 30.00 [mm] Distancia longitudinal al borde de la placa Leh = 50.00 [mm] Distancia transversal al borde de la placa s = 70.00 [mm] Separación transversal g = 100.00 [mm] Separación longitudinal perno = 3/4" A325 N CARGAS Miembros Carga Tipo V2 V3 M33 M22 Axial [KN] [KN] [KN*m] [KN*m] [KN] --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Viga COMB2 Diseño 1.50 -- -- -- 110 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- CONSIDERACIONES GEOMÉTRICAS Dimensiones Unidad Valor Valor min. Valor max. Est. Referencias -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Placa de extremo

Longitud [mm] 155.00 87.38 174.75 p. 10-49 Placa de extremo (lado de la viga)

Tamaño de soldadura [1/16in] 4 3 4 Sec. J2.2b Placa de extremo (lado del soporte)

Distancia vertical al borde [mm] 30.00 25.40 -- Tables J3.4, J3.5

Distancia horizontal al borde [mm] 50.00 25.40 -- Tables J3.4, J3.5




Separación vertical entre pernos [mm] 100.00 50.80 228.00 Sec. J3.5

Separación horizontal entre pernos [mm] 70.00 50.80 228.00 Sec. J3.5 Soporte

Separación vertical entre pernos [mm] 100.00 50.80 228.00 Sec. J3.5

Separación horizontal entre pernos [mm] 70.00 50.80 228.00 Sec. J3.5 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- VERIFICACIÓN DE DISEÑO Verificación Unidad Capacidad Solicitación EC ctrl Relación Referencias -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Placa de extremo (lado de la viga)

Resistencia de la soldadura [KN] 185.02 110.00 COMB2 0.59 Eq. J2-4 Placa de extremo (lado del soporte)

Corte en los pernos [KN] 188.75 110.00 COMB2 0.58 Eq. J3-1

Aplastamiento de pernos por corte [KN] 386.25 110.00 COMB2 0.28 Eq. J3-6

Corte en fluencia [KN] 292.39 110.00 COMB2 0.38 Eq. J4-3

Corte a rotura [KN] 251.99 110.00 COMB2 0.44 Eq. J4-4

Bloque de corte [KN] 272.45 110.00 COMB2 0.40 Eq. J4-5 Viga

Corte en fluencia [KN] 166.56 110.00 COMB2 0.66 Eq. J4-3 Soporte

Aplastamiento de pernos por corte [KN] 748.13 110.00 COMB2 0.15 Eq. J3-6 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Relación de resistencia crítica 0.66 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------





MIEMBROS: Soporte1 Sección = C 10x20 Material = A36 Soporte2 Sección = L 2 1/2x2 1/2x1/4 Material = A36 Diagonal Sección = L 2 1/2x2 1/2x1/4 Material = A36 CONEXIÓN (ES): Interfaz entre Cartela - Diagonal Cartela tp = 9.50 [mm] Material = A36 Conexión: Directamente soldada Directamente soldada (lado Diagonal) Soldadura = E70XX D = 3 [5mm] L = 150.00 [mm] Interfaz cartela superior - viga Conexión: Directamente soldada Directamente soldada (lado Viga) Soldadura = E70XX D = 3 [5 mm] CARGAS Miembros Carga Tipo V2 V3 M33 M22 Axial [KN] [KN] [KN*m] [KN*m] [KN] --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Braces1 COMB2 Diseño -- -- -- -- 78.89 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------




Interfaz entre Cartela - Diagonal superior derecha

Conexión: Directamente soldada CONSIDERACIONES GEOMÉTRICAS Dimensiones Unidad Valor Valor min. Valor max. Est. Referencias -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Cartela --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

VERIFICACIÓN DE DISEÑO Verificación Unidad Capacidad Solicitación EC ctrl Relación Referencias ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Conexión de diagonal - Directamente soldada

