ESTRUCTURAS BE ACERO IIIRMINCIél AL DEMI Gabriel Valencia Ciernen
)
21151 \TAL 1 DE COLOMBI A
S E D E B O G O T Á FACULTAD DEI NQN QNI FERt Rt A
Es t r u c t u r a sdr Ac A e r o
Si m é e s
4. UNIONES SIMPLES. Losmi mi emb mbr osquecomp mponen unaes t r uct ur a de ace r o seunen par aque t r a ba j e n en conj unt o,par al oqueseconect anent r esicon unoovari osdel os cuat r o mét odosquehay par auni r l os,as aber ,medi ant eper nos,r ema maches, sol dadur asopasador es;en es t r uct ur asdeacer onosuel en usar sel asuni ones pegadas,práct i ca quesiseencuent r aen l af abri caci ón deest r uct ur asde al umi ni o.Lasuni onespueden hacer seen t al l er ,par aar marl aspi ezas de l a est r uct ur a,oen obr apar aensamb mbl ares aspi ezasAsími smo mo,sil aspi ezas son muy gr andes,paras ut r asport e puede sernecesar i of abr i car l as en segme ment osquedeber án s eruni dos en obr a.Debi do alal t o cost o que en gener alt i enenl asconexi onesenobra,sunúmer odebeserelmenorposi bl e. En elpr esent ecapi t ul o sepr esent an l ospr i nci pi osbási cosdeldi seño de se no deuni oness i mpl es . uni ones ,t ema maqueeng ener als econocecomo mo di Dent r odelobj et i vodelpr esent etext onocabeelest udi oen pr of undi daddel t ema madel asconexi ones ,camp mpoenelquesei ncl uye eldi s eñodeconexi onesa cor t ant edevi gas ,l aspl acasdebasedecol umnas,l asconexi onesamo mome ment o, l osensamb mbl esde col umnas,l asconexi onespar ci al ment er est r i ngi das,et c. , par aelqueell ect orpuedeconsul t arelManualdeCons t r ucci ón enAcer ode l aAI SC ( Ref .2) ,elcualdedi casuvol umenI Iaes t et ema ma,obi enaunodel os var i osl i br osde es t r uct ur asde acer o que i ncl uyen elci t ado di s eño,por e j e mpl mp ol a sRe f .16,20,24,37,38,e nt r eot r a sva r i a s . aREMA 4.1 Urnoini MACHADAS. Pormu muchosaños ,l asuni onesr ema mac hadasf uer on elmét odo ge ner al ment e acept ado en l a conexi ón de el eme ment osde acer o.La gr an venta j a de l os r ema machesesqueper mi t en r eal i zarj unt asTi l das,l o queno sel ogracon pernosder esi s t enci anorma mal ,si nemb mbar go,desdemedi adosdelsi gl oXX,el usode l osr ema machesf uedecl i nando r ápi dame ment e,debi do aldesar r ol l ode l a sol dadur ay del osper nosdeal t ar esi st enci a,el eme ment osdeconexi ón con l os cual essel ogr al ami s mar i gi dezquecon l osr ema maches ,per ocon cost osy t i emp mposdei nst al aci ónmenor es. Losr ema machesson el eme ment osdes ecci ón t r ansver salci r cul ar ,manuf act ur ados conacer odúct i l .Ti enenunacabezaencadaext r emo mo,véasel aFi g.4. 1,una de l ascual essef abri cadespuésde col ocar l osen su l ugar ,oper aci ón quese
pueder eal i zaren cal i ent eoen f r i o,si endoelpr i mer odel ossi st emas elmá s empl eado,debi do aquef ormarl acabezaen fil or equi er edel aapl i caci ón de grandespresi ones.Elpr ocesoencal i ent e,esent oncesunpr ocesodef orj a.El usodel osr emaches,sevel i mi t adopreci sament eporelequi ponecesar i opar a s ui ns t a l a ci ón,ypa r t i c ul a r me nt eporl ai nc onv eni e nc i adeus a r l o encampo.
rte; Simp¿es Jurj
Es t r u c t ur asd eAc e r o
1 (b)
Agarre .--
\Cabeza
Remachada (c)
Fi g u r a4. 1-Uni o ne sr e ma c h a da s .( a )Re ma c h ea nt e sde s ui ns t a l a ci ón.( b )For j a dodel a s e g undac a b e z a.( c ) Re ma c hei ns t a l a do . Cons i der andoqueelusodel asuni onesr emachadaseshoy en chi 'tmuy r educi do,nosepr esent al amet odol ogí adedi señodel asmi smas,acl ar ando queest amet odol ogí aesmuys i mi l aral aus adaen eldi se ño del asuni ones emper nadas .
