Norma para Conexiones

COVENIN MINDUR 1618 98 ESTRUCTURAS DE ACERO PARA EDIFICACIONES

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PARTE 4 CONEXIONES, JUNTAS Y MEDIOS DE UNIN CAPTULO 21 CONEXIONES, JUNTAS Y MEDIOS DE UNIN 21.1 ALCANCE Las disposiciones de este Captulo se aplicarn al diseo de las conexiones constituidas por los elementos afectados de los miembros conectados, los elementos de conexin y los medios de unin. Las conexiones y sus componentes se disearn para que su resistencia minorada sea igual o mayor que las demandas mayoradas obtenidas de una anlisis estructural sobre la estructura o una proporcin especificada de la resistencia de los miembros conectados, la que sea apropiada. El diseo de los elementos afectados de los miembros conectados se tratan en el Artculo 21.14 y el de los elementos de conexin en el Artculo 21.15; las placas bases se abordan en el Artculo 15.10. Los requisitos para el diseo con pernos o soldaduras, se tratan en los Captulos 21 y 22, respectivamente. Los requisitos sismorresistentes se contemplan en los Artculos 21.2, 21.7 y 21.11, y el efecto de fatiga en el Apndice D. 21.2 REQUISITOS SISMORRESISTENTES Adicionalmente a los requisitos sismorresistentes contemplados en este Captulo, en los Artculos 21.7 y 21.11, las conexiones, juntas y medios de unin (pernos y soldaduras), utilizados en los miembros que forman parte del sistema resistente a sismos cumplirn con los requisitos particulares correspondientes a cada sistema estructural. Vase los Artculos 22.2 y 23.2. 21.3 RESISTENCIA MNIMA DE LAS CONEXIONES Las conexiones que hayan de transmitir solicitaciones se disearn para una fuerza cortante mayorada no menor de 5000 kgf, excepto en las rejillas, tensores y correas. 21.4 CONEXIONES SOMETIDAS A CARGAS EXCNTRICAS Siempre que sea posible, los ejes baricntricos de los miembros cargados normalmente que concurran en un punto, se intersectarn en ste; de no ser as, se tomarn en cuenta las fuerzas cortantes y flectoras debidas a la excentricidad. Vase tambin el Artculo 21.11.


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21.5 CONEXIONES SIMPLES Excepto que el ingeniero estructural lo establezca de otra manera en los documentos del proyecto, las conexiones de las vigas o celosas se disearn como flexibles, y normalmente podrn disearse slo para las reacciones de cortante. Las conexiones flexibles en las vigas absorbern las rotaciones de los extremos de las vigas simplemente apoyadas, permitindose alguna accin inelstica autolimitada en la conexin para lograr esto. Vase el Artculo 3.4. 21.6 CONEXIONES RGIDAS Las conexiones en los extremos de las vigas y celosas empotradas, se disearn considerando los efectos combinados de los momentos y las fuerzas cortantes resultantes de la rigidez de la conexin. 21.7 EMPALMES 21.7.1 Empalmes de columnas Los empalmes de las columnas debern tener una resistencia minorada igual o mayor que las solicitaciones especificadas en el Captulo 10. Las columnas de los sistemas resistentes a sismos satisfarn o excedern las solicitaciones establecidas en la Seccin 15.5.1, y cumplirn con los siguientes requisitos:

a) En el segmento adyacente a la conexin viga columna no se permitirn empalmes con juntas

soldadas de ranura de penetracin parcial o soldaduras de filete. La longitud de este segmento ser el menor valor entre 1.20 m y la mitad de la altura libre de la columna. Los empalmes que estn solicitados por fuerzas netas de traccin bajo la combinacin (10-10) se realizarn con material de relleno que cumpla con los requisitos de tenacidad dados en el Artculo 23.2, adems de cumplir con los dos requisitos siguientes:

1. En las juntas soldadas de penetracin parcial la resistencia minorada deber ser por lo

menos igual al dos cientos por ciento (200 %) de las solicitaciones mayoradas.

2. La solicitacin mayorada mnima para cada ala no ser menor que 0.5 Ry Fy Af , en donde Ry Fy es la resistencia cedente esperada del material de la columna y Af es el rea del ala de la menor columna conectada.

b) No se requerirn transiciones biseladas en las uniones de columnas con juntas soldadas de ranura de penetracin parcial permitidas en el prrafo (a), cuando ocurran cambios de espesor y de ancho de las alas. 21.7.2 Empalmes en vigas Los empalmes en las vigas que se efecten mediante soldaduras de ranura debern ser capaces de desarrollar totalmente la resistencia minorada de la menor de las secciones empalmadas. Los empalmes de otros tipos, realizados en las secciones transversales de las vigas, debern ser capaces de desarrollar las solicitaciones mayoradas en el punto de empalme.


