DISEÑO DE PLANCHA BASE Y BARRAS DE ANCLAJE

HOJA DE CALCULO

Héctor Andes Díaz CasadoAnalisis y diseño por estados limites de bases de columna en porticos especiales resistentes a momento (SMF).

DOCUMENTO Nº: PROYECTO: CLIENTE:

DISEÑADO POR: REVISADO POR: FECHA:

CONTENIDO:

Datos preliminares y predimensionado:

a.- Columna:

- Perfil: HEB-320

Altura de la columna: d = Espesor del alma: tw =

Ancho de la columna: bf = Modulo plástico: Z =

Espesor del ala: tf = Altura de piso: H =

11,5 mm

3 m

2065,72

320 mm

300 mm

20 5 mm

Y

m

hs1

h s2

X1

cm3

Espesor del ala: tf = Altura de piso: H =

- Acero: ASTM - A 36 Esfuerzo cedente: Fy =

b.- Plancha base:

Longitud de la plancha: N = hs1 = ( N - d ) / 2 =

Ancho de la plancha: B = hs2 = ( B - bf ) / 2 =

520 mm

3 m

2530

100 mm

65 mm430 mm

20,5 mm

Kg/cm2 X

Y

520 mm

430

mm HEB-320

hs1

h s2

X1

cm3

- Acero: ASTM - A 36 Esfuerzo cedente: Fyp =

d.- Pedestal:

Longitud del pedestal: PN = Acero de refuerzo: fy =

Ancho del pedestal: PB = Recubrimiento: r'c =

Concreto: f'c = 250

70 mm4200

2530

650 mm750 mm

Kg/cm2

Kg/cm2

X

Y

520 mm

430

mm HEB-320

hs1

h s2

X1

cm3

Kg/cm2

Kg/cm2

Pu

c.- Barras de anclaje:

Dist. al borde en X: ED1 = Dist. al borde en Y: ED2 = Área de apoyo: Abrg =

- Acero: A193 Gr B7 Esfuerzo último: Fur = 8788

70,00

50 mm

60 mm

Kg/cm2

Kg/cm2

Kg/cm2

cm2

X

Y

520 mm

430

mm HEB-320

hs1

h s2

X1

cm3

Kg/cm2

Kg/cm2

Pu

Mu

V Número de filas de pernos en X: 4 en Y: 4

FILA X

1 2102 903 -904 -210

7,7627

7/8 15,5224

7/8

7,762

7/8

nrod

27

dh (mm)

27

27

15,52

dr (pulg) nrod.Arod

4

CONFIGURACION DE ANCLAJES EN LA PLANCHA

7/8

Kg/cm2

Kg/cm2

Kg/cm2

cm2

X

Y

520 mm

430

mm HEB-320

hs1

h s2

X1

cm3

Kg/cm2

hs1

t pKg/cm2

Pu

Mu

Vu

d.- Definisión de cargas: e.- Soldadura:

- Tipo de electrodo: E70XXCASO

C F775 00

CASOS BASICOS DE CARGA

62188 00

V (Kg-m)M (Kg-m)P (Kg)85 32

Kg/cm2

Kg/cm2

Kg/cm2

cm2

X

Y

520 mm

430

mm HEB-320

hs1

h s2

X1

Kg/cm2

cm3

Kg/cm2

hs1

t pKg/cm2

Pu

Mu

Vu

CP Resistencia límite a tracción: FEXX = 4920

CV

SH

250,00

10354,00

775,00

44,23

15112,00

62188,00 85,32

12787,00

123,17

Kg/cm2

Kg/cm2

Kg/cm2

cm2

X

Y

520 mm

430

mm HEB-320

hs1

h s2

X1

Kg/cm2

cm3

Kg/cm2

hs1

t pKg/cm2

Pu

Mu

Vu

Base Plate SMF 1.0 Página 1 de 6

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 las menores de las solicitaciones resultantes de los siguientes casos:

a) Para desarrollar la capacidad a flexión de la columna:

Ry = 1,5 (Ver tabla I-6-1 de AISC 341-05)55969,20 Kg-m

86233,39 Kg-mH

Pu

ZFRMu yy1.1

b) Para alcanzar la cedencia a flexión en las vigas del portico (combinaciones de diseño incluyendo el sismo amplificado):

Combinación critica:

1.2CP + γCV + ΩoSH1.2CP + γCV - ΩoSH0.9CP + ΩoSH

30364 04 412 9

0.9CP + ΩoSH

56338,71 Kg45259,21 Kg-m31759 50 K

31759,50

32117,0031867,00-45211,50

-45259,2199 69

80649,59

52262,66 Kg

81388,61Combinación Mu (Kg-m)