nowssEMPI 4. 2Ur LI PAADAS. Lasuni onesemper nadass on en gener all asmáseconómi cas,part i cul ar ment e compar adas con l as uni dadas en campo.Losper nosson pi ezas ones sol compues t asporunvás t agor os cado en part edesul ongi t ud,par ar eci bi runa t uer ca,yunacabez anor mal ment edef or mahexagonal . do con ASTM,l osper nosusadosen j unt ases t r uct ur al eses t án De acuer i ncl ui dosenunadelas si gui ent est r escal i dades:A307,A325yA490.En Col ombi aest ascal i dadesno son de usof r ecuent e,seus an unosper nos cl as i ficadosdeacuer doconl anor maI SO comoGr ado2,Gr ado5yGr ado8, l oscual es,sibi en t i enen unar esi st enci aalcort esi mi l aral osASTI (A307, A325yA490,r es pect i vament e,not i enenl asmi s masdi mens i ones decabez ay t uer ca,yporl ot ant onodeben us ar ser eempl azandoal osASTM,s al voquel a úni casol i ci t aci ón en el l osseaunaf uer zacor t ant e,perono en j unt aspor gasde desl i zami ent o cr i t i co,( defini dasmásadel ant e) ,nicuando haya car pre t ens i onami ent oenl ospernos,oest osdebant r ansmi t i rf uerzasdrtensión. ombi aavecess el esdenomi na Losper nosA307s on l osmásus ados ,ycnCol per nos comunes o per nos de hi er r o,( denomi naci ón er r ada,puesson de t ar e s i s t e nc i a ,ys ef a br i c an ba j o acer o) .LosA325 yA490 s edenomi nan de al ment e no se apr i et an con un t or que pedi do.Los pernosA307,normal especí fico,si mpl ement e,apret ando l at uerca hast a que se si ent a una
r esi st enci aalgi r o al t acuando seusaunal l ave deapri etecorr i ent e.Porsu part e,l os pernosde al t ar esi st enci a sisuel en apr et ars ei nduci endo en l os mi smosunacar gadet ensi ónal t a,queeseng ene r ali g ua la l70% del ac ar g a
al l a.Véas e4. 2. 6. def
Estructuras de Acero
Uniones Sirnpies
Tabla 4.1 - Resistencia de diseñ de sti!etadnss a la tensi"n. #NSR-$%. Tabla &.'%(. Desonpción del sujetador.
Coeficiente de
Residencie Nominal,114Pa.
resístencie Pernos A307
310 (a)
Pernos A325
620(b) 0.75
Pernos A490 Barres roscadas Remaches !" 1# A$%& A502
110(b) 0.75-Fe (ex) 310 (a)
#1!(a)
Remaches Gr 2 y3 AST A!"2
Nta) #e( *nica+ente ca)e ca),as Mb #b( Pa)a cines de /alls Mas NSR-$% &'.'0' #b( Pa)e be))ea e+ndsdas 2a3 )eisits es5ecieAss. 4.'.1 Pe)ns en tensi"n6 De ace)d cn las NSR-$%7 n 5e)n en tensi"n tiene na )esistencia de diseñ6 T
#4.1(
Re , - 4F ft 44.
Dnde6
•- /act) de )esistencia7 i,al a 0.89.
F. )esistencia n+inal a la tensi"n #Tabla 4.'(7 ItPa. :)ea n+inal del ;:sta, sin )scas7 ++ . 2
Ab
El :)ea c)itica a t)a;és de la cal se t)ans+ite la ca),a del 5e)n a la te)ca7 es +en) e el :)ea n+inal del ;:sta, debid a la 5)esencia de la )sca. La )sca es 2elicidal7 5) l cal el :)ea e/ecti;a en tensi"n n se +ide en la )a<= de la )sca7 5e) en td cas si se ;e dis+inida 5) esa )sca. Las NSR-$% 5e)+iten t)aba!a) cn el :)ea n+inal del ;:sta,7 sin )edccines 5) la 5)esencia de la )sca7 5e) 5a)a c+5ensa)7 >!a n ;al) de es/e)= de diseñ +en) e el de /alla )eal7 de se)te e ls ds e/ects se c+5ensan 3 la )esistencia de diseñ calclada cn la ecaci"n 4.1 )eslta cn>able. En la tabla 4.1 se 5)esenta la )esistencia de diseñ de s!etad)es a tensi"n. 4.'.' Pe)ns en c)tante6 De ace)d cn las NSR-$%7 n 5e)n slicitad 5) /e)=a c)tante tiene na )esistencia de diseñ6 y - 1/!
