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Guía de diseño de acero
Conexiones de sección
estructural hueca
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Guía de diseño de acero
Conexiones de sección
estructural hueca
JEFFREY PACKER, Ph.D., D.Sc., P.Eng.
Universidad de Toronto
Toronto, Ontario
DONALD SHERMAN, Ph.D., PE
Universidad de Wisconsin – Milwaukee
Milwaukee, Wisconsin
MAURA LECCE, Ph.D.
Universidad de Toronto
Toronto, Ontario
INSTITUTO AMERICANO DE CONSTRUCCIÓN DE ACERO
AISC © 2010
por
Instituto Americano de Construcción de Acero
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referencia en el momento de la publicación inicial de esta edición.
Impreso en los Estados Unidos de América
Autores
Jeffrey Packer, Ph.D., D.Sc., P.Eng., es profesor de Bahen / Tanenbaum en Ingeniería Civil en la Universidad de Toronto. Tiene una
licenciatura de la Universidad de Adelaida, Australia (1972), una maestría de la Universidad de Manchester, Reino Unido (1975) y un
doctorado de la Universidad de Nottingham, Reino Unido (1978, 2006). Su investigación y publicaciones se han concentrado en el
comportamiento y el diseño de conexiones de sección estructural hueca (HSS).
Donald Sherman, Ph.D., PE, es profesor emérito de la Universidad de Wisconsin – Milwaukee. Tiene títulos de licenciatura y maestría de
Case Institute of Technology (1957, 1960) y un doctorado. de la Universidad de Illinois (1964). Su investigación y publicaciones incluyen el
comportamiento de los miembros de HSS y conexiones simples a columnas de HSS.
Maura Lecce, Ph.D. es becario postdoctoral en la Universidad de Toronto. Tiene títulos de licenciatura y maestría de la Universidad de
Toronto (2000, 2001) y un doctorado. de la Universidad de Sydney, Australia (2006). Su investigación y publicaciones incluyen conexiones
HSS y miembros de medición de luz de acero inoxidable.
Prefacio
Esta guía de diseño es un complemento de la 13a edición del Instituto Americano de Construcción de Acero (AISC)
Manual de construcción de acero y su CD acompañante. los Manual contiene secciones sobre atornillado a secciones estructurales huecas (HSS),
consideraciones de soldadura para HSS, conexiones de corte simple a columnas HSS, conexiones de momento totalmente restringidas a columnas
HSS y consideraciones de diseño para conexiones de celosía HSS a HSS. El CD complementario tiene siete ejemplos de conexiones de corte simples a
columnas HSS. Por lo tanto, esta Guía no tiene un capítulo sobre conexiones de corte simples. El CD también tiene ejemplos de una placa transversal
en un HSS rectangular, una placa longitudinal en un HSS redondo y tirantes HSS con placas de refuerzo de extremo, así como ejemplos del diseño de
placas de tapa, placas base y placas de extremo en miembros de HSS.
Los ejemplos en esta guía se ajustan al AISC 2005 Especificación para edificios de acero estructural. Se presentan tanto el diseño de factor de
carga y resistencia (LRFD) como el diseño de resistencia admisible (ASD). Se dan referencias a las secciones aplicables de Especificación y
para diseñar tablas en el Manual. Esta guía contiene algunas tablas adicionales que son aplicables a las conexiones HSS. Se recomienda que
los lectores de esta Guía se familiaricen primero con Especificación disposiciones para las conexiones HSS y las correspondientes Comentario
de especificación.
Parte del material de esta guía se basa en el AISC Manual de Conexiones de Secciones Estructurales Huecas
publicado en 1997. Sin embargo, debido a que la especificación AISC ha evolucionado a partir de la vigente en 1997, la 13ª edición Manual y esta
guía reemplaza a la anterior Manual HSS.
Capítulo K de la Especificación presenta los criterios para las fuerzas (fuerza axial, momento en el plano y momento fuera del plano) en los miembros de la
rama que se enmarcan en un miembro principal. En esta guía, Estas mismas ecuaciones aparecen en formato tabular con dibujos que muestran la
configuración de la conexión. Este formato es más fácil de seguir que el texto descriptivo en Especificación. Los ejemplos de diseño de conexiones directas
de HSS a HSS se refieren tanto a las tablas apropiadas en esta Guía como a las Especificación ecuaciones
yo
ii
Tabla de contenido
CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN .................................... 1
CAPÍTULO 6 RAMA CARGAS EN HSS—
UNA INTRODUCCIÓN ........................... 73
1.1 HSS Y MIEMBROS EN FORMA DE CAJA ................. 1
1.2 NORMAS Y ALCANCE DEL DISEÑO DE CONEXIÓN HSS
6.1
........................................... ............... 3
PRINCIPALES ESTADOS LÍMITES ............................... 73
6.1.1 Plastificación de pared de acordes o columnas ....... 73
1.3 VENTAJAS DEL HSS ....................................... 3
6.1.2 Rendimiento de cizallamiento de acordes (cizalla punzonadora) ... 73
1.4 OTRAS CONSIDERACIONES ............................... 4
6.1.3 Rendimiento local debido a la distribución desigual de la carga
1.4.1 Resistencia de la muesca ....................................... 4
........................................ ....... 74
1.4.2 Problemas de galvanización ...................................... 4
6.1.4 Falla del acorde o la pared lateral de la columna ........... 75
1.4.3 Corrosión interna ....................................... 4
6.2
CAPÍTULO 7 CARGAS DE LÍNEA Y
CAPÍTULO 2 SOLDADURA ............................................... 5
2.1
CONSEJOS DE DISEÑO ................................................ ...... 76
FUERZAS CONCENTRADAS EN HSS
TIPOS DE SOLDADURAS HSS ....................................... 5
.............................................. ...... 77
2.1.1 Soldaduras de filete ............................................. .... 5
2.1.2 Soldaduras de ranura PJP y CJP ....................... 6
7.1
ALCANCE Y BASE ............................................ 77
2.1.3 Soldaduras acanaladas Flare-Bevel y Flare-V ...... 6
7.2
ESTADOS LIMITADOS ................................................ ..... 77
7.3 TABLAS DE FUERZA NOMINALES DE CONEXIÓN
2.2 INSPECCIÓN DE SOLDADURA ............................................. 7
2.3
TAMAÑO EFECTIVO DE SOLDADURAS DE FILETE ............... 8
2,4
LONGITUD DE SOLDADURA EFECTIVA .............................. 8
............................................. ................... 79
7.4
CONEXIONES DE PLACA LONGITUDINAL Y DE PLACA
.......................................... ........ 83
2.5 EJEMPLOS DE DISEÑO CONJUNTO SOLDADO ........... 10
7.5 EJEMPLOS DE DISEÑO DE CONEXIONES ............... 84
CAPÍTULO 3 FIJACIONES MECÁNICAS .............. 15
3.1
FIJACIONES EN CORTE ..................................... 15
3.2
FIJACIONES EN TENSIÓN ............................... 15
CAPÍTULO 8 TRUSS HSS-TO-HSS
CONEXIONES .................................... 91
8.1
3.3 EJEMPLOS DE DISEÑO CONJUNTO ATORNILLADO ............. 16
ALCANCE Y BASE ........................................... 91
8.2 NOTACIÓN Y ESTADOS LIMITADOS ...................... 91
CAPÍTULO 4 CONEXIONES MOMENTALES ............... 29
8.3 CLASIFICACIÓN DE CONEXIÓN .................... 92
8.4
4.1 VIGAS W A COLUMNAS HSS ....................... 29
............................................. ................... 93
4.2 VIGA CONTINUA SOBRE LA COLUMNA HSS .. 29
4.3
8.5 TABLAS DE FUERZA NOMINALES DE CONEXIÓN
CONEXIONES A TRAVÉS DE LA PLACA ............... 30
............................................. ................... 96
4.4 CONEXIONES SOLDADURAS DIRECTAMENTE ............ 30
8.6 EJEMPLOS DE DISEÑO DE CONEXIONES ............. 100
4.5 EJEMPLOS DE DISEÑO DE CONEXIONES ............... 31
CAPÍTULO 9 MOMENTO HSS A HSS
CAPÍTULO 5 TENSIÓN Y COMPRESIÓN
CONEXIONES .................................. 123
CONEXIONES .................................... 49
5.1
TIPOS DE CONEXIONES FINALES ...................... 49
5.2
FIN DE CONEXIONES TEE ............................... 50
5.3
CONEXIÓN Ranurada HSS / GUSSET ......... 51
5.4
PLACA FINAL EN HSS REDONDA ........................... 51
5.5
PLACA FINAL EN HSS RECTANGULAR CON PERNOS EN
9.1
ALCANCE Y BASE .......................................... 123
9.2 NOTACIÓN Y ESTADOS LIMITADOS .................... 123
9.3 TABLAS DE CAPACIDAD NOMINAL DE CONEXIÓN
....................................... 125
9.4 EJEMPLOS DE DISEÑO DE CONEXIONES ............. 128
DOS LADOS ....................... 52
5.6
MODELO TRUSS Y DISEÑO DE MIEMBROS
SÍMBOLOS ................................................. ................... 141
PLACA FINAL EN HSS RECTANGULAR CON PERNOS EN
REFERENCIAS ................................................. ............. 144
CUATRO LADOS ....................... 53
5.7 EJEMPLOS DE DISEÑO DE CONEXIONES ............... 55
iii
iv
Capítulo 1
Introducción
En los últimos años, la popularidad de las secciones estructurales huecas (HSS) ha
Los HSS redondos, cuadrados y rectangulares producidos de acuerdo con el
aumentado dramáticamente. La apariencia estética agradable generada por las
estándar ASTM A500 Grado B están disponibles en toda América del Norte. Los HSS
secciones huecas expuestas arquitectónicamente es muy favorecida por los arquitectos,
rectangulares también se denominan con frecuencia secciones "conformadas". ASTM
y HSS también puede proporcionar un peso reducido y un área superficial en
A500 Grado C está cada vez más disponible, y muchos productos HSS ahora tienen
comparación con las secciones abiertas equivalentes. En la Figura 1-1 se muestran
doble certificación que cumple con los requisitos tanto en ASTM A500 Grado B como
algunos ejemplos impresionantes de HSS expuestos en interiores de edificios.
en Grado C. Las resistencias relativas del material de estos ASTM A500 HSS se
muestran en la Tabla 1-1. Tenga en cuenta que un grado particular tiene diferentes
Las conexiones generalmente han sido el aspecto desafiante para el
límites de elasticidad para formas redondas versus formas rectangulares.
diseñador de estructuras que involucran HSS. Esta guía de diseño AISC
muestra métodos de diseño para una amplia gama de tipos de conexión.
Tenga en cuenta que, en muchos casos, la fuerza local del HSS en la conexión
En algunas partes de los Estados Unidos, varios productos de tubería están
es una parte integral, y quizás una limitación, del diseño. Además, tenga en
fácilmente disponibles y se usan en lugar de HSS redondos. Tubo ASTM A53
cuenta que reforzar las conexiones de los conjuntos HSS a menudo no es una
(ASTM, 2007c) Grado B, que está incluido en el Instituto Americano de Construcción
opción disponible, ya sea por razones arquitectónicas o de fabricación.
de Acero (AISC) Especificación para edificios de acero estructural, en lo sucesivo
denominado AISC Especificación ( AISC, 2005a), tiene un límite elástico más bajo
que su contraparte ASTM A500 (ver Tabla 1-1). Todas las tablas de carga en la 13a
edición AISC Manual de construcción de acero,
1.1 MIEMBROS EN FORMA DE CAJA Y HSS
Los HSS fabricados de acuerdo con el estándar A500 (ASTM, 2007a) de la Sociedad
Americana para Pruebas y Materiales (ASTM, por sus siglas en inglés) se forman en
frío en fábricas de tubos y tienen una soldadura de soldadura continua soldada por
resistencia eléctrica (ERW). Esta "soldadura" se produce sin la adición de ningún
consumible adicional. El cordón de soldadura en el exterior siempre se elimina, pero el
cordón de soldadura que resulta en el interior del HSS generalmente se deja en su
lugar. Sin embargo, este cordón de soldadura interior puede eliminarse en el punto de
fabricación si este requisito se especifica al molino de tubos; Esto puede ser deseable
si un HSS se inserta en otro, por ejemplo con postes telescópicos.
(a) Opryland Hotel, Nashville, Tennessee.
en lo sucesivo denominado AISC Manual ( AISC, 2005b), para HSS se basan en las
resistencias ASTM A500 Grado B, y las tablas de carga para tuberías usan las
resistencias ASTM A53 Grado B.
Otros productos de HSS de América del Norte que tienen propiedades y
características similares a los productos ASTM aprobados se producen en Canadá
(CSA, 2004). Este estándar permite dos tipos de productos terminados: Clase C
(conformado en frío) y Clase H (conformado en frío y alivio de tensiones por
tratamiento térmico). Los HSS de clase H tienen niveles reducidos de tensión
residual, lo que mejora su rendimiento como miembros de compresión y puede
proporcionar una mejor ductilidad en las esquinas del HSS rectangular.
(b) Interior del Salón de la Fama del Rock and Roll, Cleveland, Ohio.
Figura 1-1. Ejemplos contemporáneos de HSS en construcción.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 1
Tabla 1-1. Normas de fabricación de América del Norte para HSS
con propiedades mecánicas de grados comunes
Grado
Especificación
Producto
si
42 (290)
58 (400)
C
46 (315)
62 (425)
si
46 (315)
58 (400)
C
50 (345)
62 (425)
ASTM A53
si
35 (240)
60 (415)
ASTM A501
si
50 (345)
70 (483)
350W
51 (350)
65 (450)
Redondo
Formado en frío
ASTM
HSS
A500
Rectangular
Tubo
Conformado en caliente
HSS
F y ksi (MPa) F tu ksi (MPa)
Alivio del estrés
formado en frío y en frío
CAN / CSA-G40.20 / G40.21
HSS
También se debe tener en cuenta que las secciones tubulares de diámetro muy grande
Las tolerancias dimensionales de los productos también se incluyen en las siguientes
están disponibles para las especificaciones del Instituto Americano del Petróleo (API); hay
tablas:
muchos grados diferentes disponibles, y los diámetros externos especificados varían de
0,405 a 84 pulgadas (API,
2007).
La designación utilizada para identificar HSS cuadrado y rectangular es, por ejemplo:
Tabla 1-27: HSS rectangular y cuadrado Tabla 1-28: HSS redondo y tubería
Las tolerancias estándar del material conformado en frío ASTM permiten que el
espesor de la pared sea 10% por debajo del espesor nominal de la pared. En
consecuencia, los molinos producen constantemente HSS con espesores de
pared inferiores al espesor de pared nominal. Sección B3.12 en el AISC Especificación
HSS 8 4
En esta designación, los números enteros son la altura y el ancho, y la
fracción es el espesor nominal. Los números decimales se utilizan para el
explica esto al designar un espesor de pared de diseño de 0.93 veces el espesor
nominal. El espesor de la pared de diseño se incluye en las tablas de
dimensiones y propiedades en el AISC Manual,
diámetro exterior y el grosor nominal en la designación de HSS redondos,
por ejemplo:
HSS 6.000 0.375
La designación para tubería es una forma tradicional para tres grados, que
incluye:
Estándar; Std.
Super fuerte; x-fuerte doble extra
fuerte; xx-fuerte
y todas las propiedades ( A, D / t, I, Z, S, etc.) se basan en el espesor de la pared de diseño.
Los HSS redondos, cuadrados y rectangulares fabricados de acuerdo con el
estándar ASTM A500 están disponibles en perímetros de hasta 64 pulgadas y en
espesores de hasta
in. Tamaños más grandes en
las secciones cuadradas y rectangulares se clasifican como miembros en forma de caja en
el AISC Especificación. Una línea de productos estándar de estas secciones de caja de
hasta 128 pulgadas. El perímetro se produce colocando dos tiras planas en una prensa de
El diámetro designado para la tubería es un valor nominal entre los
freno para formar dos mitades idénticas de un tamaño de tubo terminado. Una barra de
diámetros interior y exterior especificados, por ejemplo:
respaldo está soldada por puntos a cada pata de una de las medias secciones. Luego, las
dos medias secciones se unen de punta a punta y se sueldan con arco sumergido para
Tubo 8 x-fuerte
completar la sección cuadrada o rectangular. Estas secciones se producen con el grosor
nominal completo para que el grosor de la pared de diseño sea de 0.93 t no se aplica.
Las dimensiones y propiedades geométricas de HSS y tubería se incluyen en
la Parte 1 del AISC Manual en las siguientes tablas:
Los tamaños estándar de HSS y miembros en forma de caja más grandes
Tabla 1-11: HSS rectangular Tabla
1-12: HSS cuadrado Tabla 1-13: HSS
redondo Tabla 1-14: Tubo
producidos aparecen en las listas de disponibilidad de HSS en el sitio web de AISC
(www.aisc.org) y periódicamente en AISC
Construcción moderna de acero revista. Las tablas de dimensiones y propiedades de
sección para miembros en forma de caja más grandes se pueden obtener del
fabricante.
2 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
El estándar ASTM A501 (ASTM, 2007b) para tubos conformados en caliente está
incluido en el AISC Especificación a pesar de que estos productos no se han producido
El alcance del AISC Especificación, y, por lo tanto, esta Guía de diseño,
para conexiones HSS se limita a:
en América del Norte durante varias décadas. Sin embargo, ASTM A501 ha sido
revisado recientemente para agregar Grado B, que es un producto acabado en
caliente con las propiedades mecánicas que se muestran en la Tabla 1-1. El proceso
de fabricación es similar al HSS conformado en frío, pero la conformación y el
dimensionamiento final se completan después de que el acero se ha calentado a una
temperatura de normalización completa. Estos productos están fabricados por
fabricantes europeos en formas redondas, cuadradas, rectangulares y elípticas
Pautas para condiciones fuera del alcance del AISC
Especificación aparecer en otros códigos y guías de diseño:
(Packer, 2008). Tales secciones se producen esencialmente según la norma europea
EN10210 Partes 1 y 2 (CEN, 2006a, 2006b), y las secciones huecas elípticas tienen
una relación de dimensión de eje mayor a menor en el orden de 2: 1.
Henderson, 1997)
Secciones de hasta 16 pulg. cuadrado y 0.625 pulg. de espesor se producen
2004)
con costuras ERW y están disponibles en varios tamaños. También hay una
línea de productos de HSS jumbo en tamaños de hasta 32 pulgadas. cuadrados
y espesores de hasta 2.36 pulg. Para espesores de hasta 1 pulg., las secciones
se fabrican con costuras ERW. Para espesores mayores, se utiliza soldadura por
arco sumergido (SAW) para las costuras. Las secciones de la caja SAW se
pueden producir a partir de material de placa (como ASTM A572 Grado 50 como
se usa en el Ejemplo 3.3), pero generalmente son de un tamaño que excede las
64 pulgadas. limitación de periferia en ASTM A500. Como tal, estas secciones
transversales no necesariamente cumplen con los requisitos de ASTM A500. El
especificador debe contactar al productor (s) de tales secciones transversales
para determinar las secciones transversales que se hacen, así como sus
propiedades de sección transversal y los requisitos de producción aplicables.
1.3 VENTAJAS DE HSS
HSS son secciones muy eficientes para torsión y carga de compresión. Para la
carga compresiva, esto se debe al favorable radio de giro del eje débil, que a
menudo controla la resistencia a la compresión disponible.
No es posible hacer comparaciones de costos directos con otras formas porque
los precios varían con el tiempo, la aplicación y la ubicación geográfica. Sin
embargo, la Tabla 1-2 compara dos de los factores clave que influyen en el costo:
peso y área de superficie que pueden requerir algún tipo de preparación. Las
comparaciones son entre formas de brida ancha ASTM A992, HSS redondo ASTM
A500 Grado B y HSS cuadrado ASTM A500 Grado B. Las secciones se seleccionan
para una longitud y carga particulares usando AISC Manual Tablas 4-1, 4-4 y 4-5. La
carga de diseño de factor de carga y resistencia (LRFD) es 1,5 veces la carga de
diseño de resistencia admisible (ASD), y porque esta es la relación de carga de
calibración en el AISC Especificación, las mismas secciones se determinan en LRFD
1,2 NORMAS DE DISEÑO DE CONEXIÓN HSS
y ASD. Las secciones seleccionadas tienen profundidades comparables y fuerzas
Y ALCANCE
disponibles. Se proporcionan datos para dos casos: un miembro de compresión con
El AISC 2005 Especificación reemplaza todas las especificaciones AISC
longitud moderada ( KL 16 pies) y carga, y un miembro de compresión más largo ( KL 32
anteriores, incluida la 1999 Especificación de diseño de carga y resistencia para
pies) con una carga más alta.
edificios de acero estructural ( AISC
1999), el 1989 Especificación para edificios de acero estructural
- Diseño de estrés permisible y diseño de plástico ( AISC, 1989) incluyendo el
Suplemento No. 1, y el 2000 Especificación de diseño de factor de carga y
La sección de brida ancha se utiliza como base para la comparación y se le
resistencia para secciones estructurales huecas de acero ( AISC, 2000). Conexión
asigna el 100% para el peso y el área de superficie. Es evidente a partir de la
soldada directa HSS a HSS
Tabla 1-2 que estos HSS de ejemplo son 10 a 20% más ligeros que los miembros
Speci-
de brida ancha correspondientes, y tienen un tercio a la mitad menos área de
ficación
superficie. Este último es particularmente influyente para disminuir los costos de
para cargas concentradas y partes aplicables del Capítulo J para elementos de
pintura. Además, también se debe tener en cuenta que esta comparación de
soldadura, atornillado y conexión. Algunos aspectos del diseño de la conexión
sección se realiza utilizando material ASTM A500 Grado B, que está fácilmente
HSS, como la acción de palanca, no aparecen directamente en el AISC Especificación,
disponible. Si se utilizara el material ASTM A500 Grado C (con mayor límite
pero use las pautas del AISC Manual o investigación publicada.
elástico), la ventaja es aún mayor.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 3
Tabla 1-2. Comparación de miembros de compresión en forma de W y HSS
Longitud y
KL 16 pies
KL 32 pies
fuerza
PAGS tu 200 kips (LRFD)
PAGS tu 600 kips (LRFD)
requerida
PAGS una 133 kips (ASD)
PAGS una 400 kips (ASD)
Tipo de miembro y
ASTM A992 en
forma de W
grado
HSS ASTM A500
Fuerza
disponible, kips
W8 31
HSS7.500 0.375
Grado B
forma de W
Cuadrado
Redondo
Sección
HSS ASTM A500
ASTM A992 en
Grado B
Redondo
HSS8 8 4
W14 109
Cuadrado
HSS14.000 0.625 HSS14 14
212 (LRFD) 141
208 (LRFD) 138
229 (LRFD) 152
664 (LRFD) 442
620 (LRFD) 412
734 (LRFD) 488
(ASD)
(ASD)
(ASD)
(ASD)
(ASD)
(ASD)
Peso, lb / ft (ver
nota)
Área de superficie,
pie 2 / ft (ver
nota)
31
28,6
25,8
109
89,4
89,6
(100%)
(92%)
(83%)
(100%)
(82%)
(82%)
3,88
1,97
2,60
7.02
3,67
4,53
(100%)
(51%)
(67%)
(100%)
(52%)
(65%)
Nota: El número entre paréntesis representa el porcentaje de peso o área de superficie en relación con la opción de brida ancha.
1.4 OTRAS CONSIDERACIONES
aconsejan que "... Para deformación en frío fuerte ejemplificada por
laminado en frío ... se debe usar recocido subcrítico a temperaturas de 1200
1.4.1 Resistencia de la muesca
ASTM A500 (ASTM, 2007a) no tiene requisitos de tenacidad de muesca. Sin
embargo, ASTM A500 señala de manera importante: "... Los productos fabricados
con esta especificación pueden no ser adecuados para esas aplicaciones, como
elementos cargados dinámicamente en estructuras soldadas, etc., donde las
propiedades de resistencia a la muesca a baja temperatura pueden ser importantes".
El nuevo ASTM A501 Grado B incluye una prueba de impacto de muesca en V
Charpy con la energía mínima absorbida de 20 pies-lb (27 J) a una temperatura de 0
° F (18 ° C) (ASTM, 2007b).
a 1300 ° F [650 a 705 ° C]".
Para el galvanizado en caliente, son necesarios agujeros para permitir el llenado,
ventilación y drenaje, y un dimensionamiento adecuado minimiza los esfuerzos térmicos
diferenciales experimentados por la estructura al galvanizar. Orificios de ventilación con
un diámetro mínimo de
pulg. (13 mm) y se recomiendan orificios de drenaje con un diámetro de 1
pulg. (25 mm).
1.4.3 Corrosión interna
El AISC Comentario de especificación La Sección B3.11 discute el tema de
la corrosión interna en HSS. En resumen:
1.4.2 Cuestiones de galvanización
En el estándar ASTM A500, se requiere que el radio de la esquina exterior del HSS
cuadrado y rectangular sea igual o inferior a 3 t, dónde t es el grosor de la pared (ASTM,
2007a). La norma ASTM A143 / A143M-03 (ASTM, 2003) establece que "un radio de
curvatura en frío de tres veces el grosor de la sección ... normalmente asegurará
propiedades satisfactorias en el producto final". Por lo tanto, todos los HSS cuadrados
y rectangulares producidos en América del Norte son potencialmente propensos a
agrietarse en las esquinas durante el galvanizado en caliente porque el radio de la
esquina exterior promedia 2 t, y el límite superior en el radio de la esquina exterior para
todos los ASTM A500 HSS está en el radio mínimo de curvatura recomendado
1. La corrosión no ocurrirá en un edificio cerrado y es una consideración solo
en HSS expuestos a la intemperie.
2. La corrosión interna no ocurrirá en un HSS sellado.
3. Los orificios de compensación de presión en lugares donde el agua no puede
fluir hacia el HSS por gravedad evitarán la acción capilar o la aspiración a
través de aberturas finas, como una longitud sin soldar de dos placas o
miembros en contacto.
4. La protección interna se requiere solo en HSS abierto donde es posible un
cambio en el volumen de aire por ventilación o flujo directo de agua, o
cuando el HSS está sujeto a un gradiente de temperatura que podría causar
condensación.
que "... la cantidad de trabajo en frío, medida por el radio de curvatura, es el
factor individual más importante a tener en cuenta cuando existe una
Se debe tener cuidado para evitar que el agua permanezca en el HSS durante o después
preocupación por la falla del acero galvanizado después del trabajo en frío".
de la construcción, porque la expansión causada por la congelación puede crear una
ASTM A143 / A143M-03 continúa
presión suficiente para reventar el HSS.
4 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Capítulo 2
Soldadura
Guía de diseño AISC 21, Conexiones soldadas: una cartilla para ingenieros ( Miller,
No ser utilizado para el diseño de las soldaduras. Esto se debe a que las soldaduras no están
2006) proporciona excelentes consejos generales para ingenieros sobre soldadura,
"cargadas en el plano" para estas conexiones de tipo truss.
incluidas algunas observaciones particulares sobre soldadura HSS. Con las conexiones
Para facilitar la soldadura de filete en conexiones HSSto-HSS cuadradas o
soldadas HSS a HSS, existen dos filosofías de diseño que se pueden usar para el
rectangulares, la rama debe sentarse en el "plano" del miembro principal (acorde),
diseño de soldadura:
como se muestra en la Figura 2-1, para una configuración "escalonada" en lugar de
una "coincidente" "Configuración (rama y acorde de igual ancho).
1. La soldadura puede ser proporcionada para que desarrolle el límite elástico de la
pared de la rama conectada en todas las ubicaciones alrededor de la rama.
Esto representará un límite superior en el tamaño de la soldadura y un
En algunas situaciones, el elemento adjunto en la unión puede estar sesgado,
o no perpendicular, al elemento continuo como se muestra en la Figura 2-2.
procedimiento de diseño conservador. Este enfoque es particularmente
apropiado si se requiere redistribución de tensiones plásticas en la conexión. Se
debe mantener el mismo tamaño efectivo de soldadura alrededor de la rama
adjunta, a excepción de la "soldadura oculta" en HSS-
Capítulo 8).
2. La soldadura puede ser proporcionada para que resista las fuerzas aplicadas en la
rama. Este enfoque es particularmente apropiado si las fuerzas de la rama son
bajas en relación con la resistencia del miembro de la rama, como cuando las
ramas se dimensionan por razones estéticas (por ejemplo, las ramas de una
armadura simplemente apoyada pueden ser las mismas en toda la armadura,
aún en el centro de la armadura, las fuerzas de los miembros de la red serán
muy bajas bajo una carga uniformemente distribuida). Si se adopta esta filosofía
de diseño, se deben tener en cuenta las longitudes de soldadura efectivas
(consulte la Sección 2.4), y se debe mantener el mismo tamaño de soldadura
efectivo alrededor de la rama adjunta, con todo el perímetro de la rama soldado
(incluido el "dedo oculto", " si es aplicable).
Figura 2-1. Conexiones escalonadas de HSS a HSS.
2.1 TIPOS DE SOLDADURAS HSS
Los cuatro tipos comunes de soldaduras utilizadas en las conexiones HSS, en orden de
preferencia, son:
t pags o t si
1. Soldaduras de filete
Ángulo
2. Soldaduras de ranura de penetración de unión parcial (PJP)
diédrico
3. Soldaduras acanaladas en bisel y acanalado en V
Ángulo
local
4. Soldaduras de ranura de penetración de unión completa (CJP)
diédrico
-del
zona
piedel dedo
local
ww
- zona del talón
2.1.1 Soldaduras de filete
Las soldaduras de filete son las soldaduras más económicas y deben usarse en
w
w
conexiones HSS siempre que sea práctico. Sin embargo, para
soldaduras de filete, se recomienda que la mejora de la resistencia de la soldadura de filete,
según lo dado por AISC Especificación Ecuación J2-5,
Figura 2-2. Articulación sesgada.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 5
oculto dentro del HSS. En tales casos, las soldaduras de ranura CJP también se realizan
Tabla 2-1. Factores de tamaño de soldadura para ángulo inclinado
Factor
inclinado (°)
con una soldadura de respaldo en la raíz colocada desde el exterior. Se requiere una
preparación cuidadosa de la articulación para garantizar la separación adecuada en la raíz.
Debido al acceso limitado y la habilidad requerida para llenar la raíz abierta, a menudo
60 60
1,41
70
1,23
80
1.10
90
1.00
100
0.923
110
0.863
120
0.816
130
0,780
estando fuera de posición, se requiere una certificación especial 6GR para el soldador
(AWS, 2008).
Las juntas redondas HSS a HSS son complejas y la preparación del bisel
varía alrededor del perímetro del miembro de unión. Post (1990) ofrece una
buena discusión sobre los diversos tipos de respaldo y detalles conjuntos.
2.1.3 Soldaduras acanaladas Flare-Bevel y Flare-V
Las soldaduras acanaladas con biselado abocinado y acampanado V se usan en las
esquinas redondeadas de HSS rectangular y cuadrado. Se usan para unir elementos
planos que son más anchos que el HSS, o para conexiones HSS coincidentes donde el
ancho de un miembro de rama es el mismo que el del miembro continuo en la conexión.
Las soldaduras acanaladas Flare-V se usan cuando las esquinas de dos HSS
A medida que el ángulo diédrico disminuye de 90 °, la garganta teórica aumenta. En el
cuadrados o rectangulares se sueldan juntas, como en trusses de doble cuerda
otro lado con el ángulo más grande, la garganta teórica disminuye. La Tabla 2-1
consecutivos. La Figura 2-3 muestra ejemplos de soldaduras acanaladas con biselado
proporciona los factores de tamaño de soldadura equivalentes para tener en cuenta el
abocinado y acanalado V.
ángulo de inclinación. El tamaño real de la soldadura, w, se multiplica por el factor para
obtener el tamaño de soldadura equivalente, w eq, con la misma garganta y un ángulo
Tabla J2.2 del AISC Especificación proporciona los tamaños de soldadura efectivos
diédrico de 90 °. En el lado con el ángulo más grande, el tamaño de la soldadura del filete
para soldaduras acanaladas según el proceso de soldadura, y suponiendo que las
debe ajustarse para la apertura de la raíz, que no puede exceder
soldaduras se llenen al ras con la cara exterior del HSS. Estos se basan en
investigaciones experimentales de Packer y Frater (2005), y tienen en cuenta los tamaños
pulg. de acuerdo con AWS D1.1 / D1.1M (AWS,
2008) Sección 5.22.1, si el elemento adjunto se corta cuadrado como se muestra en la
de separación típicos que se producen en la raíz de la soldadura. Los tamaños de
soldadura efectivos para soldaduras acanaladas con bisel son:
Figura 2-2. El ejemplo 2.1 muestra el cálculo de una soldadura de filete sesgada.
R para
arco con núcleo fundente - blindado con gas (FCAW-G)
2.1.2 Soldaduras de ranura PJP y CJP
En las conexiones HSS a HSS, la soldadura solo se puede realizar desde un
lado. Por lo tanto, no es posible ningún detalle de junta soldada con ranura
que requiera preparación y soldadura en ambos lados, o ranurado.
soldadura por arco metálico con gas (GMAW) soldadura por
R para
soldadura por arco de metal blindado (SMAW) soldadura por
arco con núcleo fundente - soldadura por arco sumergido
(SAW) autoprotegida (FCAW-S)
Las soldaduras de ranura PJP son preferibles a las soldaduras de ranura CJP, cuando
es posible usarlas. Las juntas soldadas PJP precalificadas establecen una garganta
R es el radio de la superficie de la articulación, que puede tomarse como 2 t para HSS,
efectiva, MI, en función del grosor del material; profundidad de preparación de soldadura, S; proceso dando un tamaño de soldadura efectivo de 1 t o
t,
de soldadura; y posición. La dimensión mi es equivalente a S menos cualquier pérdida en la
respectivamente. Si la soldadura no se llena al ras de la cara del HSS (como en la
raíz debido a la falta de fusión. Los dibujos de diseño deben especificar la resistencia
Figura 2-3), estos tamaños de garganta efectivos se reducen restando la distancia de la
requerida de la soldadura, y los dibujos detallados del taller deben mostrar el tamaño de la
cara de la soldadura a la cara del HSS.
ranura, S, y garganta efectiva, MI.
Tabla J2.2 del AISC Especificación no coloca un límite superior en R y es
conservador en los tamaños de soldadura efectivos resultantes para grandes R valores.
Cuando se requieren soldaduras de ranura CJP, se debe utilizar un respaldo de acero,
Sin embargo, el AISC Especificación sí nota que se pueden usar otras gargantas
donde sea posible, con una dimensión de raíz detallada para permitir la colocación del metal
efectivas si se demuestra mediante pruebas. Esta información supone que se aplica un
de soldadura de sonido en toda la profundidad de la junta. En algunos casos, se pueden
alto aporte de calor (por ejemplo, GMAW en modo de pulverización completa).
requerir insertos especiales para acomodar la geometría HSS. En estructuras cargadas
estáticamente, este respaldo puede dejarse en su lugar.
En las conexiones de caja coincidentes, a menudo existe un espacio entre el
interior de la rama y la esquina del miembro continuo, lo que hace que sea
En estructuras cargadas cíclicamente u otras estructuras donde el respaldo no
se puede dejar en su lugar, se requiere un enfoque alternativo, ya que no es
posible eliminar el respaldo que está
6 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
imposible obtener una buena raíz para la soldadura acampanada. El AISC Manual muestra
tres métodos para eliminar este problema (página 8-24): configuración de perfil en
el ancho de la rama, colocando una acumulación de soldadura en la esquina a
ity en la fabricación de HSS. Todas las juntas se examinan antes del
lo largo del miembro continuo, y usando un diafragma de respaldo dentro de la
comienzo de la soldadura para verificar el ajuste, la preparación de los
rama.
biseles, los espacios, la alineación y otras variables. Después de soldar la
junta, se inspecciona visualmente de acuerdo con AWS D1.1 (AWS, 2008).
Si se sospecha una discontinuidad, se repara la soldadura o se utilizan
2.2 INSPECCIÓN DE SOLDADURA
El AISC Manual enumera y discute (páginas 8-4 a 8-7) los cinco tipos de
métodos de prueba no destructiva (END) más comúnmente descritos en
AWS D1.1 (AWS, 2008). La discusión es en términos generales y se aplica
a todos los tipos de soldadura. El siguiente es un resumen de los métodos
otros métodos de inspección para validar la integridad de la soldadura. En
la mayoría de los casos, la inspección visual oportuna por un inspector
experimentado es suficiente y ofrece la alternativa de inspección más
práctica y efectiva a otros métodos más costosos.
NDT aplicados a HSS:
1. Las pruebas visuales (VT) deben realizarse en todas las soldaduras (AWS, 2008) para
2. La prueba de penetrante de tinte (PT) es útil para la detección de indicaciones en la
superficie, incluidas las grietas apretadas que están abiertas a la superficie. El
garantizar que cumplan con los requisitos estructurales.
PT tiende a ser desordenado y lento, pero puede ser útil para determinar la
extensión de un defecto encontrado en el examen visual. Esto es especialmente
cierto cuando el defecto se está eliminando mediante ranurado o rectificado para
la reparación de una soldadura para garantizar que el defecto se elimine por
completo.
3. La prueba de partículas magnéticas (MT), como se muestra en la Figura 2-4, es útil
para la detección de indicaciones de superficie e indicación de subsuperficie a una
profundidad de aproximadamente
Se puede usar MT de 0.1 pulg. Cuando se debe confirmar la ausencia de
grietas en áreas de alta restricción.
4. Las pruebas ultrasónicas (UT) tienen una aplicabilidad limitada en la fabricación de
HSS. Las secciones relativamente delgadas y las variaciones en la geometría de
las juntas pueden provocar dificultades para interpretar las señales, aunque los
técnicos con experiencia específica en soldaduras similares a las que se
(a) Soldadura acanalada de bisel-ranura entre la esquina HSS y la placa.
La soldadura no se llena al ras del borde del HSS.
examinarán pueden, en algunos casos, descifrar las lecturas de UT. Las pruebas
ultrasónicas no son adecuadas para su uso con soldaduras de filete y soldaduras
de ranura PJP más pequeñas. Las soldaduras de ranura CJP con y sin barras de
respaldo también dan lecturas que están sujetas a diferentes interpretaciones.
(b) Soldadura acanalada con ranura en V entre dos esquinas del HSS. La
soldadura no se llena al ras del borde del HSS.
Figura 2-3. Ejemplos de soldaduras acanaladas para HSS cuadradas (Packer y Frater,
2005). (Tenga en cuenta la brecha que normalmente
ocurre en la raíz de la soldadura).
Figura 2-4. Prueba de partículas magnéticas de una conexión HSS.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 7
5. Las pruebas radiográficas (RT) tienen una aplicabilidad muy limitada en la
El tamaño efectivo de la soldadura, re ef, se obtiene igualando la resistencia
fabricación de HSS debido a la forma irregular de las juntas comunes y las
disponible del metal de soldadura y el metal base. Para ceder en el metal
variaciones resultantes en el grosor del material proyectado sobre la película.
base:
RT puede usarse con éxito para empalmes a tope, pero solo puede
LRFD
proporcionar información limitada sobre la condición de fusión en las barras
de respaldo cerca de las esquinas de la raíz. La incapacidad general de
w
colocar la fuente de radiación o la película dentro del HSS significa que las
exposiciones generalmente se deben tomar a través de las caras frontal y
•
φ wwFD
necesitan varios disparos que progresan alrededor del miembro para
• •• =
• •••
16
2
re ef
F EXX )
0,75 0,60
(
examinar la articulación completa.
BM
ef
••
posterior de la sección con la película unida fuera de la cara posterior. Se
0,75
• •• =
16 2
re ef
φ BM BM
Ft
1 .00 0( 60.
30 .2
=
2.3 TAMAÑO EFECTIVO DE SOLDADURAS DE FILETE
1.00
F yt )
FFy
•
••
•
••
EXX
t
(2-3a)
ASD
Cuando un elemento se suelda con filete a un HSS, el AISC Especificación requiere que
w
se verifique tanto el metal de soldadura como el metal base. Con HSS delgado, ceder o
FD
w
fracturar el metal base puede ser el estado límite crítico. Cuando este es el caso, la
w
conexión se puede evaluar utilizando un tamaño de soldadura efectivo, que es el
tamaño de soldadura que tiene la misma resistencia que el metal base. Usando este
concepto, el AISC Manual Las tablas para cargas excéntricas en grupos de soldadura se
pueden usar para evaluar la falla del metal base. También es posible establecer
2,00
BM
F BM
t
ef
16 2 0
BM
60
. 2 F00
EXX
re ef
0 .60 1F yt
.
16 2
50.
espesores mínimos de pared requeridos para desarrollar la resistencia total de un
FFy
30 .2
re ef
tamaño de soldadura particular. La página 9-5 del Manual AISC muestra el espesor
1,50
t
(2-3b)
EXX
mínimo para desarrollar la resistencia a la ruptura de un tamaño de soldadura re con F EXX
=
70 ksi. Este concepto se puede ampliar para incluir el límite elástico, otros metales de
Para ruptura por corte en el metal base:
relleno de resistencia y un tamaño de soldadura efectivo para espesores más
pequeños.
LRFD
w
La resistencia nominal del metal de soldadura, por unidad de longitud, en AISC
φ wwFD
Especificación La sección J2.4 es:
RFD
=
norte
W
(2-1)
16 2
= 0,60 F EXX
16 2
F EXX )
0 .75 0( 60.
•
0,75
••
BM
• •• =
ef
16 •2
re ef
• •• =
•••16 2
=
dónde
re
FD
w
número de clasificación del electrodo, ksi
w
La resistencia al corte nominal del metal base, por unidad de longitud al lado de la
soldadura, en AISC Especificación La sección J4.2 es:
RF
nortet=
BM
(2-2)
dónde
F BM
0 .75 0( 60.
22 .6
F tut )
FFtu
•
••
EXX
•
••
t
(2-4a)
ASD
número de dieciseisavos de pulgada en el tamaño de soldadura de filete
w
F EXX
φ BM BM
Ft
re
re ef
0,75
ef
16 2 0
BM
2,00
F BM
t
BM
60
. 2 F00
EXX
re ef
0 .60 2F tut
.
16 2
00.
re ef
0,60 F y para rendimiento de corte por AISC Especificación
2,00
22 .6
FFtu
t
(2-4b)
EXX
Ecuación J4-3, o
0,60 F tu para ruptura de corte por AISC Especificación
Ecuación J4-4
Porque cuanto más pequeño re ef determina el estado límite de control, el
rendimiento controlará si 30.2 ( F y / F EXX) t 22,6 ( F u / F EXX) t,
que se reduce a F y / F tu 0,75. La tabla 2-2 da el gobierno
8 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Tabla 2-2. Estado límite de control para re ef para materiales HSS
Material ASTM
F y ksi
A53 Grado B
35
42
Redondo
F y / F tu
F tu , ksi
0,583
60 60
0,724
58
re ef
Estado límite
Producción de metal
base
Producción de metal
base
FFy
30 2.
t
EXX
FFy
30 2.
t
EXX
Grado B
Rectangular
46
0,793
58
Metal base
ruptura
FFtu
22 6.
t
EXX
A500
46
Redondo
0,742
62
Producción de metal
base
FFy
30 2.
t
EXX
Grado C
Rectangular
50
0,806
62
Metal base
ruptura
FFtu
22 6.
t
EXX
Tabla 2-3. HSS espesor mínimo, t min, desarrollar F EXX Fuerza, en.
Tamaño de soldadura, pulg.