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21.7.3 Empalmes en secciones pesadas Esta Seccin se aplicar a los perfiles laminados de los Grupos 4 y 5 de la Norma ASTM A6/A6M, o los miembros compuestos fabricados con planchas de ms de 50 mm de espesor y en donde la seccin transversal empalmada est sometida a fuerzas de traccin debidas a traccin o traccin por flexin. Cuando los elementos individuales de la seccin transversal se empalman previamente a la formacin de la seccin transversal del miembro compuesto, de acuerdo con el Artculo 5.2.16 de la Norma AWS D1.1, los requisitos establecidos en este Artculo se sustituirn por las disposiciones aplicables de la AWS D1.1. Cuando en estas secciones las fuerzas de traccin son transmitidas a travs de los empalmes soldados de ranura de penetracin completa, se cumplir con las siguientes disposiciones contenidas en la presente Norma:

Seccin 5.2.3 y Artculos 5, en lo referente a requisitos de entalladura - tenacidad del material. Seccin 21.9, requisitos sobre los detalles de los agujeros de acceso por soldadura. Artculo 23.5, requisitos de precalentamiento de la soldadura. Artculo 33.4, requisitos para la preparacin e inspeccin de las superficies cortadas trmicamente.

En los empalmes a traccin de los perfiles de los Grupos 4 y 5 de la Norma ASTM A6/A6M y las secciones armadas con materiales de espesor mayor de 50 mm, se eliminarn las planchas de respaldo as como cualquier material necesario para iniciar o terminar la soldadura, dejando las superficies lisas. En los empalmes de los perfiles de los Grupos 4 y 5 de la Norma ASTM A6/A6M y las secciones armadas con materiales de espesor mayor de 50 mm, utilizados como miembros principales a compresin, as como en todos los agujeros de accesos hechos para facilitar la operaciones de la soldadura de ranura se satisfarn las disposiciones del Artculo 21.9. Alternativamente, los empalmes de tales miembros comprimidos, incluyendo aquellos miembros solicitados a traccin debido a las acciones del viento o de sismo, cumplirn con los detalles de empalmes que no induzcan grandes tensiones de retraccin en la soldaduras, como por ejemplo las soldaduras de ranura de penetracin parcial en las alas con la soldadura de filete en las superficies solapadas de las planchas de empalmes en el alma , planchas de empalmes empernadas solapadas en el alma, o la combinacin de planchas de empalmes de planchas solapadas empernadas y/o soldadas a filete. 21.8 PLANCHAS DE RELLENO

En las construcciones soldadas, las plancha de relleno con espesor igual o mayor que 6 mm se prolongarn ms all de los bordes de la plancha de empalme, y se soldarn a la parte sobre la cual se acomode con suficiente soldadura para transmitir la carga de la plancha de empalme, aplicada sobre la superficie de una plancha de relleno. Las soldaduras que unen las planchas de empalmes al elemento de relleno transmitirn la carga de la plancha de empalme y debern tener suficiente longitud para evitar sobrecargar el elemento de relleno a lo largo del borde de la soldadura. Cualquier plancha de relleno con espesor menor de 6 mm deber quedar a ras con los bordes de la plancha de empalme. El tamao de la soldadura deber ser el requerido para transmitir la carga en la plancha de empalme sumado el espesor de la plancha de relleno.


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Cuando los pernos que soporten las cargas de clculo pasen a travs de planchas de relleno ms gruesas de 6 mm, excepto en conexiones de deslizamiento crtico con pernos de alta resistencia, los rellenos se extendern ms all del material de empalme. Tal prolongacin se fijar con suficientes pernos para distribuir uniformemente la tensin total en el miembro sobre la seccin constituida por ste y el relleno, o bien se incluir en la conexin un nmero equivalente de pernos. Las planchas de relleno con espesores desde 6 hasta 19 mm inclusive, no necesitarn extenderse y desarrollarse si la resistencia minorada al cortante de los pernos se reduce por el factor 0.4 (t - 6), donde t es el espesor total de las planchas de relleno superior a 19 mm. 21.9 CORTES EN LAS VIGAS Y AGUJEROS DE ACCESO Todos los agujeros de accesos necesarios para facilitar las operaciones de soldadura tendrn una longitud desde el borde de preparacin de la soldadura no menor de 1.5 veces el espesor del material en el cual se hace el agujero. La altura del agujero de acceso ser adecuado para la deposicin del metal de soldadura en las planchas adyacentes, con holgura para las planchas requeridas para iniciar o finalizar la soldadura en el material sobre el cual se ha hecho el agujero, pero no menor del espesor del material. En los perfiles individuales y los miembros compuestos, todos los cortes en las alas y el alma de las vigas y los agujeros de acceso estarn libres de entalladuras y esquinas con re-entrantes agudos , excepto en el filete de soldadura alma - alas de los miembros compuestos, donde se permite que el agujero de acceso termine perpendicularmente a las alas. En los perfiles de los Grupos 4 y 5 de la Norma ASTM A6/A6M y las secciones armadas con materiales de espesor mayor de 50 mm, los cortes trmicos de los elementos de las vigas y de los agujeros de acceso sern pulidos a metal brillante e inspeccionados previamente a la deposicin de la soldadura de empalme, bien por el mtodo de partculas magnticas o por el mtodo de lquidos penetrantes No necesitan ser pulidas las curvas de transicin de los agujeros de accesos y los cortes en las vigas formados a partir de agujeros pretaladrados o aserrados. En los perfiles que no pertenezcan a estos Grupos, los agujeros de acceso y los cortes no necesitarn ser pulidos ni inspeccionados por los mtodos de lquidos penetrantes o partculas magnticas. 21.10 DISPOSICIN DE SOLDADURAS Y PERNOS