#4.'(
Dnde6 4 ? /act) de )esistencia7 i,al a 0.89. ".# )esistencia n+inal a la tensi"n #Tabla 4.'(7 MPa. Ab la :)ea n+inal del ;:sta, sin )scas7 ++ 2
@%
09000 red mg le f ej
Estructuras e Acero
Uniones $!m'!se
Anne en con"ac"o en"re 'eono pared de h*eco
(e)
(b)
F!+*ra 4.2 - ,n!ones con 'ernos (a) or"e s!m'e (b) obe cor"e# en a ons 1 el ;:sta, es"/ s!n roscas en e 'ano de cor"e# er a ona 2 s! ha roscas en e 'ano de cor"e. n es"e caso# el /rea A b 'odra corres'onder a /rea de /s"a+o s! no ha roscas en el plano de cor"e# o a /rea eec"!a donde ha roscas# s! e 'ano de
cor"e 'asa 'or es"as# "a como se a'rec!a en a F!+. 4.2# s!n embar+o# 'ara eec"os de d!seo# as $R-9 'ro'onen *sar el :)ea nom!na de /s"a+o s!n )scas7 y 'ara com'ensar# en e caso en *e haa roscas en e 'ano de cor"e# e es*ero de d!seo es'ec!!cado es menor *e e ace'"ado s! en e 'ano de cor"e no ha roscas# "a como se m*es"ra en a "aba 4.2.
%aba 4.2 - Res!s"enc!a de c8seo de s*e"adores a cor"an"e. ($R-9# %aba F.2-)# Coeticient Resistencia e de Nominal, resistencia $4Pa. 15 (P. c)
DescripcIónelsu!e"eor. Pernos A307 Pernos A325# s! ha roscas en e 'ano de cor"e
330 (d)
Pomos A325# s! no ha roscas en e 'ano de cor"e
415(d)
Pernos &90# s! ha roscas en e '!ano de cor"e
415 (d)
Pernos A490# s! no ha roscas en e 'ano de cor"e Barras roscadas s! ha roscas en 'ano de cor"e Barras rascadas s! no ha roscas en 'ano de core Remaches :r 1# A$%& A502
015
520(d) 0.40- F# 0.50-F# (cc) 170 (d)
225(d) Remache$ :r 2 3 A$% A502 o"as; (<<) ar!=!aa!&!> 'ara car+as es"&!cas. #2( e2 s5lan )scas en e plano do cor"e #a( En il caso 2a3 com'robac!ones ad!c!onaes# ?ase $R-9 %aba F.24 #d( *ando en *na conex!en "!'o a'!as"am!en"o de m!embros en "ens!@n# e d!s"anc!a med!da en d!recc!@n de e "*era en"re os 'ernos m/s &!dos# sea maor de 1#250 mm# 2a ca5acidad dada debe red*c!rse 20C.
39
Uniones (tionpíes
Estructuras r Acero
R. p f ue r z ol i mi t eat e ns i ó n. nc o ne x i o ne st i p oapl Ta bl a4. 3 Es a r as uj e t a d or e se a s t a mi e nt o c u a nd oha yt e ns i ó nyc o r t a n t ec o mb i na d o s , MP a . -
Descripción del sujetador
%ay Rosca en el piano de corte
No &ay Rosca en e' piano de corte
407t 91,5310 8 0 71 . 9t . 58 2 08071. 51. 5820
Pe)ns A@08 Pe)ns A@'9 Pe)ns A4$0
1. 0 10 1 91 . 57 801 , 0 101 _ 5 1578 0 a))as )scadas. per nosA449 n di:+et) +a3) de @% ++ 0. 98F1-1. 9fs O. 75F .O98F .-1. 5f ,50. 75F , Re+ac2es A90' B) 1 Re+ac2es A90' B) '
407 1 % I. 9 @10 9@% 1. 8f .5414 —
-
4. 2. 3 Per nos a t ensi ón y cort ant e:En l asuni onesporapl ast ami ent o, cuando l os per nos es t án s ol i ci t ados por t ensi ón y cor t ant e act uando si mul t áneament e,l os esf uer zosr eal es,que r esul t an de l a combi naci ón de aquel l os,cal cul adosmedi ant ecí r cul o de Mohr ,con l asecuaci onesde von tr opr ocedi mi ent o,nodebensuper arl ar esi st enci adelmat eri al . Mi si l es,uo Cons i der ando que l a eval uaci ón de esos esf uer zos r eal es puede r esul t ar di spendi osa,l as NSR98 especi fican que l ar esi s t enci a de di seño debe eval uar secon l asecuaci onesde i nt eracci ón quesei ncl uyen en l at abl a4. 3, ( NSR98,t abl aF. 211) .Debe hacers enotarque,en t odo caso,esnecesar i o compr obarqueel esf uer zocort ant enosuper eelval ordadoen l at abl a4. 2. ascurvas de Est asecuaci onesson elr esul t ado de unas i mpl i ficaci ón de l i nt er acci ón hal l adasmedi ant e elempl osmét odosmenci onadosat r ás eode l par al aeval uaci ón de l osesf uerzosr eal esen elmater i al .Lar epr esent aci ón gr áfica de l asci t adasecuaci ones,en f orma adi mensi onal ,t alcomo se aFi g.4. 3,permi t evi sual i zarmej ore presentaen l st af ormul aci ón.