Resistencia total de diseño [KN] 182.03 78.89 COMB2 0.43 Eq. J2-6

Máxima fuerza que puede desarrollarse en la diagonal [KN] 319.96 78.89 COMB2 0.25 Eq. J4-4 Cartela

Máxima fuerza que puede desarrollarse en la cartela [KN] 319.12 78.89 COMB2 0.25 Eq. J4-4

Bloque de corte en cartela [KN] 475.24 78.89 COMB2 0.17 Eq. J4-5 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


Verificaciones para cartela y diagonal CONSIDERACIONES GEOMÉTRICAS Dimensiones Unidad Valor Valor min. Valor max. Est. Referencias --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Placa de refuerzo -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- VERIFICACIÓN DE DISEÑO Verificación Unidad Capacidad Solicitación EC ctrl Relación Referencias ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Diagonal

Fluencia por fuerza axial [KN] 346.16 78.89 COMB2 0.23 Eq. J4-1

Rotura por fuerza axial [KN] 348.35 78.89 COMB2 0.23 Eq. J4-2 Cartela

Fluencia de la sección de Whitmore [KN] 409.56 78.89 COMB2 0.19 Eq. J4-1 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------





Interfaz cartela - viga

Conexión: Directamente soldada CARGAS DE INTERFAZ Carga Tipo V2 Axial M33 [KN] [KN] [KN*m] ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ COMB2 Diseño 122.35 -- -- COMB2 Diseño -- -- 28.31 COMB2 Diseño -- 122.35 -- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ CONSIDERACIONES GEOMÉTRICAS Dimensiones Unidad Valor Valor min. Valor max. Est. Referencias --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Viga -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- VERIFICACIÓN DE DISEÑO Verificación Unidad Capacidad Solicitación EC ctrl Relación Referencias -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Cartela

Fluencia de la viga por esfuerzo normal [KN] 1370.65 297.32 COMB2 0.22 Eq. J4-1


Resistencia de la soldadura [KN] 1587.66 321.51 COMB2 0.20 Tables J8-4 .. J8-11 Viga

Bloque de corte [KN] 1387.71 122.35 COMB2 0.09 Eq. J4-5

Aplastamiento del alma [KN] 401.06 3.95 COMB2 0.01 Eq. J10-4

Fluencia local del alma [KN] 1643.43 126.31 COMB2 0.08 Eq. J10-2 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Relación de resistencia crítica 0.22 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Relación de resistencia crítica global 0.43 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------





MIEMBROS: Soporte Sección = L 4x4x1/4 Material = A36 Diagonal inferior izquierda Sección = L 2 1/2x2 1/2x1/4 Material = A36 CONEXIÓN (ES): Interfaz entre Cartela - Diagonal Cartela tp = 9.50 [mm] Material = A36 Conexión: Directamente soldada Directamente soldada (lado Diagonal) Soldadura = E70XX D = 3 [5mm] L = 70.00 [mm] Interfaz cartela inferior - viga Conexión: Directamente soldada Directamente soldada (lado Viga) Soldadura = E70XX D = 3 [5mm] CARGAS Miembros Carga Tipo V2 V3 M33 M22 Axial [KN] [KN] [KN*m] [KN*m] [KN] --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Braces1 COMB2 Diseño -- -- -- -- 3.16 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------





Conexión: Directamente soldada VERIFICACIÓN DE DISEÑO Verificación Unidad Capacidad Solicitación EC ctrl Relación Referencias ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Conexión de diagonal - Directamente soldada






Verificaciones para cartela y diagonal VERIFICACIÓN DE DISEÑO Verificación Unidad Capacidad Solicitación EC ctrl Relación Referencias ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Diagonal








Interfaz cartela superior - viga

Conexión: Directamente soldada CARGAS DE INTERFAZ Carga Tipo V2 Axial M33 [KN] [KN] [KN*m] ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 4 - CM Diseño 48.75 -- -- 4 - CM Diseño -- -- 8.52 4 - CM Diseño -- 48.75 -- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ CONSIDERACIONES GEOMÉTRICAS Dimensiones Unidad Valor Valor min. Valor max. Est. Referencias --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