A53 Grado B
A500 Grado B,
Redondo
A500 Grado B,
Rectangular
A500 Grado C,
Redondo
A500 Grado C,
Rectangular
0.199
0,166
0.160
0,151
0.150
0.265
0.221
0.214
0,202
0.200
0,331
0.276
0.267
0.252
0.250
0.397
0,331
0.320
0,302
0.300
0.464
0,386
0.374
0.353
0.350
0,530
0,442
0.427
0,403
0.400
0,596
0,497
0,481
0,453
0.450
estado límite para re ef para varios materiales HSS, y se puede ver que los productos redondos
están controlados por el rendimiento del metal base, mientras que los productos cuadrados y
rectangulares están controlados por la ruptura del metal base.
2.4 LONGITUD DE SOLDADURA EFECTIVA
Debido a la variación en la rigidez a la flexión de la pared a través del ancho de un
HSS rectangular, la fuerza transmitida a través de una soldadura a menudo no se
Configurando re ef igual a un tamaño de soldadura particular, el espesor mínimo de pared
HSS, t min, para desarrollar la resistencia total de la soldadura se puede determinar. El metal de
relleno correspondiente para los diversos grados HSS tiene un nivel de resistencia de 70 ksi.
La Tabla 2-3 proporciona el espesor mínimo de la pared del HSS para desarrollar el metal de
relleno de 70 ksi de resistencia para los tamaños de soldadura de filete típicamente utilizados
con HSS. Este concepto se basa en un plano de corte por soldadura. Si hay dos soldaduras
para una placa (por ejemplo, una conexión de corte de placa única), cada soldadura está
asociada con la mitad del grosor de la placa.
distribuye uniformemente. Esto puede explicarse en el diseño utilizando un enfoque
de longitud efectiva. Esta longitud efectiva reducida se aplica tanto a la soldadura
como a la fuerza en el elemento conectado.
Para elementos transversales a una cara de HSS, la carga es más alta en los extremos
más cercanos a las paredes laterales del HSS y decae al valor más pequeño en el centro
del elemento. El efecto neto es que la soldadura puede no ser completamente efectiva y
podría descomprimirse con una grieta que comienza en los extremos. El AISC Especificación
explica esto especificando una longitud efectiva de soldadura, L mi, para ser usado en el
cálculo de la resistencia de soldadura disponible.
Además de los estados límite asociados con la soldadura, se deben considerar
los estados límite asociados con la pared HSS y el elemento de conexión. El
ejemplo 2.2 muestra un cálculo para el tamaño efectivo de soldadura.
AISC Especificación
placas transversales, y se puede ver que el efecto total
dos soldaduras a cada lado de una placa) el ancho efectivo de un
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 9
-
elemento transversal dado por si eoi
orientado en un ángulo de ramificación de 90 ° con respecto al HSS principal (acorde)
ilustra el concepto de que, cuando se utiliza la filosofía de diseñar las soldaduras en las
conexiones HSS para resistir cargas específicas de rama o placa, las longitudes de
cuenta la influencia del ángulo de ramificación que se observó en la investigación
soldadura efectivas que se utilizarán se pueden tomar como los anchos efectivos de los
experimental sobre soldaduras en conexiones de celosía HSS (Frater y Packer,
elementos conectados considerando el estado límite de "rendimiento local" debido a la
1992a, 1992b; Packer, 1995; Packer y Cassidy, 1995). El ejemplo de diseño 8.5 en
distribución desigual de la carga ". Esta longitud efectiva de soldaduras transversales ( L mi)
esta guía de diseño demuestra el cálculo efectivo de la longitud de soldadura para
y elementos transversales ( si eoi) se remonta a la investigación de Rolloos (1969);
un
Wardenier y col. (1981); y Davies y Packer (1982). Se puede suponer que los elementos
No se dan longitudes de soldadura efectivas en el AISC Especificación
unidos (y las soldaduras) longitudinales (o paralelas) al eje de un HSS cuadrado o
-
rectangular son completamente efectivos; por lo tanto, la longitud total de soldadura se
miembros largos, pero uno puede adoptar los anchos efectivos, si eoi y
usa en el ejemplo 2.2.
-
si eov
iones Para conexiones de momento HSS a HSS cuadradas o rectangulares, se puede
En AISC Especificación
adoptar de manera similar si eoi términos para anchos efectivos de soldaduras transversales,
longitudes, L mi, se especifican para soldaduras a T, Y, cruzadas y
como se da para elementos transversales
de esta guía de diseño. Estas son recomendaciones de diseño simplificadas
influencia del rendimiento local debido a la distribución desigual de la carga. El ejemplo 2.3
que generalmente son más conservadoras que las anteriores si eoi método, que se
muestra un cálculo para una soldadura transversal a un HSS cuadrado.
basaba en placas transversales
2.5 EJEMPLOS DE DISEÑO CONJUNTO SOLDADO
Ejemplo 2.1: soldaduras de filete sesgadas
Dado:
Usando la geometría ilustrada en la Figura 2-2, con
20 y t pags
pulg., determine la resistencia de diseño (LRFD) y permisible
resistencia (ASD) por unidad de longitud en corte para soldaduras con tamaño, w ¼ pulg. Y 70 ksi de metal de aporte. También determine el ajuste al tamaño de soldadura requerido para que la soldadura
izquierda tenga en cuenta la apertura de la raíz que se produce debido al ángulo de inclinación.
Solución:
Para la soldadura derecha, el ángulo diédrico es 90 ° - 20 ° 70 °. De la Tabla 2-1, el factor de tamaño de soldadura es 1.23. Por lo tanto, el tamaño de soldadura equivalente, w eq, es:
w eq = (
) ()
factor de tamaño de soldadura
w
(
= 1.23 pulg.4 I4
= 0 .308
)
nn.
De AISC Especificación Tabla J2.5, la resistencia nominal de la soldadura correcta por pulgada es:
AFww
R norte=
( Especificaciones. Eq. I2-3)
0 .308
= 42 0.
en.
2
9 .15
ksi kips / pulg.
=
Para la soldadura izquierda, el ángulo diédrico es 90 ° + 20 ° 110 °. De la Tabla 2-1, el factor de tamaño de soldadura es 0.863. Por lo tanto, el tamaño de soldadura equivalente, w eq, es:
w eq = (
) ()
factor de tamaño de soldadura
w
(
= 0.863 pulg.4 4
= 0 .216
)
iin.
10 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
De AISC Especificación Tabla J2.5 y AISC Especificación Ecuación J2-3, la resistencia nominal de la soldadura correcta por pulgada es:
RFA
norte=
ww
0 .216
= 42 0.
en.
2
6 .41
ksi kips / pulg.
=
La resistencia de diseño (LRFD) y la resistencia permitida (ASD) son:
LRFD
ASD
2,00
0,75
Rn=
0 .75
= 11 7
.
+ 6 .41
9.15 kips / pulg.
kips / pulg.
kips / in ..
+ 6 .41 2 kips / pulg.
R norte
00 7 78 .
= = 9.15
. kipskips
/ pulg.
/ pulg.
La apertura de la raíz que se produce debido al sesgo de la placa es:
apertura de la raíz
= t pags pecado
== 2
en pecado 20 °
0 .171
en.
< X
en.
Okay
El tamaño de soldadura ajustado para la soldadura izquierda es:
w+
apertura de la raíz
= 4 ++
0 .171 0 en
tamaño de soldadura ajustado =
= 421
.
Usar una
en.
- pulg. tamaño de soldadura de filete (para tener en cuenta la apertura de la raíz).
Ejemplo 2.2 — Tamaño efectivo de soldadura
Dado:
Determine el tamaño de soldadura de 70 ksi requerido para soportar las cargas muertas y vivas
para la conexión de placa a tubería que se muestra en la Figura 2-5. También evalúe la
capacidad de la pared de la tubería para soportar las cargas en corte directo. De AISC Manual Mesas
2-3 y 2-4, las propiedades del material son las siguientes:
Tubo 8 -fuerte
ASTM A53 Grado B
F y 35 ksi
F tu 60 ksi
PL
99
ASTM A36
Fy
36 ksi
F tu
58 ksi de AISC Manual Tabla 1-14, las propiedades geométricas de la tubería
Figura 2-5. Placa soldada para redondear la conexión HSS.
son las siguientes:
Tubo 8 -fuerte
re 8.63 pulg.
t
0.465 pulg.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 11
Solución:
Fuerza requerida
Del Capítulo 2 en Cargas mínimas de diseño para edificios y otras estructuras ( ASCE, 2006), en adelante denominado ASCE 7, la resistencia requerida basada en las
cargas verticales es:
LRFD
ASD
) + 1 .6 70
( 0.
PAGS u =1.2 23.0
kips
(
+ 70 0.
PAGS a =23.0 kips
kips )
= 93 0.
= 140 kips
kips
kips
Tamaño de soldadura para la carga excéntrica en el grupo de soldadura.
Para el grupo de soldadura con carga excéntrica, de AISC Manual Tabla 8-4, con mi 3.00 pulg. Y l 9.00 pulg .:
ae =
=
l
3 .00 9
00. 0
. en en.
= 333
por
0 ° y el caso especial que se muestra para la carga que no está en el plano del grupo de soldadura, por interpolación lineal utilizando los valores de la tabla para k 0:
C = 3 .0 9 0-
. 333 3( 0 . 9 2-
. 66 )
= 2 .95
LRFD
ASD
2 .00
0 .75
PtuCC
re min =
l
( 7.
00. 9 00
)( .
)( .
en. )
. 03 dieciseisavos de pulgada
=φ
CC l1
1
140 0 kips
75 2 95 1
=
Ω Puna
re min =
=
2 .00 93
( 0 2. 95 1
00. 9 00
( .
)
) ( . kips en. )
dieciseisavos de pulgada
= 77. 01
Usar en. soldaduras de filete.
Para la resistencia al corte de la pared de la tubería, se debe desarrollar el espesor mínimo de la Tabla 2-3. las soldaduras de filete son de 0.530 pulg., lo que excede el espesor real de la
pared, t 0.465 pulg. Por lo tanto, el metal base controla.
Tamaño efectivo de soldadura
De la Tabla 2-2, el tamaño efectivo de la soldadura, re ef, es:
re ef
=
30 2
.
•
FFy
•
••
••
t
mi XX
=
ksi •
•
30 .2 35
••
70
ksi
••
( 0 .46 55 en. )
=. 7 02 dieciseisavos de pulgada
12 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
De AISC Manual La Tabla 8-4, la resistencia de diseño (LRFD) y la resistencia permitida (ASD) son:
LRFD
ASD
2 .00
0 .75
R norte
CC D l
=
CC D
1 l ef
R norte
0 .75 2( 95.
140
kips
kips / pulg. ) (.1 00 7) 02
(. 9
140 kips
) (. 00
0 en.)
=
Okay
= 93
1
ef
(.2 95 kips / pulg.) (1.00) (7.02) (9.00 pos.)
2,00
. 0 0 kips ≥ 9 93 .0
kips
Okay
Nota: El propósito de este ejemplo es ilustrar el concepto efectivo de tamaño de soldadura. En un diseño de conexión completo, otras consideraciones, como el estado límite de
cizallamiento de punzonado y sus límites de aplicabilidad asociados estipulados en AISC Especificación Sección
Ejemplo 2.3— Soldadura transversal a un HSS cuadrado o rectangular
Dado:
Determine el tamaño de soldadura de 70 ksi requerido para soportar las cargas muertas y vivas para la conexión transversal de placa a HSS que se muestra en la Figura 2-6. De AISC Manual En
las tablas 2-3 y 2-4, las propiedades del material son las siguientes:
HSS 8 8
ASTM A500 Grado B
Fy
46 ksi
F tu
58 ksi
PL 2 5 ASTM
A36
F yp 36 ksi
F arriba 58 ksi de AISC Manual Tabla 1-12, las propiedades geométricas de HSS son las siguientes:
HSS 8 8
si 8.00 pulg.
t
0.465 pulg.
Las propiedades geométricas de la placa son las siguientes:
PL 5 5
si pags
5.50 pulg.
t pags
0.500 pulg.
HSS 8 × 8 × 2
ASTM A500 Gr. si
PL 2 × 5 2
ASTM A36
PAGS D = 10.7 kips
PAGS L = 32,6 kips
Figura 2-6. Placa transversal soldada a conexión HSS cuadrada.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 13
Solución:
Fuerza requerida
Del Capítulo 2 en ASCE 7, la fuerza requerida es:
LRFD
PAGS u =1 .2 10
( 7.
ASD
) + 1 .6 32
( 6.
kips
+ 32 6.
PAGS a =10 7.
kips )
kips
= 43 3. kips
kips
= 65 0
. kips
Longitud efectiva de soldadura
Con soldaduras de filete en ambos lados de la placa, de AISC Especificación
• •• • F yt F •t B
•
L mi = 2 10
••
(Bt )
•••
≤ 2 si pags
• • 46
10
( 8 .00
Posada.
0 .465
en. < 11 0
.
= 7 .60
( Especificaciones.
pags
•••
yp p
•
= 2 ••
L mi, es:
en. )
•• ••
36
ksi
( 0 .465
en ) • ••
ksi
((0 .500
en. )
en.; por lo tanto use
L e = 7 60.
(
5 .50
en. ) ≤ (2 5 50
.
en. )
en.
Tamaño de soldadura requerido
De AISC Especificación Sección J2.2a, el área de soldadura, UNA w, es:
ALw w=
=
mi
27
()w
60.
2
en. en. ) ()
w
= ( 5 .37
La resistencia nominal de la soldadura, R norte, es:
R norte F w UNA w
( Especificaciones. Eq. J2-3)
=
0 .60 0FA
60
mi XX
=
70.
(
w
ksi ) ( 5 .37 en.
w
) ()
= 226 w kips / pulg.
Comparando el diseño o la resistencia permitida, según corresponda, con la resistencia requerida, el tamaño de soldadura requerido se determina de la siguiente manera:
LRFD
w
0 75 .
ASD
de AISC Especificación Tabla J2.5
RP
wn
w
2 00 .
de AISC Especificación Tabla J2.5
RP
norte
una
tu
w
0 .75 226
(
w kips / pulg.
) ≥ 65 0. kips
w ≥ 0 383
.
en.
226 w kips / pulg.
2 .00
≥ 43 3
. kips
w ≥ 0 383
.
Utilizar
en.
- pulg. soldaduras de filete. Las soldaduras se colocan en todo el ancho en ambos lados de la placa, lo que da una longitud total de soldadura de 11 pulgadas. Tenga en cuenta que el tamaño de
estas soldaduras explica la distribución desigual de la fuerza en todo el ancho. Si se utilizó la longitud total de soldadura en el cálculo, un tamaño de soldadura de
in. resultaría, pero sería inadecuado para explicar la distribución desigual de la fuerza.
14 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Capítulo 3
Sujetadores mecánicos
Atornillar directamente al HSS es difícil, debido a la falta de acceso al interior del
Paredes HSS para aplicaciones de corte y tensión, respectivamente. Ejemplos de cada
miembro. Los pernos ASTM A325 o A490 se pueden usar en una conexión a una
uno se muestran en la Figura 3-1.
pared HSS si están cerca de un extremo abierto, o si los agujeros de acceso se
cortan en una de las otras paredes o en la pared atornillada lejos de la conexión
para permitir el acceso para la instalación del perno dentro del HSS. Estos
orificios de acceso se pueden cubrir y sellar de una manera que refuerce la
sección y desarrolle la resistencia original del miembro. La soldadura de
accesorios al HSS y luego atornillar a los accesorios también es común.
3.1 FIJACIONES EN CORTE
Cuando los sujetadores que se conectan directamente a un HSS se cargan en corte, el diseño
es esencialmente el mismo que para los pernos que pasan a través de una brida o banda en
forma de W. Los estados límite del HSS son de pernos y bloquean la ruptura de corte si la
conexión está cerca del final del HSS. Tenga en cuenta que las ecuaciones de resistencia de
los cojinetes de perno se utilizan en lugar de las ecuaciones de resistencia de los cojinetes de
Alternativamente, la Parte 7 del AISC Manual ( consulte "Consideraciones
especiales para secciones estructurales huecas") describe varios tipos de sujetadores
los pernos cuando se atornillan. El ejemplo 3.1 ilustra el diseño de una conexión de corte a
una columna HSS que tiene pernos pasantes cargados en corte.
mecánicos que se pueden usar para conectar directamente a la pared del HSS. Éstas
incluyen:
3.2 FIJACIONES EN TENSIÓN
Cuando los sujetadores que se conectan directamente a un HSS se cargan en
tensión, el diseño es similar al de los pernos que pasan a través de una brida o banda
en forma de W. Sin embargo, se deben considerar dos estados límite de HSS
adicionales: extracción a través de la pared del HSS y distorsión de la pared del HSS.
Sección J3.10 (c) en el AISC Especificación proporciona criterios de diseño para pernos
pasantes, y los pernos roscados están cubiertos en la Tabla J3.2. Los materiales
Packer y Henderson (1997) proporcionan la resistencia nominal para
extraer un solo sujetador a través de una pared HSS como:
utilizados para estos conectores deben cumplir con una de las especificaciones de
materiales en AISC Especificación Sección A3.4.
r norte F u ( 0.6 re w t)
Los sujetadores se cargan en cizallamiento, tensión o una combinación de
dónde re w es el diámetro de la parte en contacto con la superficie interna del
ambos, y los principios de diseño de conexión convencionales cubiertos en el AISC Especificación
HSS. Un factor de resistencia,
y Manual son aplicables. Además, las secciones 3.1 y 3.2 cubren las
o un factor de seguridad,
consideraciones para
Este estado límite.
(a) Un empalme en una armadura de doble cuerda donde los pernos se cargan en corte y
, de 0.67 para LRFD
, de 2.25 para ASD se recomienda para
(b) Una conexión de momento de placa final de viga a columna
donde los pernos ciegos se cargan en tensión.
se han instalado con la ayuda de agujeros de acceso.
Figura 3-1. Ejemplos de fijación directa a HSS.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 15
de una conexión en T con carga que se supone que actúa sobre un área que circunscribe
de la AISC Especificación para la pared de acordes se puede usar plastificación. Estos
criterios se basan en un límite de distorsión cuando se forma por primera vez un
los sujetadores.
El ejemplo 3.2 ilustra el diseño de una conexión a una columna HSS que
mecanismo de línea de fluencia en la pared del HSS, y se puede aplicar a un patrón de
tiene pernos roscados cargados en tensión. El ejemplo 3.3 es similar, con
sujetador que transmite una carga de tensión al HSS, considerando el grupo de
pernos cargados en tensión.
sujetadores como la rama
3.3 EJEMPLOS DE DISEÑO CONJUNTO PERNO
Ejemplo 3.1 — Pernos pasantes en cizalla
Dado:
Determine la longitud requerida del perno y verifique la adecuación de la conexión del perno pasante que se muestra en la Figura 3-2, con las cargas muertas y vivas, PAGS re 2.00 kips y PAGS
L
4.00 kips, respectivamente.
De AISC Manual Tabla 2-3, las propiedades del material son las siguientes:
HSS 8 3
ASTM A500 Grado B
Fy
46 ksi
F tu
58 ksi
L 3 3 ASTM
A36
Fy
36 ksi
F tu
58 ksi
De AISC Manual Tabla 1-11, las propiedades geométricas de HSS son las siguientes:
HSS 8 3
H 8.00 pulg.
si 3.00 pulg.
t
0.233 pulg.
Figura 3-2. Conexión de perno pasante en cizalla.
16 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Solución:
Longitud requerida del perno
La longitud requerida del perno se calcula como la empuñadura más el grosor de las arandelas utilizadas más la tolerancia especificada en AISC
Manual Tabla 7-15. El agarre es la suma de la profundidad HSS y el grosor del ángulo. El agarre es:
Agarre 3.00 in.
en.
3.25 pulg.
Suponiendo que se use una arandela debajo de la tuerca, la longitud requerida del perno es:
L Capacidad de espesor de la lavadora de agarre
en.
3.25 pulg. 0.177 pulg.
4.30 pulg.
Utilizar L 4.50 pulg.
Fuerza requerida
Del Capítulo 2 en ASCE 7, la fuerza requerida de la conexión es:
LRFD
ASD
PÁGINAS
r =
una
PÁGINAS
r =
tu
= 1 .2
) + 1 .6 4( 00.
( 2.00 kips
kips )
= 00.
= 8 .80 kips
+ 4 .00 6 kips
= 2.00 kips
kips
Carga resultante por perno
La carga aplicada es excéntrica al centroide del grupo de tornillos con una entrada de 4 pulgadas. espacio entre pernos. AISC Manual La Tabla 7-7 podría usarse con interpolación
entre los valores obtenidos para un 3-in. y 6 pulg. espaciado. Alternativamente, el método elástico descrito en la Parte 7 del AISC Manual puede ser usado. El último enfoque se
utilizará aquí.
La carga excéntrica, PAGS r, se resuelve en un corte directo, V v, actuando a través del centro de gravedad del grupo de tornillos y un momento,
PAGS r mi, dónde mi 2.00 pulg. Es la excentricidad. La carga por tornillo debido al corte directo es:
VP
v =
r
2
La carga por tornillo debido al momento es:
VP
=
h e
=
r
s
Pr (
.
yo
.
norte.
)
pulg. 2 00 4
00
= 0.5 0.5 PAGS
r
La carga resultante por tornillo es,
LRFD
r
=
VV
+
v
2
ASD
2
h
r
=
VV
+
v
2
2
h
= 0 .707 6 PV
tu
= 0 .707 4 PV
una
= 22. kips
= 24. kips
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 17
Fuerza de corte del perno
De AISC Manual En la Tabla 7-1, la resistencia al corte del perno para un perno ASTM A325 de diámetro pulg. En un solo corte con roscas incluidas en el plano de corte se compara con la
carga resultante por perno de la siguiente manera:
LRFD
.
vnr 11 0
kips
ASD
6 .22 kips
Okay
r norte
7 .36
v
kips
4 .24
kips
Okay
Teniendo resistencia
Por la resistencia del rodamiento de la pared HSS y el ángulo, la empuñadura no está restringida contra la expansión debido a la configuración del perno pasante. Por lo tanto, como se
requiere en AISC Especificación Sección J3.10 (c), la resistencia del rodamiento debe verificarse utilizando las disposiciones para pasadores en la Sección J7 del AISC Especificación.
Para el muro HSS,
R
norte
= 1 8. FA
y pb
1,8 F y td si
1.8 (46 ksi) (0.233 pulg.) (
en.)
12.1 kips
LRFD
ASD
.
0 .75 0 75 12
R norte
1 .9 08
.
.
6.22 kipps
.
R norte
kips kips>
kips
2 .00 6
12 1
= =05
=. 2 00 kips> 4.24 kips
Okay
Okay
Para el ángulo,
FA
y pb
R norte = 1 8.
=
1 .8 1F8ytd
=
36. 10
(1
=
.
ksi
) (4 s en. ) (
en. )
kips
LRFD
ASD
.
0 .75 0 75 10
R norte
1 .7 58
.
.
6.22 kipps
R norte
kips kips>
Okay
=
.
2 .00
kips
5
00 10 1
= =0=. 2 5 5 kips
> 4 4. 24 kips
Okay.
Nota: un diseño completo de esta conexión también incluirá comprobaciones de la sección bruta y neta del ángulo y la resistencia a la rotura del corte del bloque. Estas verificaciones se
omiten por brevedad en este ejemplo.
Ejemplo 3.2: espárragos roscados en tensión
Dado:
Verifique la adecuación de la conexión que se muestra en la Figura 3-3. La conexión consta de tres
- pernos roscados de diámetro interno
soldado al HSS espaciado a 2 pulgadas de distancia. Suponga que el grosor de la banda del canal es suficiente para evitar cualquier reducción en la resistencia del perno debido a la acción de
palanca. El total de cargas muertas y vivas son PAGS re 3.00 kips y PAGS L 9.00 kips, respectivamente. Suponga que no hay carga axial en el HSS.
18 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
De AISC Manual Tabla 2-3, las propiedades del material son las siguientes:
HSS 8 8
ASTM A500 Grado B
F y 46 ksi
F tu 58 ksi
Para el -in. tacos, el material es ASTM A307 con F tu 60 ksi. De AISC Manual Tablas 1-12, las
propiedades geométricas de HSS son las siguientes:
HSS 8 × 8 ×
si 8.00 pulg.
H 8.00 pulg.
t
0.581 pulg.
Solución:
Fuerza requerida
Del Capítulo 2 en ASCE 7, la fuerza requerida de la conexión es:
LRFD
PAGS u =1.2 3.00
( kips
ASD
) + 1 .6 9( 00.
+ 9 .00
PAGS a =3.00 kips
kips )
= 12 .0
= 18 0
. kips
kips
kips
Resistencia a la tensión de los tres espárragos
De AISC Especificación Sección J3.6 y Tabla J3.2 (partes roscadas), la resistencia a la tensión nominal de cada espárrago es:
r norte
FA
( Especificaciones. Eq. J3-1)
Nuevo Testamento
si
2
0 .75 F tud
44
(ksi) k
0 .75 60
8 .84
2
2
44
iips
s
2
3.00 "
PAGS re PAGS L
Hannel
PAGS re PAGS L
6.00 "
Figura 3-3. Conexión de espárrago roscado a HSS en tensión.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 19
Para tres pernos, la resistencia a la tracción disponible es:
LRFD
ASD
0 .75
2 .00
r norte
3
R norte
R norte
3 0 75
. 8 84 19
. 9
.
3
r norte
3 8 84
.
kips
18 0
. kips
kiips
Okay
kips
2 .00
13 3.
12 .0
kips
kipss
Okay
Fuerza de extracción del perno
Para la extracción de un solo espárrago debido a la tensión, el enfoque dado en la Sección 3.2 se puede adaptar. No hay una cabeza de sujeción en contacto con la superficie interna, y la
extracción se debe al corte a través de la pared del HSS como resultado de la tensión a través de la soldadura alrededor del perímetro del perno; re w puede tomarse como el diámetro del perno
en este caso. La fuerza de extracción de cada perno es,
r norte
F
tu
dtw
0 .6
2
0 .6
ksi
58
0 .581
en.
en.
331 .8kips
Para tres pernos, la resistencia a la tracción disponible es:
LRFD
ASD
2 .25
0 .67
R
norte
R
r norte
3
3 0 67
. 31 8 63. 9
.
norte
3
r norte
3 31 8.
kips
18 0
. kips
kiips
Okay
kips
2 .25
42 4.
kips
12 . 0 0 kips
Okay
HSS resistencia a la distorsión de la pared (plastificación)
Para la resistencia a la distorsión de la pared HSS, se puede utilizar el enfoque que se proporciona en la Sección 3.2. El criterio de la línea de rendimiento para las conexiones T en el AISC Especificación
Comentario de especificación y la Figura 8-2 (a) en esta Guía de diseño.
Las dimensiones efectivas de la "rama sólida", como se muestra en la Figura 3-4 son:
.
si b = ( 2 2 00
= 4 .50
Hb=
en.
) + • 2••
2
en. •
2
••
en.
diámetro del perno
= 2
en.
Especificación es una solución general de rendimiento y se considera aplicable para situaciones donde
En este caso,
cama
si
y desayuno
0 .563 0 85 .
Okay
20 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
0,85
Especificación son:
B t = 8 .00 0 581
13. 8 35
. en ≤
en.
=
Fy=
FFy
ksi
< 52
46
=
tu
=
Okay
ksi
Okay
46 ksi
58 ksi
0 .793 0 <8
.
Okay
De AISC Especificación
QF
1.0 porque no hay carga axial en el HSS:
media
si
pensión
2 en.
.
pulg.
8 00 0 0625
.
F yt
PAGS
pecado
norte
PAGS norte =
46
2
2
4
1
0 .581
ksi
= 98 4
.
QF
( Especificaciones.
1
en.
2
2 0 0625
.
10
-
. 563
+
4
10
1 .0 90 °
. 5563
pecado
kips
La resistencia disponible de la conexión para el estado límite de la distorsión de la pared HSS (plastificación) es:
LRFD
ASD
1 .50
1 .00 1 00 98
PAGS norte
4 .98 4
.
.
kips
R norte
kips
18 0
.
kips
98 4.
kips
1 .50
Okay.
65 6.
kips
12 .0
kips
Nota: Un diseño completo de esta conexión también incluirá una verificación de la web del canal en flexión. Esta verificación se omite.
8.00 "
H si 2 "
4"
2.00 "
2.00 "
4"
si si 4.50 "
Figura 3-4. Patrón de línea de rendimiento de la rama de tensión.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 21
Okay.
EJEMPLO 3.3: PERNOS EN TENSIÓN
Dado:
Determine la resistencia a la tracción disponible, T C, del WT 5 22.5 hecho de material ASTM A992 atornillado a una SAW18 18
caja
sección hecha de material ASTM A572 Grado 50 como se muestra en la Figura 3-5. Los tornillos son tornillos ASTM A325 de diámetro interno en agujeros estándar. Tenga en cuenta que el
grosor de diseño para las secciones de la caja SAW es el grosor real de la pared del miembro. (a) Resuelva el problema asumiendo que la acción de palanca no limita la resistencia de la
articulación.
(b) Determine cómo la acción de palanca afecta la resistencia de la junta determinada en la Solución (a).
De AISC Manual Tabla 2-3, las propiedades del material son las siguientes:
SAW18 18
caja
ASTM A572 Grado 50
F y 50 ksi
F tu 65 ksi
WT 5 22.5 ASTM
A992
F y 50 ksi
F tu 65 ksi
De la literatura del fabricante y AISC Manual La Tabla 1-8, la sección del cuadro y las propiedades geométricas de WT son las siguientes:
SAW18 18
caja
si 18.0 pulg.
H 18.0 pulg.
t 0.625 pulg.
UNA 41.4 pulg. 2
WT 5 22,5
t w 0.350 pulg.
si F
8.02 pulg.
tF
0.620 pulg.
PAGS=re 200 kips
PAGS L = 200 kips
Orificio de acceso
reforzado
(4) s " dia.
Pernos ASTM A325-N
8.00 "
6.00 "
T CVI 18 × 18 × s
5.50 "
WT 5 × 22.5
PAGS D = 200 kips
PAGS L = 200 kips
Figura 3-5. Conexión de sección de caja atornillada WT a SAW en tensión.
22 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
La conexión tiene
pisos, W 1
- Tuercas ASTM A563 de diámetro interno dentro de la sección de la caja. De AISC Manual Tabla 7-15, el ancho a través de
en. El medidor, gramo 5.50 pulg.
Solución (a):
Perno de resistencia a la tracción
De AISC Manual Tabla 7-2 (que se basa en AISC Especificación Sección J3.6), la resistencia a la tracción disponible por perno para el estado límite de ruptura a la
tensión, sin considerar la acción de palanca, es:
LRFD
r norte
ASD
r norte
20 7
. kips Para el grupo de
cuatro tornillos:
13 .8kips
Para el grupo de cuatro tornillos:
TC
44 4 20
r norte7
82 8
r norte
TC
44 4 13 8
.
55 2
. kips kips
.
. kips kips
Fuerza de extracción del perno
Para la extracción de un solo perno debido a la tensión, el enfoque dado en la Sección 3.2 se puede adaptar. En este caso, re w puede tomarse como el ancho de la tuerca, W. La fuerza de
extracción de cada perno es:
r norte
F
tu
0 .6
65
ksi
dtw
0 .6 1
z
en.
0 .625
en.
81 4
. kips
Para cuatro pernos, la resistencia disponible es:
LRFD
ASD
2 .25
0 .67
TC
44
TC
r norte
4 0 67
. 81 4 218
. kips kips
44
r norte
4 81 4
145
.
2 .25
kips
kips
HSS resistencia a la distorsión de la pared (plastificación)
Para la resistencia a la distorsión de la pared del HSS, se puede utilizar el enfoque dado en la Sección 3.2 considerando el bloque de área cargado en la cara de conexión del HSS limitado
por las cargas de cuatro puntos (pernos en tensión). El criterio de la línea de rendimiento para las conexiones T se da en AISC Especificación
Especificación es una solución de línea de rendimiento general que se considera
aplicable para situaciones donde
0,85. Conservadoramente, use si si 5.50 pulg. Y H si 6.00 in. En este caso,
cama
si
y desayuno
5 .50 en
18 0. en.
0 .306 0 85 .
Okay
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 23
Especificación son:
B t = 18 .0 0 625
28. 8 35
. en ≤
en.
=
Fy=
FFy
==
Okay
ksi
< 52
50
50 ksi
65 ksi
tu
0 .769 0 <8
1 .3 0 4 .
Q F
ksi Okay
.
Okay
U
1 .0
para acorde (superficie de conexión
( Especificaciones.
as) en compresión
dónde
ARRIBA
=
r
AF C
+
M r
SF C
( Especificaciones.
Del Capítulo 2 en ASCE 7, la resistencia axial requerida, PAGS r, es:
LRFD
ASD
PÁGINAS
=
r
tu
=
=
PÁGINAS
r
una
1 .2 200
(
kips
) + 1 .6 200
(
kips )
= 560 kips
= 200
kips
= 400
kips
+ 200
kips
Porque no hay momento en la columna, METRO r 0.
LRFD
ASD
FF
= = 50
C
y ksi
F C = 0 .6 30
Fy
= 0
U=
560
41 4.
entra
2
(
en juego.
50
ksi )
+ 00
U=
400
41 4.
2
entra
(
en juego.
30 0.
ksi )
+ 00
= 0 .322
= 0 .271
1 .3 0 4 0. 271
QF
. ksi
.
0 .306 0
QF
1 .3 0 4 0. 322
.
0 .306 0
879
.
946
.
La resistencia nominal se determina a partir de,
PAGS
pecado
norte
F yt
2
2
1
4
QF
1
dónde
media
si
pensión
6 .00 18en
0 0 .333en.
.
24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
( Especificaciones.
La resistencia disponible para el estado límite de la distorsión de la pared HSS (plastificación) es:
LRFD
ASD
1,50
1.00
PAGS norte
50
0 .625 2 en.
ksi
PAGS norte
50
2
4
10
0 .946
. 3306
2
4
10
0 .879
. 3306
90
pecado
98 9
. kips
TC =
PAGS
norte
1 .00 106
306 .
90
pecado
106 kips
TC
0 .625 2 en.
0 333. 1 0
0 333. 1 0
306 .
ksi
PAGS norte
98 .9
kips
==Ω
106 kips
1 .50
65 9. kips
kips
Por lo tanto, la resistencia del perno gobierna con la resistencia a la tracción disponible, T C 82.8 kips para LRFD, y T C 55.2 kips para ASD.
Solución (b):
En la Solución (a) se determinó que gobernaba la resistencia a la tracción del perno. Para que las fuerzas disponibles calculadas sean válidas, el grosor de la brida en T debe cumplir con
el grosor mínimo requerido para eliminar la acción de palanca (consulte la página 9-10 en el AISC Manual) a una carga igual a la resistencia a la tensión calculada del perno.
si
distancia desde la línea central del perno hasta la cara de la banda en T, pulg.
gt w25
50.
- 0 .350 2 en.
en.
2,58 pulg.
si'
distancia de la cara del perno a la cara de la banda en T, pulg.
bd-si2
2 .58
en.
-s
en.
2
2,27 pulg.
El ancho tributario, pags, es:
pags 8
pulg.
2
4.00 pulg.
De acuerdo con la página 9-11 del AISC Manual, p preferiblemente no debe exceder el medidor, gramo, igual a 5,50 pulgadas en este caso. Este límite es mayor y, por lo tanto, no
controla en este caso.
Usando la resistencia a la tracción del perno, el espesor requerido para eliminar la acción de palanca (con la resistencia disponible del perno igual a
r norte 20.7 kips para LRFD y r norte/
13.8 kips para ASD) es:
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 25
LRFD
rbnortepF
4 .44
t min
ASD
t min
tu
4 .44 20 7 . kips
44. 00
en.
2 .27 en.
sesenta
ksi y cinco
tF
t min
re h
en.
1 re
pags
14
- norte
00 en.
.
en.
0.828
una bg F 2
8.02 pulg. - 2
5.50 pulg.
1,26 pulg.
una'
sesenta
ksi y cinco
t f, La acción de palanca reduce la resistencia de los pernos y, por lo tanto, debe considerarse. Usando el procedimiento
0.896 pulg.
re'
2 .27 en.
0.896 pulg.
0.620 pulg.
tC
b
pF tu
4 .00
en.
proporcionado en la página 9-12 del AISC Manual para el cálculo de Q:
t
r norte/ /
6 .66 13 8 . kips
0.896 pulg.
Porque t min
6 .66
anuncio si ≤
2 1 25
bd+
.
en.
1,26 pulg. s
2
si
2
1 .25 2 58.
en.
s
en.
2
1.57 pulg. 3.54 pulg.
Por lo tanto, una' 1.57 pulg.
licenciado
en Letras
2 .27 1
57.
en.
1,45
26 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
ttC
1
2
1
1
1 0 828 1
1 .45
.
0 .896 0 en
.
620
2
en.
1
0 .537
' 1:
Con 0
Q
tt C
2
1
0 .620 0
896
. en en.
2
11 0 828
. 0 537.
0 .692
Por lo tanto, para los cuatro tornillos:
LRFD
R norte
ASD
R norte
4 ( r norte) Q
44
r norte
Q
4 (20.7 kips) (0.692)
4 13 8.
57,3 kips
0 .692
38 .2kips kips
En comparación con la Solución (a), la acción de palanca reduce la fuerza disponible en aproximadamente un 30%.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 27
28 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Capítulo 4
Conexiones de momento
4.1 VIGAS W A COLUMNAS HSS
Profundidad e inclinación de las bridas. La calza en el campo con cuñas
La información contemporánea sobre las conexiones de momento a las columnas
HSS es limitada en la literatura, aunque algunas recomendaciones aparecen en
convencionales o cuñas de dedos es el método más utilizado. Los ejemplos en
este capítulo ilustran los estados límite que deben considerarse en el diseño.
guías de diseño como por Packer y
4.2 VIGA CONTINUA SOBRE LA COLUMNA HSS
AISC Manual analiza siete tipos de estas conexiones:
Una viga continua sobre una columna HSS, como se muestra en la Figura 4-1, es una
conexión muy eficiente para la construcción de un solo piso. Sin embargo, hay un
importante problema de estabilidad que debe considerarse. En este tipo de construcción,
la viga está apuntalada solo en la brida superior. Por lo tanto, el movimiento fuera del
plano en la parte superior del HSS está restringido solo por la rigidez a la flexión
relativamente débil de la banda de la viga, lo que aumenta en gran medida la longitud
efectiva de la columna.
Al igual que con toda esta Guía de diseño, el alcance está restringido a aplicaciones
no sísmicas. Tenga en cuenta que las conexiones de momento HSS a HSS se tratan en
el Capítulo 9 de esta Guía de diseño.
La mejor configuración para una aplicación en particular depende de cuatro
factores:
La restricción a este movimiento debe incrementarse agregando refuerzos a la
banda, como en la Figura 4-1 (a), o usando una extensión de cuerda inferior a la
viga soportada por la viga en la conexión como en la Figura 4-1 (b ), o ambos,
como se ilustra en la Figura 4-1 (c). El refuerzo en (a) también se puede usar
como la conexión de encuadre ortogonal. Ver el AISC Manual Parte 2 para
1. La magnitud del momento que debe transferirse al HSS
información adicional y detalles para vigas que se enmarcan continuamente sobre
columnas.
2. La magnitud del momento que debe transferirse a través del HSS
AISC Manual
3. La magnitud de la fuerza axial en el HSS
2005c) es un haz continuo sobre una columna HSS, pero solo se evalúan los
4. Los requisitos para la estructura ortogonal El detalle de la conexión
estados límite asociados con una carga concentrada en el extremo de un HSS.
debe adaptarse a las tolerancias de fresado de la viga W. Estos incluyen
El ejemplo 4.1 de la sección 4.5 examina todos los estados límite.
variaciones en el
(una)
(si)
(C)
Figura 4-1. Viga sobre la conexión de columna HSS.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 29
4.3 CONEXIONES A TRAVÉS DE LA PLACA
La resistencia de las bridas en tensión y compresión se calcula al
Si el momento requerido de transferencia a la columna es mayor que el que puede
proporcionar una placa base atornillada o una placa de tapa, o si el ancho del HSS es
mayor que el de la viga en forma de W, se puede conectar una placa pasante totalmente
restringida (FR) usado. Ejemplo
4.2 muestra un cálculo para una conexión de placa pasante.
considerarlas como placas transversales que actúan sobre la cara de la
columna HSS. Para obtener la máxima eficiencia, el HSS debe ser grueso, y
el ancho de la brida de la viga debe estar cerca del ancho plano del HSS,
estimado como si 3 t.
El límite establece que debe considerarse en AISC Especificación
4.4 CONEXIONES DIRECTAMENTE SOLDADAS
debido a la distribución desigual de la carga, el rendimiento de corte HSS (perforación), la
Se puede lograr una transferencia de momento soldando las bridas de la forma de W
tensión de la pared lateral y la falla de compresión de la pared lateral. Sin embargo, el
directamente a la pared de la columna HSS como se muestra en la Figura 4-2. La
rendimiento de corte solo necesita verificarse para ciertos anchos de brida y los estados
conexión de placa única transfiere toda la fuerza de corte y facilita la erección de la
límite de la pared lateral solo se aplican cuando los anchos de brida y HSS son iguales.
viga. Estas conexiones pueden ser capaces de desarrollar la resistencia a la flexión
Esto también se tabula en la Tabla 7-2 de esta Guía de diseño. El ejemplo 4.3 muestra un
completa del HSS (dependiendo principalmente del ancho del haz en relación con el
cálculo para una conexión soldada directamente.
ancho de la columna HSS). Sin embargo, la resistencia a la flexión completa de la
forma de W rara vez se puede lograr.
Figura 4-2. Conexión soldada directamente.
30 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
4.5 EJEMPLOS DE DISEÑO DE CONEXIÓN
Ejemplo 4.1: haz de conexión de columna HSS
Dado:
Verifique la adecuación de la conexión que se muestra en la Figura 4-3, entre dos tramos W 18 40 viga apoyada por un HSS 8 8 columna. Las cargas axiales muertas y vivas axiales
son PAGS re 7.50 kips y PAGS L 22.5 kips, respectivamente. El momento transferido a través de la interfaz de viga a columna consiste en momentos de carga muerta y en vivo de METRO
re
4.50 kip-ft y METRO L 13.5 kip-ft, respectivamente. De AISC Manual En las tablas 2-3 y 2-4, las propiedades del material son las siguientes:
HSS 8 8
ASTM A500 Grado B
Fy
46 ksi
F tu
58 ksi
W 18 40 ASTM
A992
Fy
50 ksi
F tu
Placa de
tapa de 65 ksi
ASTM A36
F yp 36 ksi
F arriba 58 ksi
De AISC Manual Tabla 1-12, las propiedades geométricas de HSS son las siguientes:
HSS 8 8
H 8.00 pulg.
si 8.00 pulg.
t
0.233 pulg.
(una)
(si)
Figura 4-3. Viga W sobre conexión de columna HSS.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 31
De AISC Manual Tabla 1-1, las propiedades geométricas en forma de W son las siguientes:
W 18 40
re 17.9 pulg.
t w 0.315 pulg.
tF
0.525 pulg.
k 0.927 pulg.
k1
en. El medidor, gramo, es 3.50 in. para el W 18
40.
Las propiedades geométricas de la placa de la tapa y los pernos son las siguientes:
Placa de tapa
longitud 14.0 pulg.
ancho 9.00 pulg.
t pags
0.500 pulg.
Pernos ASTM A325
re si
en.
Solución:
Del Capítulo 2 de ASCE 7, la fuerza requerida es:
LRFD
PAGS u =1.2 7.50
( kips
= 45 0
.
ASD
) + 1 .6 22
( 5 . kips )
= 30 0.
kips
METRO u 1.2
=
4.50
( kip-ft
= 27 .0
+ 22 5.