45460,50Pu (Kg)

g

Vu (Kg-m)

56338,71

H

Vu

PuMu

Pu

ZFRMu yy1.1

HZFRVu yy /2

0.9CP - ΩoSHΩ0 = 3 (Factor de amplificación para porticos tipo SMF)

γ = 0,5 (Factor de participación la carga variable)

- Fuerzas para el diseño: Utilizar fuerzas del caso b

Verificación de la resistencia al aplastamiento del concreto y tracción de las barras de anclaje:

-30364,5045412,79

31759,50 Kg

56338,71 Kg

31759,50 Kg

45259,21 Kg-m

55599,69

H

Vu

PuMu

Pu

ZFRMu yy1.1

HZFRVu yy /2

PuMuuV

- Compresión pura en el diagrama de interacción: - Tracción pura y corte en el diagrama de interacción:

6591 3515

1,48 (Factor de confinamiento)

203,95 Kg/cm2

H

Vu

Kg/cm2 Kg/cm2

PuMu

21

2

A

A

1

2'85.0A

Aff cp

Pu

ZFRMu yy1.1

HZFRVu yy /2

PuMuuV

ntF nvF

ntnv

nturodrodntnt P

F

FVAnFP

3.1

P >

Para Ф = 0,65 Para Ф =

- Resistencia del conjunto a flexo-compresión:

Pn = > PU =

230,14 Ton

0,75

57 21 Ton 56 34 Ton

239,63 Ton

230,14 Ton

456,03 Ton

Kg/cm2

400

500Digrama de interacción

H

Vu

Kg/cm2 Kg/cm2

PuMu

21

2

A

A

1

2'85.0A

Aff cp

BNfP pn

Pu

ZFRMu yy1.1

HZFRVu yy /2

PuMuuV

ntF nvF

ntnv

nturodrodntnt P

F

FVAnFP

3.1

ntPntP

nP

Pn = > PU =

Mn = > MU =

El diseño es satisfactorio Ratico = 0,98

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

57,21 Ton

45,99 Ton-m 45,26 Ton-m

56,34 Ton

Kg/cm2

Pn, Mn

Pu, Mu

-100

0

100

200

300

400

500

0 10 20 30 40 50

P (

To

n)

Digrama de interacción

H

Vu

Kg/cm2 Kg/cm2

PuMu

21

2

A

A

1

2'85.0A

Aff cp

BNfP pn

Pu

ZFRMu yy1.1

HZFRVu yy /2

PuMuuV

ntF nvF

ntnv

nturodrodntnt P

F

FVAnFP

3.1

ntPntP

nP

19178,04 Kg

76712,17 Kg

Kg/cm2

Pn, Mn

Pu, Mu

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

0 10 20 30 40 50

P (

To

n)

M (Ton-m)

Digrama de interacción

H

Vu

Kg/cm2 Kg/cm2

PuMu

21

2

A

A

1

2'85.0A

Aff cp

BNfP pn

Pu

ZFRMu yy1.1

HZFRVu yy /2

PuMu

rod

rod n

TT

T

uV

ntF nvF

ntnv

nturodrodntnt P

F

FVAnFP

3.1

ntPntP

nP


HOJA DE CALCULO




CONTENIDO:

Cáculo del espesor requerido para la plancha base:

Del diagrama de interacción: Y =

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

95 mm108 mm

186,08 mm

Mu

Pu

X m0.95d

2

95.0 dNm

2

8.0 fbBn

Flexión de la plancha en dirección a m:

N.A.11894,36 Kg-m/m

Y

Mu

Pu

X

fp

m0.95d

qT

2

95.0 dNm

2

8.0 fbBn

2

2mfM pp

:mYPara :mYPara

2

YmYfM pp

Flexión de la plancha en dirección a n:

b.- Flexión de la plancha en la inerfase de tensión:

9203,24 Kg-m/m

N

Y

Mu

Pu

X

fp

m0.95d

qT

2

95.0 dNm

2

8.0 fbBn

2

2mfM pp

2

2nfM pp

:mYPara :mYPara

2

YmYfM pp

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

10748,62 Kg-m/m60,25 mm

11894,36 Kg-m/m

N

Y

Mu

Pu

X

fp

m0.95d

qT

PM

2

95.0 dNm

2

8.0 fbBn

12

EDtdN

x f

2

2mfM pp

2

2nfM pp

B

xTM p

:mYPara :mYPara

2

YmYfM pp

Espesor seleccionado tp = Ratio = 0,9150 mm45,71 mmyp

preqp F

Mt

9.0

4)(

N

Y

Mu

Pu

X

fp

m0.95d

qT

PM

2

95.0 dNm

2

8.0 fbBn

12

EDtdN

x f

2

2mfM pp

2

2nfM pp

B

xTM p

:mYPara :mYPara

2

YmYfM pp

yp

preqp F

Mt

9.0

4)(

N

Y

Mu

Pu

X

fp

m0.95d

qT

PM

2

95.0 dNm

2

8.0 fbBn

12

EDtdN

x f

2

2mfM pp

2

2nfM pp

B

xTM p

:mYPara :mYPara

2

YmYfM pp

yp

preqp F

Mt

9.0

4)(

N

Y

Mu

Pu

X

fp

m0.95d

qT

PM

2

95.0 dNm

2

8.0 fbBn

12

EDtdN

x f

2

2mfM pp

2

2nfM pp

B

xTM p

:mYPara :mYPara

2

YmYfM pp


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.

a.- Acero de refuerzo suplementario en el pedestal y longitud de embebimiento de las barras de anclaje:

76712,17 Kg rodrodntua nAFN

- Area de acero suplementario requerida: - Configuración del refuerzo:

Area de acero adicional en el pedestal a ser colocada Usar barras Nº: 7 a cada lado de la superficie potencial de falla del concreto Cantidad de barras a colocar: 6 para desarrollar la cedencia en tracción de los conectores.

Separación entre barras S =

Area de acero proporcionada: A = 23,33

118,64 mm

22,23 mm7/8''

20,29 cm2

db =

db =

rodrodntua nAFN

y

uareq f

NA

90.0

- 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:

Factores de modificación:

7 a cada lado6 barras NºSe han colocado

cm2

db =

db =

bset

d dfy

l

rodrodntua nAFN

y

uareq f

NA

90.0

uaN

uaNFactores de modificación:

( a ) 1,3( b ) 1( c ) 1( d ) 1

2,67 > 2,5 2,50

59,32 mm

cm2

db =

db =

beq

trb

d

KcUsar =

2,'min Src cb

tes

b

beq

trb

setd d

d

Kccf

fyl

'5,3

rodrodntua nAFN

y

uareq f

NA

90.0

uaN

uaN

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

0,8

Si 354 mm

cm2

db =

db =

beq

trb

d

Kc

Usar gancho estandar:

Usar =

2,'min Src cb

tes

dl

b

beq

trb

setd d

d

Kccf

fyl

'5,3

cfdfyl beqdhed '/075,0 dh

rodrodntua nAFN

y

uareq f

NA

90.0

uaN

uaN

- Longitud de embibimiento de las barras de anclaje:

Separación máxima entre las barras de anclaje y las barras de refuerzo:

488 mm

95,00 mm

cm2

db =

db =

beq

trb

d

Kc


Usar =

2,'min Src cb

tes

g

5.1' grLh cdef

dl

b

beq

trb

setd d

d

Kccf

fyl

'5,3


rodrodntua nAFN

y

uareq f

NA

90.0

uaN

uaN

cm2

db =

db =

beq

trb

d

Kc


Usar =

2,'min Src cb

tes

g

5.1' grLh cdef

dl

b

beq

trb

setd d

d

Kccf

fyl

'5,3


rodrodntua nAFN

y

uareq f

NA

90.0

uaN

uaN


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)

Para Ф = 0,75

1 (En los bordes del pedestal puede haber fisuración)

560000,00 Kg

pPcpn NN .

Pc,

cbrgrodp fAnN 8

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

420000,00 Kg

103 mm165 mm 170 mm

N

pPcpn NN .

Pc,

pnN

1

21 EDNPN

Ca

2

22 EDBPB

Ca

cbrgrodp fAnN 8

rodS

Para un solo anclaje:

Aplica para: < Aplica

Factor de modificación: 0,51 ;

92766,66 Kg

165 mm 195,2 mm

Nsb

pPcpn NN .

Pc,

pnN

1

21 EDNPN

Ca

2

22 EDBPB

Ca

cfAcN brgasb 15,42

efa hC 40.01

413 1212 aaaa ccccsi 1contariolode

cbrgrodp fAnN 8

rodS

Factor de modificación: 0,51 ;

0,51

Para Ф = 0,75

Para el grupo de anclajes:

35314,58 Kg

Nsb

pPcpn NN .

Pc,

pnN

1

21 EDNPN

Ca

2

22 EDBPB

Ca

cfAcN brgasb 15,42

efa hC 40.01

413 1212 aaaa ccccsi

31 12 aa ccdonde

1contariolode

sbsb NN

efa hC 40.01 16 arod cS

cbrgrodp fAnN 8

rodS

Aplica para: y Aplica

Para Ф = 0,75

- Resumen de resistencias:

Resistencia al deslizamiento de un anclaje: ( ФNpn ) = 420000 00 Kg

76837,03 Kg

Nsb

pPcpn NN .

