DISEÑO DE PLANCHA BASE Y BARRAS DE ANCLAJE

HOJA DE CALCULO

CONTENIDO:

Analisis y diseño por estados limites de bases de columna en porticos especiales resistentes a momento (SMF).

DOCUMENTO Nº: PROYECTO: CLIENTE: DISEÑADO POR: Héctor Andes Díaz Casado REVISADO POR: FECHA:

Datos preliminares y predimensionado: Y

a.- Columna:

hs1

- Perfil:

X1

HEB-320 d = 320 mm bf = 300 mm , mm f =

Altura de la columna: Ancho de la columna: Espesor del ala: - Acero:

ASTM - A 36

tw = 11,5 mm Z = 2065,72 cm3 H= m

Espesor del alma: Modulo plástico: Altura de piso:

2 s

h m m 0 3 4

Fy = 2530 Kg/cm2

Esfuerzo cedente:

HEB-320

X

b.- Plancha base: hs1 = ( N - d ) / 2 = 100 mm hs2 = ( B - b f ) / 2 = 65 mm

Longitud de la plancha: N = 520 mm B = 430 mm Ancho de la plancha:

520 mm

ASTM - A 36

- Acero:

Fyp = 2530 Kg/cm2

Esfuerzo cedente:

d.- Pedestal: f y = 4200 Kg/cm2 r'c = 70 mm

Acero de refuerzo: Longit Longitud ud del del pede pedesta stal:l: PN = 750 mm Recubrimiento: 650 mm Ancho de del pe pedestal: PB = 2 f' = Concreto: c 250 Kg/cm

Pu

c.- Barras de anclaje: ED1 = 50 mm ED2 = 60 mm Abrg = 70,00 cm2

Dist. al borde en X: Dist. al borde en Y: Área de apoyo: - Acero:

A193 Gr B7

Mu Fur = 8788

Esfuerzo último:

Número de filas de pernos en X:

4

en Y:

Vu

4

CONFIGURACION DE ANCLAJES EN LA PLANCHA

FILA 1 2 3 4

dr (pulg) 7/8 7/8 7/8 7/8

dh (mm) 27 27 27 27

nrod 4 2 2 4

nrod.Arod 15,52 7,76 7,76 15,52

p t

X 210 90 -90 -210

d.- Definisión de cargas: P (Kg) 62188,00 12787,00 123,17

Base Plate SMF 1.0

hs1

e.- Soldadura: - Tipo de electrodo:

CASOS BASICOS DE CARGA

CASO CP CV SH

Kg/cm2

M (Kg-m) 85,32 44,23 15112,00

V (Kg-m) 775,00 250,00 10354,00

Resistencia límite a tracción:

E70XX FEXX = 4920 Kg/cm2

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HOJA DE CALCULO

CONTENIDO:



Cargas de diseño, según AISC 341-05, Sec. 8.5. De acuerdo con la sección 8.5. del codigo AISC 341-05, se podrán tomar l as menores de las solicitaciones resultantes de los siguientes casos: a) Para desarrollar la capacidad a flexión de la columna:

Pu  55969,20 Kg-m

Ry = 1,5

(Ver tabla I-6-1 de AISC 341-05)

Mu  1.1 R y F y Z  86233,39 Kg-m H

Vu  2 R y F y Z / H  52262,66 Kg

b) Para alcanzar la cedencia a flexión en las vigas del portico (combinaciones de diseño incluyendo el sismo amplificado): Combinación Pu (Kg) Mu (Kg-m) 1.2CP + γCV + ΩoSH 81388,61 45460,50 1.2CP + γCV - ΩoSH 80649,59 -45211,50 0.9CP + ΩoSH 56338,71 -45259,21 55599,69 45412,79 0.9CP - ΩoSH Ω0 = 3 (Factor de amplificación para porticos tipo SMF) γ = 0,5 (Factor de participación la carga variable)

Combinación critica:

Vu (Kg-m) 32117,00 31867,00 31759,50 -30364,50

0.9CP + ΩoSH

Pu  56338,71 Kg

Mu

 45259,21 Kg-m

Vu  31759,50 Kg

Pu  56338,71 Kg

Utilizar fuerzas del caso

- Fuerzas para el diseño:

Mu

b

 45259,21 Kg-m

V u  31759,50 Kg

Verificación de la resistencia al aplastamiento del concreto y tracción de las barras de anclaje: - Compresión pura en el diagrama de interacción:

 f p



A 2

 0.85 f c

A2



A1

 2  1,48

A 1

 Pn



'



 f p



203,95



- Tracción pura y corte en el diagrama de interacción:

F nt  6591 Kg/cm2

Kg/cm2





  239,63 Ton  Pnt

456,03 Ton

 Pnt  230,14 Ton

>

 Pn  230,14 Ton

Para Ф = 0,75

Digrama de interacción

500

- Resistencia del conjunto a flexo-compresión:

400

on n= , Mn = 45,99 Ton-m

300

P

 F nt       Pnt  F  nv  



Para Ф = 0,65

) n o T (

Kg/cm2

   1 .3 F nt  n rod Arod  V u   Pnt

(Factor de confinamiento)

N  B

F nv  3515

> >

P = , on MU = 45,26 Ton-m

200

El diseño es satisfactorio

Pu, Mu

100

Ratico = 0,98

Pn, Mn

0 -100

0

10

20

30

-200 -300

M (Ton-m)

Base Plate SMF 1.0

40

50

- Máxima tracción en los pernos para el estado límite de agotamiento del conjunto:

T  76712,17 Kg T  19178,04 Kg T ro d  nro d

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HOJA DE CALCULO

CONTENIDO:



Cáculo del espesor requerido para la plancha base: Del diagrama de interacción:

Pu

Y = 186,08 mm

a.- Flexión de la plancha en la interfase de compresión:

m

N  0 . 95 d 2



n

108 mm

X

B  0 . 8b f



2

m

0.95d

95 mm

Mu

Flexión de la plancha en dirección a m: Para Y  m :

Para Y  m :

 m 2    11894,36 Kg-m/m M p  f p  2  

M p  f p Y  m 

 

f p

Y 

  N.A. 2 

q

T

Y N

Flexión de la plancha en dirección a n:

 n 2    9203,24 Kg-m/m M p  f p  2   b.- Flexión de la plancha en l a inerfase de tensión:

x 

N  d  t f 2

 ED1 

M p 

60,25 mm

T  x B

 10748,62 Kg-m/m

c.- Espesor de la plancha base, (AISC 360, Cap F, Sec F.1.1)

M P  11894,36 Kg-m/m t p ( req ) 

4 M p 0 . 9 F yp

Base Plate SMF 1.0



45,71 mm

Espesor seleccionado

tp =

50 mm

Ratio = 0,91

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HOJA DE CALCULO

CONTENIDO:



Diseño del mecanismo de anclaje, según ACI 318-08, Apendice D y Capitulo 12 Para evitar una falla fragil en el mecanismo de anclaje con el concreto, se diseñará para desarrollar la capacidad a tracción de los conectores.

N ua   F nt Arod nrod  76712,17 Kg a.- Acero de refuerzo suplementario en el pedestal y longitud de embebimiento de l as barras de anclaje: - Area de acero suplementario requerida:

- Configuración del refuerzo:

Area de acero adicional en el pedestal a ser colocada a cada lado de la superficie potencial de falla del concreto para desarrollar la cedencia en tracción de los conectores.

A req 

N ua

Usar barras Nº: Cantidad de barras a colocar:

 20,29 cm

2

0.90 f y

7 6

7/8'' 22,23 mm db =

db =

Separación entre barras

S = 118,64 mm

Area de acero proporcionada:

A = 23,33

Se han colocado 6 barras Nº 7 a cada lado

- Longitud de desarrollo del acero de refuerzo por encima de la superficie de falla del cono de extracción del concreto: - CASO a: Longitud de desarrollo requerida sin ganchos estandar:

N ua l d 

fy



 t  e s 

3,5 f ' c  cb  K tr 

 d b

ac ores e mo

   d beq   

(a) (b) (c) (d)

cb  minr 'c , S 2   59,32 mm cb  K tr d beq

 2,67

>

2,5

Usar =

N ua

cac n:

 t  1,3  e  1  s  1   1

2,50

- CASO b: Longitud de desarrollo requerida con ganchos estandar:

l d  0,075  e  dh  fy  d beq / f ' c Usar gancho estandar:

Si

 dh

l d





0,8

354 mm

- Longitud de embibimiento de las barras de anclaje: Separación máxima entre las barras de anclaje y las barras de refuerzo:

hef  L d  r ' c  g 1 .5  

Base Plate SMF 1.0

g  95,00 mm

488 mm

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HOJA DE CALCULO

CONTENIDO:



b.- Resistencia de diseño para solicitaciones de tracción ( ФNn), (ACI 318, Ap. D, Sec D.5) - Resistencia a la extracción por deslizamiento de un anclaje en tracción (ФNpn), (ACI 318, Ap. D, Sec D.5.3)

 N pn

Para Ф = 0,75

 c. P N p



N p  8nrod Abrg f c 

 c , P 

 N pn

560000,00 Kg

(En los bordes del pedestal puede haber fisuración)

1

 420000,00 Kg

- Resistencia al desprendimiento lateral del concreto ( ФNsb), (ACI 318, Ap. D, Sec D.5.4) C a1 

PN  N  2

 ED 1 

C a 2 

165 mm

PB  B  2

 ED 2  170 mm

S rod  103 mm N sb

Para un solo anclaje:

Aplica para:

N sb



C a1  0 .40 hef

f c

42,5c a1 Abrg

Factor de modificación:

165 mm 

<

195,2 mm

Aplica

92766,66 Kg

, si  c a 2  3c a1    1  c a 2 c a1  4  0,51

; de lo contario    1

donde  1  c a 2 c a1  3

   N sb  35314,58 Kg  N sb

  0,51

Para Ф = 0,75

Para el grupo de anclajes:

Aplica para:

C a1  0 . 40 hef

 S   N sb g   1  ro d  N sb   6c a1 

y

S rod  6 c a 1

76837,03 Kg

Aplica

Para Ф = 0,75

- Resumen de resistencias: , g ( ФNpn ) = ( ФNsbg ) = 76837,03 Kg

Resistencia al deslizamiento de un anclaje: Resistencia al desprendimiento lateral del concreto: Por lo tanto:

Base Plate SMF 1.0

 N n 

76837,03 Kg

>

76712,17 Kg

OK

( Valor determinante ) Ratio = 1,00

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HOJA DE CALCULO

CONTENIDO:



Diseño de la llave de corte (Shear Lug): Espesor del mortero de nivelación: G = 25 mm hlug = 120 mm Altura del Shear Lug: blug = 300 mm Lungitud del shear Lug: Profundidad de empotramiento: d lug

 h lug  G  95 mm

Alug  blug  d lug 285

Área de aplastamiento:

cm2

a.- Chequeo del aplastamiento en el concreto, (ACI 349, Ap. D, Sec D.4.6.2)

0,8 f c Alug  57000,00 Kg

V u  31759,50 Kg

>

OK

Ratio = 0,56

b.- Chequeo para el corte actuando contra el eje del pedestal, (ACI 349, Ap. D, Sec D.11.2)

 V n   4 f c Av  V u

Para Ф = 0,75

( ACI 349, Sec D.11.2)

Av  2051,75

Área del plano de falla excluyendo el área de aplastamiento del Shear Lug:

 V n 

97323,05 Kg

V u  31759,50 Kg

>

cm2

OK

Ratio = 0,33

c.- Diseño a flexión, espesor requerido para el Shear Lug, (AISC 360, Cap F, Sec F.1.1)

M lug  V u G  d lug 2  2302563,75 Kg-mm 4 M lug

t lug ( req ) 

0.9bug F yp

.--

,

28,50 mm

,

,

127056,60 Kg

>

31 mm

Ratio = 0,92

. . .

 V n   0.6 Ag F yp  V u  V n 

t lug 

Espesor seleccionado

Para Ф = 0,90

V u  31759,50 Kg

OK

Ratio = 0,25

e.- Diseño de la soldadura para el S hear Lug, (AISC 360, Cap J, Sec. J.2.4)

 F w  0,75  0,60 F EXX  2214

Esfuerzo de diseño de la soldadura: Espesor tentativo de la soldadura:

S  t lug  2

Dw = 8 mm

D w 3



Kg/cm2

36,33 mm

Fuerzas de diseño por unidad de longitud de soldadura:

f c 

M lug blug S

 211,24 Kg/mm



f v 



V u blug lu

 105,87 Kg/mm

f r 

2

f c  f v

1.5  Rn   F w Dw 2 1.0  0.50 sin    F w Dw 2 1.5  375,73 Kg/mm

Base Plate SMF 1.0

>

2

 236,29 Kg/mm

f r

OK

Ratio = 0,63

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DISEÑO DE PLANCHA BASE Y BARRAS DE ANCLAJE

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