PAGS a =7.50 kips
) + 1 .6 13
( 5. kip-ft )
kips
METRO a =4.50 kip-ft
= 18 .0
dormir-fft
kips
+ 13 .5 kip-ft
kip-ft
Carga extensible en perno
Calcule la tensión del perno, T r, suponiendo que la fuerza de compresión, C r, actúa en la cara de la columna como se muestra en la Figura 4-3 (a). De la suma de fuerzas y
momentos con C r C tu y T r T tu para LRFD, y C r C una y T r T una para ASD, la tensión del perno requerida se determina de la siguiente manera:
LRFD
C r C u; T r T tu
C r C una; T r T una
PAGS
= =45
- 0
. kips
tu
= =30- .0kips
PAGS
una
2 T tu
C tu
= 324
METRO
=
tu
(12 pulg./ft )
kip-in
en
2
= 4 .00
en.
C tu +
= 216
( 45 0.
11 0.
en
2
kips
(2T )
METRO
=
una
tu
+ 2 T tu ) + 5 .50
en. ((2 T tu )
2 T u = . kips
15 2en 2 pernos
Tu=
(12 pulg./ft )
METRO a 18
=
0. kip-ft
kip-in.
8 .00
2 T una
C una
METRO u =27 0. kip-ft
324
ASD
15.2 kips 2
= 7.60 kips / perno
32 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
kip-in.
8 .00
en
2
C una +
11 0.
en 2
(2T )
una
216 kip-in. 4.00 pulg. (30.0 kips 2 T una) 5,50 pulg. (2 T una)
2 T a = . kips
10 1
en 2 pernos
Ta=
10 .1
2
= 5 .05
kips kips / perno
Efecto de la acción de palanca: brida en forma de W
Verifique el grosor de la brida para la acción de palanca según la Parte 9 del AISC Manual.
Usando la Figura 4-3 (b):
b = distancia desde la línea central del perno hasta la cara de bbeamweb
= -( gt w /
=
)
2
( 3 . 50 pulg. - 0 .315
en. )
2
= 1 .59 i en.
si distancia de la cara del perno a la cara de la telaraña
bd si
2
1 .59
en.
1 .22
en.
w
en.
2
p = longitud tributaria por par de tornillos en la dirección perpendicular, que debería preferir
entre el pai
ir de tornillos,
ferablemente no exceda el medidor
gramo
= =gramo
3
. 50 pulg.
La siguiente es una verificación simplificada proporcionada en la Parte 9 del AISC Manual basado en la ecuación "sin acción de palanca".
LRFD
4 .44 T tub
t min
t min
pF tu
4 .44 7 60.
kips / perno
3 .50
0 .425
Porque t min
ASD
0 .425
en.
en. <
0 .525
6 .66 T una
b
pF tu
6 .66 5 05.
1 .22 en.
3 .50
sesenta
ksiy cinco
en.
en.
0 .425
Okay
0 .425
en.
en. <
0 .525
kips / perno
en.
en.
1 .22
sesenta
ksiy cinco
Okay
t f, No hay acción de palanca en la brida de la viga.
Efecto de la acción de palanca - placa de tapa
Verifique el grosor de la placa de la tapa para la acción de palanca según la Parte 9 del AISC Manual.
Usando la Figura 4-3 (a):
b = distancia desde la línea central del perno hasta la cara del HHSS
(11 0.
en.
= 1 .50
en.
=
- 8 .00
en )
2
si distancia
=
de la cara del perno a la cara del HSSS
= -bd si
= 1 .50
2
en.
-
w en.
2
= 1 .13 en.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 33
en.
p = longitud tributaria por par de tornillos en la dirección perpendicular, que debería preferir
entre el pai
ferablemente no exceda el medidor
ir de tornillos, gramo
= =la
9.000
mitad del ancho de la tapa
2 4 50 en.
=.
en.
Utilizar pags 4.50 pulg.
La limitación del calibrador dada en la página 9-11 del AISC Manual no se aplica a esta configuración porque con la flexión comprobada en la cara del HSS, y el "indicador" siendo
interrumpido por el HSS, un valor artificialmente grande de gramo resultados. La siguiente es una verificación simplificada proporcionada en la Parte 9 del AISC Manual basado en
la ecuación "sin acción de palanca".
LRFD
T tub '4
4 .4
t min =
4 .44 7( 58.
kips / perno
4 .50
= 0 .382
0 .382
en.
) (1 .13
en..
)
( 58 ksi )
pF arriba
6 .66 5( 05.
=
0 .500
en.
0 .382
Okay
kips / perno
4 .50
= 0 .382
en.
en. <
6 .66 T una
b '
t min =
pF arriba
=
Porque t min
ASD
en. <
en.
) (1 .13
en..
)
( 58 ksi )
en.
0 .500
en.
Okay
t pags, no hay acción de palanca en la placa de la tapa.
Perno disponible resistencia a la tracción
Debido a que no hay acción de palanca, la resistencia requerida del perno es T r ( T tu para LRFD y T una para ASD). La resistencia a la tracción disponible, r norte y r n / , de un perno ASTM
A325 de diámetro interno se proporciona en AISC Manual Tabla 7-2.
LRFD
ASD
r norte
T
tu
r norte
29 8
.
kips / perno
kips
> 7 .60 kips
29 8.
7 .60
kips / perno
r norte
T una
r norte
19 .9kips / perno
19 9.
Okay
kips
5 .05
kips / perno
> 5 .05 kips
Okay
Haz web local cediendo
El estado límite del rendimiento local de la viga se verifica de la siguiente manera. Determinar la fuerza de compresión, C r, dónde
C r C tu para LRFD y C r C una para ASD.
LRFD
CPT
=+=
tu
tu
2
ASD
CPT
= + =una
una
tu
+ 2 (7 60
.
45 0.
kips / perno
)
= 60 2
. kips
kipss
2
una
30 0.
+ 2 (5 05
.
= 40 1
. kips
kipss
Suponga una pendiente de dispersión de 2.5: 1 o un ángulo de dispersión de 21.8 ° de la carga desde la pared del HSS a través de la placa de la tapa. Del AISC
Comentario de especificación
norte
= +t = 5 t0pags
233
.
= 73.
en.
. 2
+ 5 (0 500
en. )
en.
34 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
kips / perno
)
FF
= = 50
yw
y ksi
De AISC Especificación Sección J10.2,
t
5 k5 NF
0 927
R norte
( Especificaciones. Eq. J10-2)
yw w
.
2 .73
en.
50
en.
0 .315
kssi
en.
116 kips
LRFD
ASD
1 .50
1 .00
R norte 1 00.116
116
116 kips
R norte
o.kk.
77 3.
60 2
. kips
kips
kips
116 1 kips
50
. kips
77 3
.
kips
40 1.
kips
o.kk.
Haz de red paralizante
Verifique el estado límite de la paralización de la viga mediante AISC Especificación Sección J10.3 y la siguiente ecuación.
•
R norte=
2
0 .80 1t w3
••
•
+
15.
ttw•
N • ••
d
F
•
EF yw
tt f
••
•
••
( Especificaciones. Eq. J10-4)
w
Usando AISC Manual Tabla 9-4, esta ecuación se puede simplificar de la siguiente manera:
LRFD
ASD
por Dakota del Norte 2.73 pulg. /17.9 pulg. 0.153 0.2:
2 46 3RNRRR
+
3
R n=
3
= 3 60.
kips kips /
44
=
.
posada.
Rn=
2 46 3 .
por Dakota del Norte 2.73 pulg. /17.9 pulg. 0.153 0.2:
44
R norte
= 2 30R93
RR
3
= 2 40.
44
kips
+ 2 .73
3 .60
en.
kips / pulg.
R norte
= 1112 kips
kips
> 60 2.
112
=
+ NR 4 4
. kips kips
/
posada.
= 2 30 9 .
kips
2 .73
en.
2 .40
kips / pulg.
= 774 .9kips
kips
74 9.
Okay
kips
> 40 .1 kips
Okay
Tenga en cuenta que si se aplicara la fuerza axial total en la brida superior de la viga sobre la conexión, el pandeo por compresión de la banda (AISC) Especificación La Sección J10.5)
también se verificaría para determinar si se requiere un refuerzo sobre la pared del HSS.
HSS fuerza de la pared
La fuerza de compresión en la pared del HSS puede no distribuirse uniformemente en todo el ancho de la pared del HSS debido al retraso de corte. Este fenómeno también se discute en
la Sección 7.4 de esta Guía de diseño. Suponga que la fuerza en la red del haz se dispersa en una pendiente de
2.5: 1 (o 21.8 °). De Carden et al. (2008):
norte= 2 k 1 + 5 5t F
= (2
metro en .
= 4 .25
) + 5 5( 0 .525
)
yo
norte.
en.
De AISC Especificación
55
t p + = ( norte
5 0 500
.
= 6 .75
en .
) + 4 .25
en . <=si
8 .00
norte.
yo
norte.
yo
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 35
Porque (5 t pags NORTE) SI, La fuerza disponible del HSS se calcula normalmente sumando las contribuciones de las dos paredes en las que se distribuye la carga. Sin
embargo, en este ejemplo, solo una pared está sujeta a la carga de compresión, C r.
Rendimiento local de la pared HSS
Verifique el estado límite del rendimiento local de la pared HSS utilizando la siguiente ecuación de AISC Especificación
(La Tabla 7-2 de esta Guía de diseño proporciona la ecuación para dos paredes). Para una pared:
RF
t
norte
5 t pags
y
46
0 .233
ksi
772 .3
N BF t
( Especificaciones.
y
5 0 500
. norte
en.
yo
norte.
4 .25
en.
8 .00
en.
46
0 .233
ksi
en.
85 7
. kips
kips
La fuerza disponible es,
LRFD
ASD
1 .50
1 .00
1 .00 72 3 72
. kips
R norte
3 72 3 kips
. kips
.
72 3
. kips
R norte
6 600. 2kips
1 .50
48 2 48 2 .
Okay
.
kips
40 . 11 kips
kips
Okay
HSS pared local paralizante
Verifique el estado límite del paralizado local de la pared HSS utilizando la siguiente ecuación de AISC Especificación
Tabla 7-2.
R norte
nótese tt
2
0 .80 1t 6
bien
EF yptt
( Especificaciones.
pags
.
1 6 4 25
8 .00
2
.
0 0. 880 0 233
15.
en.
en
0 .233 0 pulg.
en.
. 5500 en.
15.
( 29 000
,
46
ksi
0 .233
en.
ksi)
0 0. 500
en
148 kips
La fuerza disponible es:
LRFD
ASD
2 .00
0 .75
R norte
0 .75 148
148 kips
R norte
111 111
2 .00
74 0 74 0.
60
kips2
. kips
kips
kips
o.kk.
.
kips
kips
40 1.
kips
o.kk.
Tamaño de soldadura entre el HSS y la placa de la tapa
Suponiendo un ángulo de dispersión de carga máxima de 45 °, la soldadura de la placa de tapa al HSS puede verificarse evaluando una carga por pulgada del menor de T r / gramo o T r / ( re
si
2 si), dónde si es la distancia desde el centro del perno hasta la cara del HSS. Si 2 gramo o 2 ( re si 2 si)
excede el ancho del HSS, SI, la soldadura debe verificarse por 2 TUBERCULOSIS.
Verificar si 2 g B y 2( re si 2 b) B:
2gB
≤
2 (3 . 50 pulg. ) = 7 .00
en.
< 8 .00
en .
Okay
2 ( re si 2 b) B
2
w en.
2 11 0.
en.
8 .00
en.
2
7 .50
en.
8 .00
yo
nn.
36 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Okay
Determinar el mayor de T r / gramo o T r / ( re si 2 si):
LRFD
ASD
Con T r T una
Con T r T tu
T g tu
=
=
7 .60 3 kips
pulg.
.
=
5 .05 3
. 50 pulg. Kips /
1 44
pulg.
. kips
=
7 .60 2 entra
2 si
=
. 50 pulg. Kips /
2 17
T tu
d b+=
T g una
(
w
+0 1 1
en
11juego.
.
33 kips / pulg.
.
pulg. - 8.00 pulg.
5 .05 2 entra
T una
)
2 si
d b+=
w
=
Utilizar T u / gramo en la determinación del tamaño de la soldadura.
.
(
+0 0 7
en11
juego.
.
en. - 8.00 pulg.
)
448 kips / pulg.
Utilizar T una /( re si 2 si) en la determinación del tamaño de la soldadura.
Usando el procedimiento dado en el AISC Manual Parte 8, determine el tamaño de soldadura requerido.
LRFD
R norte 1 392.
R lnorte
ASD
R norte
Dl
Ω
T tug
= 0 928
. re
l
T una
g
R norte
l
7 .60 3 kips
5 .05 3 kips
0 .928 re ≥
1 55 . 50 pulg. Dieciseisavos de pulgada de uso. Tamaño mínimo de
1 .392 re ≥
1 56 . 50 pulg.
re ≥
.
Dieciseisavos de un
n-inch
re ≥
.
soldadura con 70 ksi de metal de aporte.
Usar en. Tamaño mínimo de soldadura con 70 ksi de metal de aporte.
Ejemplo 4.2: conexión a través de la placa
Dado:
Diseñe una conexión de placa pasante como se muestra en la Figura 4-4. Use pernos A325-N de 1 pulg. De diámetro en orificios estándar y metal de relleno de 70 ksi. Las cargas
muertas y vivas aplicadas se muestran en la Figura 4-4. Las cargas en las dos vigas pueden invertirse; por lo tanto, la conexión debe ser simétrica.
Figura 4-4. Conexión de momento a través de la placa.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 37
De AISC Manual En las tablas 2-3 y 2-4, las propiedades del material son las siguientes:
HSS 20 12
ASTM A500 Grado B
F y 46 ksi
F tu 58 ksi Placas
ASTM A36
F yp
36 ksi
F arriba 58 ksi
W 16 57 ASTM
A992
F y 50 ksi
F tu 65 ksi
De AISC Manual Tabla 1-11, las propiedades geométricas de HSS son las siguientes:
HSS 20 12
si 12.0 pulg.
H 20.0 pulg.
t
0.465 pulg.
De AISC Manual Tabla 1-1, las propiedades geométricas en forma de W son las siguientes:
W 16 57
si F
7.12 pulg.
re
16.4 pulg.
tF
0.715 pulg.
gramo
3 en.
Solución:
Del Capítulo 2 de ASCE 7, las fortalezas requeridas son:
LRFD
V tu izquierda
=
ASD
1.2 8.00
( kips kips)
V una
= 8.00 kips
izquierda
= 9 60
.
V tu Derecha
=
1.2 8.00
( kips
= 48 0
.
V una
kips )
Derecha
=
) + 1 .6 180
(
kip-ft
) + 1 .6 144
(
kips )
)
= 360 kkip-ft
PAGS tu parte superior
= 1.2 48.0
( kips
+ 24 .0 kips
METRO
= 60.0 kip-ft
unaizquierda
)
kip-ft
METRO tu Derecha
= 1.2 60.0
( kip-ft
8.00 kips
= 332 .0kips
ki pps
METRO tu izquierda
= 1.2 60.0
( kip-ft
= 72 0.
) + 1 .6 24
( 0.
METRO
=
unaDerecha
60.0 kip
= 240
PAGS una parte =superior
4 48.0 kips
= 288 kips
38 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
+ kip-ft kip-ft
- ft 180
= 192
kips
+ 144
kips
La resistencia axial y de flexión requerida para el equilibrio de la conexión se determina de la siguiente manera:
LRFD
∑ =F
+ 4 48.0 kips
9 .60
kips
v
ASD
+ 288 kips -
PAGS
uconn
∑ =F
= 00
+ 32 . 0 kips + 192 kips -
8 .00
kips
v
PAGS
Aconn
= 00
PAGS
ucon n = 346 kips
PAGS
acon nn =
232 kips
LRFD
∑ =METRO 360
∑ =METRO 240
kip-ft
- 72 . 0 kip-ft pulg. - 2 METRO
uconn
UNA
2)
112 pulg./ft
( 48 0.
kips
- 9 .60
kip-ft
- 60 60
. 0 kip-ft pulg. - 2 METRO
Aconn
UNA
/
( 20 0.
+
ASD
kips )
( 20 0.
+
= 0
2)
112 pulg./ft
( 32 0.
kips
- 8 .00
kips )
= 0
dormir
- ft
METRO uconn= 160
dormir
- ft
METRO Aconn= 100
Use un ancho de placa de 14.0 pulg. Para permitir la soldadura de filetes al HSS. Para comenzar, use un
t F) para determinar la fuerza máxima aproximada en el
grosor de placa igual al grosor de la brida de la viga ( t pags
plato, R tu y R a.
LRFD
dt RMF
16 4.
tu
dt RMF
tu Derecha
0 .715
en.
ASD
en.
R tu
360 ki pp-ft 12 in./ft
kips
R tu 252
16 4.
una
unaDerecha
0 .715
en.
en.
R una
240 ki pie
p p-ft 12 pulgadas /
kips
R una 168
Rendimiento extensible de la placa pasante
Usando AISC Especificación Sección J4.1 (a), determine el espesor de la placa de paso, t pags, basado en el rendimiento a la tracción. La fuerza en el plato, R tu y R una, entonces se puede
determinar.
LRFD
ASD
0 .90
1 .67
RF
una
tu
Arkansas
gramo
UNA
gramo
Fy
y
252 0 kips
t pags
.
0 0 556
( dt +RM )
(16 4.
R tu
s
.
0 0 556
. in. in. in.
Uso
t pags
en.
=
pags
tu
en.
+ s
= 254 kips
2
7 .79 14
. in. in. in.
Uso
t pags
ksi in.
1 .267 7
79.
2
7 .78 14
t pags
36
in. 2
.
kips
168
90. 36 7 78 ksi
( dt +RM )
tu Derecha
en.
) R = 360 kip-ft (112 pulgadas)/ pie
tu
(16 4.
R una 169
=
s
en.
=
pags
una
en.
+ s
unaDerecha
en.
) R = 240 kip-ft (112 pulgadas)/ pie
una
kips
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 39
Rotura por tracción de la placa de paso
Usando el grosor de la placa determinado anteriormente, verifique el estado límite de ruptura por tracción de la placa pasante. Tenga en cuenta que la placa se trata como una placa de empalme. De
AISC Especificación Sección J4.1 (b), la resistencia disponible para este estado límite se puede determinar de la siguiente manera:
RFA
=
norte
tu
( Especificaciones. Eq. J4-2)
mi
FF
= = 58
ksi
tu
arriba
Automóvil
británico
= - club
2 ( re h
norte
gramo
= 8 .75
en.
=. 7 34
en.
2
+ z
en
- 21
( zz
)t
pags
en.
+
en. ) ( 0 0. 6 625 en. )
2
0 .85 0UNA
= ≤ =club
Automóvil
británico
mi
norte
gramo
85. 8 75
( 7. 44 en
=
.
ksi
58
= 426
)
2
.
UNA e = 7 34
Por lo tanto, use
Rn=
en.
2
en.
( 7 .34
2
en
2
)
kips
LRFD
ASD
2,00
0,75
0 .75 426
R norte
R n = 426
kips
320 320
kips kips
254 kips
kips
2 .00
213
Okay.
kips
213 kips 169 kips
Rendimiento compresivo y pandeo de la placa de paso
Usando AISC Manual En la tabla 17-27, calcule el radio de giro de la placa:
r
t pags
=
=
12
s en.
12 0
= 180
.
en.
Determine la ecuación para la resistencia a la compresión nominal, PAGS norte, de AISC Especificación Sección J4.4. Use un espacio de perno, s, de
3.00 pulg. Para L y una distancia de 3.00 pulg. desde el primer perno hasta la cara del HSS.
1 .00 3( 00.
KL r =
en. )
0 .180
=
16 .7 25
<
Por lo tanto, use PFA
=
norte
yg
Esta verificación es la misma que la verificación del rendimiento de tensión y es Okay Usar una PL 14 para la placa de paso.
40 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Okay
Rotura de corte de perno
De AISC Manual La Tabla 7-1, la resistencia al corte disponible por tornillo, basada en el estado límite de la ruptura al corte, es:
LRFD
ASD
r norte
28 3
. kips
vnr
Ω v
El número requerido de tornillos, norte, es:
= 18 8. kips
El número requerido de tornillos, norte, es:
nR
tu
r
norte
vn
254 kips
. kips
28 3 8 98
R una
r norte
v
169
kips
18 8. 8 kips
.
99.
Pruebe con dos filas de cinco pernos a cada lado del HSS con 3.00 pulgadas. espaciado, 3.00 pulg. desde el HSS hasta el primer perno, y 1 pulg. distancia al borde por AISC Especificación
Sección J3.4.
Teniendo en el plato
Use la siguiente ecuación de AISC Especificación Sección J3.10 (a) (i), cuando la deformación en el orificio del perno en la carga de servicio es una consideración de diseño.
R norte= 1 .2
≤ 2 .4 dtF tu
L cu
tF
( Especificaciones. Eq. J3-6a)
FF
= = 58
ksi
tu
arriba
t
= =t 0pags625
.
en.
Para los tornillos finales
Lc=
1 wz en.
- 1
en
2
) (s
en.
= 1 .22 en.
R n = 1 .2 1( 22
.
=
en.
53 1
. kips 2.4
< 1.
(
) (58 ksi )
000 pulg.
en. ) (
) (s 58
ksi )
kips
< 87 0
.
Utilizar R norte = 53.1 kips.
La resistencia del rodamiento disponible se determina de la siguiente manera:
LRFD
ASD
Para los tornillos finales
Para los tornillos finales
0 .75
v
R 0 75 53
. 1
vn
v
.
kips
39 8
. kips
basada en 3 pulg. el espacio entre tornillos es: Para los tornillos interiores
101 kips por pulgada de espesor
R norte 101
kips / pulg.
63 1
. kips
R norte
.
Ω v
2 .00
= =26
536.1kips
kips
De AISC Manual Tabla 7-5, la resistencia del rodamiento disponible
vnr
2 .00
s
en
De AISC Manual Tabla 7-5, la resistencia del rodamiento disponible
basada en 3 pulg. el espacio entre tornillos es: Para los tornillos interiores
r norte
Ω v
R norte
Ω
= 67 4.
kips por pulgada de espesor
.
(s
en )
= 42
= 67
1 .4kipskips
/ pulg.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 41
LRFD (cont.)
TEA (cont.)
Para los 10 tornillos
Para los 10 tornillos
2 39 8.
R norte
8 63 1.
kips
R norte
Ω
kips kips
584
= 2 (26 6.
Okay
390
kips
) + 8 (42 1. kips )
kips kips
= 390
2254 kips
584
kips
>
1169 kips
Okay
Teniendo en la brida de la viga
Use la siguiente ecuación de AISC Especificación Sección J3.10 (a) (i), cuando la deformación en el orificio del perno en la carga de servicio es una consideración de diseño.
R norte= 1 .2
≤ 2 .4 dtF tu
L cu
tF
( Especificaciones. Eq. J3-6a)
F u = 65 ksi
t
= =t F0 715
.
en.
Para los tornillos finales, use una de 2 pulg. distancia al borde al final de la viga.
Lc=
2 en.
- 1z
en
2
= 1 .47 en.
1 .2 1( 47
.
Rn=
=
82 .0
en.
) (0 .715
ksiy cinco
) (sesenta
)
en.
kips 2..4
< 1.00(pulg.
) (0 .715
en.
ksiy cinco
) (sesenta
)
< 111 kips
Utilizar R n == 82 0.
kips
LRFD
ASD
Para los tornillos finales
Para los tornillos finales
0 .75
v
v=
R 0 75 82
. 0
.
vn
kips
2 00 .
.
R norte
Ω v
61 5
. kips
2 .00
= =41
820.0kips
kips
De AISC Manual Tabla 7-5, la resistencia del rodamiento disponible
basada en 3 pulg. el espacio entre tornillos es: Para los tornillos interiores
De AISC Manual Tabla 7-5, la resistencia del rodamiento disponible
basada en 3 pulg. el espacio entre tornillos es: Para los tornillos interiores
vnr
113 kips / pulg. de espesor
r norte
R norte 113
kips / pulg.
0 .715
en.
Ω v
R norte
80 8
. kips
en. )
= =54
75 .0
6kipskips
/ pulg.
2 61 5.
769
769
( 0 .715
.
Ω
Para los 10 tornillos
R norte
= 75 6. kips / pulg. de espesor
kips
8 80 8.
kips
R norte
kips kips
2254 kips
Para los 10 tornillos
Okay
Ω
= 514
514
42 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
= 2 (41 0.
kips
) + 8 (54 0.
kips )
kips kips
>
1169 kips
Okay
El rodamiento no controla.
Longitud de la placa pasante
2 1•• w
=
= 53 5
.
en.
+ 5 (3 00
.
en. ) ••• + 20 .0
en .
en.
Bloqueo de ruptura de corte de la placa de paso
La superficie de falla de control para el estado límite de ruptura de corte del bloque es el área de corte a través de las dos líneas de pernos y el área de tensión entre los dos pernos más
cercanos al HSS. De AISC Especificación Sección J4.3, la resistencia a la ruptura por corte del bloque disponible se determina de la siguiente manera:
FAUFA
+
u nv
R norte= 0 .6
0 .6 FAUFA
+
y gv
≤
bs u nt
( Especificaciones. Eq. J4-5)
bs u nt
FF
= = 58
ksi
tu
arriba
FFy = = 36
yp ksi
L gv =
.
+ 43
( 00
1 w en.
= 13 8
.
en.
UNA gv = ( 2 13 8.
) (s
en.
en )
en. 2
= 17 3
.
2
UNA nv = 17 3.
= 0
en )
- ( 2 4 5. 1 )11
( zzs en. +
en.
)(
en. )
nn. 2
. en. yo
g = 3 2 en.
en.s 2 3
UNA Nuevo Testamento
1zz
en.
en.
en.
1 .48 en. 2
U bs = 1 ya que la tensión es uniforme
El lado izquierdo de la desigualdad dada en la Ecuación J4-5 es:
0 .6 FAUFA
+
u nv
bs u nt
0 .6 58
(
=
ksi
) (11 0.
en.
2
) + 1 (58
k ssi ) (1 .48
en.
) + 1 (58
k ssi ) (1 .48
en.
2
)
2
)
= 469 kips
El lado derecho de la desigualdad dada en la Ecuación J4-5 es:
0 .6 FAUFA
+
y gv
bs u nt
0 .6 36
(
=
ksi
) (17 3.
en.
2
= 460 kips
R n = 460
Debido a que 469> 460 kips, use
kips
LRFD
ASD
2 .00
0 .75
R norte
0 .75 460
R norte
kips
Ω
345 345
kips kips
254 kips
Okay.
=
460 2 00
kips
230 230 .
=
kips
kips
> 169 kips
Okay
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 43
Bloque de ruptura de corte de la brida de la viga.
El patrón de corte del bloque es el corte a través de las líneas de pernos y la tensión desde el último perno hasta las puntas de la brida en ambos lados. De AISC Especificación Sección J4.3, la
resistencia a la ruptura por corte del bloque disponible se determina de la siguiente manera:
R norte= 0 .6
FAUFA
+
u nv
≤
bs u nt
0 .6 FAUFA
+
y gv
( Especificaciones. Eq. J4-5)
bs u nt
F u = 65 ksi
F y = 50 ksi
L gv =
2 en.
= 14 0
.
en )
.
+ 43
( 00
en.
UNA gv = ( 2 14 0.
) (0 .715
en.
en. )
= 20 0
. en. 2
UNA nv = 20 0.
en.
2
- ( 2 4 5. 1 ) ( zz
+
en.
en.
1zz
en.
) (0 .715
en. )
en.
en.
= 1 22. 8en. 2
g = 3 2 en.
0 .715
UNA Nuevo Testamento
7 .12
en.
32
en.
11. 78
en. 2
U bs = 1 ya que la tensión es uniforme
El lado izquierdo de la desigualdad dada en la Ecuación J4-5 es:
0 .6 FAUFA
+
u nv
0 .6 65
(
=
bs u nt
ksi
) (12 8.
en.
2
) + 1 (65
k ssi ) (1 .78
en.
) + 1 (65
k ssi ) (1 .78
en.
2
)
2
)
= 615 kips
El lado derecho de la desigualdad dada en la Ecuación J4-5 es:
0 .6 FAUFA
+
y gv
0 .6 50
(
=
bs u nt
ksi
) (20 0.
en.
2
= 716 kips
R n = 615
Porque 615 <716 kips, use
kips
LRFD
ASD
2 .00
0 .75
0 .75 615
R norte
R norte
kips
Ω
461 461
kips kips
254 kips
Okay.
=
615 2 00
kips
308 308.
=
kips
kips
> 169
kips
Okay
Tamaño de soldadura para conexión de placa a HSS
Diseñe la soldadura de placa a HSS para combinar la fuerza axial y el momento en el lado de compresión donde son aditivos. En referencia a la Figura 4-5:
12+0t
UNA
( BH
w = 2 2
=
(
.
)
en.
garganta
.
+ 20 0
en. ) t garganta
= 664 .0 t garganta en. 2
44 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
H t garganta
3
yo
2
2 Bt garganta
12
3
. 0 0 en.
2 20
2
t garganta
2 12 0.
12
3 ,730 t garganta
2
H
t Throatt
en.
2
20 .0 en
2
en. 4 4
Tenga en cuenta que el grosor de la garganta se descuida por simplicidad en la porción cuadrada ( H / 2) 2 del segundo término en el cálculo de yo
arriba, ya que su efecto sería insignificante.
PA
t
r conn
Resistencia requerida por unidad de longitud de soldadura =
w
Utilizar F EXX = 70
+
garganta
MHr conn (
2)
Eso garganta
ksi.
Usando el procedimiento provisto en la Parte 8 del AISC Manual, determine el tamaño de soldadura requerido para conectar la placa al HSS.
LRFD
R norte 1 392.
R norte
l
1 .392 re
ASD
R norte
Dl
1 .392 DP
Ω
MHuconn
uconn
Aw
2
Rn=
Eso thr avena
garganta
= 0 .928 re l
346 64kips in.
12
20 . 0 0 en
pulg./ft
3 ,730
2)
Eso t garganta
garganta
12
en. 3
20 . 0 0 en
pulg./ft
3 ,730
2
en. 3
0 .928 DD≥ 6 .84 7 kips / pulg. dieciseisavos de
nch
un
MHAconn (
. kip-ft
0 100
2
1 .392 DD≥ 10 6. 7 kips / pulg. dieciseisavos de
≥ 61.
Aw
+
232 64kips in.
0 .928 re
. kip-ft
0 160
Aconn
0 .928 DP≥
Ωl
≥ 37.
Utilizar 2- pulg. de soldadura
nch
un
Utilizar 2- pulg. de soldadura
Resistencia al corte disponible de la conexión de placa única
48.0 kips y V una Derecha
Tenga en cuenta que las cargas de control (consulte el comienzo de este ejemplo) son V tu Derecha
32.0 kips.
Usando AISC Manual Tabla 10-9a con tres pernos ASTM A325-N de 1 pulg. De diámetro y pulg. placa, 9 pulgadas de largo, y F yp 36 ksi, determine la resistencia al corte
disponible de la placa individual.
LRFD
R norte
59 9.
59 9.
kips
ASD
Rn=
kips
48 0
.
Ω
kips
Okay
40 0.
40 0.
kips
kips
> 32 .0
kips
! "??" #
si
H
Figura 4-5. Longitudes de soldadura para conexión de placa a HSS.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 45
Okay
De AISC Manual Tabla 10-9a, el tamaño de la soldadura es
en.
Use un ancho de placa de 3 pulg. Desde el HSS hasta el centro del orificio del perno de 1 pulg. distancia horizontal al borde por AISC Especificación
Tabla J3.4 y AISC Manual Parte 10. Por lo tanto
= 3 .00 4 pulg. + 1 pulg.
w pulg.
ancho de placa
= 75.
La longitud del segmento HSS entre las placas pasantes debe ser mayor que la profundidad de haz nominal para tener en cuenta las tolerancias de fresado. AISC Manual La Tabla 1-22
establece que para una sección de profundidad nominal mayor de 12 pulg., La profundidad máxima encima
pulg. Por lo tanto, la longitud del segmento HSS debe ser mayor o igual que
la profundidad teórica en cualquier sección transversal es
16.4 pulg. 0.125 pulg. 16.525 in. Durante la erección, cualquier espacio entre las placas pasantes y las bridas de la viga debe llenarse con cuñas convencionales o cuñas de dedos.
Ejemplo 4.3: conexión soldada directamente
Dado:
Determine la capacidad de transferencia de momento entre un W 16 57 viga y un HSS 10 10
en la configuración que se muestra en la Figura
4-2. La columna HSS transporta cargas axiales muertas y vivas de PAGS re 100 kips y PAGS L 300 kips, respectivamente. De AISC Manual Tabla 2-3, las
propiedades del material son las siguientes:
HSS 10 10
ASTM A500 Grado B
Fy
46 ksi
F tu
58 ksi
W 16 57 ASTM
A992
Fy
50 ksi
F tu
65 ksi de AISC Manual Tabla 1-12, las propiedades geométricas de HSS son las siguientes:
HSS 10 10
UNA 17.2 pulg. 2
si 10.0 pulg.
H 10.0 pulg.
t
0.465 pulg.
De la Tabla 1-1 del Manual AISC, las propiedades geométricas en forma de W son las siguientes:
W 16 57
si F
7.12 pulg.
re
16.4 pulg.
tF
0.715 pulg.
Solución:
Encajar en la parte plana de la pared HSS
Determine si hay un ancho adecuado para soldar la forma de W a la pared del HSS:
= 7 .12
si F
si
- =3 t
10 0.
<- si
3t
. 8
- ( 3 0 465
en. )
= 6 . en11en.pulg.
7,12 pulg. <8,61 pulg.
Okay
46 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Al aplicar AISC Especificación
si pags si f, t pags
t f, y F sip referir
a la viga.
Límites de aplicabilidad
Los siguientes límites de aplicabilidad dados en AISC Especificación
90 ° 30 °
b FB
Okay
=
0 .712 1 ≤0 .
Bt
=
21 .5 35
≤
Fy
= 46
ksi
≤ 52
ksi
Okay
F yp
= 50
ksi
≤ 52
ksi
Okay
0 .25
≤
FFy
arriba
Okay
=
0 .793 0 ≤8
.
Okay
=
0 .769 0 ≤8
.
Okay
tu
FFyp
Okay
Rendimiento local de la brida de la viga debido a la distribución desigual de la carga.
Usando AISC Especificación
distribución desigual de la carga en la brida de la viga.
R norte
Rn=
10
y
pags
B t F tB F t B
10 21 5
46
(
.
= 70 8.
ksi
kips
( Especificaciones.
yp pp
) (0 .465
en.
) (7 .12
en.
) ≤ 50
ksi
( 0 0. 7 715 en. ) (7 .12
en. )
< 255 kips
LRFD
ASD
1 .58
0 .95
R norte
Rn=
0 .95 70 8 67
. kips
3 .
Ω
kips
70 .8
1 .58
= 44 8. kips
kips
Cizalla HSS (punzonado)
Usando AISC Especificación
aplicable. Porque si pags
si F
7.12 pulg. 0,85 si 0.85 (10 pulg.) 8.50 pulg., No es necesario verificar este estado límite.
Fuerza de la pared lateral
Usando AISC Especificación
Porque si f / si
0.712 1.0, este estado límite no necesita ser verificado.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 47
Resistencia a la flexión disponible
Determine la transferencia de momento disponible como la fuerza de la brida, F F, veces la distancia entre los centros de las bridas.
MF =dt
=
F
(
-
F F (16 4.
F
)
en.
en. )
- 0 .715
= 15 7
. F F kip-inn.
La resistencia a la flexión disponible se determina de la siguiente manera:
LRFD
FF
R norte
67 3
. kips
15 7.
METRO norte
12
ASD
FRF
67 3
. kips
METRO n /
pie
88 1
. pulg.
/
kip-ft
15 7.
12
pulg.
/ pie
44 .8 kips
58 .6 kip-ft
Nota: de AISC Manual Tabla 3-2.
METRO
394Tabla
kip-ft 3-13
W 16 57 de AISC
Manual
si
px
HSS 10 10
44 8
. kips
n/
si
METRO
210 kip-ft
norte
Nota: de AISC Manual Tabla 3-2.
METRO
px
262 3-13
kip-ft
W 16 57 de AISC
Manual
Tabla
si
HSS 10 10
METRO nortesi 139 kip-ft
Este ejemplo ilustra la resistencia a la flexión limitada que se puede lograr para vigas en forma de W soldadas directamente a columnas HSS. Otro ejemplo de una viga en
forma de W soldada directamente a una columna HSS redonda se da en el Capítulo 7 de esta Guía de Diseño (Ejemplo 7.2).
48 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Capítulo 5
Conexiones de tensión y compresión
5.1 TIPOS DE CONEXIONES FINALES
soldado al extremo del HSS con una soldadura continua alrededor del perímetro,
Los HSS redondos, rectangulares y cuadrados se utilizan con frecuencia como
miembros de refuerzo en la construcción de acero. Estos miembros pueden estar
sujetos a cargas de tensión o compresión, y las conexiones finales a los elementos de
soporte de la estructura deben ser capaces de resistir las fuerzas requeridas. En
muchas aplicaciones, las fuerzas en el miembro son mucho menores que la capacidad
de rendimiento del HSS. Por ejemplo, la resistencia de una abrazadera de compresión
delgada es menor que su límite elástico. Si se desarrolla la misma fuerza en la condición
y el vástago está atornillado al accesorio de soporte. Se pueden usar una o varias
líneas de tornillos. La transferencia de fuerza a través de los pernos al elemento
de conexión es a través de cizalla. Otro tipo de conexión final es la conexión
ranurada HSS / placa de refuerzo que se muestra en la Figura 5-1 (b). El refuerzo
está soldado al HSS en la ranura, y la porción saliente del refuerzo es similar al
vástago de la conexión en T final. La Figura 5-1 (c) representa una conexión
típica de HSS soldada en campo a placa de refuerzo.
de carga invertida, la fuerza de tensión también será considerablemente menor que la
capacidad de fluencia.
Debido al retraso de corte, las conexiones que se muestran en la Figura 5-1 (b) no
Un tipo de conexión para estos miembros es la conexión atornillada en T
final que se muestra en la Figura 5-1 (a). El tee puede ser una sección WT o
construido con dos placas. La brida es
pueden desarrollar el límite elástico del miembro de acuerdo con AISC Especificación Tabla
D3.1, excepto para un HSS ranurado redondo (o placa ranurada) con la longitud de
soldadura l
1.3 RE,
(b) HSS ranurado / conexión atornillada con refuerzo.
(a) Termine la conexión atornillada en T.
(c) Conexión soldada en campo al refuerzo. Figura 5-1. Arriostramiento de
conexiones con pernos o soldaduras en corte.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 49
dónde re es el diámetro del HSS. El retraso de corte es una concentración de fuerza
desde las porciones no conectadas de la sección transversal hacia el refuerzo, como
se ilustra en la Figura 5-2, o dentro del vástago en T [Figura 5-1 (a)]. Bajo tensión o
carga de compresión, el HSS puede experimentar una falla local que se inicia en el
punto de concentración de la carga. Bajo carga de tensión en conexiones HSS
ranuradas, el retraso de corte da como resultado una fractura circunferencial del HSS
al final de la soldadura (sección AA en la Figura 5-2). Otro estado límite para el HSS en
tales conexiones bajo carga de tensión es el corte de bloque (o desgarro),
especialmente para ranuras cortas y longitudes de soldadura.
5.2 CONEXIONES FINALES
La longitud y el ancho de la brida en T deben extenderse más allá del HSS para
proporcionar un estante suficiente para depositar la soldadura de filete alrededor del
perímetro del HSS.
Para cargas de tensión, los estados límite para las conexiones finales en T son:
1. Resistencia de la soldadura que conecta la brida en T al HSS
2. Resistencia de la soldadura que conecta el vástago a la placa de la tapa, para tees
acumulados
Para HSS rectangular y cuadrado, generalmente se puede obtener una
conexión más fuerte usando dos placas de refuerzo laterales, como en la Figura
5-3. A este respecto, se reduce el efecto del retraso de corte y se aumenta la
cantidad de material de refuerzo. Sin embargo, hay más dificultades de erección
con este tipo de conexión en comparación con una placa de refuerzo central
3. Resistencia de la pared HSS en rendimiento local
4. Resistencia de la brida en T para cizallamiento de espesor total adyacente al
vástago
5. Resistencia basada en atornillar al vástago en T
6. Resistencia del vástago al ceder, romperse y cortar el corte
centrada. La conexión también requiere soldaduras acanaladas con bisel para unir
Para la carga compresiva, se deben considerar otros dos estados límite:
los refuerzos al HSS.
El límite elástico total del HSS se puede desarrollar con conexiones de placa final
7. Resistencia de la pared HSS en paralizante, para HSS cuadrado /
rectangular
como se muestra en la Figura 5-4. La placa está soldada alrededor del perímetro
completo del HSS, y los pernos en tensión están espaciados alrededor del perímetro
8. Resistencia basada en el pandeo del vástago en T
para evitar el retraso de corte. Bajo carga de compresión, la fuerza se distribuye
uniformemente a través de la placa final.
UNA
UNA
Figura 5-2. Cizallamiento.
Figura 5-3. Placas de refuerzo laterales.
(b) HSS rectangular.
(a) Redondo HSS.
Figura 5-4. Conexiones de placa final.
50 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
El procedimiento para determinar la resistencia de pandeo disponible del vástago
en T se basa en un miembro de compresión cargado excéntricamente como se
podría conducir a la ruptura del HSS como un estado límite crítico. El ancho del refuerzo debe
extenderse más allá del HSS para proporcionar un estante para las soldaduras de filete.
muestra en la Figura 5-5. Se supone que ambos extremos son fijos y pueden moverse
lateralmente, lo que resulta en el factor de longitud efectiva, K 1.2. Las propiedades
geométricas en toda la longitud, L C, se toman como los del más delgado del vástago en
Además de los estados límite de los miembros de HSS, los otros estados límite que deben
considerarse son:
T o el refuerzo de apoyo. Es posible agregar un refuerzo para mejorar la resistencia al
1. Corte de metal base en el HSS
pandeo; sin embargo, generalmente es más económico engrosar el vástago y / o el
2. Corte de metal base en el refuerzo
refuerzo.
3. Corte en la soldadura que conecta el HSS al refuerzo
4. Resistencia basada en atornillar a la placa de refuerzo
Las ecuaciones de interacción de AISC Especificación La Sección H1.1
El AISC Especificación implica que la longitud de las soldaduras debe ser igual o
para flexión y compresión combinadas son:
PÁGINAS
8
r
MMr
9
C
C
mayor que la distancia entre las soldaduras, H o RE, dónde H es la altura total de un
C
(5-1)
C
miembro HSS rectangular y re es la dimensión exterior de un HSS redondo,
medido en el plano de la conexión. Los factores de retraso de corte, U en AISC Especificación
La Tabla D3.1 no tiene disposiciones para soldaduras más cortas. Esto es
PÁGINAS
MMr
r
2
PÁGINAS
r
para 0 2.
1 .0
PÁGINAS
r
0 2.
para
1 .0
C
(5-2)
C
consistente con los requisitos para placas donde la carga de tensión se transmite
solo por soldaduras longitudinales, donde no U El factor se especifica para
soldaduras que son más cortas que el espacio entre ellas. El ejemplo 5.2 muestra
dónde PAGS C y METRO C son las fuerzas disponibles en compresión axial y flexión.
un cálculo para una conexión ranurada redonda / de refuerzo.