1.0
Fi g ur a4. 3-Cur v adei nt e r a c c i ónt e ns i ónc or t a nt et i pi c a,pa r ap er n ose nuni one st i po a pl a s t a mi e nt o . 40
Uniones Simples
Estructuras de Acero
Lapart ehor i zont aldel acurvacor r espondeall í mi t eestabl eci doenelt érmi no aderechadel asecuaci onesdel at abl a4. 3,est o es,l ar esi st enci aal a de l t e ns i ón;l al i ne ai nc l i na da ,a lt é r mi nodel ai z qui e r da ,yl al i ne av er t i c al ,a l l i mi t edadoen l at abl a4. 2,est oes,al ar esi st enci aacort ant edelsuj etador . Lar esi st enci at otalsecal cul amul t i pl i candoelesf uer zonomi nalpor elá r e a nomi naldelsuj etadoryporelf actorder esi st enci a.Enelcasodepernos,t al comoseexpl i cópar aelcasodeper nosat ensi ón,elár eanomi nalsehal l acon ámet r odelvást agodelperno,est oes,si ndeduci ráreasporr oscas. eldi 4. 2. 4 Apl ast ami ent o:En l as uni ast ami ent o,en l aszonasen ones porapl cont act oent r eelsuj et adory l aspar edesdelhueco,sepr esent an esf uer zosde apl as t ami ent ot ant o en l ossuj et ador escomo en elmi embr o conect ado.La r e s i s t e nc i aalapl ast ami ent oesf unci ón devari osf actores: amañode l f oraci onespuedenserde a) El t aperfo r ac i ó n :Lasper t amañoest ándar ,agr andadas,pocoal ar gadasoal ar gadas,t alcomo se pr esent aenl aFi g.4. 4. or maci ón ace pt abl e:alent ont act ol assuper fici es a) La def r aren c delper noydelhuecoporl aacci ón del ac ar g a ,elmat eri alal r ededor delhueco s uf r e def ormaci ones.Par a cont r ol ar su magni t ud,l as NSR98 es t abl ecen l a r es i s t enci a de di s eño en f unci ón de l as def or maci onesqueeldi señadoracept e. b)
l as di s t anci as ent r e per f or aci onesy albor de l ar e s i s t e nc i as e
i ncr ement aen l amedi da en quesetr abaj acon mayor esdi s t anci as, ( con un l í mi t e porer ci madelcualno hayi ncr ement osa pesarde mayoresdi s t anci as) .Es t ef act orr eal ment eno t i enequevercon l os esf uer zosdeapl ast ami ent o,si nocon l aposi bi l i dad dedesgar r ami ent o delmat er i al ,elquepuedepr es ent ar s econmenorescar gascuandol as di st anci asmenci onadasson pequeñasque cuando son gr andes. aFi g.4. 5 semuestr an l asf al l astant oporapl as t ami ent oc omo En l pordesg ar r ami ent o.
%
D+1 . 6
( 3)
( b)
( c )
( d)
erf ora ci onespar auni onesempernadas. Elt amañodependedel T po sdep Fi g ur a4. 4 -i di ámet r od de lpe r no.( a )Es t á nda r .( b )Ag r a nda da .( c )Poc oa l a r g a da .( d) Al a r g a da . Nota: d e nmm.
Estructuras e Acero
Cna slicitadas 5) c&r'an'e
Fi g ur a4. 6Fa l l apo rb l oq uedecor t a nt e .