Pc,

pnN

1

21 EDNPN

Ca

2

22 EDBPB

Ca

cfAcN brgasb 15,42

efa hC 40.01


31 12 aa ccdonde

1contariolode

sbsb NN


cbrgrodp fAnN 8

rodS

sb

a

rodsbg N

c

SN

161

Resistencia al deslizamiento de un anclaje: ( ФNpn ) = Resistencia al desprendimiento lateral del concreto: ( ФNsbg ) = ( Valor determinante )

Por lo tanto: > OK Ratio = 1,00

420000,00 Kg76837,03 Kg

76837,03 Kg 76712,17 Kg

Nsb

pPcpn NN .

Pc,

pnN

1

21 EDNPN

Ca

2

22 EDBPB

Ca

cfAcN brgasb 15,42

efa hC 40.01


31 12 aa ccdonde

1contariolode

sbsb NN


cbrgrodp fAnN 8

nN

rodS

sb

a

rodsbg N

c

SN

161

Nsb

pPcpn NN .

Pc,

pnN

1

21 EDNPN

Ca

2

22 EDBPB

Ca

cfAcN brgasb 15,42

efa hC 40.01


31 12 aa ccdonde

1contariolode

sbsb NN


cbrgrodp fAnN 8

nN

rodS

sb

a

rodsbg N

c

SN

161


HOJA DE CALCULO




CONTENIDO:

Diseño de la llave de corte (Shear Lug):

Espesor del mortero de nivelación: G = Altura del Shear Lug: hlug =

Lungitud del shear Lug: blug =

Profundidad de empotramiento:

Área de aplastamiento: 285

300 mm

95 mm

120 mm25 mm

cm2

Ghd luglug

lugluglug dbA Área de aplastamiento: 285

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

> OK Ratio = 0,56

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

57000,00 Kg 31759,50 Kg

cm2

Ghd luglug

lugc Af8,0 uV

lugluglug dbA

VAfV 4 Para Ф = 0,75 ( ACI 349, Sec D.11.2)

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

> OK Ratio = 0,33

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

2051,75

97323,05 Kg 31759,50 Kg

cm2

cm2

Ghd luglug

lugc Af8,0 uV

vA

nV uV

d

lugluglug dbA

uvcn VAfV 4

Espesor seleccionado Ratio = 0,92

d - Diseño a corte (AISC 360 Cap G Sec G 2 1)

28,50 mm 31 mm

2302563,75 Kg-mm

cm2

cm2

Ghd luglug

lugc Af8,0 uV

vA

nV uV

2lugulug dGVM

ypug

lugreqlug Fb

Mt

9.0

4)(

lugluglug dbA

lugt

uvcn VAfV 4

d.- Diseño a corte, (AISC 360, Cap G, Sec. G.2.1)

Para Ф = 0,90

> OK Ratio = 0,25

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

127056,60 Kg 31759,50 Kg

cm2

cm2

Ghd luglug

lugc Af8,0 uV

vA

nV uV

2lugulug dGVM

ypug

lugreqlug Fb

Mt

9.0

4)(

lugluglug dbA

nV uV

lugt

uvcn VAfV 4

uypgn VFAV 6.0

Esfuerzo de diseño de la soldadura: 2214

Espesor tentativo de la soldadura: Dw =

Fuerzas de diseño por unidad de longitud de soldadura:

236,29 Kg/mm211,24 Kg/mm 105,87 Kg/mm

8 mm 36,33 mm

cm2

cm2

Kg/cm2

Ghd luglug

lugc Af8,0 uV

vA

nV uV

2lugulug dGVM

ypug

lugreqlug Fb

Mt

9.0

4)(

lugluglug dbA

nV uV

Sb

Mf

lug

lugc

lug

uv b

Vf

lugt

22vcr fff

EXXw FF 60,075,0

3

2 wlug

DtS

uvcn VAfV 4

uypgn VFAV 6.0

> OK Ratio = 0,63375,73 Kg/mm

cm2

cm2

Kg/cm2

Ghd luglug

lugc Af8,0 uV

vA

nV uV

2lugulug dGVM

ypug

lugreqlug Fb

Mt

9.0

4)(

lugluglug dbA

nV uV

Sb

Mf

lug

lugc

lug

uv b

Vf

lugt

22vcr fff

EXXw FF 60,075,0

rf

3

2 wlug

DtS

5.12sin50.00.12 5.1wwwwn DFDFR

uvcn VAfV 4

uypgn VFAV 6.0


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DISEÑO DE PLANCHA BASE Y BARRAS DE ANCLAJE