Cartela











C4- CONEXION DE DIAGONAL EMPERNADA

MIEMBROS: Soporte Sección = L4x4x1/4 Material = A36 Sección = L2 1/2x2 1/2x1/4 Material = A36 Diagonal Sección = L2 1/2x2 1/2x1/4 Material = A36 CONEXIÓN (ES): Interfaz entre Cartela - Diagonal Cartela tp = 9.50 [mm] Material = A36 Conexión: Directamente empernada Directamente empernada nc = 3 Número de columnas nr = 1 Número de filas Leh = 30.00 [mm] Distancia transversal al borde de la placa g = 70.00 [mm] Separación transversal perno = 3/4" A325 N CARGAS Miembros Carga Tipo V2 V3 M33 M22 Axial [KN] [KN] [KN*m] [KN*m] [KN] --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Braces1 COMB2 Diseño -- -- -- -- 3.16 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Interfaz entre Cartela - Diagonal

Conexión: Directamente empernada CONSIDERACIONES GEOMÉTRICAS Dimensiones Unidad Valor Valor min. Valor max. Est. Referencias -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Directamente empernada

Distancia transversal al borde [mm] 30.00 25.40 -- Tables J3.4, J3.5

Distancia longitudinal al borde [mm] 40.00 25.40 -- Tables J3.4, J3.5

Separación transversal entre pernos [mm] 0.00 50.80 152.40 Sec. J3.5

Separación longitudinal entre pernos [mm] 70.00 50.80 152.40 Sec. J3.5




Cartela --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

VERIFICACIÓN DE DISEÑO Verificación Unidad Capacidad Solicitación EC ctrl Relación Referencias -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Corte en los pernos [KN] 9.44 3.16 COMB2 0.33 Tables (7-1..14)

Aplastamiento de pernos sobre la diagonal [KN] 10.33 3.16 COMB2 0.31 Eq. J3-6

Bloque de corte en la diagonal [KN] 8.06 3.16 COMB2 0.39 Eq. J4-5

Aplastamiento de pernos sobre la cartela [KN] 15.45 3.16 COMB2 0.20 Eq. J3-6 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


Verificaciones para cartela y diagonal VERIFICACIÓN DE DISEÑO Verificación Unidad Capacidad Solicitación EC ctrl Relación Referencias -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Diagonal



Fluencia de la sección de Whitmore [KN] 12.23 3.16 COMB2 0.26 Eq. J4-1 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Relación de resistencia crítica 0.28 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Relación de resistencia crítica 0.39 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------




C5- CONEXION A COLUMNA DE CONCRETO

La excentricidad a considerar es de 300mm, desde el eje de la viga carrilera a la cara de la columna de C°A°

La carga resultante vertical en la viga carrilera, que es la que recibe el apoyo es:

Pu = 75.21 kN

En tanto que las cargas resultantes de corte en ambas direcciones son las siguientes:

Vux = 10.79 kN Vuy = 4.90 kN

La cortante resultante Vu = 75.37 Kn y la carga en tracción de 10.79 kN, sin embargo debido a la excentricidad se incrementa

75.21*0.30/(0.47*2) = 24 kN para cada perno, finalmente cada perno debe de soportar una carga de corte y tracción de :

vu = 75.37/8 = 9.42 kN

tu = 10.79/8 + 24 = 25.35 Kn, por lo tanto el Tu considerando la excentricidad es de 202.80 kN

Considerando Hilti Hit-RE 500-SD con pernos roscados de 1” ASTM A193 Grado B7 de Fu = 880 N/mm2 y Fy = 740 N/mm2

Además considerando el f’c = 210 kg/cm2

Tomando en cuenta la resistencia nominal de los pernos a tracción Tu=0.75*Fu, según lo indicado en el AISC Tabla J3.2

La carga resistente de cada perno de 1” es de 0.75*(0.75*0.88)*pi()/4*25*25 = 242.98 kN, el cual considera factor de reducción de 0.75 del

método LRFD




Sin embargo la capacidad de la unión disminuye considerando la interacción con el concreto, considerando los siguientes parámetros:

S = 120mm separación entre pernos de anclaje

Hemp = 300mm longitud de empotramiento efectiva

No hay restricción en distancia a los bordes debido al núcleo de concreto, se considera que están confinados.