Los baricentros de los grupos de pernos o soldaduras colocados en los extremos de cualquier miembro que transmitan a ste fuerzas axiales, se situarn sobre la directriz del miembro, a menos que se consideren los efectos producidos por las excentricidades resultantes. Salvo en los miembros sometidos a variaciones repetidas de tensiones, tal como se define en el Apndice D, no es necesario disponer las soldaduras de filete de manera que su baricentro coincida con la directriz del miembro, en las conexiones de los extremos de miembros de ngulo sencillo, ngulos dobles o miembros similares estticamente cargados.


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21.11 PERNOS EN COMBINACIN CON SOLDADURAS En el mismo plano de falla de las juntas de los sistemas resistentes a sismos los pernos no compartirn las cargas con las soldaduras.

En las obras nuevas se considerar que los pernos A307 o los pernos de alta resistencia usados en las conexiones de aplastamiento, no comparten las solicitaciones mayoradas en combinacin con las soldaduras. Las soldaduras, en caso de utilizarse, tendrn que disearse para absorber todas las solicitaciones mayoradas de la conexin. Se podr considerar que los pernos de alta resistencia instalados en una conexin del tipo de deslizamiento crtico antes de efectuar las soldaduras, comparten las solicitaciones mayoradas con stas. Al hacer alteraciones a las estructuras por medio de soldaduras, los pernos de alta resistencia apretados adecuadamente para satisfacer los requisitos de las conexiones de deslizamiento crtico, pueden utilizarse para soportar las cargas permanentes existentes, siendo necesario disear las soldaduras nicamente para que suministren la resistencia minorada adicional requerida. 21.12 PERNOS DE ALTA RESISTENCIA COMBINADOS CON REMACHES

Tanto en obras nuevas como al hacer alteraciones en las existentes se puede considerar que los los pernos de alta resistencia instalados como conexiones del tipo de deslizamiento crtico segn los requisitos del Captulo 22, comparten las solicitaciones con los remaches. 21.13 LIMITACIONES EN EL USO DE CONEXIONES SOLDADAS Y EMPERNADAS Para las conexiones que se especifican a continuacin, con las limitaciones establecidas para los sistemas resistente a sismos, en las conexiones que se enumeran a continuacin se utilizarn pernos de alta resistencia apretados adecuadamente o soldaduras: En los empalmes de las columnas de todas las estructuras de edificios con 60 m o ms de altura. En los empalmes de las columnas para estructuras de edificios entre 30 y 60 metros de altura, cuando la menor dimensin horizontal sea inferior al cuarenta por ciento (40 %) de la altura. En los empalmes de las columnas para estructuras de edificios con menos de 30 m de altura, si la menor dimensin lateral es inferior al veinticinco por ciento (25 %) de la altura. En las conexiones de todas las vigas con columnas y de otras vigas de las cuales dependa el arriostramiento de las columnas, para estructuras con ms de 40 m de altura.