4. 2. 5 Bl oquedecor t ant e:s epr es ent acuando en un pl anodel aconexi ón hay esf uer zos cor t ant es,y en otr o pl ano,perpendi cul aralant eri orhay t ensi ón,véasel a Fi g.4. 6.La r esi st enci a de di seño sehal l a sumando l a r esi st enci aal atensi ónyl aresi st enci aacort ant e,pudi endopr esentar seuna dedoscombi naci onesde estadosde esfuerzos: a) Sil azonaent ens i ónt i eneunar es i s t enci aúl t i mamayorquel a z onaenc or t a nt e ,e s t oe s ,s iF. 6 A„ ,k0. =4( 0. 6F; 11g.FuAnt )
( 4. 10)
b) Sil azonaent ens i ónt i eneunar es i s t enci aúl t i mame norquel a zonaencort ant e,est oes,siFA, 1 <0. 6 ORa
* ( 0. 6Fu' Ai m+Fi Ar )
( 4. 11)
Enl asecuaci onesprecedent ess et i ene: 0. 75 As„ ár eabr ut as ol i ci t adaporc or t e,mm' . As, ár eabr utas ol i ci t adaport ens i ón,mm' . 2 A„„-ár eanet as ol i ci t adaporcor t e,r ar n Am =á r eanet asol i ci t adaport ensi ón,mm' . 4. 2. 6 Ti posdeuni onesempernadas:Lasconexi onese mper nadaspueden serdedosti pos,deacuer docon l af ormaen l acualset r ansmi t el acar ga e nt r el a sb ar r a s :( a )Uni one spo ra pl a s t a mi e nt o.( b )Uni o ne spord es l i z a mi e nt o c r í t i c o . ( a)Uni orapl as t ami ent at ambi énconoci dascomouni onesacor t ant e, o n e sp
son aquel l asen l ascual esl ospernosno son apr etadoscon t orque
Es t r u c t ur ase Ac e r o
m Uruo nes Si
l es
especi ficado,porl ot ant o,aunquesepuedepr esent arci er t af r i cci ón ent r el os el ement os uni dos,est a sedespr eci a,y porl ot ant o,sesupone que l as s uper fici esencont act odel oami embr ospuedendesl i zar seunaconr es pect oa l aot r a,enl amedi daenqueact úencar gasen l adi r ecci ón del osej esdet al es mi embr os.Alproduci r seesedespl azami ent o,l ascar asdel osper nosyl asde l oshuecosent r an en cont act o,gener ándoseent r e el l asun f enómeno de apl ast ami ent o,yasuvez,unasf uer zascor t ant esen l asecci ón t r ansver salde l ospernos,t alcomosepuedeapr eci arenl aFi g.4. 2. Aldi s eñaruni onesemper nadasdelt i poapl as t ami ent o,deber evi s ar s el o s i g ui e nt e : pesoryelancho de l osel ement os 1) .Tensi ón del a barr a:depende deles uni dos.Se si gue elpr ocedi mi ent o est udi ado en elcapi t ul o 3,véase el numer al3. 2. 2) . Co r t ant e en l osper noshay 3 par ámet r ospordefini r :l acal i dad del os
per nosausar ,sudi ámet r oysucant i dad.Normal ment eseel i genl acal i dad yeldi ámet r oysecal cul al acant i dad r equer i da,per opuedesegui r seot r o cami no,véase4. 3. 2.Lospernospuedenest art r abaj andoencort esi mpl eo encort edobl e,t alcomoseapr eci aenl aFi g.4. 2. 3) . Apl as t ami e nt or .s eeval úal aresi st enci adelmateri aldel abarrayl a
r e s i s t e nc i adel ospe r nos .Vé as e4. 2. 4. 4) . De s g ar r c uni e nt o :de bencumpl i r sedi st anci asmi ni masent r epernos,( si endo
l ar ecomendada 3d) ,y albor de ( r ecomendada 1. 5d) .VéaseNSR98 F . 3. 10. 3. 5) . Te ns i ó nyc or t ant es ihayt ensi ón ademásdeesf uerzoscort ant esenl os
pe r nos ,de ber e v i s a r s el ai nt e r a c ci óndee s f ue r z o s .Vé as e4. 2. 3. 6) . Bl o quedec or t ant e :Es t ef enómenos epre s ent aenconexi onesdeext r emoen
vi gasdondel aal et as uper i ors edes t i j er a,yen s i t uaci oness i mi l ar es ,t al es comomi embr osat ensi ónypl at i nasdeuni ón.Véase4. 2. 5. ( b)Uni pordesl i zami ent o cr i t i co:alcont r ar i o de l asuni onespor o n e s
apl ast ami ent o,cuandoseut i l i zan per nosdeal t ar esi st enci aapr et adoscon el t orque especi ficado,s e desar r ol l a una f r i cci ón ent r el assuper fici esde l os el ement osuni dos,l a cualper mi t et r ansmi t i rl ascargasde uno a otr o
el ement o.Lahi pót esi sen l aquesebasaeldi seño deest et i podej unt as,es quel ascargasdeservi ci o,est oes,si n af ect arporl oscoefici ent esdecarga, deben sert r ansmi t i dasporl af r i cci ón si n quesepr esent edesl i zami ent o;se acept a si n embargo,que para car gas mayores puede presentar se desl i zami ent o,porl ocuall osper nosent r an at r abaj araapl ast ami ent oya cortante.