PAGS r mi/ 2 (ver Figura 5-5),
Utilizando METRO r
las ecuaciones se pueden resolver para obtener la máxima resistencia a la compresión y las
ecuaciones 5-1 y 5-2 se convierten en:
PAGS
r ≤
1
1
+
4e
5.4 PLACA FINAL EN HSS REDONDO
PÁGINAS
r
(5-3)
fo ≥ 0 .2
r
Los pernos en la conexión de la placa final que se muestran en la Figura 5-4 (a) están
C
9 M C
PAGS
C
PAGS
r ≤
igualmente espaciados alrededor de la circunferencia. Para obtener el espesor mínimo
2
1
+
(5-4)
fo < 0 .2
r
e
de la placa final, la distancia, si, desde la pared del HSS hasta la línea del perno debe ser
PÁGINAS
r
lo más pequeño posible, teniendo en cuenta los espacios libres para una llave de
impacto y los requisitos mínimos de espacio, según AISC Especificación Sección J3.3. La
C
PAGS
M C
C
distancia, una, desde la línea del perno hasta el borde de la placa se supone igual a si en
el método utilizado para diseñar la conexión de la placa final. Los estados límite son:
El ejemplo 5.1 muestra un cálculo para una conexión de tee final.
5.3 CONEXIÓN RANURADA HSS / GUSSET
1. Rendimiento de la placa final
La ranura en el HSS para la placa de refuerzo se hace más ancha que el grosor de la
placa para facilitar la fabricación y montaje. Por lo tanto, el tamaño de la soldadura debe
2. Resistencia a la tracción de los tornillos, incluida la acción de palanca
3. Resistencia de la soldadura que conecta la placa final al HSS
aumentarse según AWS D1.1 para tener en cuenta el espacio. Sin embargo, AWS D1.1
permite un
- en.
Debido a la complejidad del análisis que explica la acción de palanca y la flexión
brecha sin aumento en el tamaño de la soldadura. Para evitar el corte de la placa, AISC
de la placa, es difícil determinar directamente las resistencias nominales de
recomienda que la soldadura no se devuelva alrededor del extremo de la placa en la ranura.
acuerdo con el AISC Especificación provisiones. Sin embargo, se presentan
Además, para las abrazaderas soldadas en campo, la longitud de la ranura se extiende más
ecuaciones (Packer y Henderson, 1997) para determinar el grosor de la placa, t pags,
allá del extremo de la placa para facilitar la erección. En consecuencia, hay un área neta
el número de tornillos norte, y el tamaño de la soldadura, w.
reducida al final del refuerzo que, cuando se combina con el retraso de corte,
2 Pr
t pags
=
t
ts
M=
Pe
rrr
t pags
PS
PAGS r
cF yp
+ tepags
PAGS r
METRO
!?
METRO r
nP
r
RC
11
1
F3
F3 En
rr1
(En l natural
(5-5)
logaritmo) (5-6)
2
LC
Figura 5-5. Vástago en T / refuerzo como una columna cargada excéntricamente.
F3
wP
r
2
FD
baño
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 51
(5-7)
dónde
De AISC Especificación Sección J2.4, la resistencia de soldadura disponible basada en
re HSS diámetro exterior, pulg.
el estado límite de ruptura de corte es:
F yp límite de elasticidad mínimo especificado de la placa, ksi
LRFD
PAGS r resistencia requerida utilizando combinaciones de carga LRFD o ASD, según
corresponda, kips; para LRFD, PAGS r PAGS u; para ASD, PAGS r PAGS una
RC
F3
1
(
2 kk
3
+-
k 32
1
4 4k 1
)
ww
F baño
dónde
(ver Figura 5-6) (5-8)
)
= (En rr2
k3
= +k 1 2
(5-10)
r1
Db
=+
22
(5-11)
r2
Db
=+
2
(5-12)
(5-9)
w
=
Fw
w
dónde
F w 0,60 F EXX
k1
3
F
F baño
resistencia a la tracción disponible de un perno, kips
=
ASD
F w 0,60 F EXX
0,75
w
2,00
5.5 PLACA FINAL EN HSS RECTANGULAR CON
PERNOS EN DOS LADOS
r3
t
=-
Para que los criterios de diseño sean válidos, la línea central de los pernos en la
conexión de la placa final no debe colocarse más allá de la esquina del HSS
rectangular. Los estados límite para la conexión de la placa final atornillada en dos
lados, como en la Figura 5-7, son:
1. Rendimiento de la placa final
Dt
(5-13)
2
2. Resistencia a la tracción de los tornillos, incluida la acción de palanca
3. Resistencia de la soldadura que conecta la placa final al HSS
HSS espesor, en.
La resistencia a la tracción disponible de un perno se calcula de la siguiente manera
usando AISC Manual Tabla 7-2.
RC
r norte
de las líneas de rendimiento en la placa, es difícil determinar directamente las
resistencias nominales de acuerdo con el AISC Especificación provisiones. Se
LRFD
c = = φ 0 90 .
Debido a la complejidad del análisis que explica la acción de palanca y la posición
puede usar un procedimiento de diseño T-stub modificado para evaluar los
ASD
C
RC =
donde 1
estados límite de conexión (Packer y Henderson, 1997). Los detalles del
1,67
procedimiento y la investigación de antecedentes se presentan en la referencia.
r norte
Placa de rendimiento
R norte
n
t pags 2 1
(5-14)
K
Tensión total del perno
TP
r =
•
r
••1 +
norte
•licenciado
••
αα • •
′ ′•
(5-15)
•• ••
en Letras
•• +1• ••
si
una
si
t
% ?? &?%
!? PS
t pags
Figura 5-6. Variación de F 3)
52 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
re h
páginas
Figura 5-7. Placa final rectangular con pernos en ambos lados.
pags
5.6 PLACA FINAL EN HSS RECTANGULAR CON
Tamaño de la soldadura
w P≥
r
2
PERNOS EN CUATRO LADOS
(5-16)
2 BcF w
Las conexiones de la placa final con pernos en los cuatro lados son más comunes que
con pernos en solo dos lados. Los estados límite para la conexión de la placa final
dónde
K
atornillada en cuatro lados como se muestra en la Figura 5-8 son:
4 4b F
(5-17)
p yp
1. Rendimiento de la placa final
2. Resistencia a la tracción de los tornillos, incluida la acción de palanca
una distancia desde la línea central del perno hasta el borde de la
3. Resistencia de la soldadura que conecta la placa final al HSS
apropiado en.
aad
si
mi
(5-18)
2
Debido a la complejidad del análisis que explica la acción de palanca y la posición de
Automóvil
club británico
. si
e = ≤ 1 25
si
bbd
(5-19)
capacidades nominales de acuerdo con el AISC Especificación provisiones. Sin
(5-20)
t
2
embargo, se presentan ecuaciones para determinar el grosor de la placa, t pags, el
número de tornillos norte, y el tamaño de la soldadura, w. El procedimiento de diseño
se basa en el procedimiento de diseño AISC para conexiones de suspensión. Para
norte cantidad de tornillos
que los siguientes criterios de diseño sean válidos, los centros de los orificios de los
pernos no deben colocarse más allá de las esquinas del HSS. Los detalles del
KP n r
t pags
(5-21)
1
procedimiento de diseño son presentados por Willibald et al. (2003) En los
procedimientos de diseño, la resistencia del material de la placa de brida se toma
2
h
1 re
las líneas de producción en la placa, es difícil determinar directamente las
(5-22)
pags
como F sip según lo validado experimentalmente para conexiones de placa final de HSS
por Willibald et al. (2003), en lugar de la mayor capacidad F arriba como en el AISC Manual
( páginas 9-10 a 9-12).
La resistencia a la tracción disponible de un perno se verifica utilizando AISC Manual Tabla 7-2
como se muestra a continuación.
LRFD
c = = φ 0 90 .
PAGS una
norte
r norte
Tr
Parte 9, da el espesor mínimo de la placa, t min, requerido para que no ocurra ninguna acción
donde 1
C
PR
tu
La siguiente ecuación simplificada de AISC Manual
ASD
1,67
LRFD
R norte
r norte
Tr
de palanca:
t pags
t min
4 .44
ASD
P nb pF
tu
(5-23a) t
pags
t min
6 .66
yp
P nb pF
una
(5-23b)
yp
dónde
De AISC Especificación Sección J2.4, la resistencia de soldadura disponible basada en
pags
el estado límite de ruptura de corte es:
la brida dividido por el número de pernos a la altura / ancho de la brida en
LRFD
F baño
ww
w 0 75 .
=
Fw
w
dónde
F w = 0 60
.
un lado, pulg. (vea la Figura 5-8)
ASD
F
F baño
longitud de la placa final tributaria de cada perno, pulg. altura / ancho de
F EXX
dónde
F w = 0 60
.
w
F EXX
ppa
2 00 .
si
pags'
pags'
t pags
Diámetro del orificio
del perno, re h
Figura 5-8. Placa final rectangular con pernos en los cuatro lados.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 53
[Tenga en cuenta que si el HSS no es cuadrado, o si el diseño del perno no es el
ASD
mismo en los cuatro lados, entonces el paso del perno utilizado debe ser el mínimo
del paso del perno para el lado largo y corto (suponiendo valores iguales una y si para
P una
los lados largos y cortos); es decir, el paso del perno es igual al mínimo de pags y pags
n
r norte
2
t pags t min
r norte
(5-27a)
dónde
en la Figura 5-8 (Willibald et al., 2003)].
t min es de la ecuación 5-23b
La resistencia a la tracción disponible de un perno se proporciona en AISC
Manual Tabla 7-2 y en comparación con la resistencia requerida como se muestra a continuación.
Punat
tnr
pags
min
2
110
norte
LRFD
P tun
ASD
r norte
r norte
P una
(5-24a)
(5-24b)
n
De AISC Especificación Sección J2.4, el tamaño de la soldadura, w, se determina en función del
estado límite de la ruptura por corte de la siguiente manera.
LRFD
De AISC Especificación Sección J2.4, el tamaño de la soldadura, w,
ASD
se determina en función del estado límite de la ruptura por corte de la siguiente manera.
LRFD
w P≥
ASD
2
tu
w P≥
(5-25a)
Florida
wc w
Florida
wc w
F
F baño
ww
F baño
F EXX
= 0 60
.
w
= 0 60
.
Fw
w
2 00 .
acción de palanca. El grosor requerido para garantizar una combinación aceptable de
resistencia de ajuste y rigidez y resistencia del perno se determina de la siguiente
manera:
yp
(5-26a) t
1
6 .66
pags
yp
Punanb pF
1
F w = 0 60
.
w
F EXX
2 00 .
pags
1.0 si
1
= menor de 1 y 1
n tu
(5-26b)
1
iif
1
Para LRFD
ASD
Ptunb pF
w
F EXX
0 75 .
r norte
P
4 .44
Fw
h
1 re
menor diseñando el elemento de conexión y la junta atornillada para los efectos de la
LRFD
=
F baño
F EXX
Como se discutió en AISC Manual Parte 9, se puede determinar un espesor requerido
t pags
F
ww
Los términos adicionales utilizados en lo anterior se definen de la siguiente manera:
w
0 .75
w
dónde
F w = 0 60
.
Fw
=
Florida
wc w
Florida
wc w
F baño
(5-25b)
2
una
w P≥
dónde
dónde
dónde
Fw
2
una
2
tu
w P≥
11
Para ASD
r norte
Pn
11
una
La resistencia a la tracción disponible, r norte o r norte/ , del perno se puede determinar
licenciado
a partir de AISC Manual Tabla 7-2, y la siguiente relación debe verificarse en
en Letras
base a la discusión en la Parte 9 del AISC Manual.
L w HSS perímetro 2 ( si H) aad
LRFD
P tun
2
r norte
t pags t min
si
mi
r norte
(5-27a)
2
una mi distancia desde la línea central del perno hasta el borde de la placa final pero
1,25 si para fines de cálculo
dónde
una 1,25 si
t min es de la ecuación 5-23a
Ptut
min
tnr
pags
bbd si
2
110
norte
54 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
2
pags longitud de la placa final afluente de cada perno, pulg.
(Consulte la definición para el caso de "no entrometerse").
5.7 EJEMPLOS DE DISEÑO DE CONEXIÓN
Ejemplo 5.1: Conexión en T final
Dado:
Determinar la carga aplicada, PAGS r, la conexión puede resistir la tensión y la compresión para la conexión final que se muestra en la Figura 5-9. Use cuatro pernos, 1 pulg. De
diámetro, ASTM A490-N, en orificios estándar y metal de relleno de 70 ksi. El vástago en T incorporado está unido a una placa idéntica que está soldada a la estructura de soporte.
De AISC Manual En las tablas 2-3 y 2-4, las propiedades del material son las siguientes:
HSS 8 6
ASTM A500 Grado B
Fy
46 ksi
F tu
58 ksi
Placas
ASTM A36
F yp 36 ksi
F arriba 58 ksi de AISC Manual Tabla 1-11, las propiedades geométricas de HSS son las siguientes:
HSS 8 6
UNA 7.59 pulg. 2
si 6.00 pulg.
H 8.00 pulg.
t
0.291 pulg.
Placa de tapa
t pags 1.00 pulg.
Potencia y placas de soporte
ts
0.750 pulg.
Figura 5-9. Conexión final de Tee a HSS.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 55
Solución:
Resistencia disponible de las soldaduras que conectan la brida en T al HSS
La resistencia nominal de la soldadura se determina de la siguiente manera:
RFA
=
norte
( Especificaciones. Eq. J2-3)
ww
Debido a que la fuerza no está en el plano del grupo de soldadura, la ecuación J2-5 del AISC Especificación no se aplica. De AISC Especificación Tabla J2.5,
la resistencia nominal del metal de soldadura por unidad de área es:
F w = 0 .60 0F60
EXX
=
70. 42 (0
=
.
ksi )
ksi
Suponga que la fuerza del vástago se extiende en ambos lados a través de la placa de la tapa en una pendiente de 2.5: 1. De AISC Comentario de especificación
t pags NORTE, dónde N t s 2 w. Cuando este ancho de carga es igual o superior a
Ancho de pared HSS, SI, Las cuatro paredes del HSS están enganchadas. Esto se determina de la siguiente manera:
anchura = 5 5
t pags+ t s + 2 w
) + 0 .750
= (5 1 00
.
en.
== 6 .38
en. > =si
en.
+ 2 (C
en. )
6 .00 en.
Por lo tanto, las cuatro paredes HSS son completamente efectivas, por lo tanto, use una longitud efectiva de soldadura l 2 (8.00 pulg. 6.00 pulg.) 28.0 pulg.
lw
UNA
w
2
C en.
28 0
.
2
6 .19
en. en. 2
Rn=
42 0.
ksi
= 260
kips
(6 .19
en
2
)
De AISC Especificación Sección J2.4, la resistencia disponible de la soldadura es:
LRFD
ASD
2 .00
0,75
R norte
0 .75 260
kips
R norte
195 kips
260 2 00
kips
130.
kips
Resistencia disponible de las soldaduras que conectan el vástago a la brida en T
De AISC Especificación Sección J2.4 y Tabla J2.5, la resistencia nominal del metal de soldadura se determina de la siguiente manera:
RFA
=
norte
( Especificaciones. Eq. J2-4)
ww
F w = 0 .60 0F60
EXX
=
70. 42 (0
=
.
ksi )
ksi
56 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Aquí la longitud efectiva de soldadura, l, es igual a la longitud de la placa de brida, a ambos lados del vástago. Por lo tanto:
l=(
2 9 00
.
UNA
w
lw
) = 18 0.
en.
en.
2
C en.
18 0
.
2
3 .98
en. en. 2
Rn=
42 0.
ksi
= 167
kips
(3 .98
en
2
)
De AISC Especificación Sección J2.4, la resistencia disponible de la soldadura es:
LRFD
ASD
2 .00
0,75
0 .75 167
R norte
R norte
kips
167 kips
2 .00
125 kips
83 5.
kips
Producción local del muro HSS
De AISC Especificación
w
20
= +t s=
N
750
.
= 1 .38
55
t p + = ( norte
en.
en. )
) + 1 .38
en.
en.
5 1 00
.
= 6 .38
+ 2 (C
en.
en.
> 6 .00
en.
Por lo tanto, la resistencia disponible es la suma de la contribución de las cuatro paredes. La fuerza nominal es:
RFA
=
norte
y
= 46
= 349
ksi
( 7 .59
en
2
)
kips
De AISC Especificación
LRFD
ASD
1 .50
1.00
R norte 1 00. 349
349 kips
kips
R norte
349 1 50
kips
233.
kips
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 57
Cizalla cediendo a través del espesor de la placa de cubierta
De AISC Especificación Sección J4.2, el límite elástico nominal se determina de la siguiente manera:
FA
yg
R norte= 0 60
.
(Especificaciones. Eq. J4-3)
dónde
FFy = = 36
yp ksi
Tenga en cuenta que el área de corte total es el doble de la longitud de la placa de cubierta por el grosor de la placa de cubierta. La mitad de la carga se resiste en cada plano de corte adyacente a
las soldaduras. El área total de corte es:
2 9pags
00
UNA
= =2 (Teniente
gramo
.
en.
) (1 .00
en. )
. en. 2
= 18 0
y por lo tanto
Rn=
0 .60 36
(
ksi
) (18 .0
en.
2
)
= 389 kips
De AISC Especificación Sección J4.2, la resistencia disponible de la placa de tapa para el estado límite de rendimiento de corte es:
LRFD
ASD
1 .50
1.00
R norte 1 00. 389
kips
R norte
kips
389 1 50
259.
389 kips
kips
Ruptura de corte a través del espesor de la placa de protección
De AISC Especificación Sección J4.2, la resistencia a la ruptura al corte nominal se determina de la siguiente manera:
R norte= 0 6.
FA
u nv
( Especificaciones. Eq. J4-4)
dónde
F tu
= =F58
ksi
arriba
Automóvil
= = club
18
0británico
Nevada
gramo
. en. 2
y por lo tanto
Rn=
0 .60 58
(
ksi
) (18 .0
en.
2
)
= 626 kips
De AISC Especificación Sección J4.2, la resistencia disponible de la placa de tapa en función del estado límite de ruptura de corte es:
LRFD
ASD
2 .00
0,75
R norte
0 .75 626
kips
470 kips
58 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECA / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
R norte
626 2 00
kips
313.
kips
Cizalla de perno
De AISC Manual Tabla 7-1, la resistencia al corte disponible por tornillo es:
LRFD
ASD
r norte
vnr
35 3
. kips / perno
vnR
4 4 35
vnr 3
vnR
141
23 .6kips / perno
v
R norte
. kips / pernos
v
44
r norte
v
4 23 6.
94 .4kips / pernos
Cojinete de perno
De AISC Especificación Sección J3.10 (a) (i), la resistencia nominal del rodamiento de un perno en un orificio estándar cuando la deformación en el orificio del perno en la carga de servicio es una
consideración de diseño es:
R norte= 1 .2
t
L cu
tF
≤ 2 .4 dtF tu
( Especificaciones. Eq. J3-6a)
= =t 0s 750
donde
.
en.
FF
= = 58
ksi
tu
arriba
Para los tornillos finales
Lc=
- 1z
3 .00
= 2 .47
en.
en
2
en.
y por lo tanto, el lado izquierdo de la desigualdad en la ecuación J3-6a es:
1,2 L C tF tu 1.2 (2.47 pulg.) (0.750 pulg.) (58 ksi) 129 kips
El lado derecho de la desigualdad en la ecuación J3-6a es:
2,4 dtF tu 2.4 (1.00 pulg.) (0.750 pulg.) (58 ksi) 104 kips 129
kips> 104 kips Por lo tanto, use R norte 104 kips.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 59
Usando AISC Especificación Sección J3.10 para los pernos finales y AISC Manual En la Tabla 7-5 para los pernos interiores, la resistencia del rodamiento disponible se determina de la siguiente
manera:
LRFD
ASD
tornillos finales
los tornillos finales
2 .00
0 .75
R norte
0 .75 104 78 kips
R norte
0 .
104 kips
2 .00
kips
52 0.
kips
tornillos interiores
101 kips por pulgada de espesor
vnr
R norte 101
kips / pulg.
0 .750
en.
tornillos interiores Para los
r norte
75 8
. kips
R norte
Para los 4 tornillos Para los
2 78 0.
R norte
308
kips
2 75 8.
67 .4
kips por pulgada de espesor
67 4.
0 .750
v
en.
50 .6kips
kips
/ pulg.
kips
Para los 4 tornillos Para los
kips Para
R norte
2 52 0.
2 50 6.
kips
kips
205 kips
Tensión elástica del vástago en T
De AISC Especificación Sección J4.1 (a), el límite elástico nominal del vástago en T es:
RFA
=
norte
( Especificaciones. Eq. J4-1)
yg
dónde
FFy = = 36
yp ksi
Ungramo
peso
=
s
= 9 .00
= 75.
en.
( 0 .750 6 en )
en. 2
y por lo tanto
Rn=
36
ksi
(6 .75
en
2
)
= 243 kips
De AISC Especificación Sección J4.1 (a), la resistencia a la tracción disponible del vástago en T es:
LRFD
ASD
1 .67
0,90
R norte
0 .90 243
kips
219 kips
60 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
R norte
243 1 67
kips
146.
kips
Rotura por tracción del vástago en T
De AISC Especificación Sección J4.1 (b), la resistencia a la rotura por tracción nominal del vástago en T es:
RFA
=
norte
( Especificaciones. Eq. J4-2)
ue
dónde
FF
= = 58
ksi
tu
arriba
UNA
U
=
mi UNA norte
( Especificaciones. Eq. D3-1)
U 1.0 de AISC Especificación Tabla D3.1 (sin elementos no conectados) de AISC Especificación Sección
J4.1 (b), el área de tensión neta es:
Automóvil
= - club
británico
2 ( re h
norte
gramo
) t ≤ 0 .85 UNA
+ z en.
s
gramo
dónde
re h + z
en . = 1 .00 1 en.
=
+ zz 8 en . +
en .
en.
El área de tensión neta es:
UNA n = 6 .75
= 5 .06
en. en.
2
- ( 2 1 13
.
2
≤ 0 0.. 85 UNA gramo
en.
) (0 .750
en. )
0.85 (6.75 pulg. 2) 5,74 pulg. 2
y el área neta efectiva es:
2
UNA e = 5 .06
(1 .0 )
2
en en.
= 5 .06
La resistencia a la rotura por tracción nominal del vástago en T es:
Rn=
58
ksi
(5 .06
en
)
2
= 293 kips
De AISC Especificación Sección J4.1 (b), la resistencia a la rotura por tracción disponible del vástago en T es:
LRFD
ASD
2 .00
0,75
R norte
0 .75 293
R norte
kips
293 2 00
kips
147.
220 kips
kips
Bloquear la ruptura de corte de la placa del vástago en T
De AISC Especificación En la Sección J4.3, la resistencia nominal del vástago en T basada en el estado límite de la ruptura por corte del bloque es:
R norte= 0 .6
FAUFA
+
u nv
bs u nt
≤
0 .6 FAUFA
+
y gv
bs u nt
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 61
( Especificaciones. Eq. J4-5)
dónde
UNA gv
2 L gv t s
L gv =
3 .00
+ 3 .00 6 en
= 00. en.
.
UNA gv = ( 2 6 00
en.
en.
) (0 .750
en. )
= 9 .00 en. 2
) ts
UNA Nevada UNA gv 2 (1.5) ( re h
2
= 9 .00
- ( 2 1 5. 1) ( zz
en.
+
en.
) (0 .750
en. )
= 6 .47
en. iin. 2
UNA Nuevo Testamento
t s [ 3.00 ( re h
0 .750
)]
3 .00
en.
1zz
en.
en.
en.
1 .41 en. 2
U bs = 1 0 .
ya que la tensión es uniforme
El lado izquierdo de la desigualdad dada en AISC Especificación La ecuación J4-5 es:
0 .6 FAUFA
+
u nv
bs u nt
0 .6 58
(
=
ksi
) (6 .47
en. 2
) + 1 .0 5( 88 ksi ) (1 .41 en. )
en. 2
) + 1 .0 5( 88 ksi ) (1 .41 en. )
2
= 307 kips
El lado derecho de la desigualdad dada en la Ecuación J4-5 es:
0 .6 FAUFA
+
y gv
bs u nt
0 .6 36
(
=
ksi
) (9 .00
2
= 276 kips
Porque 307 kips>
R n = 276
276 kips, uso
kips
La resistencia disponible del vástago en T para el estado límite de la ruptura de corte es:
LRFD
ASD
2 .00
0 .75
R norte
0 .75 276
kips
R norte
kips
276 2 00
138.
207 kips
kips
Por lo tanto, la resistencia disponible en tensión está controlada por la resistencia disponible de la soldadura que conecta el vástago a la brida en T.
LRFD
ASD
R norte
R norte 125 kips
83 .5kips
Los estados límite adicionales para la resistencia a la compresión disponible son:
HSS pared local paralizante
De AISC Especificación La Sección K1.6 (ii), la resistencia a la compresión nominal basada en el estado límite del paralizado local de la pared, para una pared, es:
R norte
2
0 .80 1t 6
nótese tt
bien
15.
EF yp
tt
pags
62 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
( Especificaciones. Eq. K1-12)
dónde
N t = + s= 2 0w
750
.
= 1 .38
+ 2 (C
en.
en. )
en.
La resistencia a la compresión nominal debido al paralizado local de la pared es:
0 .80 0( 291
.
Rn=
en.
)
2
•
( .
16
+ 1 38
6 .00
••
•
176 kips por 6.00 pulg. HSS
=
2 Rn=(
en.
15.
0 .291
•
Posada.
1 .00
••
••
en.
•
••
•
,
29 000
ksi
( 46 ksi ) (11. 00 en )
0 .291
en.
wwall
kips )
2 176
= 352
en ) •
kips para dos paredes HSS de 6.00 in.
De AISC Especificación
paralizante es:
LRFD
ASD
2 .00
0,75
0 .75 352
R norte
R norte
kips
kips
352 2 00
176.
264 kips
kips
Pandeo del tallo e interacción para flexión y compresión combinadas
El efecto de la flexión y compresión combinadas se puede determinar usando las ecuaciones 5-3 y 5-4. Asumiendo que PAGS r / PAGS C 0.2, use lo siguiente para determinar la
resistencia a la compresión máxima requerida, PAGS r:
1
PAGS
r =
1
+
(5-3)
4e
9 M C
PAGS
C
dónde
pulg.
+ 0 750
. 2
.
e = 0 750
en.
0.750 pulg.
Determine la resistencia a la compresión disponible, PAGS C. La relación de esbeltez, KL / r, primero se calcula de la siguiente manera:
r
ts
=
12 0
=
750
.
en.
12
= 0 .217
en.
Por lo tanto
KL r =
1 .2 3( 00
.
en.
+ 3 .00
en.
0 .217
en.
+ 3 .00
en )
= 49 .. 8
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 63
Ingrese AISC Manual Tabla 4-22 con este valor para KL / r y determinar el esfuerzo crítico disponible, que luego puede usarse para determinar la resistencia a la compresión
disponible, PAGS C , como sigue:
LRFD
F 28 4
ASD
F cr
. ksi
c cr
PAGS
C
PFA
norte
C
c cr g
PAGS
C
18 .9ksi
PAGS
norte
C
FA
cr
gramo
C
dónde
Ungramo
teniente
=
s
= 9 .00
( 0 .750 6 en )
en.
en. 2
= 75.
LRFD
PAGS c =28 4.
ksi
= 192
kips
ASD
(6 .75 en )
2
(6 .75 en )
2
9.
PAGS c18
=
ksi
= 128
kips
Usando AISC Especificación Sección F7.1, la resistencia a la flexión disponible, METRO C , para un HSS compacto es:
LRFD
si
0 .90
METRO
C
b yp
ASD
si
FZ
1 67 .
yp
MFZ
C
si
dónde
2
Z Lt= s
49
00.
=
=
( 0 .750 4 en. )
en.
2
1 27
.
en. 3
LRFD
METRO c =0 .90 36
(
ksi
ASD
) (1 .27 en. )
= 41 1
. kip-in
64 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
ksi
36
3
METRO c =
=
(1 .27 1 en. )
67 27 .4
.
kip-in
3
Por lo tanto, la resistencia a la compresión requerida, PAGS r, es:
LRFD
PAGS
r =
ASD
1
1
(5-3)
4e
+
PAGS
r =
PAGS
9 M C
C
1
kips
+
40
. 9
( 750
41(
en. )
. 1 kip-in
)
kips
>
+
40
. 9
( 750
27(
en. )
. 4 4 kip-in
)
. kips
= 50 1
50 .1 128
kips0
PÁGINAS
r
=
391 0 kips
2
.
1
1 128
PÁGINAS
75 .1 192
kips0
r
=
=
(5-3)
4e
+
=
. kips
= 75 1
C
1
PAGS
9 M C
C
=
1 192
1
.
391 0 kips
2
C
Okay
=
.
>
.
Okay
Por lo tanto, la resistencia a la compresión disponible se controla mediante el pandeo del vástago.
LRFD
R norte
ASD
R norte
75 1
. kips
50 .1kips
Ejemplo 5.2 — Conexión HSS / Gusset Redonda Ranurada
Dado:
Determine la resistencia a la tracción disponible para el HSS en la conexión ilustrada en la Figura 5-10. La ranura en el HSS para la placa de refuerzo es concéntrica y es
pulg. más ancho que el grosor de la placa para dejar espacio libre. Pruebas de laboratorio en tales estáticamente
Las conexiones cargadas (Martinez-Saucedo y Packer, 2006) han demostrado que el extremo de la ranura en el HSS no necesita ser mecanizado o perforado a un radio suave. Los
cuatro pernos son ASTM A325-N de diámetro interno en agujeros estándar.
Figura 5-10. Ranurado alrededor de HSS a conexión concéntrica de placa de refuerzo.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 65
De AISC Manual En las tablas 2-3 y 2-4, las propiedades del material son las siguientes:
HSS 6.000 0.250 ASTM
A500 Grado B
Fy
42 ksi
F tu
58 ksi
Plate
ASTM A36
F yp 36 ksi
F arriba 58 ksi de AISC Manual Tabla 1-13, las propiedades geométricas de HSS son las siguientes:
HSS 6.000 0.250
UNA 4.22 pulg. 2
re 6.00 pulg.
t
0.233 pulg.
Las propiedades geométricas de la placa de refuerzo son las siguientes:
Cartela
W 7.00 pulg.
0.375 pulg.
t pags
Solución:
Rendimiento de tracción HSS
De AISC Especificación Sección D2, la resistencia a la tracción nominal para el rendimiento a la tracción en la sección bruta es:
PAGS norte F y UNA gramo
( Especificaciones. Eq. D2-1)
dónde
UNA gramo UNA
4.22 pulg. 2
La resistencia a la tensión nominal es:
PFA
=
norte
yg
= 42
= 177
ksi 4.22
( pulg.
2
)
( Especificaciones. Eq. D2-1)
kips
La resistencia a la tracción disponible para el rendimiento a la tracción en la sección bruta es:
LRFD
ASD
= 1 67
.
0,90
PAGS norte
0 .90 177
kips
kips
PAGS norte177 1 67
159 kips
106.
kips
HSS ruptura a la tracción
De AISC Especificación Sección D2, la resistencia a la tracción nominal para la ruptura por tracción en la sección neta del HSS es:
PFA
=
norte
ue
66 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
( Especificaciones. Eq. D2-2)
donde el área efectiva, UNA mi, de los miembros de tensión se determina a partir de AISC Especificación Sección D3.3 como sigue:
AAU
=
mi
( Especificaciones. Eq. D3-1)
norte
(
Automóvil
= - club británico
2 zt pags+
norte
= 4 .22
2
= 4 .02
en.
2
en .
en.
)t
- 2 (0 375
.
para un espacio libre de
en.
+ z
en.
) (0 .233
z
en..
en. )
Cuando D l 1.3 D, U 1 - SG de AISC Especificación Tabla D3.1, Caso 5.
l
= =re6 00
. en.
xD
6.00
1 .91
en.
SG
U = -1
.
en
= -1=1 91
6 .00 0 en.
682
.
2
UNA e = 4 .02
( 0 .682 2 )
2
= 74. en en.
Por lo tanto, la resistencia a la tracción disponible para el estado límite de ruptura a la tracción en la sección de red se determina de la siguiente manera:
ksi
PAGS n =58
= 159
( 2 .74
en
2
)
kips
LRFD
ASD
2 .00
0,75
PAGS norte
0 .75 159
119 kips
kips
PAGS norte159
kips
2 .00
79 5.
kips
Placa de refuerzo que rinde a la tracción
De AISC Especificación Sección J4, la resistencia a la tensión nominal para el estado límite de deformación por tracción de la placa de refuerzo es:
RFA
=
norte
( Especificaciones. Eq. J4-1)
yg
dónde
FFy = = 36
yp ksi
Ungramo
peso
=
=
pags
7 .00 2 pulg.(0.375 pulg.
= 63.
)
pulg. 2
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 67
Por lo tanto, la resistencia a la tensión nominal es:
Rn=
( 2 .63
ksi
36
= 94 7.
en
2
)
kips
La resistencia a la tracción disponible para el estado límite de deformación por tracción de la placa de refuerzo es:
LRFD
ASD
1 .67
0,90
R norte
0 .90 94 7 85
. kips
R norte
2 .
94 .7
1 .67
kips
56 7. kips
kips
Placa de refuerzo ruptura a la tracción
De AISC Especificación Sección J4, la resistencia a la tensión nominal para el estado límite de ruptura por tracción de la placa de refuerzo es:
RFA
=
norte
( Especificaciones. Eq. J4-2)
ue
dónde
F u = 58 ksi
El área efectiva, UNA mi, se determina a partir de AISC Especificación Sección D3.3 como sigue:
AAU
=
mi
( Especificaciones. Eq. D3-1)
norte
El área neta, UNA norte, se determina a partir de AISC Especificación Sección D3.2 como sigue:
Automóvil
= - club
británico
2 (zreen.
+
norte
gramo
h
)t
pags
dónde
re h = dz en. +
= 938
.0
en .
en.
Por lo tanto, el área neta es:
UNA n = 2 .63
en.
2
- 2 (0 938
.
en.
+ 0 .063
en.
) (0 .375
en. )
= 11. 88
en. 2
De AISC Especificación Tabla D3.1, sin elementos no conectados, U 1.0.
De acuerdo con AISC Especificación Sección J4.1 (b), el área neta efectiva está limitada a 0.85 UNA gramo para placas de empalme atornilladas. Tratar la placa de refuerzo como una placa de empalme
da:
UNA
= 1 .88
mi
= 88.
2
(1 .00 1 )
2
≤ 0 .85 UNA
gramo
0 .85 2( 63. in. in. in .. ) = 2 .24
2
1 .88 en.
2
≤ 2 .24
en.
en.
2
2
La resistencia a la tensión nominal para el estado límite de ruptura a la tracción de la placa de refuerzo es:
Rn=
58
= 109
ksi
(1 .88
en
2
)
kips
68 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
La resistencia a la tracción disponible para el estado límite de ruptura por tracción de la placa de refuerzo es:
LRFD
ASD
2 .00
0,75
R norte
0 .75 109 81 kips
R norte
8 .
109 kips
2 .00
kips
54 5.
kips
Bloque de ruptura de corte de la placa de refuerzo
De AISC Especificación Sección J4.3, la resistencia nominal para el estado límite de ruptura de corte de bloque de la placa de refuerzo es:
R norte= 0 .6
FAUFA
+
u nv
≤
bs u nt
0 .6 FAUFA
+
y gv
( Especificaciones. Eq. J4-5)
bs u nt
dónde
FFFF
=
tu
y
=
arriba
yp
U bs = 1
UNA gv =
(tensión uniforme)
21
.
( 50
en.
+ 3 .00 pulg)0.375
( pulg.
)
= 3 .38 en. 2
Automóvil
club
británico
2
Nevada
gv 2 deducción por (1 +) agujeros para pernos
3 .38
en.
2
t pags
2 1 5.
dzzen.
en.
en.
2 0 5.
dzzen.
en.
en.
0 .375
yo
nn.
2 .26 en. 2
UNA Nuevo Testamento
3 .00
0 .750
en.
0 .375
iin.
en. 2
El lado izquierdo de la desigualdad dada en AISC Especificación La ecuación J4-5 es:
0 .6 FAUFA
+
u nv
bs u nt
=
0 .6 58
(
ksi
) (2 .26
en. 2
) + 1 .00 ( 558 ksi ) (0 .750
en.
2
)
2
)
= 122 kips
El lado derecho de la desigualdad dada en AISC Especificación La ecuación J4-5 es:
0 .6 FAUFA
+
y gv
bs u nt
=
0 .6 36
(
ksi
) (3 .38
en. 2
) + 1 .00 ( 558 ksi ) (0 .750
en.
= 117 kips
Porque 122 117 kips, use R norte 117 kips. La resistencia disponible de la placa de refuerzo para el estado límite de la ruptura de corte es:
LRFD
ASD
2 .00
0,75
R norte
0 .75 117 87 kips
8 .
kips
R norte
117 kips
2 .00
58 5.
kips
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 69
Corte del metal de soldadura y corte del HSS y metales base de placa de refuerzo
Porque la ranura HSS es
pulg. más ancho que el espesor del refuerzo, el espacio para cualquiera de las soldaduras no excederá
del tamaño de la soldadura se requiere. Por lo tanto, el tamaño efectivo de la soldadura es la soldadura completa: w ef
para ASTM A500 Grado B HSS con un
w
pulg. y sin ajuste
pulg. De la tabla 2-3, t min 0.166 pulg.
pulg. tamaño de soldadura. El grosor de diseño del HSS es t 0.233 pulg., Que es mayor que
t min 0.166 pulg. Por lo tanto, la resistencia al corte del metal de soldadura controla la resistencia al corte del metal base HSS. La placa de refuerzo tiene dos planos de corte. Porque F yp / F
arriba
0.621 0.750, el estado límite de los controles de rendimiento de corte sobre el límite
estado de ruptura por corte. Como se deriva en la Sección 2.3, el tamaño efectivo de la soldadura es:
FFy
30 2
.
re ef
t min
(2-3a)
EXX
3 .00 dieciseisavos de pulgada
Resolver t min:
t min
DFef
EXX
30 2. 3
Fy
00. 30
70
2 .
ksii in. 0
36
193
ksi
.
tp=
0 .375
en.
en )
2 t min ( 2 0 193
. 0
.
= 386
<=2 tmin
en.
0.375 0.386
Por lo tanto, la deformación por cizalladura del metal base de la placa de refuerzo controla el metal de soldadura. De AISC Especificación Sección J2.4, la resistencia nominal del metal base
para el estado límite de rendimiento de corte es:
RFA
=
norte
( Especificaciones. Eq. J2-2)
BM BM
AISC Especificación La Tabla J2.5 estipula que la resistencia al corte disponible del metal base se rige por la Sección J4. De la Sección J4.2 (a), la resistencia al corte nominal
para el estado límite de producción de corte de la placa de refuerzo es:
R norte 0,60 F y UNA gramo
( Especificaciones. Eq. J4-3)
Por lo tanto, las variables en la ecuación J2-2 se definen de la siguiente manera:
F BM
=
0 .6 0F6yp
=
36. 21
(6
=
)
. ksi ksi
El área de la sección transversal del metal base en la soldadura es:
UNA
BM
6 00
= =2 (lt2 pags
.
en.
) (0 .375
en. )
= 4 .50 en. 2
Por lo tanto, la resistencia nominal del metal base para el estado límite de rendimiento de corte es:
Rn=
21 6.
( 4 .50
en
2
)
= 97 2. ksikips
70 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
La resistencia disponible del metal base para el estado límite de rendimiento de corte es:
LRFD
ASD
1 .50
1.00
R norte 1 00. 97 2
.
R norte
kips
97 .2
1 .50
97 2
. kips
64 8. kips
kips
Cizalla de perno
De AISC Manual Tabla 7-1, la resistencia al corte disponible para cuatro
- Los pernos ASTM A325-N de diámetro pulg. se determinan como
sigue:
LRFD
ASD
r norte
21 6
. kips / perno
vnr
vnR
4 4 21
vnr 6
vnR
86 4
.
.
14 .4kips / perno
v
R norte
kips /
v
pernos
44
rv
v
4 14 4.
57 6
. kips / pernos
Cojinete de perno
Suponga que la placa de refuerzo es más delgada que el miembro de placa al que está atornillada y, por lo tanto, controlará la resistencia. De AISC
Especificación Sección J3.10 (a) (i):
L cu
tF
R norte= 1 .2
≤ 2 .4 dtF tu
( Especificaciones. Eq. J3-6a)
dónde
t = =t pags
0 375
.
en.
FF
= = 58
ksi
tu
arriba
Para los tornillos finales:
LC
distancia libre, en la dirección de la fuerza, entre el borde del orificio y el borde del material, en.
= 1.50 1 -
re h / 2
= 50.
en.
= 1 .03
en.
- ,
en
2
Por lo tanto, la resistencia nominal del rodamiento en los orificios de los pernos es:
Rn=
kips
1 .2 1( 03
.
en.
= 26 9.
kips
.
= 45 7
Uso de
) (0 .375
< 2 . 4 4( re en.
en.
) (58 ksi )
) (0 .375
en.
) (58 ksi )
R norte = 2 66. 9kips
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 71
La resistencia del rodamiento disponible para los cuatro pernos se determina de la siguiente manera:
LRFD
ASD
los tornillos finales
2 .00
0 .75
R norte
R norte
0 .75 26 9 20
. kips
2 .
26 9
.
2 .00
kips
. kips
kipsfinales
es: Para 13
los 5
tornillos
De AISC Manual La Tabla 7-5, la resistencia del rodamiento
disponible para los pernos interiores es:
vnr
91 4
.
kips por pulgada de espesor
R norte
91 4.
kips / pulg.
0 .375
r norte
R norte
34 3
. kips
La resistencia del rodamiento disponible para los cuatro pernos es:
R norte
2 20 2.
109
kips
2 34 3.
60 .9 kips por pulgada de espesor
v
La Tabla
7-5, la resistencia del rodamiento disponible para los tornillos interiores
en.
kips
kips Para
60 9.
0 .375
en.
22 .8kipskips
/ pulg.
La resistencia del rodamiento disponible para los cuatro pernos es: de AISC Manual
R norte
2 13 5.
2 22 8.
kips
72 .6kips
kips
La resistencia disponible en la tensión está controlada por el estado límite de ruptura por tracción de la placa de refuerzo.
LRFD
R norte 81 8
. kips
72 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
ASD
R norte
54 .5kips
Capítulo 6
Cargas de rama en HSS: una introducción
Este breve capítulo está destinado a servir como una introducción a los capítulos
web) anchos de miembro a ancho de acorde (). En el caso de las conexiones K con
7, 8 y 9, en los que se tabulan las fuerzas nominales de conexión, junto con los
espacios, las acciones de la rama de compresión y la rama de tensión desarrollan un
límites de validez aplicables para las fórmulas. Estos procedimientos de diseño
mecanismo de "empujar-tirar" en la cara de conexión de la cuerda, que generalmente
están de acuerdo con el Capítulo K del AISC Especificación ( AISC, 2005a) con
produce grandes deformaciones de la cara de conexión como se muestra en la Figura
algunas modificaciones menores. En este capítulo se describen los modos de
6-1. Este estado límite es el específicamente cubierto por AISC Especificación Ecuación
falla clásicos para las conexiones soldadas HSS, en donde el miembro HSS
K2-20.
principal (o pasante) se carga mediante ramas o placas HSS conectadas. Esto
proporciona una comprensión física de los estados límite que se deben verificar
Si el miembro principal es un HSS redondo, entonces el acorde se comporta
en los siguientes capítulos y, lo que es más importante, permite al usuario de esta
como un anillo cerrado bajo carga transversal y la plastificación del acorde da como
Guía de diseño comprender el comportamiento de conexión HSS y extrapolar el
resultado la distorsión de toda la sección transversal del acorde. El modo de falla en
"juicio de ingeniería" a otros tipos de conexión que están más allá del alcance de
la Figura 6-2 (a) es el específicamente cubierto por AISC Especificación Ecuaciones
esta guía de diseño. El capítulo también proporciona una guía de diseño genérico
K2-6 y K2-8. La plastificación de acordes se aplica a muchos otros tipos de
para conexiones HSS. Se puede encontrar información sobre la clasificación de
conexiones HSS, incluidas las conexiones T, Y y cruzadas bajo carga axial de
conexión para conexiones de celosía HSS a HSS en la Sección
ramificación (AISC Especificación Ecuaciones K2-3, K2-5 y K2-13); Conexiones T, Y
y cruzadas bajo carga de momento de derivación (AISC Especificación Ecuaciones
K3-3, K3-5, K3-11 y K3-15); y conexiones de placa de derivación a HSS (AISC Especificación
Ecuaciones K1-1, K1-8 y K1-9). Las conexiones longitudinales de placa a HSS bajo
8.3, que analiza las conexiones K, N, Y, T y X.
carga axial de ramificación son particularmente susceptibles a la plastificación de
acordes, y la Figura 6-2 (b) muestra las deformaciones gruesas que se logran a la
6.1 ESTADOS LIMITES PRINCIPALES
capacidad máxima de dicha conexión. Como resultado, la resistencia nominal de la
conexión para este estado límite también incluye un control de deformación de la
conexión.