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En el caso de estructuras que soportan gras de ms de 5000 kgf de capacidad, en los empalmes de sus celosas de techo y en las conexiones de stas con las columnas, en los empalmes y arriostramientos de las columnas, as como en los arriostramientos en las esquinas y en los apoyos de las gras. En las conexiones para los apoyos de maquinaria mvil, o de otras cargas variables que produzcan impacto o inversin de tensiones. En cualquier otra conexin estipulada en los planos del proyecto. En todos los otros casos, las conexiones pueden efectuarse con pernos A307 o pernos de alta resistencia normalmente apretados sin holgura. Para los propsitos de este Artculo, la altura de una estructura de edificio se tomar como la distancia vertical desde el nivel de la acera hasta el punto ms alto de las vigas de techo, en el caso de techos horizontales, o hasta la altura promedio de los techos inclinados, cuando stos tengan una pendiente de ms de doce y medio grados (12.5) o veintidos por ciento (22 %). Donde no se haya establecido el nivel de acera, o donde la estructura sea contigua a una calle, se utilizar como referencia el nivel promedio del terreno colindante. Los penthouses se pueden excluir en el clculo de la altura de la estructura. 21.14 RESISTENCIA DE LOS ELEMENTOS AFECTADOS EN LOS MIEMBROS

CONECTADOS La resistencia minorada de los elementos afectados en los miembros conectados ( por ejemplo las almas de las vigas) ser el menor valor que resulte de evaluar los siguientes modos de falla que determinan el estado lmite de agotamiento resistente: rotura por corte, rotura por traccin y rotura por bloque de corte. 21.14.1 Resistencia a la rotura por corte La resistencia minorada a lo largo del plano de falla de cortante en los elementos afectados de miembros conectados ser igual a Rt , donde :

Rt = 0.6 Fu Anv (21-1) Anv = rea neta sometida a corte = 0.75


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21.14.2 Resistencia a la rotura por traccin La resistencia minorada a lo largo del plano de traccin en los elementos afectados de los miembros conectados ser igual a Rt , donde :

Rt = Fu Ant (21-2) Ant = rea neta sometida a traccin

= 0.75

21.14.3 Resistencia por rotura en el bloque de corte Se verificar el estado lmite de agotamiento resistente por rotura en el bloque de corte en las conexiones de los extremos de las vigas cuya ala superior haya sido cortada y desmembrada y situaciones similares, en los miembros traccionados y en las planchas usadas como cartelas ( planchas de nodos). La resistencia minorada a la rotura por bloque de corte, Rbs , estar determinada por el mecanismo que controle el modo de falla:

(a) Cuando Fu Ant 0.6 Fu Anv , el mecanismo de falla es de cedencia por corte y fractura por traccin

Rbs = [0.6 Fy Av + Fu Ant] (21-3a)

(b) Cuando 0.6 Fu Anv > Fu Ant, el mecanismo de falla es de cedencia por traccin y fractura por

corte

Rbs = [ 0.6 Fu Anv + Fy At ] (21-3b) (c) En todos los casos Rbs [ 0.6 Fu Anv + Fy Ant ] En las frmulas (21-3), Ant = rea neta traccionada. Anv = rea neta sometida a corte. At = rea total traccionada. Av = rea total sometida a corte. = 0.75.


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21.15 RESISTENCIA DE LOS ELEMENTOS DE CONEXIN Las disposiciones de este Artculo se aplicarn al diseo de los elementos de conexin, tales como los rigidizadores, las cartelas o planchas de nodos, los ngulos, las mnsulas y el panel de las conexiones viga - columna. Vase tambin el Artculo 21.10. 21.15.1 Resistencia de los elementos de conexin traccionados La resistencia minorada Rt de los elementos de conexin soldados o empernados, estticamente traccionados, como por ejemplo los empalmes y las cartelas, ser el menor valor obtenido de analizar los siguientes estados lmites de agotamiento resistente.

(a) Cedencia por traccin Rt = A Fy (21-4) = 0.90

(b) Rotura por traccin

Rn = An Fu (21-5) = 0.75 El rea neta estar limitada al valor de An 0.85 A

(c) Rotura por bloque de corte

Se calcular segn los criterios de la Seccin 21.14.3

21.15.2 Otros elementos de conexin Para todos los otros elementos de conexin, su resistencia minorada Rt se determinar para el estado lmite aplicable que asegure que sea igual o mayor que las solicitaciones mayoradas. Se calcular la resistencia minorada Rt apropiada para la geometra y el tipo de cargas en el elemento de conexin. La cedencia por corte en los elementos de conexin se calcular con Rt = 0.60 A Fy (21-6) = 0.90 Para los elementos de conexin comprimidos, se seleccionar el estado lmite apropiado.


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21.16 RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO 21.16.1 En el rea de contacto de materiales de acero La resistencia minorada al aplastamiento en las superficies de contacto ser Rt. El factor de minoracin de la resistencia terica ser = 0.75 y la resistencia terica Rt depender de los diferentes tipos de superficies, como se indica a continuacin:

(a) Para superficies precisamente planas, en los pasadores colocados en los agujeros escariados, taladrados o perforados, y en los extremos de los rigidizadores de apoyo

Rt= 1.8 Fy Apb (21-7)

donde:

Apb = Proyeccin del rea de apoyo. Fy = Tensin cedente mnima especificada.