Ur uones Simp4es
Es t r uc t ur asUeAc e r o
Tabla #.# - nima 'ensin *+e debe a,licarse a ,ern&s
Di*metro del perno, p+ mm)
de
a''a resis'encia /.
Pernos $
Pernos $ 40
112
!!
0"
!
ao
11"
3#
12"
1"
01
10"
21!
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2!
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3!"
11#
31!
#!"
13 1112
3" #!!
!#" "
Par a es t abl ecerl a car gaque puede t r ansmi t i runa uni ón de est et i po,se mul t i pl i cal acar gadepr et ensi onarni ent oqueseapl i caalperno,deacuerdo con l at abl a4. 4,( NSR98,t abl aF. 27) ,l aquedebeseri gualal70% desu cargadef al l a,porelcoefici ent eder ozami ent o,queesf unci ón del ar ug os i da d delmat er i al .El" Resear ch Counci lon St r uct ur alConnect i ons"cuyo fic a t i o nf o rSt ni z t ur r alJ o i nt sUs i ngASTM A325o rA490Bo l i s document o Speci ( Ref .4) ,especi ficaval or esdeest ecoefici ent eparadi f erent escasos.Para el casomásf r ecuent e,super fici ecl aseA,elcoefici ent ees0. 33. Lat ensi ón en l osper nossei nducemedi ant eelapr i et edel ast uer cas.Par a gar ant i zarquel atensi ón i nduci dasea l aespeci ficada en l at abl a4. 4 hay var i osmé t odosacept ados( véas el aRef .4) . 4. 2. 7Ej empl osdedi señodeuni onesemper nadas . l c ul arl ar e s i s t e nc i adedi señoal atensi ón del osper nosde EJEMPLO4. 1-Ca di ámet r osusual escomprendi dosent r e3/8y1pg,decal i dadesA307,A325 y A#4". 3 A 1. Eláreanomi naldel asecci ónt r ansvers ales : •n ( d/2) .
1. Deacuer doconl asNSR98,t abl aF. 28,l oses f uer zosdedi señoson: Per nosA307 Per nosA325 Per nosA490
75x310=232MPa *F„=0. 75x620-465MPa + F •0. 4F„ 0. 75x780 85MPa. #-5 a
-
Ac e r o Estructunas de
Uni onesSim les
al ong i t uds ol i c i t a daporc or t e ,obs e r v andol a sFi g .4. 6 ( e )Bl oquede Co r t ant e :l y4. 7,ycon¡ queenest ecasoset omai guala30mm ( 1. 5d29r ar a) ,es: =3. 3+1=3x100+30=328mm,l uego, =328x9. 5-3, 116mm 2,y 328-4x22. 7)x2x6. 4=3, 036r nm 3 ( L,-44) 1=( Ao=( b-=( 4x25. 4-50)x2 x6. 4660mm 2. b-g-14d71.• 514 mm2. Am ( Mec ani s mosdef r actur aport ensi ónyf ract uraporcort ant e: =F . 400x514/1, 000206kN. A„ ,u
R. „=
=0. 6x400x3, 036/1, 000-728kN.
Como. 1?„ , . ,>1?. . ,l ar e s i s t e nc i adedi s e ños eha l l a r ác onl aEc4. 11: Rn=1( 0. 6Fu• Aw+Fi Act )=0. 75x( 728+250x660/1, 000)• 670kNRes umen:elsi st emati eneunares i st enci adedi señode: . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( a) .Tensi ón en2L4x4x3/8A36. -563kN. ( b) . Cor t ant een4per nosde3/4 pgA325N -564 kN. ( c) . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fr a ct ur adelmi embr oenelá r eacr i t i ca 575kN. ( d) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Apl astami ento eR.,=
704 kN. ( e) .Bl oquedecor t ant e. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .S. & =670 kN. s t emar esi st e563kN. Co nc l us i ó n:e lsi
• 4. 3t haowssSOLDADAS.
4. 3. 1.General i dades.
La s ol dadur aea un pr ocesous ado par aconect arpi ezas demet alent r esi , medi ant el aapl i caci ón decal or ,yaseacon osi npr esi ón.Est r uctural ment e seacepta elpr oceso porf usi ón,que esun mét odo par aconect arpi ezas medi ant emet alf undi do.Elmét odo cons i s t een somet erun al ambr eovar i l l a
aldeapor t aci ón,aun cal es peci al ,ques edenomi na met ori nt ens o en s u ext r emo,l oquehacequesef unda,deposi t ándos e enelpunt odondesedes ea a s e ,t hacerl aconexi ón.Losmat er i al esauni r ,denomi nados me ambi éns e t a/b f unden l ocal ment e,s emezcl an con elmet aldeaport aci ón,y alenf ri arse consol i danunauni ónr i gi da.