6.1.1 Plastificación de pared de acordes o columnas
Este modo de falla es particularmente frecuente en las conexiones HSS debido a
la naturaleza flexible de la cara de conexión HSS, que se distorsiona fácilmente
bajo la carga normal a la superficie de conexión de la cuerda. Si el miembro
principal es un HSS cuadrado o rectangular, entonces la cara de conexión de la
cuerda actúa como una placa plana bajo carga transversal, soportada por dos
6.1.2 Rendimiento de corte de acordes (corte por punzonado)
redes remotas. La cara de conexión HSS actúa relativamente independiente de los
Este modo de falla, a menudo denominado simplemente "cizalladura de perforación",
otros tres lados. La plastificación de la cara HSS de conexión es el modo de falla
puede regir en varias conexiones HSS, particularmente para relaciones de ancho de
más común para conexiones K y N con espacios con relaciones de rama
rama a cuerda media a alta. Con este mecanismo de falla, un parche de material de
pequeñas a medianas (o
cuerda se extrae (o perfora) alrededor de la huella de un miembro de la rama, en la
punta de
(a) Conexión K equilibrada en la carga máxima.
(b) Sección transversal longitudinal a través de un HSS
Conexión K en carga máxima.
Figura 6-1. Plastificación de pared de acordes para conexiones K huecas rectangulares HSS.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 73
la soldadura al acorde Tal falla puede ocurrir debajo de una rama de tensión o de
placas o paredes transversales de un HSS rectangular a través de un miembro de
un miembro de rama de compresión, siempre que la rama sea físicamente capaz
cuerda HSS rectangular, solo un eficaz ancho se utiliza (ver AISC Especificación Ecuaciones
de cortarse a través de la pared de la cuerda [es decir, el ancho externo (o
K1-3, K2-14 y K2-21). Esto se debe a que la placa transversal (o la pared
diámetro) de la rama es menor que el ancho interno (o diámetro) de el acorde] La
transversal de una rama HSS) no está cargada de manera uniforme en todo su
resistencia a la falla de corte se calcula típicamente en códigos de diseño de acero
ancho; está muy estresado en las porciones externas de su ancho adyacente a las
basados ​en el esfuerzo de corte final ( F u /
paredes laterales (rígidas) del miembro de cuerda HSS rectangular. Como
0.6 F u)
consecuencia, la placa transversal (o la pared transversal de una rama HSS)
con un factor de resistencia relativamente bajo del orden de 0,75, o el límite
perfora la cara de conexión del cordón prematuramente en estas regiones
elástico ( F y /
altamente cargadas [ver Figura 6-3 (a)]. Por otro lado, para conexiones HSS
0.6 F y) con una resistencia
factor cercano a la unidad. El AISC Especificación utiliza estos dos enfoques en
redondas bajo carga axial de rama, se supone una cizalladura de perforación
la Sección J4 para "corte de bloque", verificando los estados límite del
uniforme alrededor de la huella de la rama, acorde con el modo de falla que se
rendimiento de corte y la ruptura de corte. En el Capítulo K, sin embargo, el
muestra en la Figura 6-3 (b).
AISC Especificación comprueba simplemente el rendimiento de corte con un
esfuerzo de corte de 0.6 F y y un factor de resistencia de 0.95. La verificación del
estado límite de cizalladura de cuerda se aplica a un número considerable de
conexiones HSS: conexiones T, Y y cruzadas bajo carga axial ramificada (AISC Especificación
Ecuaciones K2-4 y K2-14); conexiones K separadas (AISC Especificación Ecuaciones
6.1.3 Rendimiento local debido a la distribución desigual de la carga
K2-9 y K2-21); Conexiones T, Y y cruzadas bajo carga de momento de
Este modo de falla se aplica a placas transversales, o paredes transversales de un
derivación (AISC Especificación Ecuaciones K3-4 y K3-6); y conexiones de placa
HSS rectangular, a través de un miembro de cuerda HSS rectangular. Es análogo
transversal a HSS (AISC) Especificación Ecuación K1-3). Se debe tener en
al concepto de ancho de corte de punzonado efectivo de la placa descrito para el
cuenta que el esfuerzo cortante de 0.6 F y no siempre se aplica a todo el
modo de falla anterior, excepto que ahora el ancho efectivo se aplica al elemento
perímetro alrededor de la huella de un miembro de rama, para transversal
transversal en lugar del cordón HSS, lo que resulta en una falla prematura de ese
elemento. En tensión, se produce un rendimiento local y luego falla prematura del
elemento transversal, como se muestra
(a) Conexión K con espacio equilibrado en la carga máxima.
(a) Conexión transversal de placa a rectangular HSS en última instancia
carga. Tenga en cuenta que la ruptura se inicia en las extremidades de la placa.
(b) Conexión de placa longitudinal en la carga final.
(b) Conexión redonda HSS T en la carga final.
Figura 6-2. Plastificación de acordes para conexiones HSS redondas.
Figura 6-3. Rendimiento de cizallamiento de acordes (punzonado) para conexiones HSS.
74 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
en la figura 6-4 (a). En la compresión, el rendimiento local generalmente da como
(bajo B / t), pero con un límite superior del ancho real del elemento. Esto subraya el
resultado un pandeo local prematuro del elemento. Este es el modo de falla más
principio de diseño (consulte la Sección 6.2) de lograr altas fuerzas de conexión HSS
común para las conexiones K superpuestas HSS rectangulares, en donde se
mediante el uso de miembros de cuerda robustos (paredes gruesas).
produce el pandeo local de la rama de compresión [consulte la Figura 6-4 (b)]. El
rendimiento local debido a la comprobación desigual del estado límite de distribución
de carga se aplica a muchas conexiones HSS con miembros de acordes
rectangulares en el AISC Especificación: Conexiones T, Y y cruzadas bajo carga axial
6.1.4 Fallo de acorde o columna en la pared lateral
ramificada (AISC Especificación Ecuación K2-18); conexiones K huecas y
La falla de las paredes laterales del miembro de cuerda, en lugar de la cara de conexión,
superpuestas (AISC Especificación
puede ocurrir en conexiones HSS rectangulares cuando el ancho de la rama está cerca o
es igual al ancho del miembro de cuerda (es decir,
Ecuaciones K2-22, K2-24, K2-25 y K2-26); T y conexiones cruzadas bajo
1.0) Tales conexiones también se denominan a menudo
carga de momento de ramificación (AISC Especificación Ecuaciones K3-13 y
"Conexiones de caja coincidentes" [por ejemplo, por AWS D1.1 Capítulo 2 (AWS,
K3-17); y conexiones de placa transversal a HSS (AISC) Especificación Ecuación
2006)]. Si la rama está en tensión, el modo de falla del acorde es el rendimiento local
K1-2). Una inspección de la última ecuación (K1-2) muestra que el ancho
de la pared lateral (AISC Especificación
efectivo de un elemento transversal depende en gran medida de la esbeltez
Ecuaciones K1-4, K2-15, K3-12 y K3-16) en un ancho de carga disperso. El mismo
del miembro de cuerda HSS principal, si la cara de conexión de cuerda es
mecanismo de falla también es posible si la rama está en compresión, particularmente si
delgada y flexible (alta B / t), entonces el ancho efectivo será bajo. Por el
las paredes laterales de los acordes son relativamente robustas (bajo H / t) o si la longitud
contrario, el ancho efectivo máximo del elemento transversal se logra para
del rodamiento es baja [consulte la Figura 6-5 (a)]. Debajo de la carga de compresión de
acordes robustos
rama, el aplastamiento local de pared lateral o el pandeo local de pared lateral
(a) Rendimiento local de la pared lateral.
(a) Conexión transversal de placa a rectangular HSS en última instancia
carga. Tenga en cuenta que la ruptura se inicia en las extremidades de la placa.
(b) Conexión K superpuesta HSS rectangular
a la máxima carga.
Figura 6-4. Producción local de la rama debido a desniveles
distribución de la carga.
(b) Pandeo local de la pared lateral.
(c) Sección transversal a través de la conexión en (b).
Figura 6-5. Falla rectangular de la pared lateral del HSS debajo de la rama
carga de compresión
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 75
También modos de falla potenciales (AISC Especificación Ecuaciones K1-5, K1-6,
en la etapa de diseño de la conexión. El ingeniero de diseño responsable de la
K2-16 y K2-17). Las ecuaciones que representan estos dos estados límite se han
selección de miembros debe realizar verificaciones sobre la adecuación de las
adaptado (para dos redes en compresión) desde la carga concentrada a una brida
conexiones críticas, para tener confianza con los miembros seleccionados. Por lo
de viga de sección W, en otra parte del AISC Especificación. El pandeo local de la
general, el objetivo es lograr una estructura de acero de sección hueca sin ningún
pared lateral en una conexión cruzada HSS rectangular se muestra en la Figura 6-5
refuerzo o refuerzo; claramente esto implicaría un diseño muy cuidadoso incluso con
(b), donde las líneas oscuras en la conexión indican regiones de gran deformación
secciones de acero abiertas. Siguen algunas reglas de oro para optimizar el diseño de
plástica que causa la descamación de la cal. La Figura 6-5 (c) muestra el
la conexión HSS soldada.
mecanismo general de pandeo de la banda, que se supone que ocurre en una
longitud de pandeo de H 3t con ramas soldadas [Tenga en cuenta que 1.5 t es el
radio mínimo de la esquina exterior que, por lo tanto, produce la longitud plana
máxima para la pared HSS, de acuerdo con AISC
Seleccione miembros principales de acordes (o columnas) relativamente robustos.
La fuerza estática de casi todas las conexiones HSS se mejora mediante el uso
de miembros de acordes robustos, por lo que esta opción maximizará la
capacidad de conexión. Para lograr una alta resistencia al pandeo, existe una
Especificación Sección B4.2 (d).]
Algunos otros estados límite de conexión se analizan en el Capítulo 7 (para tipos de
conexión especiales), el Capítulo 8 (falla de corte de las paredes laterales del miembro
de cuerda para HSS rectangular) y el Capítulo 9 (falla de distorsión de cuerda para
conexiones HSS rectangulares fuera del plano flexión) pero estos son mucho menos
comunes. Un modo de falla conocido para las conexiones K HSS rectangulares, y en
particular las conexiones K superpuestas, es el pandeo local de la cara de conexión del
cordón detrás del talón de la rama de tensión, como se ilustra en la Figura 6-6. Tal falla
tendencia natural de diseño a seleccionar miembros de cuerda de compresión
que sean de pared delgada y tengan un alto radio de giro; esta, sin embargo, es
la causa clásica de problemas de diseño de conexión más adelante. Los
requisitos conflictivos de la capacidad de carga axial, la protección contra la
corrosión (se obtiene un área de superficie más pequeña con secciones
robustas que reduce los costos de pintura) y la delgadez de la pared del tubo
deben considerarse todos. En general, la esbeltez de la sección transversal de
los miembros de acordes generalmente está dentro del rango 15 D / t
es causada por un efecto de retraso de corte, porque una cantidad desproporcionada
de la carga axial de la cuerda es transportada por la cara de conexión de la cuerda en
esta región. Esta verificación del estado límite se omite en el Capítulo 8, ya que dicha
falla puede evitarse colocando límites estrictos de esbeltez de la pared en la cara de
conexión del acorde. (Por lo tanto, en la Tabla 8-2A, B / t tiene un límite superior de 35
para conexiones K con espacios y 30 para conexiones K superpuestas).
30 para HSS redondo y dentro del rango
15 B / t 25 para HSS cuadrado y rectangular.
Seleccione miembros de rama relativamente delgados.
A la inversa de la regla anterior (donde los miembros de cuerda son
idealmente relativamente gruesos), la máxima eficiencia de conexión se
logrará típicamente con miembros de rama relativamente delgados. Sin
embargo, las ramas todavía tienen un requisito de fuerza axial, por lo que
esto implica el uso de ramas con grandes dimensiones externas. Por lo
6.2 CONSEJOS DE DISEÑO
tanto, una buena estrategia de diseño de conexión es hacer t b / t lo más bajo
Siempre que sea posible, las conexiones HSS deben estar diseñadas para no
posible y si b / si lo más alto posible, pero aún se debe tratar de sentar la rama
reforzarse, tanto por razones económicas como estéticas. Para hacerlo, los miembros
en el "plano" del miembro de acorde con miembros de acorde HSS
deben ser seleccionados astutamente en la etapa de selección de miembros para
rectangulares. Con si si si 4 4 t,
evitar problemas posteriores.
La soldadura de filete de la rama generalmente es posible, y las soldaduras de ranura
acanalada difíciles y costosas (que surgen cuando
si si SI) se puede evitar.
Considere usar conexiones K con espacios.
Con una construcción tipo truss que involucra conexiones K o N, las conexiones
entre espacios son más fáciles y menos costosas de fabricar que las
conexiones superpuestas, por lo que las conexiones entre espacios son mucho
más populares entre los fabricantes. Este es particularmente el caso de las
conexiones soldadas HSS redondas a redondas, donde los extremos de los
miembros de la rama requieren un perfil complejo y el ajuste de los miembros
requiere una atención especial. Por otro lado, las conexiones K superpuestas,
en relación con las conexiones K separadas, generalmente tienen una mayor
resistencia estática (e incluso fatiga) y producen una armadura más rígida con
desviaciones de armadura reducidas.
Figura 6-6. Rendimiento local del acorde debido a la distribución desigual de la carga.
76 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Capítulo 7
Cargas de línea y fuerzas concentradas en HSS
7.1 ALCANCE Y BASE
Los criterios de diseño de placa a ronda HSS han sido nuevamente recomendados
El alcance de este capítulo sigue AISC Especificación La Sección K1 está
destinada a "cargas de línea" locales aplicadas a la cara de un HSS o al
extremo de un miembro de HSS a través de una placa de tapa. Las cargas
recientemente (Wardenier et al., 2008).
7.2 ESTADOS LÍMITE
lineales se aplican típicamente mediante una placa soldada, orientada
Muchas conexiones soldadas de placa a HSS son extremadamente flexibles. Como
longitudinal o transversal al eje principal del miembro HSS, con la placa
se muestra en la Figura 7-1, una placa longitudinal concéntrica soldada a una sección
generalmente cargada en tensión axial o compresión. Los momentos de
de brida ancha está inherentemente rígida por la presencia de la banda
flexión de eje fuerte aplicados a una conexión HSS de placa a redonda
inmediatamente detrás de la carga aplicada de la placa. La aplicación de la misma
también están cubiertos, como es el caso de la carga de corte en una
práctica de conexión a un miembro de HSS da como resultado la flexión de la cara de
conexión longitudinal de placa a HSS. Aparte del caso de la placa de
conexión de HSS, porque la fuerza de la placa se transmite a las dos redes de HSS
protección, se supone que estas cargas locales se aplican lejos de los
remotas desde la aplicación del punto de carga. Como consecuencia, el estado límite
extremos de un miembro de HSS; por lo tanto, la carga concentrada se
de la plastificación HSS es un modo de falla que debe verificarse comúnmente, y esto
puede dispersar a ambos lados de la conexión. Si la carga de la línea local
sirve como control sobre las deformaciones de la conexión. Las recomendaciones de
(transversal o longitudinal) ocurre cerca del extremo del miembro, entonces
diseño en este documento no hacen distinción entre la carga de la placa ramificada
se supone que el extremo del miembro estaría limitado. recuperando así
en la tensión axial y la compresión. Para conexiones rectangulares HSS, Hay poca
una fuerza de conexión similar. Las conexiones de momento de viga ancha
diferencia en el comportamiento de conexión, y por lo tanto en la capacidad de
a columna HSS soldadas directamente también están cubiertas
diseño, ya que la cara de conexión HSS se comporta como una placa plana cargada
indirectamente por el alcance de este capítulo. La capacidad de flexión de
lateralmente. Sin embargo, para conexiones HSS de placa a ronda, la resistencia final
tales conexiones puede determinarse ignorando la banda de la viga y
de la conexión suele ser mayor bajo la carga de tensión de la placa que bajo la carga
considerando las bridas de la viga como un par de placas transversales
de compresión de la placa. Para la carga de tensión, pueden estar presentes
soldadas al HSS. La capacidad de momento de la conexión, que sería
deformaciones de conexión excesivas o grietas prematuras, mucho antes de la carga
semirrígida o parcialmente restringida (PR), se puede calcular multiplicando
final de la conexión, de modo que, siguiendo el ejemplo de conexiones T, Y y
la capacidad de una conexión de placa a HSS por el brazo de palanca
cruzadas soldadas HSS redondas (ver Capítulo 8), la la misma capacidad de diseño
entre los centroides de las dos bridas (la viga profundidad menos un grosor
se usa de forma conservadora para ambas placas axiales
de brida). Cuando las placas están orientadas longitudinalmente al eje del
miembro HSS, se supone que la placa está alineada con el eje del miembro
HSS. Sin embargo,
La investigación sobre conexiones de placas se remonta a la década de 1960
(Rolloos, 1969), con numerosos estudios aplicados específicamente al HSS
(Kurobane, 1981; Wardenier et al., 1981; Davies y Packer, 1982; Makino et al.,
1991; Cao et al. ., 1998; Kosteski y Packer, 2003). Estos forman la base de las
recomendaciones de diseño en este capítulo; La mayoría de las ecuaciones
(después de la aplicación de factores de resistencia o seguridad apropiados) se
ajustan a las Guías de diseño CIDECT 1 (Wardenier et al., 1991) o 3 (Packer et
al., 1992) con actualizaciones de acuerdo con la Guía de diseño CIDECT 9
(Kurobane et al. , 2004). Este último incluye revisiones para conexiones
longitudinales de placa a rectangular HSS (AISC Especificación Ecuación K1-9)
basada en extensos estudios experimentales y numéricos reportados en Kosteski
y Packer (2003). Todavía más revisiones a la
(a) A una brida ancha.
(b) A un HSS rectangular.
Figura 7-1. Conexiones de placa longitudinal.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 77
Cargas de tensión y compresión. Por lo tanto, debido a que los límites de deformación
K1-9, como también se indica en la Tabla 7-2 (Kosteski y Packer, 2003). Se
controlan con frecuencia las resistencias nominales de estas conexiones, la capacidad
debe tener precaución antes de aplicar este principio a las conexiones de
de diseño a menudo es considerablemente menor que la capacidad máxima que se
placa a placa HSS; Investigaciones recientes han sugerido que la
registra en las pruebas de laboratorio. Para conexiones de arriostramiento diagonales a
resistencia nominal es menos del doble que la conexión correspondiente de
columnas HSS, donde la carga axial se transfiere a una placa de refuerzo longitudinal, la
la placa de derivación.
capacidad de conexión se puede verificar bajo el componente de fuerza de
arriostramiento normal al eje de la columna (usando la Tabla 7-1 o la Tabla 7-2), como
Esto gobernará.
Además del estado límite de plastificación de HSS (o rendimiento local de HSS)
descrito anteriormente, otros estados límite pertinentes para las conexiones de
placa a HSS son (1) rendimiento local debido a la distribución desigual de la carga
Debido a que la resistencia disponible de una conexión de placa
en la placa cargada, (2) rendimiento de corte (cizalladura) del HSS, y (3) resistencia
longitudinal a HSS es bastante baja, hay casos en los que la conexión puede
de la pared lateral (para HSS rectangular) por varios modos de falla. Las
necesitar un refuerzo local (por ejemplo, en conexiones de suspensión,
disposiciones para el estado límite de la mutilación de la pared lateral del HSS
cargas elevadas de cables que soportan techos o puentes, etc.). Un medio
rectangular (uno de los modos de falla de la pared lateral), las ecuaciones K1-5 y
común de refuerzo (aunque no es favorecido por los fabricantes) es pasar la
K1-6 en el AISC Especificación, ajustarse a expresiones paralizantes de la web en
placa longitudinal a través de la sección transversal completa, después de
otras partes del AISC Especificación, y no a las recomendaciones del CIDECT o del
ranurar el HSS, y soldar la "placa pasante" a los lados delantero y trasero del
Instituto Internacional de Soldadura (IIW). Los estados límite pertinentes que deben
HSS. Si esto se hace para un HSS rectangular (Figura 7-2), la resistencia
verificarse para las conexiones de placa a HSS se resumen en la Tabla 7-1 (para
nominal puede tomarse el doble de la dada por AISC Especificación Ecuación
HSS redondo) y la Tabla 7-2 (para HSS rectangular). Es importante tener en cuenta
que a menudo se puede excluir una cantidad de estados límite potenciales del
procedimiento de verificación de la conexión porque se excluyen los modos de falla
correspondientes, en virtud de la geometría de la conexión y los límites de
aplicabilidad de varios parámetros. Los límites de aplicabilidad (dados en las Tablas
7-1A y 7-2A) generalmente representan el rango de parámetros sobre el cual se
han verificado las ecuaciones de diseño en experimentos o mediante simulación
numérica. En la Tabla 7-2 (y también en AISC Especificación Sección K1.3b), para
conexiones de placas transversales a HSS rectangular, es evidente que no se
verifica el estado límite de plastificación de la pared de HSS. Esto se omite porque
este estado límite no regirá el diseño en casos prácticos. Sin embargo, si hay una
carga de compresión importante en el HSS, como cuando se usa como columna,
se debe tener en cuenta que esta carga de compresión en el miembro principal
tiene una influencia negativa en el modo de falla de plastificación de la línea de
fluencia del HSS de conexión pared (a través de un Q F factor). En tal caso, el
Figura 7-2. Placa longitudinal, placa pasante, placa longitudinal
diseñador puede utilizar la orientación de la Guía de diseño 9 de CIDECT
rígida y conexiones de placa transversal.
(Kurobane et al., 2004).
78 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
7.3 TABLAS DE FUERZA NOMINALES DE CONEXIÓN
Tabla 7-1. Fortalezas nominales de las conexiones HSS de placa a redonda
Conexión Fuerza Nominal *
Tipo de conección
Transversal de placa T y conexiones cruzadas
Rr
Doblado de placas
En el plano Fuera del plano
Estado límite: rendimiento local de HSS
Placa de carga axial
METRO r
RFnortet
t
re
5 .5
2
y
1 0 81.
BDpags
QF
Placa longitudinal, T, Y y conexiones cruzadas
METRO
.
norte= 0 5
-
BRpn
1 .67
(ASD)
0,90 (LRFD)
si pags
(K1-1)
Estado límite: plastificación HSS
Placa de carga axial
METRO r
Rr
R norte
pecado 5 5 . F yt
2
NDQ
1 0 25.
F
(K1-8)
M NR
norte=
norte
-
t
re
= 0 90
. (LRFD)
norte
1 .67
(ASD)
Estados límite: rendimiento de placa y HSS
Conexiones en T de placa longitudinal (lengüeta de corte)
Punzonamiento Placa de
t
corte Carga de corte
t pags
FFtu t
t pags≤
Vr
de (K1-10)
-
-
-
-
yp
re
Estado límite: rendimiento local de HSS
Conexiones de placa de tapa
Carga axial
Rr
norte
R norte= 2 F yt
t pags
(5 5t N +AF ) ≤
pags
y
Especificaciones. Com.
Secta. K1.6
= 1 00
. (LRFD)
Dt
1 .50
(ASD)
Las funciones
QF
1 para HSS (superficie de conexión) en tensión
QF
1.0 0.3 U ( 1 U) para HSS (superficie de conexión) en compresión
ARRIBA
=
r
AF C
+
Mr
(K2-1)
(K2-2)
SF C
dónde PAGS r y METRO r se determinan en el lado de la articulación que tiene el menor esfuerzo de compresión. PAGS r y METRO r consulte la resistencia axial y de flexión requerida en el HSS. PAGS r PAGS tu para
LRFD; PAGS una para ASD. METRO r METRO tu para LRFD; METRO una para ASD.
* * Las referencias de ecuaciones son al AISC Especificación.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 79
Tabla 7-1A. Límites de aplicabilidad de la Tabla 7-1
Ángulo de carga de la placa: HSS
30 °
Dt
delgadez de la pared:
50
Especificaciones.
Secta. K
para conexiones en T bajo carga axial de placa de derivación o flexión (
D t 40
para conexiones cruzadas bajo salvado
Dt
0 .11 EF y
Dt
0 .11 EF y
Relación de ancho: Resistencia
0 .2
BDpags
del material: Ductilidad:
F y 52
Especificaciones.
Se cct. K1.3a)
cch placa de carga axial o flexión (
carga aar
debajo de la placa de la rama ella
11.3a)
Especificaciones.
Com. Secta. K1.5 requiere
ss
una pared HSS no delgada) para la
tapa
Especificaciones.
Co mmm. Secta. K1.5 requiere
conexiones de placa en compresión (
una pared HSS no delgada) para placa de
FFy
tu 0 8
1 .0
ksi
.
rama transversal
conexiones (
Especificaciones.
Secta. K1.3a)
( Especificaciones.
Secta. K1.2) (
Especificaciones.
Secta.
K1.2)
Tabla 7-2. Resistencias nominales de las conexiones de placa a rectangular HSS Tipo de conexión
Conexión Fuerza Nominal *
Placa transversal T y conexiones cruzadas,
Estado límite: rendimiento local de placa, para todos
bajo placa de carga axial
Rr
10
RBnortet=F tB F t By
≤
= 0 95
. (LRFD)
si pags
t pags o norte
1 .58
(ASD)
Estado límite: HSS Shear Yielding (Punching), cuando
0 .85 BBB
≤ ≤t -pags
H
t
(2 t
R norte= 0 .6 F yt
2
+ 2 si ep )
(K1-3)
pags
1 .58
(ASD)
= 0 95
. (LRFD)
si
dónde
(K1-2)
yp pp
pags
1.0
Estado límite: rendimiento local de paredes laterales de HSS, cuando
cama
pags
R norte= 2 F ytk (N5 5 +
y desayuno
)
= 1 00
. (LRFD)
(K1-4)
1 .50
(ASD)
1.0 y
Estado límite: paralización local de las paredes laterales del HSS, cuando
La placa está en compresión, para conexiones en T
NUEVA
2
R norte 1 .6 1t 3
HAMPSHIRE
3t
EF Q
y
= 0 75
. (LRFD)
(K1-5)
F
2 .00
(ASD)
1.0
Estado límite: pandeo local de paredes laterales de HSS, cuando
y placas están en compresión, para conexiones cruzadas
48 t
R norte
H
3
3t
EF Q
y
= 0 90
. (LRFD)
(K1-6)
F
1 .67
(ASD)
Placa longitudinal T, Y y conexiones cruzadas,
bajo placa de carga axial
Estado límite: plastificación de pared HSS
Rr
t pags
R norte
pecado
1
t
H
= 1 00
. (LRFD)
norte
si
80 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
F yt
2
t pags
B
2 nótese
bien
41
t pags
BQ
F
1 .50
(ASD)
(K1-9)
Tabla 7-2. (continuado)
Conexión Fuerza Nominal *
Tipo de conección
Conexiones longitudinales de placa pasante en T e Y,
Estado límite: plastificación de pared HSS
bajo placa de carga axial
2
t
si
t pags
2 F ytt B
R norte
pecado
2 nótese
bien
pags
1
t pags
BQ
41
Especificaciones. Com.
F
Secta. K1.3
= 1 00
. (LRFD)
1 .50
(ASD)
norte
Rr
H
Placa T longitudinal (lengüeta de corte) Conexiones T,
Estados límite: rendimiento de placa y cizalla punzonadora HSS
bajo carga de corte de placa
t pags si
t
t pags≤
FFtu t
de (K1-10)
yp
Vr
H
Conexiones de placa de tapa, bajo carga axial
Estado límite: rendimiento local de paredes laterales
Rr
R norte= 2 F yt
norte
(5 5t N +
), para (5 5t NB+
pags
R norte
AF=
y
pags
( t NB+
, para 5
)<
Especificaciones. Secta. K1.6
)≥
pags
t pags
1 .50
(ASD)
= 1 00
. (LRFD)
Estado límite: paralización local de paredes laterales,
t
cuando la placa está en compresión
15.
si
2
R norte 1 .6 1t 6
nótese tt
bien
= 0 75
. (LRFD)
pags
EF ty
pags
t
, para 5 t NB
pags
2 .00
(ASD)
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 81
(K1-12)
Tabla 7-2. (continuado)
Las funciones
QF
1 para HSS (superficie de conexión) en tensión
QF
1 .3 0 4 .
Q f= -
1
U
U
2
1 .0
(K2-10)
necciones
para HSS (superficie de conexión)) en compresión, para conexión de placa transversal
para HSS (superficie de conexión) en compresión, para placa longitudinal y longitu
udinal
Secta. K1.4b
a través de conexiones de placa
ARRIBA
=
r
AF C
+
Mr
(K2-12)
SF C
dónde PAGS r y METRO r se determinan en el lado de la articulación que tiene el menor esfuerzo de compresión. PAGS r y METRO r consulte la resistencia axial y de flexión requerida en el HSS. PAGS r PAGS tu para
LRFD; PAGS una para ASD. METRO r METRO tu para LRFD; METRO una para ASD.
si ep =
k
10 BBpags
t
≤ si pags
Secta. K1.3b
radio de la esquina exterior de HSS 1.5 t
* * Las referencias de ecuaciones son al AISC Especificación.
Tabla 7-2A. Límites de aplicabilidad de la Tabla 7-2
Ángulo de carga de la placa: HSS
30 °
Bt
delgadez de la pared:
Ht
o
35
para pared cargada, para conexiones de placa de derivación
Especificaciones
. Secta. ( KK1.3b)
transversal
Bt
H t 40
o
para pared cargada, para lon
placa de rama ggitudinal y
( Especificaciones
. Secta. K1.4b)
a través de uniones de placa
Bt
3
t
o
H
3t
EF y
1 .40
t
para pared cargada, para carga de cizallamiento de placa ramificada
( Especificaciones.
Com. Secta. K1.
66 requiere una pared HSS no delgada
por Especificaciones. Secta. B4.1)
Relación de ancho: Resistencia
0 .25
cama
1 .0
pags y desayuno
F y 52
del material: Ductilidad:
FFy
tu
para br transversal
ksi
0 .8(
82 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
conexiones de placa aanch
Especificaciones
Sect.. Secta.
(
K1.2)
Especificaciones
.
K1.2)
Especificaciones
. Secta. K1.3b) (
7.4 PLACA LONGITUDINAL Y PLACA DE TAPA
HSS si parte de la sección transversal no está cargada. Se supone una pendiente
CONEXIONES
de distribución conservadora de 2.5: 1 desde cada cara de la red de te (Wardenier
El método de diseño para conexiones en T de placa longitudinal con la placa cargada
en corte, mejor conocido como conexiones de "lengüeta de corte", es aplicable a
conexiones simples (o corte) entre vigas de brida ancha y columnas HSS. Las
recomendaciones en este documento se basan en la investigación de Sherman y Ales
(1991) y Sherman (1995, 1996) que investigaron una gran cantidad de conexiones de
encuadre simples entre vigas de brida ancha y columnas HSS rectangulares. Aunque
la reacción del extremo de la viga fue predominantemente una fuerza de corte,
siempre estuvo presente una pequeña cantidad de momento final, como es típico en
la práctica. En una amplia gama de conexiones probadas, solo se identificó un estado
límite para la columna HSS rectangular: falla de cizallamiento de perforación
relacionada con la rotación del extremo pequeño de la viga. Además, esto solo
ocurrió cuando una placa de corte gruesa se unió a un HSS de pared relativamente
delgada. Así, Para evitar este modo de falla de HSS, la lengüeta de corte podría
hacerse relativamente delgada para que la pestaña de corte cediera bajo tensión axial
y fuerza de compresión (tratando el momento en la pestaña de corte como un par de
fuerza de tensión / compresión) antes de la falla de corte por punzonado de la pared
de conexión HSS, adyacente a esa fuerza local de tensión / compresión. Por lo tanto,
en estados límite o terminología LRFD:
et al., 1991; Kitipornchai y Traves,
1989), que produce un ancho de carga disperso de (5 t pags NORTE) como se muestra en la
Figura 7-3, lo que lleva a la recomendación en la Tabla 7-1. Este modelo de carga es
análogo al utilizado en otras partes del AISC Especificación, en la ecuación J10-2. Se
puede ver en la Figura 7-3 que la capacidad redonda de HSS ( F y UNA) se utiliza por
completo una vez que el ancho de carga dispersa de (5 t pags NORTE) RE. Esto se logrará
solo con una placa de tapa muy gruesa.
El mismo modelo de dispersión de carga se utiliza para conexiones de placa de
tapa a HSS cuadrado y rectangular, lo que lleva a la ecuación K1-11 en el AISC Especificación
y en la Tabla 7-2 de esta Guía de diseño. En ese caso, cuando (5 t pags
NORTE)
SI, y
suponiendo que la placa de la tapa es rectangular con su larga dimensión
paralela a la H dimensión del HSS, solo se cargarán dos paredes laterales del
HSS, y la resistencia nominal de la conexión para el estado límite de rendimiento
local será R norte 2 F y t
(5 t pags NORTE). Si (5 t pags NORTE) SI, todo el HSS se cargará y no habrá retraso de
corte. Esto se confirma en la Tabla 7-2.
El AISC Especificación también incluye otro estado límite que se debe
verificar si la placa está en compresión: paralización local de las paredes
laterales del HSS (Ecuación K1-12). Esto ha sido transferido de AISC Especificación
Ecuación J10-5a, que se aplica a una red de vigas cargada por una fuerza
concentrada. Esta verificación (Ecuación K1-12), para conexiones de placa de
Rendimiento de la pestaña de corte, por unidad de longitud de la pestaña Ruptura de corte
de pared HSS a lo largo de los lados de la pestaña, por unidad de longitud de la pestaña
tapa HSS, no se discute en otras recomendaciones de diseño internacional
prominentes (Wardenier et al., 1991; Packer et al., 1992; Packer y Henderson,
1997; Wardenier et al. , 2008).
es decir,
.90
F ypt p
o 0 F yp tt pags
pags
0 .75 0 6 2. F tut
(7-1)
F tut
que se implementa en el AISC Especificación como la ecuación K1-10 y en la tabla
7-2 de esta guía de diseño. Un límite de validez para esta recomendación dada en
AISC Comentario de especificación La Sección K1.5 requiere que el HSS
rectangular no sea delgado; por lo tanto, de acuerdo con AISC Especificación Tabla
B4.1, hay un criterio acompañante que ( si 3 t) / t de la cara cargada 1.40 ( E / F y) 0.5. En
N t pags
AISC Comentario de especificación En la Sección K1.5, así como en la Tabla 7-1
2.5 1
de esta Guía de Diseño, se realizó una extrapolación de la Ecuación K1-10 para
pestañas de corte para redondear columnas HSS, nuevamente con la condición
de que la sección transversal redonda HSS no sea delgada ( es decir, D / t
( 5 5 t pags + N)
0,11 E / F y) Ecuación 7-1 o AISC Especificación
La ecuación K1-10 requiere que la lengüeta de corte se mantenga relativamente
delgada. Sherman (1995) también determinó que las conexiones de placa de corte
simple y de ángulo único, con lengüeta de corte, eran el tipo menos costoso de conexión
de corte simple. Las conexiones en T de doble ángulo y soldadas con filete eran más
caras, siendo las conexiones de corte más costosas las conexiones en T pasadas y las
re
t
conexiones en T soldadas con bisel acampanado.
El método de diseño para conexiones de placa de tapa a los extremos de
miembros de HSS, donde la fuerza axial en una placa se transfiere al HSS a través
de una placa de tapa (o a través de la brida de un trozo en T), reconoce que habrá
un retraso de corte en el
Figura 7-3. Dispersión de carga a través de una tapa-placa-a-ronda
Conexión HSS.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 83
Además, AISC Especificación La ecuación K1-12 se puede aplicar claramente a dos
La paralización de la red solo sería crítica sobre el rendimiento de la red para paredes HSS muy
paredes rectangulares HSS cuando (5 t pags NORTE) SI,
delgadas, por lo que asuma un valor punitivo de B / t 50. Así:
NORTE) SI, la aplicación a las cuatro paredes es
pero si (5 t pags
cuestionable. Si se supone que (5 t pags NORTE) SI, La ecuación K1-11 (rendimiento local)
gobernaría sobre la ecuación K1-12 (paralización local de la pared) en el AISC Especificación,
55
t pags
para una pared, si (con la aplicación de los factores de resistencia relevantes):
1 .0 0 0F yt
55
t pags
norte
0 .75 0 8 .
t
2
nótese tt
dieciséis
bien
pags
norte
14 45
.
ttpags
1 .73 N t
t pags
(7-4)
Se puede ver que esta desigualdad se mantiene (y, por lo tanto, la paralización de la red
15.
EF yt
pags
t
(7-2)
no gobierna) para 0.05 BN 0.2 0.2 si sobre el rango de 1.0
t pags / t
4.0. Por lo tanto, para conexiones prácticas AISC
Especificación La ecuación K1-12 nunca es probable que gobierne. La ecuación K1-12
se vuelve crítica sobre la ecuación K1-11 para longitudes de rodamiento grandes, NORTE,
Asumiendo que mi 29,000 ksi y F y 50 ksi:
55
t pags
norte
14 45
.
ttpags
combinado con placas de tapa gruesas, pero para estas combinaciones, se anula el
86 7.
nótese
bien
retraso de cizallamiento y las cuatro paredes del HSS participarán, lo que invalidará la
2
tt
(7-3)
ecuación K1-12.
pags
7.5 EJEMPLOS DE DISEÑO DE CONEXIÓN
Ejemplo 7.1: conexión de rama / placa pasante con HSS rectangular
Dado:
La conexión HSS soldada que se muestra en la Figura 7-4 está sujeta a la fuerza de tensión axial de la placa indicada producida por un miembro de arriostramiento diagonal. La columna está
sujeta a la compresión axial de cargas muertas y vivas de PAGS re 20.0 kips y PAGS L 60.0 kips. Determine si la conexión es adecuada como conexión de placa de derivación o si se requiere
una conexión de placa pasante (como se ilustra más adelante). Tenga en cuenta que la conexión se verifica bajo la acción del componente de fuerza de la placa normal a la columna, ya que
esto tiene el efecto dominante.
Figura 7-4. Conexión de placa pasante con HSS rectangular.
84 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
De AISC Manual En las tablas 2-3 y 2-4, las propiedades del material son las siguientes:
HSS 8 8
ASTM A500 Grado B
Fy
46 ksi
F tu
58 ksi
PL × 8 ASTM
A36
F yp 36 ksi
F arriba 58 ksi
De AISC Manual Tabla 1-12, las propiedades geométricas de HSS son las siguientes:
HSS 8 8
si 8.00 pulg.
H 8.00 pulg.
t
0.233 pulg.
UNA 7.10 pulg. 2
PL 8
0.250 pulg.
t pags
UNA gramo 2.00 pulg. 2
Solución:
Límites de aplicabilidad de la Sección K1 de la especificación AISC (ver también la Tabla 7-2A)
De AISC Especificación Sección K1.2, verifique los límites de aplicabilidad.
Fy=
ksi
≤ 52
46
ksi
Okay
F y / F tu 0.793 0.8 Okay
De AISC Especificación Sección K1.4b, verifique el criterio adicional para HSS rectangular.
B t H =t =
34 .3 40
≤
Okay
Fuerza requerida (expresada como una fuerza en la placa)
Del Capítulo 2 de ASCE 7, la fuerza requerida de la conexión es:
LRFD
Ru=
ASD
1 .6 25
( 0 .40 kips
= 0 .
)
R a = 25 0 . kips
kips
Plastificación de pared de acordes HSS, suponiendo una conexión de placa de derivación
De AISC Especificación Sección K1.4b, determine la resistencia nominal del HSS para el estado límite de plastificación de la pared del cordón, suponiendo una conexión de placa
ramificada.
F yt
R norte
pecado
1
2
tB
pags
2 nótese
bien
41
t pags
BQ
(desde Especificaciones. Eq. K1-9 y Tabla 7-2)
F
dónde
Q f= -
U
1
ARRIBA
=
r
AF C
+
2
Mr
SF C
para HSS (columna) en compresión
( Especificaciones. Eq. K2-12 y Tabla 7-2)
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 85
Del Capítulo 2 de ASCE 7, la fuerza requerida, PAGS r, en el acorde HSS se determina de la siguiente manera:
LRFD
1.2 20.0
( kips
PÁGINAS
= = tu
r
ASD
) + 1 .6 77
( 7 . kips )
= = una
PÁGINAS
r
= 97 .7
= 148 kips i nn columna en el costado de la articulación con
46. 27
(6
=
=
148 7 entra
2
(
en juego.
46
ksi )
ress
. ksi ksi
2
(
en juego.
27 6. 0 ksi
10.
)
.
= 499
2
1 0 453
. 0
)
97 7. 7 entra
U=
= 0 .453
Qf= -
un lado de la articulación con
F C = 0 .6 0F6y
= = 46
FF
C
y ksi
10.
salta en la columna
str de mayor compresión
mayor esfuerzo de compresión
U=
+ 77 7
. kips
20.0 kips
Qf= -
= 892
.
. 0
1 0 499
2
= 867
.
La resistencia disponible para el estado límite de plastificación de pared de cuerda HSS es:
LRFD
0 .233
ksi
46
R norte
2
in.
ASD
2
en pecado 45 °
8 .00
0 .250 8 in. in.
1
88. 00
en.
46
R norte
en.
iin.
0 .892
.
4 1 0 250
8 .00
kips
2
88. 00
en pecado 45 °
8 .00
en.
en.
iin.
0 .867
pecado
45 °
22 8
. kips
R norte
. kips
.
22 8
1 .50
23 1
.23 1
kips
.
2
00.
pecado
45 °
23 1
. kips
R norte 1 00. 23 1
in.
0 .250 8 in. in.
1
00.
.
4 1 0 250
8 .00
0 .233
ksi
15 2. kips
kips
< 40 0
.
kips
15 2.
kips
< 25 .0 kips
Debido a que la resistencia disponible para el estado límite de la plastificación de la pared de la cuerda HSS, al tratar la conexión como una conexión de placa ramificada, no es adecuada,
verifique este estado límite tratando la conexión como una conexión de placa pasante.
HSS plastificación de pared, suponiendo una conexión a través de la placa
Usando la Tabla 7-2 y AISC Especificación Comentario K1.3, determine la resistencia nominal del HSS para el estado límite de plastificación de la pared del cordón, suponiendo una
conexión a través de la placa.
2
R norte
pecado
2 F ytt B
1
pags
2 nótese
bien
41
t pags
BQ
F
Esto proporciona una resistencia de conexión nominal que es el doble que la de una conexión de placa de derivación (AISC Especificación Ecuación K1-9), por lo tanto R norte 46.2 kips 40.0 kips
y R norte/
30.4 kips 25.0 kips, por lo que la conexión será adecuada.
86 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Rendimiento extensible en la sección bruta de la placa
Según la sección D2 de la especificación AISC, la resistencia nominal para el estado límite de tensión que cede en la placa es:
PFA
=
norte
=
yg
36 72ksi kips
( de 2.00
= 0 .