(b) En los rodillos de las juntas de dilatacin y en los balancines

Cuando d 63. 5 cm

Rt = 0.06 (Fy - 914 ) L d (21-8)

Cuando d > 63.5 cm

Rt = 0.478 (Fy -914) L d (21-9)

donde: L = Longitud de apoyo, cm.

d = Dimetro del rodillo o balancn, cm.

21.16.2 Aplastamiento en apoyos de concreto En ausencia de normas o reglamentaciones referentes a la resistencia por aplastamiento de los apoyos de concreto, se tomar como resistencia minorada c Np , con c = 0.60 y Np de acuerdo con los siguientes casos:

(a) En el rea total del apoyo de concreto

Np = 0.85 Fc A1 (21-10)


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(b) En un rea parcial del apoyo de concreto, con la condicin A A2 1 2 121cp AAAF0.85N = (21-11)

En las frmulas (21-10) y (21-11): A1 = rea de contacto del acero que descansa concntricamente sobre un apoyo de

concreto, cm2. A2 = Mxima rea de la porcin de la superficie de concreto que es geomtricamente similar y concntrica con el rea cargada, cm2. Fc = Resistencia especificada del concreto a la compresin, kgf/cm2 .


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CAPTULO 22 PERNOS Y PARTES ROSCADAS 22.1 ALCANCE Excepto que en esta Norma se exija lo contrario, el uso de los pernos de alta resistencia cumplir con las norma Load and Resistance Factor Design Specification for Structural Joints Using A325 or A490 Bolts (Especificacin para el Diseo por el Mtodo de los Estados Lmites de las Juntas Estructurales con Pernos ASTM A325 o A490) aprobada por el Research Council on Structural Connections (Consejo de Investigaciones sobre Conexiones Estructurales). Las conexiones mediante pernos o partes roscadas cumplirn con los requisitos dimensionales y de diseo del presente Captulo, tanto si la conexin es del tipo de aplastamiento como si es del tipo de deslizamiento crtico. Las conexiones de deslizamiento crtico verificarn los estados lmites de agotamiento resistente y de servicio. Las conexiones tipo aplastamiento solo requieren verificar el estado limite de agotamiento resistente. 22.2 REQUISITOS SISMORRESISTENTES DE LAS JUNTAS EMPERNADAS Las juntas empernadas de los miembros de los sistemas resistentes a sismo se disearn y fabricarn para que sean controladas por un estado lmite dctil en el miembro o en la conexin, cualquiera de los dos. Las juntas empernadas de los miembros y conexiones que forman parte del sistema resistente a sismos se harn con pernos de alta resistencia que se instalarn con una fuerza de traccin no menor a la dada en la Tabla 22.7. Todos las superficies de contacto se prepararn como superficies Clase A o mejor para la condicin de juntas de deslizamiento crtico. La resistencia minorada a corte de las juntas empernadas se podr calcular como juntas de tipo aplastamiento. Conforme al Artculo 21.11, en un mismo plano de contacto las juntas empernadas no compartirn las cargas con las soldaduras. La resistencia minorada al cortante y/o a las combinaciones de corte y traccin de las juntas empernadas ser la establecida en este Captulo, excepto que la resistencia terica al aplastamiento en los agujeros de los pernos no se tomar mayor que 2.4 d t Fu . La resistencia minorada al aplastamiento de las juntas empernadas ser suministrada por agujeros estndar o de ranura corta colocada perpendicularmente a la lnea de accin de la fuerza, a menos que experimentalmente se justifique un tipo de agujero alternativo como parte del ensayo de un ensamblaje, segn el Apndice F.


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22.3 DIMENSIONES DE LOS AGUJEROS Los tamaos mximos de los agujeros para pernos sern los de la Tabla 22.2 excepto que podrn utilizarse agujeros ms grandes en las bases de las columnas, cuando sean necesarios por las tolerancias en la localizacin de los pernos de anclaje en las fundaciones de concreto.