Es t r u c t ur asd A e r o e c
Uni one sSi mpl e s
aci ónconl asuni onesemper nadasl asuni ol dadasof r ecen Encompar o ne ss var i asvent aj as ,l asquepuedens err es umi dascomos i gue: 1.
Mayorsi mpl i ci dadeneldet al l ado.
2. Menorpes ode i l e me nt os ,po rdosr a z o ne spr i nc i pa l e s :( a )Ser e qui e r e n O3 e menospl ati nas,cart el as,etc. ,parar eal i zarl aconexi ón,debi do aquel as b)En mi bar r as ,us ual ment es eunen di r ect ame nt eunascon ot r as .( embr os sol i ci t adosport ensi ón nohayr educci ón porl oshuecospr act i cadospar a per nosor emac hes. 3. Loscost osdef abri caci ón son en ge ner almenor es ,debi doaquehaymenor t r asi egode part es,ymenosoper aci ones ,t al escomopunzonado,r i mado, t a l a dr a do,e t c . 4. La sol dadur apermi t ehacerconexi onesest ancas,l o quer esul t adegr an ut i l i dad en l af abri caci ón det anques,t uberí asdeconducci ón del i qui dos, cascosdebarcos,et c. 5. Lasconexi oness ol dadasocupanmenosespaci o,ydesdeelpunt odevi s t a est ét i coper mi t ensol uci onesmásl i mpi asquel asemper nadas. 6. Faci l i t anl aconexi ónent r eel ement ostal escomot ubos,vi gascurvas,et c. 7. Las ol da dur af a ci l i t aelr e f o r z a mi e nt oyl ar e p ar a c i ó ndel a se s t r uc t ur a sq ue r equi er anest ospr ocesos,seanori gi nal ment esol dadasoemper nadas. As uvez,l as ol dadur apr es ent aal gunasdes vent aj as : 1. Laapl i caci ón de l asol dadur ar equi erecont r ol e* de ca l i dadmuchomás est r i ct osquel osnecesar i osen conexi onesemper nadas.Larepar aci ón de sol dadur asquepr esent enf al l asescompl i cada. 2. Loaesf uer zosr esi dual esproduct odelenf r i ami ent odel asuni onessol dadas, modi fican elcompor t ami ent o es t r uctur alde l osel ement os,( véas e el capi t ul odedi señodeel ement ossol i ci t adosporflexi ón,porej empl o) . 3. Elproces odeenf r i ami ent opuedei nduci rdef ormaci onesmuyconsi derabl es enl osel ement osconect adosmedi ant esol dadur a. 4. Las conexi ones sol dadas en obr a han demos t r ado pr obl emas de cal i dad másf r ecuent esquel assol dadur as det al l er .Cuandoser equi era apl i carsol dadur asen obra,es t asdeben di señar semuycui dadosament e paragaranti zarunf áci laccesoalsi t i o del aj unt a,unaposi ci ón cómoda deloperari o,enfinunacondi ci onesf avor abl espar al aapl i caci ón del a sol dadur ayparasucont r oldel acal i dad.