2
)
( Especificaciones. Eq. D2-1)
pulg.
La fuerza disponible es:
LRFD
ASD
PAGS norte72 .0
PAGS norte
0 .90 72 0 64
.
=
8 64 8 .
.
1 .67
43 =1 43 1.
40 0
kips
. kips
kips
kipss
Okay
.
kips
kips
> 25 .0kips
kips
Okay.
Ejemplo 7.2: conexión de momento de columna HSS de viga a redonda en forma de W
Dado:
UNA W 18 35 la viga se perfila en su extremo y se suelda directamente a un HSS 8.625 0.500 columna. Determine la adecuación de la conexión bajo las cargas indicadas en la
Figura 7-5. Tenga en cuenta que la viga se tratará como un par de placas transversales. La conexión crítica de la placa será la placa inferior, ya que la sección de la columna
contigua a la placa desarrolla tensiones de compresión debido tanto a la fuerza axial como a la flexión. Estas tensiones de compresión afectan acumulativamente U factor. La
capacidad de momento de toda la conexión de viga a columna se basa en la capacidad de la conexión de placa inferior (brida de compresión) multiplicada por la distancia entre
los centros de brida de viga.
METRO D = 50.0 kip-in.
PAGS D = 50.0 kips
PAGS L = 150 kips
METRO L = 150 kip-in.
0.425 "
HSS8.625 0.500 ASTM
METRO D = 100 kip-in.
17.7 "
A500 Gr. si
METRO L = 300 kip-in.
W18 35 ASTM
PAGS D = 50.0 kips
A992
PAGS L = 150 kips
METRO D = 50.0 kip-in.
METRO L = 150 kip-in.
8.625 "
6.00 "
0.465 "
Figura 7-5. Conexión de momento HSS de haz a redondo.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 87
De AISC Manual Tabla 2-3, las propiedades del material son las siguientes:
HSS 8.625 0.500 ASTM
A500 Grado B
Fy
42 ksi
F tu
58 ksi
W 18 35 ASTM
A992
F yp 50 ksi
F arriba 65 ksi
De AISC Manual En las tablas 1-13 y 1-1, las propiedades geométricas son las siguientes:
HSS 8.625 0.500
re 8.625 pulg.
t
0.465 pulg.
UNA 11.9 pulg. 2
S
23.1 pulg. 3
W 18 35
re
17.7 pulg.
si F
6.00 pulg.
tF
0.425 pulg.
Solución:
Límites de aplicabilidad como una conexión de placa transversal
De AISC Especificación Sección K1.2 y Tabla 7-1A, verifique los límites de aplicabilidad.
Fy=
42
FFy
u=
ksi
≤ 52
ksi
Okay
0 .724 0 ≤8
.
Okay
De AISC Especificación Sección K1.3a, verifique el criterio adicional para la ronda HSS.
Dt=
18 .5 50
≤
0 .2 <
BDpags
Okay
=
0 .696 1 ≤0 .
Okay
Resistencia a la flexión requerida (expresada como un momento en la viga)
Del Capítulo 2 de ASCE 7, la resistencia a la flexión requerida es:
LRFD
METRO u 1
= .2 100
(
kip-in
) + 1 .6 300
(
ASD
kip-in
)
METRO a 100
=
kip-in
+ 300 kip-in
= 400 kip-in
= 600 kip-inn.
Rendimiento local de HSS (columna), como una conexión de placa transversal
De AISC Especificación Sección K1.3a, la resistencia nominal del HSS para el estado límite de rendimiento local es:
RF
t
norte
2
5 .5
y
1 0 81.
BDpags
QF
88 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
( Especificaciones. Eq. K1-1 amd Tabla 7-1)
dónde
Q f=
1 .0 0- 3 1. UU( +
ARRIBA
=
r
AF C
+
M r
)
para superficie HSS (columna) en compresión
( Especificaciones. Eq. K2-1 amd Tabla 7-1)
en el lado con el menor estrés de compresión
SF C
( Especificaciones. Eq. K2-2 amd Tabla 7-1)
Del Capítulo 2 de ASCE 7, las fortalezas requeridas, PAGS r y METRO r, en el HSS se determinan de la siguiente manera:
LRFD
ASD
PÁGINAS
= tu
r
=
PÁGINAS
r
una
=
1.2 50.0
( kips
=
300kips
MMr =
)+
kips )
( 1 6 150
.
=
50.0 kips
=
kips
MMr =
tu
=
1.2 50.0
( kip-in.
=
300k Iip-in.
)+
300
23 1 kips en
+
. k ( 42
2
11 9.
si )
300
kip-in
.
3
en.
442
(
ksi )
. ksi
200
U=
=. 0 909
entra
(
en juego.25,2 ksi
2
11,9
)
+
200
23 1.
.
3
kip-in en
25,2
(
ksi )
= 1.01
1,0 0,3
- 0,909
( 1 0,909
) ( 0 +479
=
150kip-in
kip-in
= 200
= 2
Qf=
+
F C = 0 .6 25
Fy
FF
= = 42
C
y ksi
U=
kips
una
= 50.0 kip-in.
( 6 150kip-in 1 )
.
+
150 200
1.0 0.3
- 1.01( 1 1.01) ( +
Qf=
)
)
= 0.391
.
La resistencia axial y de flexión disponible para el estado límite del rendimiento local de HSS se determina de la siguiente manera:
LRFD
42
R norte
ksi
0 .465
en.
ASD
2
5 .5 1 0
81 6 00
.
42
R norte
en
8 .625
en .
81 6 00
.
54,8 kips
Rn=
.
8 .625
.
en
en . 0 391
44.7 kips 1
= 26.8 kips
METRO n =
METRO n =49.3 kips 17.7 in. 0.425- in. 852
kip-in. 600 kip-in.
>
2
67.
49,3 kips
=
en.
44.7 kips
0.90 54.8 kips
R norte
0 .465
5 .5 1 0
0 .479
.
ksi
26.8 kips 17.7( pulg. 0.425- pulg. 463
Okay
=
)
kip-in.
> 4 0 00 kip-in.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 89
Okay
90 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Capítulo 8
Conexiones de armadura de HSS a HSS
8.1 ALCANCE Y BASE
que han sido reportados en investigaciones internacionales sobre HSS, muchas de
El alcance de este capítulo sigue AISC Especificación La sección K2 y se limita a conexiones planas
de tipo armadura entre HSS (o miembros de caja) soldadas directamente entre sí, en forma de
las cuales han sido patrocinadas y sintetizadas por el Comité Internacional para el
Desarrollo y Estudio de la Construcción Tubular (CIDECT) desde la década de 1960.
Este trabajo también recibió una revisión crítica por parte de la Subcomisión XV-E
conexiones T, Y, cruzadas, K (o N) con espacios o superpuestos. HSS redondo a HSS y HSS
del Instituto Internacional de Soldadura (IIW) sobre juntas soldadas en estructuras
rectangular a HSS rectangular son las únicas combinaciones de formas HSS consideradas. Los
tubulares. Las disposiciones de diseño de conexión HSS en este documento
criterios de diseño pertinentes para las conexiones de celosía HSSto-HSS redondas se tabulan
generalmente están de acuerdo con la última edición de las recomendaciones de
sucintamente (Tabla 8-1), seguidos de dos ejemplos de diseño en tales conexiones. De manera
diseño de esta Subcomisión (IIW,
similar, se tabulan los criterios de diseño pertinentes para las conexiones de celosía HSS a HSS
rectangulares (que incluyen cuadrados) (Tabla 8-2), seguidos de tres ejemplos de diseño en tales
1989). Se han realizado algunas modificaciones menores a las recomendaciones
conexiones. Para configuraciones de conexión más allá del alcance de este capítulo, como
de IIW, para algunos estados límite, mediante la adopción de fórmulas para los
conexiones multiplanares, conexiones con extremos de miembros de rama parcialmente o
mismos estados límite en otras partes del AISC Especificación. Las
totalmente aplanados, conexiones de doble cuerda, conexiones con un miembro de rama que está
recomendaciones de diseño de conexión IIW mencionadas anteriormente también
desplazado para que su línea central no se cruce con la línea central del acorde, conexiones con
miembros de rama redondos unidos a un miembro de acorde HSS cuadrado o rectangular, o incluso
miembros de rama HSS unidos a un miembro de acorde de sección W , uno puede referirse a otra
se han implementado y complementado en guías de diseño posteriores por
CIDECT (Wardenier et al., 1991; Packer et al., 1992), por CISC (Packer y
Henderson, 1997), y en Eurocode 3 (CEN, 2005). Una gran cantidad de datos de
guía de diseño autorizada. Dichas publicaciones incluyen IIW (1989), Guía de diseño CIDECT No.1
(Wardenier et al., 1991), Guía de diseño CIDECT No.3 (Packer et al., 1992), la Guía de diseño CISC
(Packer y Henderson, 1997), Marshall (1992) y AWS D1.1 (AWS, 2006). uno puede referirse a otra
investigación de conexión generados por los programas de investigación de
CIDECT hasta principios de la década de 1980 se resume en la Monografía
CIDECT No. 6 (Giddings y Wardenier, 1986) y por Wardenier (1982). Se puede
guía de diseño autorizada. Dichas publicaciones incluyen IIW (1989), Guía de diseño CIDECT No.1
(Wardenier et al., 1991), Guía de diseño CIDECT No.3 (Packer et al., 1992), la Guía de diseño CISC
(Packer y Henderson, 1997), Marshall (1992) y AWS D1.1 (AWS, 2006). uno puede referirse a otra
obtener más información sobre las publicaciones e informes de CIDECT en su sitio
web: www.cidect.com.
guía de diseño autorizada. Dichas publicaciones incluyen IIW (1989), CIDECT Design Guide No.1
(Wardenier et al., 1991), CIDECT Design Guide No.3 (Packer et al., 1992), la CISC Design Guide
(Packer y Henderson, 1997), Marshall (1992) y AWS D1.1 (AWS, 2006).
8.2 NOTACIÓN Y ESTADOS LIMITADOS
En la Figura 8-1 se muestra alguna notación común asociada con las
conexiones HSS soldadas que se usa en este capítulo. El diseño de
Los criterios de diseño en este capítulo y AISC Especificación La sección
conexiones HSS soldadas se basa en posibles estados límite que pueden
surgir para una conexión particular
K2 se basa en modos de falla o estados límite,
re si
si si
si si
H si
H si
t si
-e
t si
q
re
BD si
H
+e
gramo
pags
Superposición = ( q pags) x100% = O v
t
Figura 8-1. Notación común para conexiones de celosía HSS.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 91
geometría y carga, que a su vez representan posibles modos de falla que pueden
de aplicabilidad de varios parámetros. Los límites de aplicabilidad (dados en las
ocurrir dentro de los límites prescritos de aplicabilidad. Los modos de falla típicos
Tablas 8-1A y 8-2A) generalmente representan el rango de parámetros sobre el
para las conexiones de tipo truss, ilustrados para una conexión K con espacio
cual se han verificado las ecuaciones de diseño en experimentos.
HSS rectangular, se muestran en la Figura 8-2. Estos estados límite se resumen
en la Tabla 8-1 (para HSS redondo) y la Tabla 8-2 (para HSS rectangular). Es
importante tener en cuenta que a menudo se pueden omitir varios estados límite
8.3 CLASIFICACIÓN DE CONEXIÓN
potenciales del procedimiento de verificación de la conexión porque se excluyen
los modos de falla correspondientes, en virtud de la geometría de la conexión y
Las conexiones de celosía HSS a HSS consisten en uno o más miembros de rama
los límites
que están soldados directamente a un acorde continuo que pasa a través de la
conexión. La clasificación de estos
(a) Plastificación de la pared del acorde.
(b) Rendimiento de cizallamiento (punzonado) del acorde.
(c) Producción local de la rama de tensión,
(d) rendimiento local de la rama de compresión,
debido a la distribución desigual de la carga.
(e) Corte de las paredes laterales del acorde, en el espacio.
Figura 8-2. Estados límite típicos para conexiones de celosía HSS a HSS.
92 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
debido a la distribución desigual de la carga.
(f) Falla de la pared lateral del acorde.
conexiones como K- (que incluye N-), Y- (que incluye T-) o conexiones
donde las ramas están juntas o superpuestas, la "huella" combinada de las
cruzadas (también conocidas como X-) se basan en el método de
dos ramas se puede tomar como el área cargada en el miembro del acorde.
transferencia de fuerza en la conexión, no en la apariencia física de la
El ejemplo 8.3 más adelante en este capítulo demuestra esta técnica para
conexión. Así:
determinar la longitud del rodamiento en la cuerda. En conexiones K como la
a. Cuando la carga de perforación ( PAGS r pecado) en un miembro de la rama
está equilibrado por el corte de la viga en el miembro de cuerda, la
conexión se clasifica como una conexión T cuando la rama es
perpendicular a la cuerda y una conexión Y de lo contrario.
Figura 8-3 (d), donde una rama tiene muy poca o ninguna carga, la conexión
puede tratarse como una conexión Y, como se muestra. Si la Figura 8-3 (i)
tiene uniones en K separadas, se puede ver que hay una alta fuerza de
corte en la sección transversal de la cuerda tomada a través de la región de
separación. En este caso, se debe verificar la capacidad de corte de la
cuerda (ver Tabla 8-2 para cuerdas rectangulares HSS). Si la conexión KK
si. Cuando la carga de perforación ( PAGS r pecado) en un miembro de la rama
que se muestra en la Figura 8-3 (i) tiene las fuerzas en la conexión K inferior
está esencialmente equilibrado (dentro del 20%) por cargas en otros
invertidas en sentido (dirección), habría una fuerza de compresión de
miembros de la rama en el mismo lado de la conexión, la conexión se
equilibrio significativa en el miembro de cuerda. Q f ( ver las Tablas 8-1 y 8-2)
clasifica como una conexión K. La brecha relevante es entre los
para cada conexión K.
miembros de la rama primaria cuyas cargas se equilibran.
C. Cuando la carga de perforación ( PAGS r pecado) se transmite
a través del miembro de cuerda y está equilibrado por los miembros de
Se debe mantener el mismo tamaño efectivo de soldadura alrededor de la rama
la rama en el lado opuesto, la conexión se clasifica como una conexión
unida, a excepción de la "soldadura oculta" en las conexiones K o N parcialmente
cruzada.
superpuestas HSS a HSS, que pueden dejarse sin soldar (por lo general,
En la Figura 8-3 se muestran ejemplos de estas clasificaciones de conexión.
Cuando los miembros de la rama transmiten parte de su carga como conexiones K y
parte de su carga como conexiones T, Y o cruzadas, la adecuación de cada rama se
determina mediante la interacción lineal de la proporción de la carga de la rama
involucrada en cada tipo de transferencia de carga . Una conexión K, en la Figura 8-3
(b), ilustra que los componentes de la fuerza de ramificación normales al miembro de
cuerda pueden diferir hasta en un 20% y todavía se considera que exhiben un
simplemente pegadas) siempre que los componentes de fuerza de las dos ramas
normales al acorde no difieren en más del 20%. (La soldadura oculta se refiere a la
soldadura a lo largo del "dedo oculto" de la rama superpuesta, que está oculta en
la conexión final por la rama superpuesta. Esto es particularmente un problema
con las conexiones de HSS a HSS cuadradas / rectangulares parcialmente
superpuestas donde el El procedimiento típico de fabricación es colocar todas las
ramas en su lugar y luego realizar la soldadura final).
comportamiento de conexión K. Esto es para acomodar ligeras variaciones en las
fuerzas de los miembros de la rama a lo largo de un truss típico, causado por una
serie de cargas puntuales del panel. Sin embargo, la conexión N en la Figura 8-3 (c)
tiene una relación de componentes de fuerza de ramificación normales al miembro de
cuerda de 2: 1. En el caso que se muestra en la Figura 8-3 (b), la conexión debe
analizarse como una conexión K "pura" (con fuerzas de derivación equilibradas) y una
conexión cruzada (o X-) (porque el resto de la carga de derivación diagonal se
transfiere a través de la conexión), como se muestra en la figura 8-4. Para la rama de
tensión diagonal en esa conexión, se realiza la siguiente verificación:
8.4 MODELO TRUSS Y DISEÑO DE MIEMBROS
Este capítulo y, de manera similar, AISC Especificación La sección K2 supone que las
ramas se cargan solo por fuerzas axiales. Dentro de las limitaciones de los límites de
aplicabilidad en las Tablas 8-1A y 8-2A, las conexiones soldadas dentro de un truss
serán semirrígidas (o parcialmente rígidas) y las rigideces de los miembros de rama
serán considerablemente menores que la rigidez del miembro de cuerda. Como
resultado, los momentos de flexión reales en los miembros de la rama serán muy
bajos, y menos de lo que se reflejaría en un análisis de marco rígido. En
consecuencia, los métodos recomendados para realizar análisis de armaduras HSS
planas soldadas son:
0.5 0.5 PAGS r sin conexión K
fuerza disponible
1. Análisis articulado.
0.5 0.5 PAGS r pecado
conexión cruzada disponible fuerza 1.0
2. Análisis utilizando miembros web conectados por pin a miembros de acordes
El ejemplo 8.5 más adelante en este capítulo ofrece una demostración de cómo
se realizan los cálculos de diseño para dicha conexión. Si el tamaño del espacio en
una conexión K- (o N-) entrecortada [por ejemplo, la Figura 8-3 (a)] se hace grande y
excede el valor permitido por el límite de excentricidad (en la Tabla 8-1A o la Tabla
8-2A), entonces la conexión K debe tratarse como dos conexiones Y
independientes. En conexiones cruzadas, como la Figura 8-3 (h),
continuos, como se muestra en la Figura 8-5. Los miembros extremadamente
rígidos que se muestran deben tener propiedades de sección mayores que el
miembro de cuerda y una longitud igual a la excentricidad de nudo, e ( ver Figura
8-1). Si se aplican cargas de miembros de cuerda de las uniones (puntos de
panel), este método de análisis proporciona distribuciones realistas de momento
flector para el diseño de miembros de cuerda.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 93
dentro de la tolerancia para:
PAGS r
PAGS r
1,2 PAGS r
PAGS r
0.5 0.5 PAGS r pecado
50% K
PAGS r
50% X
100% K
100% K
100% K
mi
brecha
(si)
(una)
PAGS r
0.5 0.5 PAGS r pecado
0.2 0.2 PAGS r
00
100% y
PAGS r
100% X
(C)
PAGS r
PAGS r
100% K
00
100% K
PAGS r
+e
2 PAGS r pecado
brecha
(mi)
(re)
PAGS r
PAGS r
100% X
(F)
PAGS r
100% X
1,2 PAGS r
100% K
100% X
PAGS r
PAGS r
PAGS r
1,2 PAGS r
PAGS r
(h)
(gramo)
PAGS r
100% K
(yo)
Figura 8-3. Ejemplos de clasificación de conexión HSS.
PAGS r "
PAGS r
PAGS r "
PAGS r '
PAGS r
PAGS r
PAGS r '
PAGS r '
PAGS r "
PAGS r "
Figura 8-4. Comprobación de una conexión K con cargas de miembros de rama desequilibradas.
94 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Mediante los dos métodos de análisis anteriores, los miembros web tendrán
por lo tanto, un miembro con un alto radio de giro puede haber sido elegido
cero momentos de flexión (a menos que se apliquen cargas directamente a los
inicialmente. Los miembros de acordes óptimos que producen conexiones eficientes
miembros web). Si se realiza un análisis de marco rígido, se recomienda ignorar
son relativamente robustos: las opciones típicas para miembros de acordes HSS
los momentos de flexión generados en los miembros de la web. Vale la pena
redondos están en el rango de 15 D / t
señalar que las fuerzas axiales del miembro producidas son generalmente muy
30, y opciones típicas para miembros de acordes HSS cuadrados
similares, por cualquiera de los tres métodos de análisis (el análisis de marco
están en el rango 15 B / t
rígido se denomina método 3.).
los miembros deben, en general, ser elegidos para tener un alto D / t
25. Por otro lado, rama
o B / t, pero dentro de los límites permitidos por las Tablas 8-1A y 8-2A. Sin embargo, las ramas
Al seleccionar miembros para un truss HSS, debe reiterarse que el peso
deben estar sentadas preferiblemente en el "plano" del miembro de cuerda, para cerchas HSS
mínimo no es igual al costo mínimo. El número de diferentes tamaños de
rectangulares, para simplificar los procedimientos de soldadura. Por lo tanto, los miembros de la
miembros debe ser pequeño, y el número de conexiones minimizado, para reducir
rama generalmente se seleccionan para que sean relativamente anchos y delgados, mientras que
el costo de fabricación. Para menos conexiones, las armaduras Warren pueden
los miembros de los acordes generalmente se seleccionan para ser robustos y gruesos, lo que
ser una buena opción. Debido a que generalmente se requiere que uno produzca
resulta en t si
un diseño de celosía HSS sin conexiones rígidas, es común encontrar que la
t. Aún así, la referencia a la Tabla 8-1A muestra
selección de miembros se rige por criterios de diseño de conexión. La causa más
que el requisito para las ramas de compresión HSS redondas ( re b / t si 0,05 E / F yb) está
común de problemas de diseño de conexión HSS es la selección de miembros de
muy por debajo del límite de sección redonda no compacta de HSS (ver AISC Especificación
acordes con un alto D / t relación o alta B / t relación, particularmente para el cordón
Tabla B4.1). Del mismo modo, la referencia a la Tabla 8-2A muestra que el requisito
de compresión, donde se busca una alta resistencia al pandeo y
de ramificaciones de compresión HSS rectangulares en conexiones K superpuestas
( si b / t si y H b / t si
1.1 ( E / F yb) 0.5) está incluso debajo del
límite de sección compacta HSS rectangular (ver AISC Especificación Tabla
B4.1).
El paquete de criterios de diseño de conexión en las Tablas 8-1 y 8-2,
junto con los límites de aplicabilidad en las Tablas 8-1A y 8-2A, permite el
uso de longitudes efectivas,
Condición de cabeceo para la
mayoría de las conexiones
superpuestas
Miembros extremadamente
Alfiler
KL menos que L al diseñar miembros de compresión de armadura HSS con soldadura
plana. Para acordes de compresión, KL 0.9 L
rígidos
puede ser adoptado, donde L es la distancia entre los puntos del panel de acordes
(para abrochar en el plano de la armadura) o L es la distancia entre los puntos de
soporte lateral para el acorde (para abrochar perpendicularmente al braguero).
Para miembros web de compresión, el uso de KL 0,75 L es permisible, donde
L es la distancia entre los nodos miembros (CIDECT, 1980; Mouty, 1981;
Rondal et al., 1992).
Pueden existir cuerdas de compresión largas sin soporte lateral en los puentes
Miembros
extremadamente rígidos
Condición de cabeceo para la
mayoría de las conexiones de
separación
Figura 8-5. Supuesto de modelado utilizando miembros web
peatonales con armazón en U [o armadura de medio cuerpo (pony)] y en las armaduras
del techo sometidas a una gran elevación del viento (la cuerda inferior). La longitud
efectiva de estos acordes de armadura lateralmente sin soporte puede ser
considerablemente menor que la longitud sin soporte, y Packer y Henderson (1997) y
Galambos (1998) proporcionan orientación de diseño.
conectado por pin a miembros de acordes continuos.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 95
8.5 TABLAS DE FUERZA NOMINALES DE CONEXIÓN
Tabla 8-1. Fortalezas nominales de las conexiones de armadura HSS a HSS redondas Tipo de conexión
Conexión Fuerza axial nominal *
Control general
Estado límite: rendimiento de corte (punzonado)
Para conexiones T, Y, cruzadas y K con Gap,
cuando re
b ( decenas / comp) < -
si
(K2-9)
pecado
= 0 95
. (LRFD)
Conexiones T e Y
(K2-4) y
1 2 2 pecado
F yt D
PAGS
0 .6
norte
(D t 2 )
1 .58
(ASD)
Estado límite: plastificación de acordes
t si
si
PAGS r
PAGS
pecado =
norte
2
F yt
t
+ 6 .
( 3 .1 15
2
)
= 0 90
. (LRFD)
0 .2
(K2-3)
QF
1 .67
(ASD)
DD
Conexiones cruzadas
Estado límite: plastificación de acordes
t si
re si
PAGS r
F yt
PAGS
pecado
norte
t
5 .7 1 0
2
81
= 0 90
. (LRFD)
re
(K2-5)
QF
.
1 .67
(ASD)
PAGS r
Conexiones K con espacio o superposición
t si comp
re si comp
Estado límite: plastificación de acordes
t si decenas
PAGS r comp
re si decenas
PAGS r decenas
gramo
comp
pecado )
( PAGS
norte
rama de compresión
= F yt
2
•
2 0 11 33
•• . +
.
re si co mp •
DQQ
••
gf
(K2-6)
t
pecado )
( PAGS
norte
rama de tensión
decenas
= 0 90
. (LRFD)
re
= ( PAGS
pecado )
norte
br de compresión
aanch
(K2-8)
1 .67
(ASD)
.
Las funciones
QF
1 para cuerda (superficie de conexión) en tensión
Q f=
1 .0 0- 3 1. UU( +
ARRIBA
=
r
AF C
+
)
para cuerda (superficie de conexión) en compresión
Mr
SF C
dónde PAGS r y METRO r se determinan en el lado de la articulación que tiene el menor esfuerzo de compresión. PAGS r y METRO r consulte la resistencia axial y de flexión requerida en el HSS. PAGS
r
PAGS tu para LRFD; PAGS una para ASD. METRO r METRO tu para LRFD; METRO una para ASD.
1 .2
Q gramo
0 .2
0 .024 0 5 1 33 1
1
Exp
. gt
.
Tenga en cuenta que exp ( X) es idéntico a 2.71828 X, donde 2.71828 es la base del logaritmo natural.
* * Las referencias de ecuaciones son al AISC Especificación.
96 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
(K2-7)
Tabla 8-1A. Límites de aplicabilidad de la Tabla 8-1 (consulte también la Figura 8-1)
0 .55
Excentricidad articular: ángulo
eD
0 .25
para conexiones K
30 ° 50
de ramificación:
Dt
Esbeltez de la pared del acorde:
forr conexiones T, Y y K para cross-c
D t 40
conexiones
D cama
t Dy tdesayuno 50
Esbeltez de la pared de la rama:
cama y desayuno
0 .2
Relación de ancho:
0.4 0.4
Brecha:
para rama de tensión
0.005 EFDD
yb
si
1 .0
DDsi gt
1 .0
para conexiones K huecas
asi decenas
para conexiones K huecas
si C oomp
25 %
superposición:
Grosor de la rama:
t si overlappi
Resistencia del material:
Fy y
FFy
Ductilidad:
tu
y
FFyb
nng
F yb
ub 0 8
para rama de compresión para
v
Conexiones K en T, Y, cruzadas y superpuestas
1000% para conexiones K superpuestas
t si superpuesto
Conexiones KK
para ramas en superposición
52 ksi
.
Nota: Los límites de aplicabilidad son de AISC Especificación Sección K2.2a.
Tabla 8-2. Fortalezas nominales de las conexiones rectangulares HSS a HSS Tipo de conexión
Conexión Fuerza axial nominal *
T, Y y conexiones cruzadas
0,85
Estado límite: plastificación de pared de acordes, cuando
t si
PAGS
pecado
norte
si
2
2
F yt
4
1
PAGS r
1.00 (LRFD)
si si
QF
(K2-13)
1
1,50 (TEA)
Estado límite: rendimiento de corte (punzonado), cuando
t
0 .85
H
11
oBt
< 10
0 .6 F ytB
(2 2 +
eop
<≤ -
PAGS
pecado =
norte
0,95 (LRFD)
)
(K2-14)
1,58 (TEA)
1.0
Estado límite: rendimiento local de paredes laterales de acordes, cuando
BH
PAGS r
No presente para
conexión T o Y
2 F ytk (N5 5
PAGS
pecado =
norte
)
+
1.00 (LRFD)
(K2-15)
1,50 (TEA)
1.0
Estado límite: paralización local de paredes laterales de acordes, cuando
y Branch está en compresión, para conexiones T o Y
PAGS
pecado 1 6. 1 t
norte
Caso para verificar el estado límite de
Corte de paredes laterales de acorde
plano de corte
y
HAMPSHIRE
3 t EF Q
0,75 (LRFD)
(K2-16)
F
2.00 (ASD)
1.0 y
Estado límite: paralización local de paredes laterales de acordes, cuando
Las ramas están en compresión, para conexiones cruzadas
PAGS r
Brecha proyectada del
3 NUEVA
2
48 t
PAGS
pecado
norte
H
3
3t
EF Q
y
0,90 (LRFD)
(K2-17)
F
1,67 (TEA)
Estado límite: rendimiento local de sucursal / sucursales debido a
0,85
Distribución desigual de la carga, cuando
PF
t=
norte
yb b
( 2 H bsi + -2
4 4t si
eoi
0,95 (LRFD)
PAGS r
b eoi
Bt
)
(K2-18)
1,58 (TEA)
10
F yt F t BB
si
si
(K2-19)
yb b
Estado límite: corte de paredes laterales de acordes, para conexiones cruzadas con
90 ° y donde se crea una brecha proyectada (ver figura). Determinar PAGS norte pecado
de acuerdo con Especificaciones. Secta. G5
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 97
Tabla 8-2 (continuación). Fortalezas nominales de las conexiones de armadura rectangulares HSS a HSS
Conexión Fuerza axial nominal *
Tipo de conección
Conexiones K con huecos
Estado límite: plastificación de pared de acordes, para todos
F yt
PAGS
pecado =
norte
( 9 .8
2
0 .5
ef
0,90 (LRFD)
)Q
(K2-20)
F
1,67 (TEA)
Estado límite: rendimiento de corte (punzonado), cuando BB t
si si
H si
t si
PAGS r
t si
H si
PAGS
pecado = 0 .6
norte
PAGS r
si si
(2
F ytB
+
+
0,95 (LRFD)
t
gramo
b< - 2
No verifique si hay ramas cuadradas.
eop
)
(K2-21)
1,58 (TEA)
Estado límite: corte de paredes laterales de acordes en la región de Gap. Determinar PAGS norte pecado
de acuerdo con Especificaciones. Secta. G5
H
+ mi
No verifique los acordes cuadrados.
Estado límite: rendimiento local de sucursal / sucursales debido a una carga desigual
Distribución. No verifique si hay ramas cuadradas o si B / t 15
si
PF
t=
norte
yb b
( 2 HBsi b+
+ - eoi
si
0,95 (LRFD)
)
(K2-22)
1,58 (TEA)
F yt F t BB
10
b eoi
Bt
4 4t si
(K2-23)
si
si
yb b
Estado límite: rendimiento local de sucursal / sucursales
Conexiones K superpuestas
Debido a la distribución desigual de la carga
0,95 (LRFD)
1,58 (TEA)
Por 25% O v 50%:
si si
H si
t si
4 4t bi
bi
50 2
cama
eoi y desayuno
eov
(K2-24)
Por 50% O v 80%:
PAGS r
t si
v
F ybi
t OH
bi
PAGS
norte
rama superpuesta
H si
PAGS r
PAGS
norte
, rama superpuesta =
pensión si
ij
(2 H
F ybi
t bi
(2 H
bi
-
4 4t bi
+ si eo ii + si eov )
(K2-25)
bi
-
4 4t bi
+ si bi + si eov )
(K2-26)
Por 80% O v 100%:
t
PAGS
norte
, rama superpuesta =
-e
F ybi
t bi
media
dónde b B teoi
F yt F t BB
10
(K2-27)
bi
bi
ybi bi
si
si eov
Tenga en cuenta que las flechas de fuerza que se muestran para las conexiones K
F ybj
t Fbj t BB
10
B bjt
bi
bj
(K2-28)
bi
ybi bi
Subíndice yo se refiere a la rama superpuesta Subíndice j se
superpuestas pueden invertirse; yo y j identificación del miembro de control
refiere a la rama superpuesta
•
PAGS
norte
rama superpuesta
= PAGS
norte
, superposición de branc
S.S
AFAF
bj ybj
••
•
••
bi ybi
Las funciones
QF
1 para cuerda (superficie de conexión) en tensión
Q f=
1 .3 0- 4 .
Q F = 1 .3 0- 4 .
U
≤ 1 .0
U
Especificaciones. Secta. K2.3
para cuerda (superficie de conexión) en compresión, para T-, Y- y cross-c
≤ 1 .0
para acorde (conectando sur
rface) en compresión, para K-connect entrecortado
conexiones
(K2-10)
iones
(K2-11)
ef
ARRIBA
=
r
AF C
ef
+
= ••( BH
si +
Mr
SF C
si
dónde PAGS r y METRO r se determinan en el lado de la articulación que tiene el mayor esfuerzo de compresión. PAGS r y METRO
,
r
consulte la fuerza axial y de flexión requerida en la cuerda. PAGS r PAGS tu para LRFD; PAGS una para ASD. METRO r METRO tu para
(K2-12)
LRFD; METRO una para ASD
) branc de compresión
h
+ ( BH
si +
si
) t rama ensioon
•• 4 4 si
55
eop
* *Las referencias de ecuaciones son al AISC Especificación.
98 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Especificaciones. Secta. K2.1
Especificaciones. Secta. K2.3c
Tabla 8-2A. Límites de aplicabilidad de la Tabla 8-2
eH
0 .55
Excentricidad articular: ángulo
0 .25
para conexiones K
30 °
de ramificación:
Bt
Esbeltez de la pared del acorde: Esbeltez
H tt 35 para conexiones K huecas y conexiones cruzadas T, Y yd
y
de la pared de la rama:
B cama
t y desayuno
y
B t 30
para Kc superpuesto
H t 35
para conexión K superpuesta
H tcama y desayuno 35
conexiones
ss
para rama de tensión
1 .25
EF
para la ramificación de compresión de las conexiones K, T, Y y cruzadas
yb
para comprimir 35 Una rama de huecos K-, T-, Y- y
conexiones cruzadas
EF yb
.
media
pensión0 .25
cama
y desayuno
y
si
si
Relación de ancho:
0 .5
Relación de aspecto:
Relación de ancho de rama:
0 .75
t bj
t bi
Conexiones K
2 .0
media pensión
para conexiones K superpuestas, donde el subíndice se refiere al sujetador
yo
superpuesto
Relación de grosor de rama:
y 0.5
OBB
100%% para conexiones K superpuestas
v
bj
bi
para T, Y, cruzado y superpuesto
media
pensión
2 .0
si
si
2 55
Superposición:
para compresión 1 1 rama de conexiones K superpuestas
1 .0
nnch y subíndice
para conexiones K superpuestas
j se refiere a la superposición
acciones, donde subíndice se refiere
yo
a la
ove rrlapping branchand subíndice se refiere ja t
F yb 52
Fy y
Resistencia del material:
FFy
ductilidad:
tu
FFyb
y
ksi (360
ub 0 8
rama de eed
la rama superpuesta
MMPa)
.
Nota: Los límites de aplicabilidad son de AISC Especificación Sección K2.3a.
Límites Adicionales para Conexiones K Separadas
Relación de ancho:
cama
si
y
y desayuno
media
si
≥ +0 ≥
.1 =50 0
pensión
ef
Brecha:
gB
gt ≥
Brecha:
Tamaño de la rama:
35.
smaaller
≥
0 .5 1( -
si rama de compresión
si si > 0 .63
ef
)
Especificaciones. Secta. K2.3c
+ t si rama de tensión
( mas grandesi si ) , si ambas ramas
son cuadrados
Nota: El tamaño máximo de espacio será controlado por e / H límite. Si el espacio es grande, trátelo como dos conexiones en Y.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 99
8.6 EJEMPLOS DE DISEÑO DE CONEXIÓN
Ejemplo 8.1: conexión en Y con HSS redondo
Dado:
Determine la adecuación de la conexión HSS Y soldada bajo las cargas de los miembros que se muestran en la Figura 8-6. Las cargas consisten en 25% de carga muerta y 75% de carga viva. Suponga
que las soldaduras son lo suficientemente fuertes como para desarrollar el límite elástico de la pared de la rama conectada en todas las ubicaciones alrededor de la rama. De AISC Manual Tabla 2-3, las
propiedades del material son las siguientes:
Ambos miembros ASTM
A500 Grado B
Fy
42 ksi
F tu
58 ksi de AISC Manual Tabla 1-13, las propiedades geométricas de HSS son las siguientes:
HSS 6.000 0.375
re 6.00 pulg.
t
0.349 pulg.
UNA 6.20 pulg. 2
HSS 4.000 0.250
re si 4.00 pulg.
t si
0.233 pulg.
UNA si
2.76 pulg. 2
Solución:
Límites de aplicabilidad
De AISC Especificación Sección K2.2a y Tabla 8-1A, los límites de aplicabilidad para esta conexión son:
D/t
D sit
si
DDsi
0 .2 <
Fy
45 ° 30 °
Okay
17.2 50
Okay
=
17 .2 50
≤
=
0 .667 1 ≤0 .
=
F yb
= 42
FFy
tu
ksi
≤ 52
=
FFyb
=
0 .724 0 ≤8
Okay
ksi
Okay
ub
.
Okay
PAGS L = 45.0 kips
PAGS D = 15.0 kips
HSS 4.000 0.250 ASTM
A500 Gr. si
HSS 6.000 0.375 ASTM
A500 Gr. si
45
V L = 31.8 kips
V D = 10,6 kips
PAGS L = 30.0 kips
PAGS L = 61.8 kips
PAGS D = 10.0 kips
PAGS D = 20,6 kips
Figura 8-6. Soldadura redonda HSS Y-conexión.
100 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Fuerza requerida (expresada como una fuerza en la rama)
Desde el Capítulo 2 de ASCE 7, la resistencia requerida de la conexión basada en las cargas axiales aplicadas en la rama es:
LRFD
PAGS u =1.2 15.0
( kips
= 90 .0
ASD
) + 1 .6 45
( 0.
+ 45 0.
PAGS a =15.0 kips
kips )
= 60 0.
kips
kips
kips
Plastificación de acordes
De AISC Especificación Sección K2.2b (a), la resistencia nominal para el estado límite de plastificación de acordes de la rama es,
F yt
PAGS
pecado
norte
3 .1 15 6 .
2
2
0 .2
QF
( Especificaciones. Eq. K2-3 y Tabla 8-1)
dónde
DDsi
0 .667
Dt2
8 .60
Q F
=
U
=
1 .0 0- 3 1. UU( +
PAGS r
Mr
AF C
SF C
+
)
( Especificaciones. Eq. K2-1 y Tabla 8-1)
para acorde en compresión
( Especificaciones. Eq. K2-2 y Tabla 8-1)
Desde el Capítulo 2 de ASCE 7, la resistencia requerida en la cuerda en el lado de la articulación con el menor esfuerzo de compresión es:
LRFD
PÁGINAS
=
r
=
ASD
PAGS
r
tu
1.2 10.0
( kips
)+
.
0 )
( 1 6. 30kips
=
PAGS
una
=
10.0 kips
= 40,0 kips in. acorde o
= 60.0 kips in. Acorde en el lado de la articulación con
METRO r
METRO r 0 0
= =F42
y ksi
FC
60 0. 6 entra
20.
2
(
en juego.
42
U=
ksi )
= 0 .230
1 .0 0- 3 0. 230
( 1. 0 230
) ( 0 +915.
Qf=
=
.
ss
00
Fy
= 0 .6 25
= 2
U=
n lado de la articulación con
menor compresión stres
menor estrés de compresión
FC
+ 30 .0 kips
=
. ksi
40 0. 6 entra
20.
2
(
en juego.
25 2.2 0 ksi
)
.
= 256
)
QF
=
=
1 .0 0- 3 0. 256
( 1. 0 256
) ( 0 +904.
)
.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 101
La fuerza disponible para el estado límite de plastificación de acordes es:
LRFD
0 .349
ksi
PAGS norte 42
8 . 60 60
0 .2
ASD
2
en.
2
3 .1 15 6 0. 667 .
0 .915
PAGS norte
0 .349
8 . 60 60
45 °
pecado
102 kips
0 .2
en.
2
3 .1 15 6 0. 667 .
0 .904
2
45 °
pecado
101 kips
PAGS norte
PAGS norte
0 .90 102 91 kips
8 .
ksi
42
=
kips
=
91.8 kips 90.0 kips
Okay
101 1 kips
67
60 5
.
.
kips
60.5 kips 60.0 kips
Okay
Rendimiento de corte (punzonado)
De acuerdo con AISC Especificación Sección K2.2b (b), no es necesario verificar el estado límite del rendimiento de corte (punzonado) cuando
(1 1 /), que se reduce a re si 4.00 pulg.
(1 - 1 /). Porque
( D − 2t) 5.30 in., Este estado límite debe ser considerado. De
AISC Especificación Sección K2.2b (b), la resistencia nominal es:
PAGS
0 .6
norte
F yt D
0 .6 42
1 2 2 pecado
si
ksi
( Especificaciones. Eq. K2-4 y Tabla 8-1)
pecado
0 .349
4 .00
en.
en.
1
sin 4 45 °
2 siin
2
45 °
189 kips
La fuerza disponible es:
LRFD
ASD
PAGS n = 189 kips
PAGS norte
0,95 189 kips kips
1.58 kips
kips
180 180
90 0
.
kips
kips
o.kk.
120
60 0
.
> 120
kips
Okay
Ejemplo 8.2: Conexión K superpuesta con HSS redondo
Dado:
Verifique la adecuación de la conexión N soldada (un caso particular de conexión K) que se muestra en el diagrama de cuerpo libre en la Figura 8-7. Tenga en cuenta que el
momento del acorde es necesario para el equilibrio debido a la excentricidad de nudo. La conexión es una conexión K balanceada porque la carga en el miembro de rama de
compresión vertical está equilibrada (dentro del 20%) por el componente vertical del miembro de rama de tensión [ver AISC Especificación Sección K2 (b)]. Tenga en cuenta que el
miembro de rama más grueso es la rama directa. Para la fabricación, la rama de compresión (pasante) se pega inicialmente a la cuerda, la rama diagonal (superpuesta) se pega a
su lugar y finalmente toda la conexión se suelda. Las cargas que se muestran consisten en cargas vivas y muertas en la proporción de 2.5: 1. Suponga que las soldaduras son lo
suficientemente fuertes como para desarrollar el límite elástico de la pared de la rama conectada en todas las ubicaciones alrededor de la rama. De AISC Manual Tabla 2-3, las
propiedades del material son las siguientes:
Todos los miembros
ASTM A500 Grado C
Fy
46 ksi
F tu
62 ksi
102 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECA / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
De AISC Manual Tabla 1-13, las propiedades geométricas de HSS son las siguientes:
HSS 10.000 0.500
UNA 13.9 pulg. 2
re 10.000 pulg.
t
0.465 pulg.
HSS 6.625 0.375
UNA si
6.88 pulg. 2
re si 6.625 pulg.
t si
0.349 pulg.
HSS 6.625 0.250
UNA si
4.68 pulg. 2
re si 6.625 pulg.
t si
0.233 pulg.
Solución:
Límites de aplicabilidad
La conexión nodeando la excentricidad, mi
2.50 pulg. (Negativo porque las líneas centrales de las ramas se cruzan hacia el interior del truss,
relativo a la línea central del acorde).
q = longitud de superposición medida a lo largo de la cara de conexión del acorde debajo de las dos ramas
•
•
=
••
re si 1
2 pecado
θ si 1
+
re si 2
•
eD
+
• •• -
2 pecado
θ si 2
2
θ si 2
pecado
θ 1si pecado
••••
• pecadoθ si 1
(
••••
+ θ si 2 ) •
•
=
•
6 .625
iin 2 En s
••
90 °
= 7 .64
en. -
=. 5 54
en.
+
6 .625 2 en
50 • •• - ° pecado
•
2 .50
en.