A menos que el ingeniero estructural responsable por el proyecto lo especifique de otra manera, los agujeros sern del tamao estndar. No se usarn agujeros de ranura en las conexiones de los miembros sometidos a fatiga. Podrn utilizarse planchas de relleno de hasta 6 mm de espesor en las conexiones de deslizamiento crtico diseadas con agujeros estndar sin reducir la resistencia terica al cortante del perno especificada para perforaciones alargadas. Vase el Captulo 33. 22.3.1 Agujeros agrandados Podrn utilizarse agujeros agrandados en todos los empalmes diseados con conexiones de deslizamiento crtico, pero no en las conexiones por aplastamiento. 22.3.2 Agujeros de ranura corta Los agujeros de ranura corta podrn utilizarse en todos los empalmes, sean diseados como conexiones tipo aplastamiento o de deslizamiento crtico. En las conexiones de deslizamiento crtico no ser necesario considerar la orientacin de la ranura en el agujero, pero en las conexiones del tipo aplastamiento, la direccin de la ranura en el agujero ser perpendicular a la lnea de accin de la carga. 22.3.3 Agujeros de ranura larga Se utilizarn agujeros ranura larga solamente en una de las partes empalmadas de una conexin de deslizamiento crtico o por aplastamiento que presente una superficie de contacto individual Los agujeros de ranura larga podrn utilizarse sin consideracin de la direccin de la carga en conexiones de deslizamiento crtico, pero sern perpendiculares a la direccin de la carga en conexiones tipo aplastamiento. En las planchas exteriores con agujeros de ranura larga se suministrarn pletinas a modo de arandelas o pletinas continuas con agujeros estndar de tamao suficiente como para cubrir totalmente el agujero de ranura larga despus de su colocacin. En las conexiones con pernos de alta resistencia, las arandelas de pletina o las pletinas continuas tendrn un espesor no menor de 8 mm (5/16 plg) y de un material de grado estructural no necesariamente endurecido. 22.4 SEPARACIN ENTRE LOS CENTROS DE AGUJEROS 22.4.1 Separacin mnima La distancia entre los centros de los agujeros de cualquier tamao no ser menor a 2.7 veces el dimetro nominal del perno, pero preferiblemente no ser menor de 3 dimetros. La separacin entre pernos cumplir con los requisitos de aplastamiento de la Seccin 22.9.1.


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22.4.2 Separacin mxima La separacin longitudinal entre los pernos de elementos en contacto continuo consistentes de una plancha y un perfil o dos planchas ser la indicada a continuacin:

(a) En los miembros pintados o los no pintados y no sometidos a corrosin, la separacin no exceder de 24 veces el espesor de la plancha ms delgada ni de 300 mm.

(b) En los miembros no pintados de acero resistente a la corrosin sujetos a la corrosin atmosfrica, la separacin no exceder de 14 veces el espesor de la plancha ms delgada

ni 180 mm. 22.5 DISTANCIAS A LOS BORDES 22.5.1 Distancias mnimas Las distancias de los centros de los agujeros estndar a cualquier borde no ser menor que las especificadas en la Tabla 22.3 ni al valor requerido por la disposiciones de la Seccin 22.8.1. Las distancia del centro de los agujeros ensanchados o alargados a cualquier borde ser menor que la estipulada para agujeros estndar ms el incremento aplicable s2 de la Tablas 22.5. Las distancias a los bordes cumplirn con los requisitos de aplastamiento de la Seccin 22.9.2. En las conexiones de deslizamiento crtico la distancia desde el centro del perno extremo hasta el borde de la parte conectada hacia el cual se dirigen las cargas cumplir con los requisitos de la Seccin 22.9.2, a fin de garantizar la resistencia minorada al aplastamiento. 22.5.2 Distancias mximas La distancia mxima desde el centro de un conector al borde ms cercano de una de las piezas en contacto ser 12 veces el espesor de la plancha, pero no exceder de 150 mm. 22.6 INSTALACIN DE LOS PERNOS Los pernos A449 en conexiones traccionadas y sometidos a corte en las uniones del tipo aplastamiento que deban ser apretados ms del cincuenta por ciento (50 %) de su resistencia mnima especificadas, se instalarn con una arandela endurecida ASTM F436 bajo la cabeza del tornillo, a su vez, las tuercas debern cumplir con los requisitos de la norma ASTM A563. Todas las superficies de las juntas, incluyendo las adyacentes a las arandelas, estarn libres de escamas, excepto las cascarillas de laminacin no protuberantes. Todos los pernos A325/A325M y A490/A490M, excepto como se indicar ms adelante, se apretarn hasta que alcancen una fuerza de traccin no menor que la especificada en la Tabla 22.7. El apriete se efectuar por uno de los siguientes cuatro mtodos: el mtodo denominado rotacin de la tuerca; mediante un indicador directo de tracciones; con llaves de tuerca adecuadamente calibradas; o por medio de un diseo alternativo del perno. Una vez instalados los pernos, su rosca deber sobresalir de la tuerca.