dar . 4. 3. 2.Pr ocedi mi ent osparasol Del osvari ospr ocedi mi ent osquehay par asol dar ,eldear co el éct r i co es
práct i cament eclúni coqueseusaen l asest r uct ur asdeacer o.Consi st e en f undi rl abarr adelmet aldeaport aci ón cr eandounar coel éct r i coochi spapor cort oci r cui t oent r el abarr ayl aspi ezasauni r .Elmateri alf undi dodebe
Estructuras e Acero
Uniones Simples
ai al ars ede l aat mósf er a,puesdel ocont r ari ol osgasespr esent esen ést ase combi nar án con l oscomponent esdelacer o,gener ando i mpur ezasypor os,l os cual esdi smi nui r ánl ar esi st enci adel aconexi ón. Del ospr ocedi mi ent osexi st ent esdesol dadur aporar co,cuat r oseacept an en l aconexi óndepi ezasest r uctural esdeacero: ( a) Co ne l e c t r o dor e v e s t i do :conoci do como SMAW,pors ussi gl asen i ngl és
( Shi el ded Met alAr e Wel di ng) ,eselmásut i l i zado.Se usauna barr a compues t aporun núcl eomet ál i co,queeselmet alde aport aci ón,yun r ecubri mi ent oconoci docomof undent e,elque,algasi ficar seporef ect odel cal or ,cr eal aat mósf er apr ot ect ora,t alcomoseobser vaesquemát i cament e e nl aFi g .4. 8. Submer gedAr cWel di ng) .En es t es i s t ema,elmet al ( b )Ar c os ume r g i do :SAW,( f undi do se prot egemedi ant e un mat er i algr anul arno combust i bl e, usual ment ear enadegr anouni f or mequesedeposi t asobr edi cho met al si mul t áneament econ elproces odef us i ón.Debi do aqueelr ecubr i mi ent o t i eneunamenordensi dad queelmet al ,seubi casobr eés t eyl oaí sl adel cont act ocon l aat mósf er a.Además ,es t er ecubr i mi ent oconfinamej orel cal ordelar co,l oqueper mi t eunamayorpenet r aci ón de l af usi ón.Es t e pr ocesonoesdef áci lapl i caci ón manual ,yporel l oserequi er edelusode equi posaut omát i cos. ( a )r pr o t e gi doc o ngas .GMAW ( A co GasMet alAr eWel di ng) :l apr ot ecci ón del
met alf undi dosel ogr aenvol vi endo elar coenungasi nert equel oaí sl ade l aat mósf era. ( d) Al amb r econ n#cleo $unente FCAW ( Fl uxCor ed Ar cWel di ng) :en es t e casoelf undent eseencuent r aubi cado en eli nt er i ordelal ambr e de apor t aci ón.Seconoceta mbi éncomoi nners hi el d.
El ectr odo
Revestimie nto A"m@sera protectora
Figure 4.8 - Soldadura de arco revestido
55
Uniones Simples
Es t r u c t ur asdeAc e r o
4. 3. 3.Ti posdesol dadur as. En l aconexi ón de el ement oses t r uct ur al esseusan 3 t i posdesol dadur as:
acanal adas,de fil et ey de t apón or anur aEn l aFi g.4. 9pueden obser vars e est os ti dadur asy susvari ant es:( a)sol dadur as acanal adas de pos de sol penet r aci ón t otal ,en l ascual est odal asecci ón t r ansversalde l a garganta b)de penet queda sol dada,( r aci ón pardal ,cuando sol o un por cent aj e de es a secci ón queda sol dado.( c)y 04 Sol dadur asde fil etel ongi t udi nal esy e)Sol t r a ns v er s a l e s ,r e s pe ct i v ame nt e .( dadur asder anur aydetapón. 4. 3. 4.Posi ci onesparasol dar .
cuerdoconl aposi ci ónenl acualseapl i quenl assol dadur as,est asse Dea cl asi fican enpl a na s ,hor i z ont a l e s ,v er t i c al e sos obr eca be za ,( Fi g .4. 10. ) .
-
*
jP t
1(
~r•
•-.
(a)
(b)
Fi gur a4. 9-Ti posde s o l da dur a s :( a )Ac a na l a dade pe ne t r a ci ónt o t a l .( b )Ac ana l a dade pe ne t r a ci ónpa r c i a l .(c) e !e"e l ong i t udi na l _(d) e !e"e "ransersa. ( e )Dens n ur ayd e t a pó n. ( Ada pt a dadeRe f .35). 56
Estructuras de Acero
Uniones S i m p I e s
4. 3. 3.Ti posdesol dadur as. aconexi ón de el ement oses t r uct ur al esseus an 3 t ol dadur as: En l i posdes acanal adas,defil et ey det apón or anur a.En l aFi g.4. 9puedenobser var se est os t dadur as y sus vari ant es:a) sol dadur asacanal adas de i posdesol penetr aci ón t otal ,en l ascual est odal asecci ón t r ansvers aldel agargant a queda sol dada,) depenet r aci ón par ci al ,cuandosol oun porcent aj e dees a secci ón queda sol dado.( c)y ( cq Sol dadur as de fil etel ongi t udi nal es y t r ansver sal es,r espect i vament e.e) Sol dadur asder anur aydetapón. 4. 3. 4.Posi ci onesparasol dar . Deacuer doconl acualseapl i quenl assol daduras,estasse apo s i c i ó ne nl
o
cl asi fican enpl a na s ,hor i z ont a l e s , ver t i cal esos obr ecabeza,( Fi g.4. 10. ) .
___ ___ ___ ___ ___ ___ __—e» s —_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ P i r
o
El
F!+*ra 4.9 - %!'os ce sodad*ras; (a) Acanaada de 'ene"rac!@n t otal .( b)Acanal ada de 'ene"rac!@n 'arc!a. (c) e !e"e on+!"*d!na. (d) e 2ete "ransersa. (e) e ran*ra de "a'@n. (Ada'"ada ce Re. 35).
-41
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