Temperatura rango I entre -40°C a +24°C/+40°C para el material base y temperatura de instalación en el rango de +5°C a +40°C

Concreto no fracturado

Tenemos la siguiente tabla

El valor indicado de 105.6 kN, debe corregirse considerando que como datos de entrada separación y longitud de empotramiento de 150mm, y resistencia del concreto de 210 kg/cm2, considerando los factores de reducción indicados en el manual hilti adjunto (ver página 503), tenemos los siguientes factores:

Fbp=1.03, f1N=1.00, f2N=0.93, f3N=1.00, fhp=1.00, fre,N=1.00 fcilindro/cubo = 0.80

Es decir el factor de incremento es de= 1.03x1.00x0.83x1.00x1.00x1.00x0.80 = 0.684

Por lo tanto la resistencia considerando desprendimiento del concreto es de =

105.6*0.684 = 72.23 kN

Finalmente tomamos el valor mínimo entre 242.98 kN y 72.23 Kn = 72.23 kN

La cantidad de pernos a usar es de = 208.80/72.23 = 2.89 pernos, se requieren 4 como mínimo

Tomamos 8 pernos

Resumen:

Usar 8 pernos Hilti Hit-RE 500-SD con pernos roscados de 1” ASTM A193 Grado B7 de 300mm de longitud de empotramiento efectiva.





MIEMBROS: Soporte1 Sección = C 15x33.9 Material = A36 Soporte2 Sección = L 3x3x1/4 Material = A36 Diagonal Sección = L 3x3x1/4 Material = A36 CONEXIÓN (ES): Interfaz entre Cartela - Diagonal Cartela tp = 9.50 [mm] Material = A36 Conexión: Directamente soldada Directamente soldada (lado Diagonal) Soldadura = E70XX D = 3 [5mm] L = 150.00 [mm] Interfaz cartela superior - viga Conexión: Directamente soldada Directamente soldada (lado Viga) Soldadura = E70XX D = 3 [5 mm] CARGAS Miembros Carga Tipo V2 V3 M33 M22 Axial [KN] [KN] [KN*m] [KN*m] [KN] --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Braces1 COMB2 Diseño -- -- -- -- 19.53 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------





Conexión: Directamente soldada CONSIDERACIONES GEOMÉTRICAS Dimensiones Unidad Valor Valor min. Valor max. Est. Referencias -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Cartela --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

VERIFICACIÓN DE DISEÑO Verificación Unidad Capacidad Solicitación EC ctrl Relación Referencias ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Conexión de diagonal - Directamente soldada






Verificaciones para cartela y diagonal CONSIDERACIONES GEOMÉTRICAS Dimensiones Unidad Valor Valor min. Valor max. Est. Referencias --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Placa de refuerzo -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- VERIFICACIÓN DE DISEÑO Verificación Unidad Capacidad Solicitación EC ctrl Relación Referencias ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Diagonal








Interfaz cartela - viga

Conexión: Directamente soldada CARGAS DE INTERFAZ Carga Tipo V2 Axial M33 [KN] [KN] [KN*m] ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ COMB2 Diseño 72.35 -- -- COMB2 Diseño -- -- 42.35 COMB2 Diseño -- 82.45 -- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ CONSIDERACIONES GEOMÉTRICAS Dimensiones Unidad Valor Valor min. Valor max. Est. Referencias --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


Cartela








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