+ 5 .00
nn.
yo
•••
pecado
90 ° pecado
50 °
•••
•
pecado
140 °
•
2 . 1 10 en
Figura 8-7. Conexión K superpuesta soldada con HSS redondo.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 103
p = longitud proyectada de la ramificación superpuesta en el acorde
= 6 .625
= 8 .65
en. pecado50 °
en.
) (100 5% )
O vqp
=(
54. 8 65en en.
=
(100 % )
.
= 64 0
. %
- 0,55
≤
eD
= - 0.250 0≤25 .
Okay
Como la excentricidad nodal satisface este límite, el momento de excentricidad total resultante que produce [(2.5 in.) (104 kips) (cos50 °)
167 kip-in.] Puede descuidarse con respecto al diseño de la conexión. (Sin embargo, todavía tendría un efecto en el diseño del miembro de acorde, en
general). La Figura 8-7 muestra el momento de excentricidad a la derecha de la conexión, pero en general se distribuiría tanto a la izquierda como a la derecha de la
conexión en proporción a la rigidez del acorde. Las ramas atraen muy poco momento.
90 ° 30 °
si 1
Dt
D sit
si
D sit
si
DDsi
0 .2 <
si 2
=
21 .5 50
≤
=
28 .4 50
≤
=
19 .0 0≤05 .
para rama de tensión Okay
EF/ / yb = 31,5
= 0 .233
Fy
=
FFy
=
FFyb
=
0 .742 0 ≤8
en.
para salvado por compresión
nch
Okay
Okay
64.0% 100%
t bi
Okay
≤ t bj = 0.349 pulg.
Okay
F yb
= 46
tu
Okay
Okay
= 0 .663 1 ≤0 .
25% O v
50 ° 30 °;
ksi
≤ 52
ksi
Okay
ub
.
Okay
Fuerza requerida (expresada como una fuerza en una rama)
Del Capítulo 2 de ASCE 7, las fortalezas requeridas son:
LRFD
ASD
Para rama de compresión,
de compresión,
PAGS u =1.2 22.9
( kips
PAGS a =22,9 kips
) + 1 .6 57
( 1 . kips )
= 80 0.
= 119 kips
+ 57 1.
kips
kips
Para rama de tensión, Para rama
Para rama de tensión,
PAGS u =1.2 29.7
( kips
PAGS a =29.7 kips
) + 1 .6 74
( 3 . kips )
+ 74 .3 kips
= 104 kips
= 155 kips
Limite el estado de plastificación de acordes
De AISC Especificación Sección K2.2c, la resistencia nominal para el estado límite de plastificación de acordes es:
PAGS
pecado rama de compresión
norte
F yt
2
2 0 11 33
.
.
re si C oomp
DQQ
gramo F
104 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
( Especificaciones. Eq. K2-6 y Tabla 8-1)
dónde
QF
1.0 ya que el acorde está en tensión
0 .2
Q gramo
0 .024 0
1
Exp
5 . gt
1 .2
( Especificaciones. Eq. K2-7 y Tabla 8-1)
1 .33 1
gramo= - =q- 5 54
. en.
Dt2
10 8.
Por lo tanto
Q gramo 10 8.1
0 .024 10 8 0. 5
0 .2
Exp
5. 54 0.
1 .2
en.
. 465 en.
1 .33 1
2 .28
y
0 .465
en.
= 216
kips sin
90 °
= 216
kips
46 ksi
PAGS norte pecado
rama de compresión
2
.
22. 0 11 33. 6 625
10 0.
en
en.
2 .28 1 0 .
2216 kips
PAGS norte rama de compresión
pecado)
( PAGS
norte
rama de tensión
PAGS norte rama de tensión
= ( PAGS
pecado
norte )
rama de compresión
= 216
kips
= 216
kips sin
= 282
kips
( Especificaciones. Eq. K2-8 y Tabla 8-1)
50 °
Las fuerzas disponibles para la plastificación de acordes expresadas como fuerzas en las ramas de tensión y compresión son:
LRFD
ASD
Para rama de compresión,
Para rama de compresión,
PAGS norte
PAGS norte
0,90 216 kips kips
194
194 kips 119 kips
Ω
Okay
Para rama de tensión,
Okay
Para rama de tensión,
282 kips 80.0 kips
PAGS norte129
PAGS norte
0,90 282 kips kips
254
254 kips 155 kips
1.67 kips
129
= = 216 kips
Ω=
Okay
=
1.67 kips 169
169 kips 104 kips
Okay
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 105
Ejemplo 8.3 — Conexión cruzada con HSS rectangular
Dado:
Determine la adecuación de la conexión HSS soldada ilustrada en la Figura 8-8 sujeta a las cargas indicadas. La conexión se comporta como una conexión cruzada plana porque la
carga de perforación se transmite a través del miembro de cuerda y se equilibra mediante las fuerzas del miembro de rama en el lado opuesto de la cuerda. Se puede considerar que las
dos ramas en un lado de la cuerda, que tienen un espacio en los dedos de las ramas de 0.960 pulgadas (solo suficiente para soldar), tienen un efecto compuesto en la cuerda. Suponga
que las soldaduras son lo suficientemente fuertes como para desarrollar el límite elástico de la pared de la rama conectada en todas las ubicaciones alrededor de la rama. De AISC Manual
Tabla 2-3, las propiedades del material son las siguientes:
Todos los miembros
ASTM A500 Grado B
Fy
46 ksi
F tu
58 ksi de AISC Manual Las tablas 1-11 y 1-12, las propiedades geométricas de HSS son las siguientes:
HSS 8 8
UNA 7.10 pulg. 2
si 8.00 pulg.
H 8.00 pulg.
t
0.233 pulg.
HSS 8 6
UNA si
8.97 pulg.
si si
8.00 pulg.
H si 6.00 pulg.
t si
0.349 pulg.
Figura 8-8. Conexión cruzada soldada con HSS rectangular.
106 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECA / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Solución:
Límites de aplicabilidad
De AISC Especificación Sección K2.3a y Tabla 8-2A, los límites de aplicabilidad para HSS rectangular son:
35 ° 30 °
Bt
=
=
H tsi
=
si
=
Okay
Ht
34 .3 35
≤
Okay
6 .00 0 en
349
.
en.
EF
17 .2 1≤25 .
yb
EF
1 .25
yb
ksi ksi
= 11. 25 29 000
46
=
17,2
≤
31,4
31,4
B tsi
=
si
=
Okay
8 .00 0 en
349
.
en.
EF
22 .9 1≤25 .
yb
22,9 31,4
≤
oo.k.
H t si
=
17 .2 35
≤
Okay
=
22 .9 35
≤
Okay
B sit
si
si
cama
si
=
y desayuno
=
media
si
=
pensión
=
0.5 0.5≤
8 .00 8 00 1
00. 0 25 6 00
.
.
≥
Okay
. en en.en . pulg.8
.
00 0 750 0 25
.
≥
.
Okay
HBHB
si
≤ 2,0
si
si
si
=
6 .00 8 pulg.
00. = 0.750
pulg.
7750 2 0
0.5 0.≤
≤.
Okay
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 107
HBHB
2 .0
0 .5 ≤ ≤
8 00 8 00 1
.
en
=
00 0. 5 1 en
00.
=
2 .
.
≤
.
≤
FFy =
yb
ksi
≤ 52
= 46
FFy
. 00 Okay
ksi
Okay
FFyb
=
ub
tu
=
46
ksi
58
ksi
0 .793 0 ≤8
=
.
Okay
Fuerza requerida (expresada como una fuerza en una rama)
Del Capítulo 2 de ASCE 7, la fuerza requerida de la conexión expresada como una fuerza en la rama es:
LRFD
PAGS u =1.2 25.0
( kips
= 70 0
.
ASD
) + 1 .6 25
( 0.
+ 25 0.
PAGS a =25.0 kips
kips )
= 50 0.
kips
kips
kips
Producción local de paredes laterales de acordes
Porque
cama
y desayuno
1 .00 , es aplicable el estado límite de rendimiento local de las paredes laterales del acorde. De AISC Especificación Sección
si
K2.3b (c), la resistencia nominal es:
2 F ytk N
55
PAGS
pecado
norte
( Especificaciones. Eq. K2-15 y Tabla 8-2)
dónde
k
= radio de la esquina exterior de HSS
=
. t
=
. 1 5 0 350
en .
N=
longitud del rodamiento en el acorde
=(
.2 6 00pulg. sen 35 °
) + 00.960 pulg.
= 21 9
. en.
Por lo tanto, la fuerza nominal es:
PAGS norte pecado
2 46
ksi
0 .233
en.
5 0 350
.
en.
21 9
.
en .
507kips
PAGS norte
=()=
507 2
442sen35 ° kips por
rama
108 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
La resistencia disponible para el estado límite de rendimiento local de las paredes laterales del acorde es:
LRFD
ASD
PAGS norte442 kips
PAGS norte 1.00 442 kips kips
442
1.50 kips 295
295 kips 50.0 kips
442 kips 70.0 kips
Okay
Okay
Paralización local de las paredes laterales del acorde
De AISC Especificación En la Sección K2.3b (c), la resistencia nominal para el estado límite del paralizado local de las paredes laterales de los acordes es:
3
48 t
PAGS
pecado
norte
3t
H
EF yQ
( Especificaciones. Eq. K2-17 y Tabla 8-2)
F
dónde
QF
1.0 para acorde en tensión de acuerdo con AISC Especificación Sección K2.3 Por lo tanto, la
resistencia nominal es:
PAGS norte pecado
. 8
48 0 233
00.
en.
3
en
.
3 0 233
en.
29 000
ksi
46
ksi
1 .0
96 .1 kips
PAGS norte
. / / rama
sen35
1 ° kips
= ( 96 83
) / /2 por
= 8 .
La resistencia disponible para el estado límite del paralizado local de las paredes laterales del acorde es:
LRFD
ASD
PAGS norte83.8 kips
PAGS norte
0.90 83.8 kips kips
75 4
.
1.67 kips
50 2
75.4 kips 70.0 kips
Okay
.
50.2 kips 50.0 kips
Okay
Producción local de ramas debido a la distribución desigual de la carga.
De AISC Especificación Sección K2.3b (d), la resistencia disponible para el estado límite de rendimiento local debido a la distribución desigual de la carga se determina de la siguiente manera:
PF
t= H yb b ( 2
norte
si
+ -2 si eoi
4 4t si
)
( Especificaciones. Eq. K2-18 y Tabla 8-2)
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 109
dónde
si eoi
ancho efectivo de la cara de la rama transversal al acorde; Será conservador suponer este ancho efectivo reducido para todos los muros ramificados. si si
10
F yt F t B
Bt
yb b
10
46
ksi
0 .233
en.
34 3.
446 ksi
0 .349
en.
( Especificaciones. Eq. K2-19 y Tabla 8-2)
si
1 .56
8 .00 en.
en.
Por lo tanto
PAGS norte
46
ksi
0 .349
en.
2 6 00
.
en.
2 1 56
.
en.
4 0 . 3 349 en.
220 kips por rama
LRFD
ASD
PAGS norte
PAGS norte
0,95 220 kips kips
209
209 kips 70.0 kips
1.58 kips
139
= = 220 kips
Okay
139 kips 50.0 kips
Okay
Aunque hay un plano vertical a través del centro de la conexión que podría servir como un plano de corte, el estado límite de corte en las paredes laterales del cordón
no se verifica porque no hay fuerza de corte neto en el otro lado de este plano.
Otros estados límite para conexiones cruzadas (ver AISC Especificación La Sección K2.3b y la Tabla 8-2) no controlan porque
si b / si 1.00.
Ejemplo 8.4: Conexión K superpuesta con HSS rectangular
Dado:
Una armadura de techo plana contiene la conexión K superpuesta de 45 ° HSS soldada que se muestra en la Figura 8-9. Tenga en cuenta que el momento del acorde es necesario
para el equilibrio debido a la excentricidad de nudo. La conexión es una conexión K balanceada porque el componente vertical de la fuerza del miembro de la rama de compresión
está equilibrado (dentro del 20%) por el componente vertical de la fuerza del miembro de la rama de tensión [ver AISC Especificación Sección K2 (b)]. La rama pasante es el
miembro de rama más ancho y grueso. Para la fabricación, la rama de compresión (pasante) se pega inicialmente a la cuerda, la rama diagonal (superpuesta) se pega a su lugar y,
finalmente, se suelda toda la conexión. Las cargas que se muestran consisten en carga viva y carga muerta en la proporción de 3: 1. Determine la adecuación de la conexión bajo
las cargas dadas. Suponga que las soldaduras son lo suficientemente fuertes como para desarrollar el límite elástico de la pared de la rama conectada en todas las ubicaciones
alrededor de la rama.
Figura 8-9. Conexión K superpuesta soldada con HSS rectangular.
110 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
De AISC Manual Tabla 2-3, las propiedades del material HSS son las siguientes:
Todos los miembros
ASTM A500 Grado B
Fy
F yb
46 ksi
F tu F ub
58 ksi de AISC Manual Las tablas 1-11 y 1-12, las propiedades geométricas de HSS son las siguientes:
HSS 8 8
UNA 13.5 pulg. 2
si 8.00 pulg.
H 8.00 pulg.
t
0.465 pulg.
HSS 6 4
UNA bj
5.26 pulg. 2
si bj
4.00 pulg.
H bj
6.00 pulg.
t bj
0.291 pulg.
HSS 5 3
UNA bi
3.37 pulg. 2
si bi
3.00 pulg.
H bi
5.00 pulg.
t bi
0.233 pulg.
Solución:
Límites de aplicabilidad
Verifique los límites de aplicabilidad para HSS rectangulares dados en AISC Especificación Sección K2.3a y Tabla 8-2A.
2.00 pulg. (Negativo porque las líneas centrales de las ramas se cruzan hacia las ramas, en relación
Conexión excediendo la excentricidad, mi
a la línea central del acorde).
q = longitud de superposición medida a lo largo de la cara de conexión del acorde debajo de las dos ramificaciones, desde la geometría
•
•H
=
bj
+
θ bj
••• 2 pecado
H bi
•
• •• -
•••••
+
eH
2
θ bjpecadoθ biθ θ
pecado
2 pecado
θ bi
(
•••••pecado
•
•• bj
+
bi
)
•
=
•
6 .00 2 en
45
••
° pecado
+
5 .00 2 en
45 •
° pecado
−− ••
•
2 .00
en.
+ 4 00
.
•
en •••••
2
45 pecado
° 90
( pecado
) °
•••••
•
= 78. en.
•
- 4 .00 3 en
= 7 .78
en.
p = longitud proyectada de la ramificación superpuesta en el acorde
=
5 .00
en
pecado
45 °
= 7 .07
en.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 111
qp
Ov
100 %
3.78 pulg.
100 %
7.07 pulg.
53 5
. %%
e
- 0,55 ≤ = -
0.250 0 ≤25 .
H
Okay
Como la excentricidad nodal satisfizo este límite, el momento de excentricidad total resultante que produce [2 (2.00 in.) (100 kips) (cos45 °) 283 kip-in.] Puede descuidarse con
respecto al diseño de la conexión (sin embargo, sería todavía tiene un efecto en el diseño del miembro de acorde en general).
bj
bi
45 ° 30 °
Okay
B t = 8 .00 0 465
17. 2 30
. en.≤
=
Ht=
Okay
8 .00 0 465
17. 2 35
. en ≤
en.
=
Okay
Para la rama de tensión
B tbi
bi
H tbi
==
3 .00 0 233
12. 9 35
≤
. en en.
Okay
== 21 .5 35≤
Okay
bi
Para la rama de compresión
B tbj
=
bj
4 .00 0 en
291
.
en.
= 13 .7 1≤1
.
EF
yb
1 .1
EF
,
ksi
= 11. 1 29 000
46 ksi
yb
27= 6 13.7 27 6
.
H tbj
.
≤
==
6 .00 0
291
.
bj
=
Okay
20 .6 1≤1 .
20 .6 27
≤6
. en.
EF yb
Okay
112 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Para la rama de tensión
3 .00 8
cama
bi
=
y desayuno
00.
=
media
bi
=
0 .375 0 ≥25 5.
. 000
en en.en
pensión 8 00
.
=
Okay
en.
0 .625 0 25
≥
.
Okay
Para la rama de compresión
cama
bj
4 .00 8
=
00.
y desayuno
=
media
bj
=
0 .500 0 25
≥ 6 .0
. en00
en.en
.
pensión 8 00
=
Okay
en.
0 .750 0 25
≥
.
Okay
Para la rama de tensión
HBHB
bi
0 .5
2 .0
bi
bi
5 .00 3 en
bi
. 0 en.
00 1 67
.
.5 5
1,67
2,0
Okay
Para la rama de compresión
0 .5 ≤
HBHB
bj
≤ 2 .0
bj
bj
=
6 .00 4 en
00 1 .50 0 en.
bj
=
.
. 2 0≤
. 55≤ 1 50
.
Okay
Para el acorde
0.5 0.5
≤
media
= 1.00 2.00
≤
pensión
Okay
25% O v 5.5% 100%
Okay
El ancho de la rama superpuesta, si bi, dividido por el ancho de la rama superpuesta, si bj, debe ser mayor o igual a 0.75, donde si bi y si bj son los anchos de las
ramas perpendiculares al eje longitudinal del acorde.
cama
bi
= 0 .750 0≥75 .
y desayuno
bj
ttbi
=
0 .801 1≤0 .
Okay
Okay
bj
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 113
Fy
=
F yb
ksi
≤ 52
= 46
FFy
=
ksi
Okay
FFyb
ub
tu
=
=
46
ksi
58
ksi
0 .793 0 ≤8
.
Okay
Fuerza requerida (expresada como una fuerza en una rama)
Del Capítulo 2 de ASCE 7, la fuerza requerida de la conexión, expresada como una fuerza en las ramas de tensión y compresión es:
LRFD
ASD
Para rama de compresión y rama de tensión,
Para rama de compresión y rama de tensión,
PAGS tu 1.2 (25.0 kips) 1.6 (75.0 kips) 150 kips
PAGS una 25.0 kips 75.0 kips 100 kips
Producción local de ramas debido a la distribución desigual de la carga.
De AISC Especificación Sección K2.3d, la resistencia nominal de la rama superpuesta para el estado límite de rendimiento local debido a la distribución desigual de la carga es:
PAGS
norte
, rama superpuesta =
( 2 H bi - 4 4t bi + si eo + si
F ybi
t bi
yo
)
eov
para50
%
≤ <O v
80 %
( Especificaciones. Eq. K2-25 y Tabla 8-2)
dónde
si eoi
si eov
10
F yt
Bt
F ybi
t bi
10
46
ksii
0 .465
en
17 2.
46
ksi
0 .233
en.
3 .48
en.
B bjt
si bi
F ybj
t Fbj
10
t ybi bi
bj
( Especificaciones. Eq. K2-27 y Tabla 8-2)
cama
y desayuno
bi
bi
3 .00
si eoi
en., por lo tanto, use
33. 00
en.
( Especificaciones. Eq. K2-28 y Tabla 8-2)
cama
y desayuno
bi
bi
10
46
ksi
0 .291
en
113 .7
46
ksi
0 .233
en.
2 .73
en.
si bi
3 .00 en.
3 .00
33. 00
en.
2 .73
en.
si eov
en., por lo tanto
Por lo tanto, la resistencia nominal de la rama superpuesta es:
PAGS norte, rama superpuesta
46
ksi
0 .233
2 5 00
.
en.
iin.
4 0 233
.
en.
159 k iips
La fuerza nominal de la rama superpuesta es:
•
PAGS
norte,
rama
superpuesta
= PAGS
norte,
Branc
superpuesto
S.S
•
AFAF
bj
ybj
••
••
ybi
bi
= 159
kips
• 5 .26
en.
•••3 .37
en.
2
((46 ksi ) •
2
( 46 ksi ) •••
= 248 kips
114 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
3 .00
en.
2 .73 en.
La resistencia de conexión disponible, expresada como fuerzas en las ramas de tensión (superposición) y compresión (superposición), es:
LRFD
ASD
Para la rama de tensión (superposición),
Para la rama de tensión (superposición),
PAGS norte159 kips
PAGS norte
0,95 159 kips kips
151
151 kips 150 kips
1.58 kips
101
Okay
101 kips 100 kips
Para la rama de compresión (superpuesta),
Para la rama de compresión (superpuesta),
PAGS norte248 kips
PAGS norte
0,95 248 kips kips
236
236 kips 150 kips
Okay
1.58 kips
157
Okay
157 kips 100 kips
Okay
Ejemplo 8.5: Conexión K con espacios vacíos con HSS cuadrado y cargas de rama no balanceadas
Dado:
Una armadura de techo plana contiene la conexión K plana HSS con espacio de 45 ° que se muestra en la Figura 8-10. Tenga en cuenta que el momento del acorde es necesario
para el equilibrio debido a la excentricidad de nudo. Debido a que los componentes verticales de las fuerzas de los miembros de la rama difieren en más del 20%, la conexión debe
tratarse como una combinación de dos tipos: una conexión K y una conexión cruzada [ver AISC Especificación Sección K2 (b)], como se demostrará. Las cargas que se muestran
consisten en carga viva y carga muerta en la proporción 3: 1. Determine la adecuación de la conexión HSS y también considere el diseño de las soldaduras. De AISC Manual Tabla
2-3, las propiedades del material HSS son las siguientes:
Todos los miembros
ASTM A500 Grado B
Fy
46 ksi
F tu
58 ksi de AISC Manual Tabla 1-12, las propiedades geométricas de HSS son las siguientes:
HSS 12 12
UNA 25.7 pulg. 2
si 12.0 pulg.
H 12.0 pulg.
t
0.581 pulg.
HSS 8 8
UNA si
10.4 pulg. 2
si si
8.00 pulg.
H si 8.00 pulg.
t si
0.349 pulg.
Figura 8-10. Separación soldada Conexión K con HSS cuadrado.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 115
Solución:
Las cargas totales aplicadas en cada rama son:
PAGS rama de compresión
= 120
kips
= 160
kip ss
= 63 4.
kips
= 84 6.
kips
PAGS rama de tensión
+ 40 0.
kips
+ 21 2.
kips
De AISC Especificación Sección K2 (b), cuando la carga de perforación ( PAGS r sin) en un miembro de rama se equilibra esencialmente (dentro del 20%) por cargas en otro
miembro de rama en el mismo lado de la conexión, la conexión se clasifica como una conexión K. La brecha relevante es entre los miembros de la rama primaria cuyas cargas
se equilibran. Cuando la carga de perforación ( PAGS r sin) se transmite a través del miembro del acorde y se equilibra mediante miembros de la rama en el lado opuesto, la
conexión se clasifica como una conexión cruzada. Cuando los miembros de la rama transmiten parte de su carga como conexiones K y parte de su carga como conexiones T, Y
o cruzadas, la adecuación de cada rama se determina mediante la interacción lineal de la proporción de la carga de la rama involucrada en cada tipo de transferencia de carga .
Clasificación de la conexión
Según la discusión anterior, la clasificación de una conexión como conexión K depende de la siguiente desigualdad:
0 .8
PAGS rama de compresión
PAGS
rama de tensión
pecadosalvado de compresión
cch
pecadorama de tensión
160
dormir
ss sin 45 °
84 6.
kips sin
1 .89 1 2
45 °
.
Por lo tanto, trate la conexión como se muestra en la Figura 8-11 (una combinación de una conexión K y una conexión cruzada).
Análisis de K-Connection [equilibrado; ver Figura 8-11 (a)]
Límites de aplicabilidad
AISC Especificación La Sección K2.3 y la Tabla 8-2A proporcionan los siguientes límites de aplicabilidad para HSS rectangular.
- 0 .55
≤
eH
≤ 0 .25
Basado en una brecha de conexión, gramo 2.50 in., Y por geometría:
Excentricidad,
mi
pecadosi 1
pecado pecado
si 1
pecado
45 °
H si 1
H si 2
si 2
22pecadosi 1
2 pecadosi 2
gH
2
2
pecado
990 °
0 .907
si 2
8 .00 2 en
45
° pecado
8 .00 2 en
45 ° 2 50
.
en.
pecado
12 .0 en.
2
en.
PAGS L = 40.0 kips
PAGS L = 125 kips
PAGS D = 41.8 kips
PAGS D = 13,3 kips
PAGS L = 215 kips
45
45
PAGS L = 40.0 kips
PAGS D = 71.8 kips
PAGS D = 13,3 kips
45
PAGS L = 63,4 kips
PAGS L = 63,4 kips
PAGS L = 56.5 kips
PAGS D = 21,2 kips
PAGS D = 21,2 kips
PAGS D = 18,9 kips
(a) Conexión K (balanceada).
Figura 8-11. Cargas para (a) conexión K equilibrada y (b) conexión cruzada.
116 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
(b) Conexión cruzada.
Por lo tanto
eH
0 .55
0 .0756 0 25 .
Okay
Debido a que la excentricidad nodal satisface este límite, el momento de excentricidad resultante que produce ( METRO L + METRO D = 118 kip-in.
+ 39.3 kip-in. = 157 kip-in.) Puede descuidarse con respecto al diseño de la conexión (sin embargo, todavía tendría un efecto en el diseño del miembro de acorde en general).
si 2
si 1
45 ° 30 °
Bt
=
=
Okay
Ht
12 .0 0 581
20. 7 35
. en ≤
en.
=
Okay
Para la rama de tensión
B tsi
=
si
H tsi
si
=
8 .00 0
. 22
349
.9
en3en.
≤
=
55
Okay
Para la rama de compresión
B tsi
=
si
H tsi
si
=
8 .00 0
. 22
349
= 9 .
en en.
≤ 1 .25
EF
= 31 . 4 4
Okay
yb
B tsi
=
H tsi
si
si
=
0.5 0.5≤
22 .9 35
≤
media
si
Okay
media
=≤
2,0
pensión
pensión
si
12 0. en
media
si
=
pensión
12
0 1.00en.
si
=
05 .
.
Fy
. 00 ≤2 0 .
≤ 11
=
= 46
FFy
=
Okay
F yb
ksi
≤ 52
ksi
Okay
FFyb
ub
tu
=
=
46 ksi
58 ksi
0 .793 0 ≤8
.
Okay
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 117
cama
si
media
si
y desayuno
pensión
50
0 .1
8 .00 12en
0 0 .667en.
.
0 .1 50
SI/ 2 t
0 .1
50
[12.0 pulgadas / 2 0 581
. 5
0 .1
en
00
0 .307
0 .667 0 307.
Okay
suma del perímetro de dos ramas mem
ef
88si
8 8 00
. 8 12 0 0
667 0 .35 en.
en
.
.
Okay
g
B
2 .50 12en0 0 208
0 5.1
en.
.
0 .5 1
.
ef
0 .5 1 0 667. 0
eeff
167
.
0,208 0,167 Okay
gramo
2 .50
en.
=
+ t si tensión
≥ t si rama de compresión
0.349 pulg. 0.349 pulg. 0.698 pulg.
Okay
menor si si 8.00 pulg. 0.63 (más grande si si) 5.04 pulg.
Porque ambas ramas son HSS 8 8
Okay
, El pequeño si si es igual al más grande si si.
Fuerza requerida para la porción de conexión K (expresada como una fuerza en una rama)
Del Capítulo 2 de ASCE 7, la resistencia requerida para la rama de compresión y tensión es:
ASD
LRFD
Para rama de compresión y rama de tensión,
PAGS u =1.2 21.2
( kips
) + 1 .6 63
( 4.
kips )
Para rama de compresión y rama de tensión,
PAGS a =21,2 kips
= 84 6.
= 127 kips
+ 63 4.
kips
kips
Plastificación de la pared del acorde
De AISC Especificación En la Sección K2.3c (a), la resistencia nominal para el estado límite de plastificación de la pared de la cuerda en conexiones K separadas puede determinarse
a partir de lo siguiente:
PAGS
pecado
norte
F yt
2
9 .8
0 .5
ef
QF
118 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
( Especificaciones. Eq. K2-20 y la Tabla 8-2)
dónde
Bt
2 10
3 .
U
1 .3 0 4 .
Q F
1 .0 para acorde en compresión
( Especificaciones. Eq. K2-11 y Tabla 8-2)
ef
U
Pr
=
M r
+
AF C
( Especificaciones. Eq. K2-12 y Tabla 8-2)
SF C
Del Capítulo 2 de ASCE 7, la fuerza requerida en el acorde es:
ASD
LRFD
PÁGINAS
=
r
tu
=
PÁGINAS
=
r
una
1.2 71.8
( kips
= 430 entra
) + 1 .6 215
(
kips )
=
= 287
cuerda en el costado de la articulación con
kips
kips en acorde en
lado de la articulación con
mayor estrés de compresión
mayor esfuerzo de compresión
FC
+ 215
71.8 kips
= =F46
y ksi
FC
=
s
0 .6 F y
= 27 6. ksi
U=
430
entra
2
25 7.
(
en juego.
46
U=
ksi )
.
1 .3 0 4 0. 364
0 .667 1
08. 1 0
Utilizar Q F
2
entra
(
en juego.
27 6. 0 ksi
25 7.
)
.
= 405
= 0 .364
QF
287
QF
.
1 .3 0 4 0. 405
0 .667 1
06. 1 0
.
Utilizar Q F
1 ..00
.
1 ..00
Por lo tanto, la resistencia disponible para el estado límite de plastificación de la pared de acordes es:
ASD
LRFD
PAGS norte 46
0 .581
ksi
en.
2
. 10 3
9 .8 0 667
.
0 .5
PAGS norte46
ksi
1 .0pecado 45 °
461
. 10 3
9 .8 0 667
.
0 .5
kips
461
PAGS norte461 1 kips
67
kips
276.
415 kips
kips para ambas
para ambas ramas desde
Utilización de sucursal
en.
1 .0pecado 45 °
kips
PAGS norte
0 .90 461
0 .581
2
=
=
127 415
kips
0 306 kips
.
si
es el mismo
ramas si
Utilización de sucursal
nnce
=
84 6.
si
es el mismo
kips
276 0 kips
= 307
.
Todos los demás estados límite para conexiones K con espacios no controlan (ver AISC Especificación Sección K2.3c y Tabla 8-2) porque las ramas son cuadradas.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 119
Análisis de la conexión cruzada [ver Figura 8-11 (b)]
Límites de aplicabilidad
Tenga en cuenta que solo es necesario verificar la rama de compresión, ya que esta es la única rama que participa en la transferencia de fuerza de conexión cruzada. De
AISC Especificación Sección K2.3a y Tabla 8-2A, los límites de aplicabilidad para esta conexión son:
si 1
Bt
=
=
B tsi
Okay
45 ° 30 °
Ht
20 .7 35
≤
si
si
.
para rama de compresión
EF yb
= 31 4
.
≤≤ 1 .25
B tsi
Okay
H tsi
= = 22 9
=
Okay
H tsi
si
si
=
22 .9 35
≤
Okay
cama
media
si
si
=
y desayuno
pensión
=
0 .5 ≤
0 .667 0 ≥25 .
media
si
==
Okay
yb
ksi
≤ 52
= 46
=
1 .00 2≤0 .
pensión
pensión
si
FFy =
FFy
Okay
media
ksi
Okay
FFyb
ub
tu
=
0 .793 0 ≤8
.
Okay
Fuerza requerida para la porción de conexión cruzada (expresada como una fuerza en la rama)
Del Capítulo 2 de ASCE 7, la fuerza requerida es:
LRFD
ASD
Para la rama de compresión,
Para la rama de compresión,
PAGS u =1.2 18.9
( kips
PAGS a =18,9 kips
) + 1 .6 56
( 5 . kips )
= 75 4.
= 113 kips
+ 56 5.
kips
kips
Estado límite de plastificación de la pared del acorde
Porque para la rama de compresión, = si b / B = 0.667 ≤ 0.85, se aplica el estado límite de plastificación de la pared de la cuerda. De AISC
Especificación Sección K2.3b (a), la resistencia nominal se puede determinar a partir de lo siguiente:
PAGS
pecado
norte
F yt
2
2
1
4
QF
1
120 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
( Especificaciones. Eq. K2-13 y Tabla 8-2)
dónde
para la rama de compresión cama y desayuno
b/
0 .667 0 855.
media
si
pensión
pecado
pulg.
.
pulg. sin45 ° 8 00 12
0. 0 943
.
U
1 .3 0 4 .
Q F
U
Pr
=
AF C
1 .0 para acorde en compresión
( Especificaciones. Eq. K2-10 y Tabla 8-2)
M r
+
( Especificaciones. Eq. K2-12 y Tabla 8-2)
SF C
Del Capítulo 2 de ASCE 7, la fuerza requerida en el acorde es:
LRFD
ASD
PAGS r PAGS tu
PAGS r PAGS una
1.2 (13.3 kips) 1.6 (40.0 kips) = 80.0 kips en cuerda al
13,3 kips 40.0 kips = 53.3 kips en acorde en el lado de la
costado de la junta con
articulación con
mayor estrés de compresión
mayor estrés de compresión
METRO r 0 0
METRO r 0 0
Fc= Fy
F c = 0.6 F y
46 ksi
U=
27,6 ksi
80 0.
entra
2
25 7.
(
en juego.
46
ksi )
= 0 .0677
QF
2
entra
(
en juego.
27 6. 0 ksi
25 7.
)
.
= 0751
.
QF
1 .3 0 4 0. 0677
0 .667 1
26. 1 0
Utilizar Q F
53 3.
U=
.
1 .3 0 4 0. 0751
0 .667 1
25. 1 0
.
Utilizar Q F
11. 0
.
11. 0
Por lo tanto, la resistencia disponible para el estado límite de plastificación de la pared de acordes es:
LRFD
PAGS n = 46
ksi
0 .581 2 en.
0 943. 1 0
667 .
ASD
2
+
PAGS norte
4
10
ksi
. 6667
0 .581 2 en.
0 943. 1 0
1 .0
667 .
45
pecado
= 277 kips
PAGS norte .1 00 277
46
2
4
10
1 .0
. 6667
45
pecado
75 4.
kips
185
kips
277 kips
kips
PAGS norte
277 kips
Utilización de la rama de compresión
=
113
kips
277
kips
= 0..408
277 1 50
kips
185.
kips
Utilización de la rama de compresión
=
= 00. 408
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 121
0.85 no controlan y no necesitan ser verificados porque
Los estados límite que son aplicables para 1.0
0.667. El estado límite de corte
La colocación de las paredes laterales de las cuerdas no es aplicable ya que no hay un plano de corte evidente. (La brida de la W 8 24 es más ancho que el espacio de conexión, gramo 2.50 pulg.)
Utilización total de cada miembro de la sucursal
Para la rama de compresión: 0,31 (K equilibrado) 0,41 (Cruzado) 0,72 1,0
Okay
Para la rama de tensión: 0,31 (K equilibrado) 0 (Cruzado) 0,31 1,0
Okay
(Las sumas, en este caso, son las mismas para LRFD y ASD).
Consideraciones de diseño de soldadura
La rama de compresión, inclinada a = 45 se comporta en parte como una rama de conexión K con espacios y en parte como una rama de conexión cruzada. por ≤ 50, los cuatro lados de una
soldadura perimetral de conexión K con separación son efectivos, mientras que solo tres lados de una soldadura perimetral de conexión cruzada son efectivos (AISC Especificación Sección K2.3e).
Debido a que las dos ramas son del mismo tamaño, sería conservador asumir una longitud de soldadura efectiva total, alrededor de una rama, como
L mi
2
H si
1 .2 t si
si si
pecado
2 8 00
.
en.
1 .2 0 . 349
45 °
pecado
( Especificaciones. Eq. K2-29)
1 .2 t si
en.
8 .00
en.
.
1 .2 0 349
en.
29 0
. en.
La soldadura se puede diseñar de acuerdo con los procedimientos dados en el Capítulo 2 de esta Guía de Diseño y en la Guía de Diseño AISC No.
21, Conexiones soldadas - Una cartilla para ingenieros ( Miller, 2006). Alternativamente, como se señala en el AISC Comentario de especificación al Capítulo K (y también en la Nota de usuario en AISC Especificación
Sección K1.3b), las soldaduras pueden ser proporcionadas para desarrollar la capacidad de la pared ramificada conectada, en todos los puntos a lo largo de la longitud de la soldadura. Las soldaduras
dimensionadas de esta última manera representan un límite superior en el tamaño de soldadura requerido, para cualquier condición de carga.
122 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Capítulo 9
Conexiones de momento HSS a HSS
9.1 ALCANCE Y BASE
9.2 NOTACIÓN Y ESTADOS LIMITADOS
El alcance de este capítulo sigue el AISC Especificación
En la Figura 8-1 se ha ilustrado alguna notación común asociada con miembros de
La sección K3 se limita a conexiones planas entre HSS (o miembros de la caja)
rama y cuerda en conexiones HSS soldadas. Las pruebas disponibles para las
soldadas directamente entre sí, en forma de T-, Y- (solo para HSS redondo) y
conexiones de momento HSS a HSS son mucho menos extensas que las de las
conexiones cruzadas. Las conexiones T e Y tienen una rama soldada a una cuerda
conexiones T, Y, cruzadas y K cargadas axialmente. Por lo tanto, los estados límite
continua (conexiones T que tienen un ángulo de rama de 90º), y las conexiones
que se deben verificar para las conexiones cargadas axialmente se han utilizado como
cruzadas tienen una rama en cada lado (opuesto) de una cuerda continua. Para los
base para los posibles estados límite en las conexiones cargadas en el momento. Por
criterios de diseño en este documento, las líneas centrales de la (s) rama (s) y el
lo tanto, los criterios de diseño para las conexiones de momento HSS redondas se
miembro del acorde se encuentran en un plano común. HSS redondo a HSS y HSS
basan en los estados límite de plastificación de acordes y falla en el rendimiento de
rectangular a HSS rectangular son las únicas combinaciones de formas HSS
corte (punzonado), con y
consideradas. Las conexiones pueden estar sujetas a momentos de flexión en
rama en el plano, momentos de flexión en rama fuera del plano o una combinación
factores consistentes con AISC Especificación Sección K3.2. Para las
de flexión en rama más carga axial. Por lo tanto, este capítulo es aplicable a
conexiones de momento HSS rectangulares, los criterios de diseño se basan en los estados
marcos con conexiones de momento parcialmente rígidas (PR) o totalmente rígidas
límite de plastificación de la pared de la cuerda, el rendimiento local de la pared lateral, el
(FR), como las vigas Vierendeel. Las disposiciones de este capítulo no son
rendimiento local debido a la distribución desigual de la carga y la falla de distorsión de la
generalmente aplicables a las armaduras triangulares planas típicas (que se
cuerda, con y
cubren en el Capítulo 8) porque estas últimas deben analizarse de manera que no
factores consistentes con AISC Especificación Sección K3.3. El modo de falla por
se produzcan momentos de flexión en los miembros de la web (consulte la Sección
distorsión de la cuerda es aplicable solo a conexiones HSS T rectangulares o
8.4). Por lo tanto, las conexiones K con carga de momento en las ramas no están
cruzadas con un momento de flexión fuera del plano en la rama (o ramas) causando
cubiertas por esta Guía de diseño.
un par en la sección transversal de la cuerda. No es necesario verificar este estado
límite de la sección transversal del acorde para ver las conexiones en T si se evita la
distorsión romboidal del acorde (por ejemplo, mediante el uso de refuerzos o
diafragmas para mantener la forma rectangular del acorde). La falla de distorsión de
acordes tampoco necesita ser verificada para conexiones cruzadas balanceadas
Los criterios de diseño pertinentes para las conexiones redondas HSS a HSS T, Y
(donde los momentos de ramificación están en equilibrio). Los modos de falla
y cruzadas se tabulan sucintamente (Tabla 9-1), seguidos de un ejemplo de diseño
potencial para las conexiones de momento HSS, ilustrados para una conexión T
en dicha conexión. De manera similar, se tabulan los criterios de diseño pertinentes
rectangular HSS bajo flexión de rama en el plano, se muestran en la Figura 9-1.
para las conexiones T y HSS rectangulares (que incluyen cuadrados) HSS a HSS
(Tabla 9-2), seguidos de dos ejemplos de diseño en tales conexiones. Para
configuraciones de conexión más allá del alcance de este capítulo, como las
conexiones multiplanares, se puede consultar otra guía de diseño autorizada como
AWS D1.1 (AWS, 2008).
Es importante tener en cuenta que a menudo se puede excluir una cantidad de
estados límite potenciales del procedimiento de verificación de la conexión porque los
modos de falla correspondientes se excluyen en virtud de la geometría de la conexión y
Los criterios de diseño en este capítulo y el AISC Especificación La Sección K3 se
los límites restringidos de aplicabilidad de varios parámetros. Los límites de
basa en modos de falla, o estados límite, que han sido reportados en investigaciones
aplicabilidad de las ecuaciones en este capítulo (y en AISC Especificación Sección K3),
internacionales sobre HSS. En particular, la base de las ecuaciones en AISC Especificación
que figuran en los cuadros 9-1A y 9-2A, se reproducen predominantemente del AISC Especificación
La Sección K3, y también este capítulo, es el Eurocódigo 3 (CEN, 2005). Esto
Sección K2.
representa una de las especificaciones o recomendaciones de consenso más
actualizadas sobre conexiones HSS a HSS soldadas. Las ecuaciones utilizadas en
AISC Especificación La Sección K3 y en este capítulo también se han adoptado en la
Guía de Diseño CIDECT No. 9 (Kurobane et al., 2004).
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 123
(a) Plastificación de la pared del acorde.
(c) Producción local del lado de tensión de la rama,
(b) Rendimiento de cizallamiento (punzonado) del acorde.
(d) Producción local del lado de compresión de la rama,
debido a la distribución desigual de la carga.
debido a la distribución desigual de la carga.
(e) Corte de las paredes laterales del acorde.
(f) Falla de la pared lateral del acorde.
Figura 9-1. Posibles estados límite para conexiones de momento HSS a HSS.
124 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
9.3 TABLAS DE CAPACIDAD NOMINAL DE CONEXIÓN
Tabla 9-1. Capacidades nominales de conexiones de momento HSS a HSS redondas Tipo de conexión
Conexión Capacidad nominal de momento *
Rama (s) bajo flexión en plano
Estado límite: plastificación de acordes
T, Y y conexiones cruzadas
METRO
sin = 5 39 2. 0 5
norte
t si
re si
.
F yt
DQ
bf
0,90 (LRFD)
METRO r
(K3-3)
1,67 (TEA)
Estado límite: rendimiento de corte (punzonado), cuando DD t
METRO
0 .6
norte
(
1 3 4 pecado
2
F ytD si
2
)
(K3-4)
2
pecado
0,95 (LRFD)
Dt
si ≤ -
1,58 (TEA)
Rama (s) bajo flexión fuera del plano
Estado límite: plastificación de acordes
T, Y y conexiones cruzadas
re si
3 .0 1 0
2
F yt D
METRO
pecado
norte
METRO r
si
81
.
0,90 (LRFD)
QF
1,67 (TEA)
Estado límite: rendimiento de corte (punzonado), cuando DD t
tt si
METRO
0 .6
norte
re
(K3-5)
2
F ytD si
3 4 pecado
0,95 (LRFD)
2
pecado
si ≤ -
(
2
)
(K3-6)
1,58 (TEA)
Para conexiones T, Y y cruzadas, con ramificaciones bajo carga axial combinada, flexión en el plano y flexión fuera del plano, o cualquier combinación de estos efectos de
carga:
LRFD: PPMM
( tu
TEA:
)+ (
norte
MMq.e.p.d
-
PÁGINAS
una
norte
2
n -ip
q.e.p.d
-
) + (MMr op2
n -ip
MMr -op
n -op
) ≤ 1 .0
n -op
de (K3-7)
1 .0
de (K3-8)
PAGS n = resistencia de diseño (o PAGS n / = resistencia permisible) obtenida de la Tabla 8-1 o AISC Especificación Sección K2.2b
METRO n-ip = resistencia de diseño (o METRO n-ip / = resistencia admisible) para flexión en el plano (arriba o AISC Especificación Sección K3.2b)
METRO n-op = resistencia de diseño (o METRO n-op / = resistencia permisible) para flexión fuera del plano (arriba o AISC Especificación Sección K3.2c)
Las funciones
QF
1 para cuerda (superficie de conexión) en tensión
QF
1.0 0.3 U ( 1 U)
ARRIBA
=
r
AF C
+
para acorde (superficie de conexión) en compresión
Mr
(K3-1)
(K3-2)
SF C
dónde PAGS r y METRO r consulte la fuerza axial y de flexión requerida en la cuerda: PAGS r PAGS tu para LRFD; PAGS una para ASD.
METRO r METRO tu para LRFD; METRO una para ASD.
* * Las referencias de ecuaciones son al AISC Especificación.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 125
Tabla 9-1A. Límites de aplicabilidad de la Tabla 9-1
30 °
Ángulo de rama:
Esbeltez de la pared del acorde:
Dt
50 40 para conexiones T e Y para
Dt
conexiones ccross
D cama
t Dy tdesayuno 50 0
Esbeltez de la pared de la rama:
EFD yb
05 0 2.
cama y desayuno
Relación de ancho: Resistencia
Fy y
del material: Ductilidad:
FFy
tu
F yb
y
.
si
F yb
52 ksi
1 .0
re
(360 MPa)
FF ub 0 8 .
Nota: Los límites de aplicabilidad son de AISC Especificación Sección K3.2a.
Tabla 9-2. Capacidades nominales de las conexiones de momento rectangulares HSS a HSS Tipo de conexión
Conexión Capacidad nominal de momento *
Rama (s) bajo flexión en plano
0,85
Estado límite: plastificación de pared de acordes, cuando
T y conexiones cruzadas
H si
t si
1
2
MFnorte
tH
y
si
2
2
si si
1.00 (LRFD)
METRO r
QF
1
1
(K3-11)
1,50 (TEA)
0,85
Estado límite: rendimiento local de la pared lateral, cuando
t
METRO
5
norte= 0 .
F yt* *H(
si
+ 5 5t 2)
1.00 (LRFD)
H
1,50 (TEA)
Estado límite: rendimiento local de sucursal / sucursales debido a una carga desigual
Distribución, cuando
si
MFZ
norte
yb
1
si
0,85
b eoi
BBH t
(K3-13)
bbb
si
No presente para
METRO r
(K3-12)
conexión T
0,95 (LRFD)
Rama (s) bajo flexión fuera del plano
1,58 (TEA)
0,85
Estado límite: plastificación de pared de acordes, cuando
T y conexiones cruzadas
MFnorte
t
si si
y
2
. H si
051
2 cama siy desayuno
1
1
1
1.00 (LRFD)
H si
(K3-15)
QF
1,50 (TEA)
0,85
Estado límite: rendimiento local de la pared lateral, cuando
MFnorte
t =B t Hy (
-
**
METRO r
)(
si
+ 5 5t )
1.00 (LRFD)
(K3-16)
1,50 (TEA)
Estado límite: rendimiento local de sucursal / sucursales vencidas
a la distribución desigual de la carga, cuando
MFZ
norte
yb
si
0 .5 1
b eoi
BB t
0,85
2
2
cama y desayuno
(K3-17)
si
t
0,95 (LRFD)
H
1,58 (TEA)
Estado límite: falla distorsionada de acordes, para conexiones en T
y conexiones cruzadas desequilibradas
B t si
MFnorte
t H t2
1.00 (LRFD)
126 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
y
si
BHt BH
(K3-19)
1,50 (TEA)
Tabla 9-2 (continuación)
Para conexiones en T y cruzadas, con ramificaciones bajo carga axial combinada, flexión en el plano y flexión fuera del plano, o cualquier combinación de estos
efectos de carga:
LRFD:
TEA: PÁGINAS
una
PAGS norte resistencia de diseño (o PAGS n /
( PPMM
)+ (
tu
norte
MMq.e.p.d
-
norte
n -ip
q.e.p.d
-
) + (MMr opMMr op
-
n -ip
) ≤ 1 .0
n -op
(K3-20)
(K3-21)
1 .0
n -op
resistencia permisible) obtenida de la Tabla 8-2 o AISC Especificación Sección K2.3b
METRO cortar resistencia de diseño (o METRO n-ip /
resistencia admisible) para flexión en el plano (arriba o AISC Especificación Sección K3.3b)
METRO n-op resistencia de diseño (o METRO n-op /
resistencia permisible) para flexión fuera del plano (arriba o AISC Especificación Sección
K3.3c)
Las funciones
QF
1 para cuerda (superficie de conexión) en tensión
Q f=
1 .3 0- 4 .
ARRIBA
=
r
AF C
+
U
≤ 1 .0
para cuerda (superficie de conexión) en compresión
(K3-9)
Mr
SF C
(K3-10)
dónde PAGS r y METRO r consulte la fuerza axial y de flexión requerida en la cuerda: PAGS r PAGS tu para LRFD; PAGS una para ASD.
METRO r METRO tu para LRFD; METRO una para ASD.
F *y F y para conexiones en T y 0.8 F y para conexiones cruzadas
si eoi
10
F yt
B/t
F ybt BB
b
si
(K3-14)
si
* * Las referencias de ecuaciones son al AISC Especificación.
Tabla 9-2A. Límites de aplicabilidad de la tabla 9-2
Ángulo de rama:
90 °
Bt
Esbeltez de la pared del acorde: Esbeltez
B sit
de la pared de la rama:
Ht
yy
35 35
H tcama y desayuno
si
1 .25
EF
yb
si si si
Relación de ancho: Relación de
0 .5
aspecto: Resistencia del
2 .0
media
pensión
si
si
y y yb 0 .5
F
Fy
material: Ductilidad:
FFy
tu
y
FFyb
0 .25
2 .0
media pensión
52 0 ksi
ub
8.
Nota: Los límites de aplicabilidad son de AISC Especificación Sección K3.3a.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 127
9.4 EJEMPLOS DE DISEÑO DE CONEXIÓN
Ejemplo 9.1 Conexión cruzada con HSS redondo (flexión en el plano) dado:
Determine la adecuación de la conexión cruzada HSS soldada bajo las cargas de los miembros que se muestran en la Figura 9-2. Las cargas consisten en 25% de carga muerta y 75% de carga viva.
Suponga que las soldaduras son lo suficientemente fuertes como para desarrollar el límite elástico de la pared de la rama conectada en todas las ubicaciones alrededor de la rama. De AISC Manual Tabla
2-3, las propiedades del material son las siguientes:
Todos los miembros
ASTM A500 Grado B
F y = 42 ksi
F u = 58 ksi de AISC Manual Tabla 1-13, las propiedades geométricas de HSS son las siguientes:
HSS 6.000 0.375
A = 6.20 pulg. 2
D = 6.00 pulg.
t = 0.349 pulg.
HSS 4.000 0.250
UNA b = 2.76 pulg. 2
re b = 4.00 pulg.
t b = 0.233 pulg.
Solución:
Límites de aplicabilidad
De AISC Especificación Sección K3.2a y Tabla 9-1A, los límites de aplicabilidad para HSS redondos son:
45 ° 30
≥ °
Okay
D t = 6 .00 0 349
17. 2 40
=
. en ≤
en.
Okay
METRO L 90.0 kip-in.
METRO re 30.0 kip-in.
HSS 4.000 0.250 ASTM
HSS 6.000 0.375 ASTM
A500 Gr. si
A500 Gr. si
45
PAGS L 75.0 kips
PAGS L 75.0 kips
PAGS re 25.0 kips
PAGS re 25.0 kips
45
METRO L 90.0 kip-in.
METRO re 30.0 kip-in.
Figura 9-2. Conexión cruzada soldada con HSS redondo.
128 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
D tsi
4 .00 0 233
=
17. 2 50
si
. en ≤
en.
=
D tsi
Okay
4 .00 0 en
233
.
si
en.
EF
17 .2 0 05 .
yb
EF
0 .05
,
00. 05 29 000
ksi
46 ksi
yb
34 5.
17,2 34,5
Okay
0.2 0.2<
DDDD
si
≤ 1.0
si
4 .00 6 en
=
=
00. 0
667
.
0.2 0.66
<
Fy
=
en.
77≤.1 0
F yb
ksi
≤ 52
= 42
FFy
=
Okay
FFyb
ksi
Okay
≤ 0 .8
ub
tu
=
=
46 ksi
58 ksi
0 .724 0 ≤8
.
Okay
Resistencia a la flexión requerida (expresada como un momento de flexión en el plano en la rama)
Del Capítulo 2 de ASCE 7, la resistencia a la flexión requerida de la conexión es:
LRFD
METRO u 1.2
=
30.0
( kip-in.
= 180
ASD
) + 1 .6 90
( 0.
kip-in
)
METRO a =30.0 kip-in.
+ 90 .0
kip-in
= 120 kip-in
dormir
-- en.
Plastificación de acordes
La resistencia a la flexión nominal para el estado límite de plastificación de acordes, para conexiones cruzadas con momentos de flexión en el plano en las ramas, es:
METRO
pecado
norte
5 .39 F yt
205 .
DQ
si
F
( Especificaciones. Eq. K3-3 y Tabla 9-1)
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 129
dónde re
si
re
4 .00 6
00. 0
667
. en en.
Dt
( Especificaciones. Eq. K3-1 y Tabla 9-1)
2 6 00 2 0
349.8 60en en.
.
.
1 .0 0- 3 1. UU( +
Q f=
U AF
=
PAGS r
M r
C
SF C
+
)
para acorde en compresión
( Especificaciones. Eq. K3-2 y tabla 9-1)
Del Capítulo 2 de ASCE 7, la resistencia axial requerida, PAGS r, en el acorde es:
LRFD
ASD
PAGS =
r
PAGS tu
=
PAGS =r PAGS una
1.2 25.0
( kips
= 150 kips
) + 1 .6 75
( 0.
kips )
=
METRO r 0 0
FC
= =F42
y ksi
= 0 .6 25
Fy
= 2
150 6 entra
U=
2
20.
(
en juego.
42
ksi )
2
(
en juego.
25 2. 0 ksi
20.
)
.
= 640
1 .0 0- 3 0. 576
( 1. 0 576
) ( 0 +728.
=
. ksi
100 6 entra
U=
= 0 .576
Qf=
kips
= 100 kips en acorde
iin acorde
METRO r 0 0
FC
+ 75 .0
25.0 kips
1 .0 0- 3 0. 640
( 1. 0 640
) ( 0 +685.
Qf=
)
=
.
)
.
La resistencia a la flexión disponible de la conexión es:
LRFD
METRO n =
5 .39 42
(
ksi
) (0 .349
ASD
2
en. ) ( 8 .60
)
0 .5
× ( 0 .667 4) ( . 00 pulg)0.728
( pecado
)
METRO n = 5 .39 42
(
kip-in.
> 180
2
en. ) ( 8 .60
= 209 kip-in
METRO norte209
kip-in
kip-in
1 .67
200 kip-in
200
) (0 .349
kip-in
125
Okay
130 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
)
0 .5
× ( 0 .667 4) ( . 00 en 0.685
) ( pecado
)
45 °
= 222 kip-in
METRO norte0 .90 222
ksi
125
kip-in
kip-in.
> 120
kip-in
Okay
45 °
Estado límite de rendimiento de corte (punzonado)
De acuerdo con AISC Especificación Sección K3.2b (b), no es necesario verificar el estado límite del rendimiento de corte (punzonado) cuando
(1 1 /), que se reduce a re si 4.00 pulg. <( re 2 t) 5.30 in., Este estado límite debe ser considerado. De
(1 1 /). Porque
AISC Especificación Sección K3.2b (b), la resistencia nominal es:
METRO
0 .6
norte
=
2
F ytD si
0 .6 42
(
1 3 4 pecado
ksi
( Especificaciones. Eq. K3-4 y Tabla 9-1)
2
pecado
) (0 .349
en.
) (4 .00
2
en.
• 13
+ 45pecado
°4
•
45 °
••
) ••
sinn
2
= 220 kip-in
La resistencia a la flexión disponible de la conexión es:
LRFD
METRO norte
0 .95 220
ASD
1 .58
kip-in
209 209
kip-in.
> 180
kip-in
kip-in
METRO norte
kip-in
= =139
220 kip-in
Okay
139
kip-in.
> 120
kip-in
Okay
Ejemplo 9.2 Conexión Vierendeel con HSS cuadrado (flexión en el plano) Dado:
Un marco plano de Vierendeel tiene una conexión interior sujeta a las cargas que se muestran en la Figura 9-3. Las cargas indicadas consisten en 50% de carga muerta y 50% de carga viva.
Para una conexión completamente rígida, se recomienda que dicha conexión tenga una relación de ancho,
1.0,
y una relación general de ancho a grosor de acorde que no exceda de 16 (Packer y Henderson, 1997). Se puede ver que estas condiciones se cumplen con estos miembros seleccionados.
Determine la adecuación de la conexión bajo estas cargas derivadas en el plano. Suponga que las soldaduras son lo suficientemente fuertes como para desarrollar el límite elástico de la
pared de la rama conectada en todas las ubicaciones alrededor de la rama. De AISC Manual Tabla 2-3, las propiedades del material son las siguientes:
Ambos miembros ASTM A500
Grado B
F y = 46 ksi
F u = 58 ksi
Figura 9-3. Conexión Vierendeel con HSS cuadrado.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 131
De AISC Manual Tabla 1-12, las propiedades geométricas de HSS son las siguientes:
HSS 6 6
A = 9.74 pulg. 2
B = 6.00 pulg.
H = 6.00 pulg.
t = 0.465 pulg.
S = 16.1 pulg. 3
HSS 6 6
UNA b = 6.43 pulg. 2
si b = 6.00 pulg.
H b = 6.00 pulg.
t b = 0.291 pulg.
Z b = 13.6 pulg. 3
Solución:
Límites de aplicabilidad para carga axial y de momento
De AISC Especificación En la Sección K2.3a y K3.3a, así como en las Tablas 8-2A y 9-2A, los siguientes límites de aplicabilidad deben cumplirse en la conexión
cuando la rama se carga axialmente y por momentos de flexión:
90 ° 30 °
(Tabla 8-2A) y
90 ° (Tabla 9-2A)
oo.k.
Los siguientes límites de aplicabilidad son de las Tablas 8-2A y 9-2A:
Bt
=
Ht
6 .00 0 465
=
12. 9 35
. en ≤
en.
=
H tsi
B tsi
=
si
≤ 35
si
6 .00 0 291
=
20. 6 35
. en ≤
en.
=
H tsi
B tsi
=
si
Okay
EF
≤ 1 .25
yb
si
EF
1 .25
yb
ksi kssi
= 1 .25 29 000
46
=
H tsi
Okay
31 4
.
20 .6 31
≤4
=
.
Okay
si
cama
si
=
media
si
y desayuno pensión
=
=
0 .5 ≤
6 .00 6en00 1
en .
00. 0 25
.
media
si
≥
.
media
==
Okay
1 .00 2≤0 .
pensión
pensión
si
Okay
132 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECA / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Fy
=
F yb
ksi
≤ 52
= 46
FFy
=
ksi
Okay
FFyb
ub
tu
=
=
46 ksi
58 ksi
0 .793 0 ≤8
.
Okay
Fuerza axial requerida (expresada como una fuerza en la rama)
Del Capítulo 2 de ASCE 7, la resistencia requerida de la conexión debido a la carga axial en la rama es:
LRFD
PAGS u =1.2 0.955
kips
(
ASD
.
) + 1 .6 0( 955
PAGS a =0.955 kips
kips )
+ 0 .955
kips
= 1 .91 kips
= 2 .67 kips
Capacidad de momento requerida (expresada como un momento en la rama)
Del Capítulo 2 de ASCE 7, la fuerza requerida de la conexión debido al momento en la rama es:
LRFD
METRO u 1.2
=
165
( kip-in.
) + 1 .6 165
(
ASD
kip-in
METRO a 165
=
kip-in.
)
+ 165 kip-in
= 330 kip-in
= 462 kip-i nn.
Análisis bajo carga axial de rama
Producción local de paredes laterales de acordes
De AISC Especificación Sección K2.3b (c), el estado límite del rendimiento local de las paredes laterales de los acordes debe verificarse si = 1. Porque = si b / B = 6.00 in./6.00
in. = 1, la fuerza nominal de la rama para este estado límite se determina a partir de:
PAGS
pecado
norte
2 F ytk N
55
( Especificaciones. Eq. K2-15 y Tabla 8-2)
dónde
k
radio de la esquina exterior de HSS
1,5 t
0.698 pulg.
norte longitud del rodamiento en el acorde
6.00 pulg.
Por lo tanto, la fuerza nominal es
PAGS norte pecado
2 46
ksi
0 .465
en.
5 0 698
.
en.
6 .00
en .
406kips
PAGS norte
406 kips
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 133
La fuerza disponible de la rama es:
LRFD
ASD
PAGS norte406 kips
PAGS norte 1.00 406 kips kips
406
1.50 kips 271
kips
2 .67 406
0
=
Utilización de sucursal
Utilización de
sucursal
=
00658 kips
.
=
kips
1 .91 271
0
00705kips
.
=
Paralización local de las paredes laterales de los acordes
Para las ramas en compresión y con = 1, también se debe verificar el estado límite del paralizado local de la pared lateral. De AISC Especificación Sección K2.3b (c), la
fuerza nominal de la rama para este estado límite se determina a partir de:
3 NUEVA
2
t
1 .6 1
PAGS
pecado
norte
HAMPSHIRE
3t
EF yQ
( Especificaciones. Eq. K2-16 y Tabla 8-2)
F
dónde
1 .3 0 4 .
Q F
U AF
=
U
PAGS r
M r
C
SF C
+
1 .0
( Especificaciones. Eq. K2-10 y Tabla 8-2)
para acorde (conectando surfface) en compresión (izquierda de la articulación)
( Especificaciones. Eq. K2-12 y Tabla 8-2)
Del Capítulo 2 de ASCE 7, las fortalezas requeridas, PAGS r y METRO r, se determinan de la siguiente manera:
LRFD
ASD
una
PAGS =
r =PAGS
PAGS=r PAGS tu
=
1 .2 2( -87 .
= - 8 .04
MMr =
=
) + -1 .6 2( 87 .
kips
kips )
= - 74. kips kips (tensión))
kipps (tensión)
METRO r METRO una
tu
1.2 82.5
( kip-in.
)+
.
+
. 5kip-in 1 )
( 6 82
==
kip-in
= 82.5
(c 165
kip-in. 82.5
compresión
kip-in. asombrosa)
= 231 kkip-in. (causando compresión)
FC
FC
= =F46
y ksi
= 0 .6 27
Fy
= 6
U=
- 8 .04 9 entra
2
74.
(
en juego.
46
ksi )
+
231
16 1.
kip-in en
46
. (
ksi )
U=
3
1 .3 0 4 0. 294
.
- 5 .74 9 entra
2
74.
(
en juego.
27 .6
QF
1 .3 0 4 0. 350
1 .00
1 .18 1 0 .
Utilizar Q F
. ksi
= 0 .350
=. 0 294
QF
- 2 .87 5 kips
2 .87
1 . 00
134 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
1 .16 1 0 .
Utilizar Q F
1 . 00
.
1 .00
ksi )
+
kip-in
165
16 1.
iin.
3
27 6
(
.
ksi )
La fuerza disponible de la rama para el estado límite de la paralización local de la pared lateral se determina de la siguiente manera:
3 NUEVA
2
1 .6 1
t
EF yQ
3t
HAMPSHIRE
PAGS
norte
F
pecado
3 6 00
. 6
.
1 .6 0 465
en. 2 1
3en.
0 465
. en
00.
229,000
ksi
46
ksi
1 .0
en.
sin 90 °
1 ,961
kips
LRFD
PAGS norte
0 .75 1 961
, 1
471
,
ASD
PAGS norte1 ,961
kips
2 .00
kips
kips
2 .67 1 kips
=
Utilización de sucursal
981
, 0
471
Utilización de sucursal
kips
= 0018
.
kips
22
=
=
kips
1 .91 981
0
00195kips
.
Rendimiento local de la rama debido a la distribución desigual de la carga.
De AISC Especificación Sección K2.3b, la resistencia nominal de la rama para el estado límite de rendimiento local debido a la distribución desigual de la carga es:
PF
=t H yb b ( 2
norte
+ 2 si eoi -
si
4 4t si
)
( Especificaciones. Eq. K2-18 y Tabla 8-2)
dónde
si eoi
10
F yt
Bt
F ybt BB
b
10
46
ksi
0 .4 665 en
12 9.
46
ksi
0 .291
en.
.
6 00
en.
pulg.
si si
7 7. 443
( Especificaciones. Eq. K2-19 y Tabla 8-2)
si
si
6 .00 en.
por lo tanto si eoi = 6.00 pulg.
La fuerza nominal es:
PAGS norte 46 ksi
0 .291
2 6 00
.
en.
en.
2 6 00
.
en.
4 0 . 2291
en.
306 kips
La fuerza disponible de la rama es:
LRFD
ASD
PAGS norte306 kips
PAGS norte
0,95 306 kips kips
291
Utilización de sucursal
1.58 kips 194
=
=
Utilización de
2 .67 291
kips
0
sucursal
=
00917 kips
.
=
1 .91 194
kips
0
00985 kips
.
Este estado límite es el más crítico para la carga axial ramificada.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 135
Análisis bajo carga de momento de rama
Rendimiento local de la pared lateral
De AISC Especificación Sección K3.3b (b), el estado límite de rendimiento local de las paredes laterales de los acordes debe verificarse si ≥ 0.85. Porque = si b / B = 6.00 in./6.00 in.
= 1.0, la resistencia a la flexión nominal de la rama para este estado límite se determina a partir de:
METRO
= 0 .5
norte
F yt H(
+ 5 5t )2
**
si
( Especificaciones. Eq. K3-12 y Tabla 9-2)
dónde
FFy = = 46
y ksi
**
por lo tanto
0 .5 46
METRO norte
0 .465
ksi
en.
6 .00
en.
5 0 465
.
2
en.
741 kip-in.
La resistencia a la flexión disponible de la rama para este estado límite es:
LRFD
ASD
METRO norte741 kip-in.
METRO norte 1.00 741 kip-in. kip-in
1.50 kip-in.
741 Utilización de sucursal
=
462
494 Utilización de
kip-in
sucursal
=
741 0 kip-in
= 6 . 223
330
kip-in
494 0 kip-in
= 6 . 668
Producción local de la rama debido a la distribución desigual de la carga.
De AISC Especificación Sección K3.3b (c), la resistencia a la flexión nominal de la rama para el estado límite de rendimiento local debido a la distribución desigual de la carga es:
MFZ
norte
yb
1
si
b eoi
BBH t
si
( Especificaciones. Eq. K3-13 y Tabla 9-2)
cama y desayuno
si
dónde
si eoi = 6 00
.
pulg. desde el estado límite anterior c
cheque
Por lo tanto
METRO norte
46
ksi
13 6.
en.
3
.
1 6 00
6 .00
en
en.
6 .00
iin.
6 .00
en.
0 .291
en.
626 kip-in
La resistencia a la flexión disponible de la rama para este estado límite es:
LRFD
METRO norte
0 .95
METRO norte626 kip-in.
626 kip-in.
1.58 kip-in.
595 Utilización de
kip-in
sucursal
=
ASD
462
kip-in
595 0 kip-in
= 7 . 776
Por lo tanto, este estado límite es el más crítico para la carga de momento de ramificación.
136 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
396 Utilización de
sucursal
=
330
kip-in
396 0 kip-in
= 8 . 333
Utilización total de la capacidad de conexión.
tu
Usando LRFD: PAGS
MMPP
q.e.p.d
PAGS
norte
METRO
Rhodepags
Island
tu
norte
METRO
n ip
MMPP
q.e.p.d
una
Usando ASD: PAGS
PAGS
norte
0 .01 (axial)
0 .78 (momento)
0 .79 1 0 .
Okay.
(desde Especificaciones. Eq. K3-21 y Tabla 9-2)
1 .0
n ip
MMq.e.p.d
una
norte
(desde Especificaciones. Eq. K3-20 y Tabla 9-2)
1 .0
n ip
M
0 .01
0 .83 (momento)
n ip
0 .8(axial)
44 1 0.
Okay
Las sumas difieren entre LRFD y ASD debido a la relación particular de carga viva a carga muerta en este ejemplo.
Ejemplo 9.3 — Conexión cruzada con HSS rectangular (flexión fuera del plano) dada:
Verifique la adecuación de la conexión cruzada soldada que se muestra aquí, donde las ramas están sujetas a momentos de flexión equilibrados fuera del plano. Las cargas consisten en un 25% de
carga muerta y un 75% de carga viva y se muestran en la Figura 9-4. Suponga que las soldaduras son lo suficientemente fuertes como para desarrollar el límite elástico de la pared de la rama
conectada en todas las ubicaciones alrededor de la rama. De AISC Manual Tabla 2-3, las propiedades del material son las siguientes:
Todos los miembros
ASTM A500 Grado B
F y = 46 ksi
F u = 58 ksi
METRO L 105 kip-in.
HSS8 6 una
METRO re 35.0 kip-in.
8.00 "
6.00 "
ASTM A500 Gr. C
HSS16 12 2
ASTM A500 Gr. C
PAGS L 300 kips
PAGS L 300 kips
PAGS re 100 kips
PAGS re 100 kips
12.0 "
"90 90
HSS8 6 una
16.0 "
ASTM A500 Gr. C
6.00 "
8.00
METRO L 105 kip-in.
METRO re 35.0 kip-in.
Figura 9-4. Conexión cruzada con HSS rectangular.
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 137
De AISC Manual Tabla 1-11, las propiedades geométricas de HSS son las siguientes:
HSS 16 12
A = 30.3 pulg. 2
B = 16.0 pulg.
H = 12.0 pulg.
t = 0.581 pulg.
HSS 8 6
UNA b = 8.97 pulg. 2
si b = 6.00 pulg.
H b = 8.00 pulg.
t b = 0.349 pulg.
Solución:
Límites de aplicabilidad
De AISC Especificación Sección K3.3a y Tabla 9-2A, los límites de aplicabilidad para esta conexión son:
90 ° 90 °
Ht
=
=
Bt
=
=
B tsi
=
si
=
H tsi
=
si
=
B tsi
Okay
12 0
. 0 581
20. 7 35 16
0 0. 5 ≤
Okay
. en.
. en881
en.en.
27
5 35
. ≤
Okay
6 .00 0 349
17. 2 35 8
00.
≤
Okay
. en en.
en.
00. 349 22 9
35 . en.≤
Okay
= 17 2
.
si
EFH
= 31 4
.
≤ 1 .25
t
si
Okay
yb
= 22 9
.
si
EF
≤ 1 .25
= 31 4.
Okay
yb
6 .00 en
cama
b=
y desayuno
16 0.
=
en.
0 .375 0 ≥25 .
Okay
138 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
0 .5
≤
HBHB
si
≤ 2. 0
si
si
=
8 .00 en
6 00. 1
si
en.
=
33 0. 5 1
.
20
3
≤ . 33≤.
0 .5
HBHB
2.0
≤≤
Okay
12 00 16 00
.
en
=
0 750. 0 5 en.
0
=75
.
.
≤
.
Fy
=
F yb
00≤.
20
ksi
≤ 52
= 46
FFy
=
Okay
ksi
Okay
FFyb
ub
tu
=
=
46 ksi
58 ksi
0 .793 0 ≤8
.
Okay
Capacidad de momento requerida (expresada como un momento en la rama)
Del Capítulo 2 de ASCE 7, la fuerza requerida de la conexión debido a los momentos en las ramas es:
LRFD
METRO u 1.2
=
35.0
( kip-in.
= 210
) + 1 .6 105
(
ASD
kip-in
METRO a =3 5.0 kip-in.
)
+ 105 kip-in
= 140 kip-in
dormir-iin.
Plastificación de la pared del acorde
De acuerdo con AISC Especificación Sección K3.3c (a), no es necesario verificar el estado límite de plastificación de la pared de la cuerda cuando> 0.85. Porque = si b / B = 0.375
0.85, este estado límite debe ser considerado. De AISC Especificación Sección K3.3c (a), la resistencia a la flexión nominal del acorde del miembro principal es:
MFnortet
2
05
y
. H si 1
1
2 camasi y desayuno
1
QF
( Especificaciones. Eq. K3-15 y Tabla 9-2)
1
dónde
Q F
U AF=
1 .3 0 4 .
U
PAGS r
M r
C
SF C
+
1 .0
para acorde (conectando surfface) en compresión
( Especificaciones. Eq. K3-9 y Tabla 9-2)
( Especificaciones. Eq. K3-10 y Tabla 9-2)
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 139
Del Capítulo 2 de ASCE 7, la fuerza requerida, PAGS r, es:
LRFD
ASD
PAGS=
r
PAGS una
PAGS=r PAGS tu
=
1 .2 100
(
) + 1 .6 300
(
kips
kips )
= 600 kips
kips
= 400
kips
kips
METRO r 0 0
METRO r 0 0
FC
+ 300
= 100
FC
= =F46
y ksi
= 0 .6 27
Fy
= 6 . ksi
U=
600
30 3.
entra
2
(
en juego.
46
U=
ksi )
entra
2
(
)
en juego.
27 6. 0 ksi
.
= 478
= 0 .430
QF
400
30 3.
1 .3 0 4 0. 430
.
QF
1 .3 0 4 0. 478
.
0 .375 0
0 .375 0
790
.
841
.
La resistencia a la flexión disponible del miembro principal (cuerda) para el estado límite de plastificación de la pared de la cuerda se determina de la siguiente manera:
LRFD
METRO norte46
ksi
0 .581 0 en
5 .8 00 .
en.
ASD
2
ksi
METRO norte46
. 1
1 0 375
0 .581 0 en
5 .8 00 .
en.
en.
6 .00
pulg.
1 0 375
. 1
00. 375
2 16 0.
0 .841
6 .00
pulg.
1 0 375
. 1
0 .790
360 kip-in
METRO norte360
kip-in
kip-in
1 .50
kip-in
383 383
kip-in.
> 210
en.
00. 375
383 kip-in
METRO norte .1 00 383
. 1
1 0 375
00. 375
00. 375
2 16 0.
2
kip-in
240
Okay
240
kip-in
kip-in.
> 140
kip-in
Okay
Los estados límite que son aplicables para> 0.85 no controlan y no necesitan ser verificados porque = 0.375. El estado límite de la falla de distorsión de acordes no es aplicable ya que
esta conexión cruzada tiene momentos de bifurcación de equilibrio automático.
140 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Los símbolos
UNA = área transversal del miembro del acorde, pulg. 2 ( mm 2); se refiere
C = coeficiente para grupos de soldadura cargados excéntricamente;
fuerza de compresión, kips (N)
al miembro principal para la conexión HSS a HSS
UNA si = área transversal de un miembro de rama, en. 2 ( mm 2); nomiÁrea del cuerpo final sin rosca del perno, pulg. 2 ( mm 2)
C 1 = coeficiente de resistencia del electrodo
C a = Fuerza de compresión usando combinaciones de carga ASD,
kips (N)
UNA mi = área neta efectiva, en. 2 ( mm 2)
C r = Fuerza de compresión usando combinación de carga LRFD o ASD
UNA gramo = área de sección transversal bruta del miembro, en. 2 ( mm 2)
naciones, kips (N)
UNA gv = área bruta sujeta a cizallamiento, pulg. 2 ( mm 2)
C u = Fuerza de compresión usando combinaciones de carga LRFD,
UNA norte = área de sección transversal neta del miembro, en. 2 ( mm 2)
kips (N)
UNA nt = área neta sujeta a tensión, pulg. 2 ( mm 2)
D = diámetro exterior del miembro principal redondo HSS, pulg.
UNA nv = área neta sujeta a cizallamiento, pulg. 2 ( mm 2)
(mm); número de dieciseisavos de pulgada en tamaño de soldadura de filete
UNA pb = área proyectada del rodamiento, pulg. 2 ( mm 2)
re b = diámetro exterior del miembro de rama HSS redondo, pulg.
UNA w = área efectiva de la soldadura, en. 2 ( mm 2)
una
(mm)
= e / L; distancia desde la línea central del perno hasta el borde de la placa final,
pulg. (mm)
re ef = tamaño efectivo de soldadura, dieciseisavos de pulgada
re min = número mínimo de dieciseisavos de pulgada en el archivo
una'
= una mi + re b / 2
una mi
= una ≤ 1.25 b = valor efectivo de una, para su uso en palanca
dejar tamaño de soldadura
cálculos
d = diámetro nominal del sujetador, pulg. (mm); nominal completo
profundidad de la sección, pulg. (mm)
si = ancho total del miembro principal rectangular HSS,
asegurado 90 ° al plano de la conexión, pulg. (mm)
si si = ancho total del miembro de rama HSS rectangular,
medido 90 ° con respecto al plano de la conexión, pulg. (mm)
re b = diámetro del perno, pulg. (mm)
re h = diámetro del orificio del perno, pulg. (mm)
re w = diámetro de parte en contacto con la superficie interna de
El HSS, o diámetro del espárrago soldado, pulg. (mm)
si bi = ancho total de la rama superpuesta rectangular HSS
E = módulo de elasticidad del acero = 29,000 ksi
miembro, pulg. (mm)
(200,000 MPa); espesor efectivo de la garganta de la soldadura, pulg. (mm)
si bj = ancho total de la rama superpuesta HSS rectangular
miembro, pulg. (mm)
si ep = ancho efectivo de la placa, medido 90 ° al plano de
mi
lejos de las ramas, pulg. (mm); excentricidad de la fuerza requerida
la conexión, pulg. (mm)
con respecto al centroide del grupo de tornillos o grupo de
si pags = ancho de la placa, medido 90 ° con respecto al plano del
soldadura, pulg. (mm); excentricidad de la carga requerida con
respecto al centro de las placas conectadas, pulg. (mm)
nección, pulg. (mm)
si
= distancia de la línea central del perno a la cara de conectado
F c = estrés disponible = F y ( LRFD) o 0.6 F y ( ASD), ksi
miembro, pulg. (mm)
si'
(MPa)
= si - re b / 2 = distancia de la cara del perno a la cara del con-
F cr = tensión crítica de pandeo disponible, ksi (MPa)
miembro conectado en. (mm)
si eoi = ancho efectivo de la cara de la rama soldada al acorde,
pulg. (mm)
abrazadera lapeada, pulg. (mm)
= ancho de brida, pulg. (mm)
F BM = resistencia nominal del metal base, ksi (MPa)
F EXX = número de clasificación del electrodo, ksi (MPa)
si eov = ancho efectivo de la cara de la rama soldada al sobre-
si F
= excentricidad en una conexión de celosía, ser positivo
FF
= fuerza en la brida, kips (N)
F nt = tensión de tensión nominal, ksi (MPa)
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 141
F tu = resistencia final mínima especificada del material,
ksi (MPa); se refiere al miembro principal para las conexiones HSS a HSS;
resistencia a la tracción mínima especificada del elemento de conexión, ksi
(MPa)
METRO a = resistencia a la flexión requerida (ASD), kip-in. (N-mm)
METRO c = resistencia a la flexión disponible, kip-in. (N-mm)
METRO D = momento de flexión de carga muerta especificado, kip-in.
(N-mm)
F ub = resistencia a la tracción mínima especificada de la rama HSS
material de miembro, ksi (MPa)
METRO L = momento de flexión de carga en vivo especificado, kip-in.
(N-mm)
F arriba = resistencia máxima mínima especificada de la placa,
ksi (MPa)
F w = resistencia nominal del metal de soldadura, ksi (MPa)
METRO n = capacidad de momento nominal, kip-in. (N-mm)
METRO px = capacidad nominal de momento flector de plástico sobre
X- eje, kip-in. (N-mm)
F y = límite de elasticidad mínimo especificado del material,
ksi (MPa); se refiere al miembro principal para la conexión HSS a HSS
METRO r = resistencia a la flexión requerida, kip-in. (N-mm)
METRO r-ip = requiere resistencia a la flexión en el plano en la rama, usando
F yb = límite de elasticidad mínimo especificado de la rama HSS
Combinaciones de carga LRFD o ASD según corresponda, kip-in.
(N-mm)
material de miembro, ksi (MPa)
F yp = límite de elasticidad mínimo especificado de placa, ksi (MPa)
METRO r-op = requiere resistencia a la flexión fuera del plano en la rama,
utilizando combinaciones de carga LRFD o ASD según corresponda,
F yw = límite de elasticidad mínimo especificado de web, ksi (MPa)
gramo = brecha entre los dedos de los miembros de la rama en una brecha
Conexión K, descuidando las soldaduras, pulg. (Mm); separación transversal
de centro a centro (calibrador) entre líneas de calibre de sujetadores, pulg.
kip-in. (N-mm)
METRO u = resistencia a la flexión requerida (LRFD), kip-in. (N-mm)
N = longitud de carga de la carga, medida paralela a la
eje del miembro HSS (o medido a través del ancho del HSS en el
(mm)
caso de placas de tapa cargadas), pulg. (mm)
H = altura total del miembro principal rectangular HSS,
medido en el plano de la conexión, pulg. (mm)
H b = altura total del miembro de rama HSS rectangular,
medido en el plano de la conexión, pulg. (mm)
yo
= momento de inercia, en. 4 ( mm 4)
n = cantidad de tornillos
O v = superposición, O v
( q / p) ( 100%)
PAGS a = resistencia axial requerida (ASD), kips (N)
K = factor de longitud efectiva
PAGS c = resistencia a la compresión axial disponible (N)
k
PAGS D = carga muerta axial especificada, kips (N)
= radio de la esquina exterior del HSS, que está permitido
ser tomado como 1.5 t si se desconoce, pulg. (mm); distancia desde la cara
externa de la brida hasta la punta del filete, pulg. (mm)
PAGS L = carga viva axial especificada, kips (N)
PAGS n = resistencia axial nominal, kips (N)
k 1 = distancia desde la línea central de la web hasta la punta del filete,
pulg. (mm)
L = longitud del sujetador o soldadura, pulg. (mm)
PAGS r = resistencia axial requerida, kips (N)
PAGS u = resistencia axial requerida (LRFD), kips (N)
p = longitud proyectada de la rama superpuesta en el
L C = longitud de conexión, pulg. (mm); distancia clara, en
acorde, pulg. (mm); longitud tributaria por par de pernos en dirección
La dirección de la fuerza, entre el borde del orificio y el borde del
orificio o borde adyacente del material, pulg. (mm)
perpendicular, pulg. (mm)
QF
= factor de reducción (≤1.0) para tener en cuenta el efecto de
tensiones normales en la superficie de conexión del miembro de cuerda
L mi = longitud total efectiva de soldadura de ranuras y soldaduras de filete
a HSS rectangular, pulg. (mm)
L gv = longitud bruta sujeta a cizalla, pulg. (mm)
l
= longitud de soldadura, pulg. (mm); longitud de conexión,
pulg. (mm)
METRO = momento flector, kip-in. (N-mm)
142 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / GUÍA DE DISEÑO AISC 24
Q g = factor para tener en cuenta la brecha o superposición en HSS redondo
conexiones
q = la longitud de superposición medida a lo largo de la conexión
cara del acorde debajo de las dos ramas, pulg. (mm)
R = radio de la superficie de la junta, pulg. (mm)
w = tamaño de la pata de soldadura, pulg. (mm)
R una = fuerza requerida (ASD), kips (N)
w ef = tamaño efectivo de soldadura, pulg. (mm)
R C = resistencia a la tracción disponible de un perno, kips (N)
w eq = tamaño de soldadura equivalente, pulg. (mm)
R norte = resistencia nominal, kips (N)
X
R r = fuerza requerida, kips (N)
Z = módulo de sección de plástico sobre el eje de flexión, pulg. 3
= excentricidad de conexión, pulg. (mm)
(mm 3)
R tu = fuerza requerida (LRFD), kips (N)
r
= radio de giro, pulg. (mm)
r norte
= resistencia nominal por perno, kips (N)
Z b = módulo de sección de plástico de ramificación sobre el eje de curvatura
ing, en. 3 ( mm 3)
= relación de ancho; la relación del diámetro de la rama al diámetro del acorde
eter = re b / re para ronda HSS; la relación del ancho total de la rama al ancho
S = módulo de sección elástica de cuerda, pulg. 3 ( mm 3); parcial-
del acorde = si b / si para HSS rectangular
Profundidad de soldadura de ranura de penetración de unión, pulg. (mm)
s
= espacio entre pernos, pulg. (mm)
t
= espesor de pared de diseño del miembro principal HSS, pulg.
relación de ancho efectivo; la suma de los perímetros de la
ef =
dos miembros de la rama en una conexión K dividida por ocho veces el
ancho del acorde
(mm); espesor del elemento, pulg. (mm)
T una = fuerza de tracción usando combinaciones de carga ASD, kips (N)
t si
parámetro de perforación exterior efectivo = 5
eop =
= 1 - re h / pags
= espesor de pared de diseño del miembro de rama HSS, pulg.
(mm)
= relación de esbeltez del acorde; la proporción de la mitad del diámetro
después del grosor de la pared = RE/ 2 t para ronda HSS; la relación de la
T C = resistencia a la tracción disponible, kips (N)
tF
mitad del ancho al grosor de la pared = SI/ 2 t para HSS rectangular
= espesor de la brida, pulg. (mm)
= relación de brecha; la relación de la brecha entre las ramas de
t min = espesor mínimo de material HSS para desarrollar completamente
resistencia de la soldadura, pulg. (mm); espesor mínimo requerido para
una conexión K hueca al ancho del acorde = g / B
eliminar la acción de palanca, pulg. (mm)
para HSS rectangular
= parámetro de longitud de carga, aplicable solo a rectangular
t pags
= espesor de la placa, pulg. (mm)
Tr
= fuerza de tracción usando combinaciones de carga LRFD o ASD,
HSS; la relación de la longitud de contacto de la rama con el acorde en
el plano de la conexión al ancho del acorde = NÓTESE BIEN, dónde N =
kips (N)
ts
H si/ sin = factor de resistencia
= espesor de la placa del vástago, pulg. (mm)
T tu = fuerza de tracción usando combinaciones de carga LRFD, kips (N)
BM =
t w = espesor de la banda, pulg. (mm)
b=
factor de resistencia para metal base
factor de resistencia a la flexión
U = relación de utilización de acordes; factor de retraso de corte
v
= factor de resistencia al corte
w=
factor de resistencia para metal de soldadura
U bs = coeficiente de reducción, utilizado en el cálculo de corte de bloque
fuerza de ruptura
= factor de seguridad
V D = carga muerta cortante especificada, kips (N)
BM =
V h = componente horizontal de la carga aplicada, kips (N)
V L = carga viva cortada especificada, kips (N)
Vr
, pero ≤
= resistencia al corte requerida, kips (N)
V v = componente vertical de carga aplicada, kips (N)
W = ancho a través de los planos de la tuerca, pulg. (mm); ancho de placa,
pulg. (mm)
factor de seguridad para el metal base
b=
factor de seguridad para flexión
v=
factor de seguridad para corte
w=
factor de seguridad para metal de soldadura
= licenciado en Letras'
= ángulo agudo entre la rama y el acorde, grados
GUÍA DE DISEÑO AISC 24 / CONEXIONES DE SECCIÓN ESTRUCTURAL HUECO / 143
Referencias
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Construcción de Acero, Chicago, IL. AISC (1997), Secciones Estructurales
Huecas Conexiones Man-
ual Instituto Americano de Construcción de Acero, Chicago, IL.
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Pautas para la conexión de placa longitudinal a HSS "
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Civiles, vol. 124, núm. 7, págs. 784–791. Carden, LP, Peckan, G. e Itani,
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Acero, Chicago, IL. AISC (2000) Especificación de diseño de factor de carga y
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