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Los pernos A325/A325M en conexiones de tipo aplastamiento en las cuales se permita el deslizamiento, solicitados en traccin o por corte y traccin simultneas se podrn apretar normalmente cuando el aflojamiento del perno o su fatiga debida a vibraciones o fluctuaciones de carga no sea una condicionante del diseo. La condicin de apriete normal se refiere al contacto firme entre las partes conectadas que se obtiene por unos pocos golpes de una llave de impacto o por el esfuerzo mximo de un trabajador con una llave comn. Para apretar los pernos en esta condicin normal deber utilizarse el valor de resistencia terica de la Tabla 22.7 para conexiones del tipo aplastamiento. Los pernos que deban apretarse normalmente se identificaran claramente en los planos de taller y de montaje. 22.7 USO DE ARANDELAS Se usarn arandelas debajo de la cabeza o tuerca del perno que gira durante el apriete con llave calibrada. Donde se utilicen pernos A490/A490M o A449, las arandelas sern de acero endurecido conforme a la norma ASTM F346. Se usarn arandelas en los siguientes casos:

(a) Debajo de la cabeza y la tuerca de pernos A490/A490M utilizados en aceros con tensin cedente mnima especificada menor de 2800 kgf/cm2.

(b) En los pernos A490/A490M de dimetro mayor de 25 mm (1 plg), instalados en los empalmes externos sobre agujeros agrandados o de ranura, se sustituir la arandela normal por una sola arandela endurecida ASTM F346 de espesor no menor de 8 mm (5/16 plg).

(c) Se usarn arandelas biseladas para compensar la prdida de paralelismo en las superficies que tengan pendientes mayores del cinco por ciento (5 %) con respecto al plano normal al eje del perno.

(d) En las caras exteriores de los empalmes con agujeros agrandados o ranurados. Donde se usen pernos de alta resistencia las arandelas sern de acero endurecido.

(e) Las arandelas de acero endurecido requeridas para los pernos de alta resistencia en agujeros de ranura larga se colocarn sobre la superficie exterior de la arandela de pletina o la pletina continua.

22.8 GROSORES DE PRENSADO GRANDES

El nmero de pernos A307 que aporten a la resistencia de la conexin se aumentar en un uno por ciento (1%) por cada 2 mm (1/16) adicionales al grosor de prensado cuando ste exceda de 5 dimetros.


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22.9 DISEO PARA EL ESTADO LIMITE DE AGOTAMIENTO RESISTENTE En las conexiones empernadas se verificar que su resistencia minorada a la traccin normal, al corte, al corte y la traccin combinadas, cuando sea aplicable, y al aplastamiento, sea mayor que las producidas por las solicitaciones mayoradas. Las juntas empernadas se configurarn de manera de garantizar que el estado lmite de agotamiento resistente se alcanzar de modo dctil, tal como la cedencia por traccin y el aplastamiento de los pernos. 22.9.1 Resistencia a la traccin y al corte La resistencia minorada al traccin o corte de los pernos o de las partes roscadas ser Rt , donde: Rt = Ft Ab (22.1) En esta expresin: Ab = rea del perno correspondiente a su dimetro nominal. Ft = Tensin terica de corte (Ftv) o traccin normal (Ftt) para el tipo de perno o parte roscada dada en la Tabla 22.6. Rt = Resistencia terica de un perno sometido a corte o traccin normal. = Factor de minoracin de la resistencia terica dado en la Tabla 22.6.

22.9.2 Resistencia al aplastamiento La resistencia minorada al aplastamiento se verificar tanto en las conexiones tipo aplastamiento como en las de deslizamiento crtico. El uso de agujeros agrandados y de ranura en la direccin paralela a la lnea de fuerza est restringida a las conexiones de deslizamiento crtico segn lo dispuesto en el Artculo 22.3. La resistencia minorada al aplastamiento de la conexin ser la suma de las resistencias minoradas al aplastamiento de los pernos individuales. En las uniones de los sistemas resistentes a sismos esta resistencia minorada no ser mayor que 2.4d t Fu. Para un perno en una conexin con agujeros estndar, agujeros agrandados y agujeros de ranura corta independientemente de la direccin de la lnea de accin de las fuerzas, o en agujeros de ranura larga donde el eje mayor de la ranura es paralelo a la fuerza de aplastamiento la resistencia minorada al aplastamiento ser Rt , con un factor de minoracin de la resistencia terica = 0.75 y la resistencia terica Rt se determinar como se indica a continuacin:

1. Cuando la deformacin en el agujero del perno sometido a solicitaciones de servicio es una consideracin de diseo:

Rt = 1.2 Lc t Fu 2.4 d t Fu (22.2)


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2. Cuando la deformacin en el agujero del perno sometido a solicitaciones de servicio no es una consideracin de diseo:

Rt = 1.5 Lc t Fu 3.0 d t Fu (22.3) 3. Para un perno en una conexin con agujeros de ranura larga, cuyo eje mayor sea perpendicular a la

direccin de la lnea de accin de las fuerzas Rt = Lc t Fu 2.0 d t Fu (22.4) A continuacin se explica el significado de las variables que se utilizan en esta Seccin: Fu = Resistencia mnima de agotamiento en traccin especificada para la parte conectada. Lc = Distancia libre en la direccin de la fuerza, entre el borde del agujero y el borde del

agujero adyacente o al borde del material. d = Dimetro nominal del perno. t = Espesor de la parte conectada. 22.9.3 Resistencia al corte y traccin combinadas En las conexiones de tipo aplastamiento la resistencia minorada de los pernos y partes roscadas sometidos a traccin y corte combinados ser Ft Ab, con un factor de minoracin de la resistencia terica = 0.75 y Ft es la tensin terica de traccin calculada de las frmulas dadas en la Tabla 22.7 como funcin fv, la tensin de corte producida por las solicitaciones mayoradas. La tensin minorada Ft dada en la Tabla 22.6 deber ser igual o mayor que la tensin de corte mayorada, fv. En las conexiones del tipo deslizamiento crtico la resistencia minorada de los pernos y partes roscadas sometidos a traccin y corte combinados se determinar conforme a las Secciones 22.10.1 o 22.10.2. 22.9.4 Efecto de apalancamiento La resistencia minorada de los pernos requerida para soportar tracciones directas se calcular considerando los efectos de las cargas externas mayoradas y cualquier traccin resultante del efecto de apalancamiento producido por la deformacin de las partes conectadas. 22.9.5 Fatiga Vase el Apndice D5.


143

22.10 DISEO POR RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO Adicionalmente a los requisitos del Artculo 22.9, las conexiones del tipo de deslizamiento crtico cumplirn con los siguientes: 22.10.1 Diseo para el estado lmite de servicio En las conexiones empernadas del tipo de deslizamiento crtico se verificar que bajo las cargas de servicio no se produzca deslizamiento. La resistencia minorada al corte ser igual o mayor que el corte en el perno debido a las solicitaciones de servicio. La resistencia minorada a por corte de un perno en una conexin de deslizamiento crtico ser Fv Ab , donde: Fv = Tensin terica a corte en conexiones de deslizamiento crtico, dada en la Tabla 22.9. = 1.0 en agujeros estndar, agrandados,de ranura corta y larga cuando el alargamiento sea perpendicular a la lnea de fuerza. 0.85 en agujeros de ranura larga cuando el alargamiento sea paralelo a la lnea de fuerza.

Cuando la hiptesis de solicitaciones de servicio incluya solicitaciones debidas al viento adicional a las solicitaciones permanentes y variables, el corte total sobre el perno ser multiplicado por 0.75. Los valores de Fv en la Tabla 22.9 se han calculado con un coeficiente de deslizamiento = 0.33 correspondiente a una superficie Clase A, que comprende superficies limpias de cascarilla de laminacin y superficies limpiadas con chorro de arena y protegidas con un protector Clase A. Cuando los documentos contractuales especifiquen condiciones especiales para las superficies en contacto , la resistencia terica al deslizamiento se ajustar a los valores aplicables de la norma del Research Council on Structural Connections, citada en el Artculo 22.1. La resistencia minorada a corte de un perno solicitado por una fuerza de traccin sin mayorar Tsb que reduce su fuerza neta de apriete, ser Fv Ab multiplicada por el siguiente factor :

bb

sb

nT0.8T

1 (22-5)

donde Tb = Carga mnima de pretensin dada en la Tabla 22.7. nb = Nmero de pernos que soporta la traccin de servicio Tsb.


144

22.10.2 Diseo para el estado lmite de agotamiento resistente En el estado lmite de agotamiento resistente la resistencia minorada al deslizamiento de un perno, Rstr, ser igual o mayor que las solicitaciones mayoradas. La resistencia terica ser: Rstr = 1.13 Tb ns (22-6) con el siguiente significado de las variables: Tb = Traccin mnima del conector dada en la Tabla 22.7. ns = Nmero de planos de deslizamiento. = Coeficiente medio de deslizamiento para superficies Clases A, B o C. A menos que se establezca mediante ensayos, se utilizarn los siguientes valores:

(a) Superficies Clase A. Son las superficies libres de cascarilla de laminacin no pintadas o superficies limpiadas por medio de chorro de arena y protegidas con un protector Clase A, = 0.33.

(b) Superficies Clase B. Son las superficies limpiadas con chorro de arena y no pintadas o superficies limpiadas con chorro de arena y protegidas con un protector Clase B, = 0.50.

(c) Superficies Clase C. Superficies galvanizadas en caliente y superficies rugorosas, = =0.35. Se usarn los siguientes valores para el factor de minoracin de la resistencia, , en funcin del tipo de agujero:

(a) Para agujeros estndar, = 1.0. (b) Para agujeros agrandados y de ranura, = 0.85. (c) Para agujeros de ranura larga transversales a la direccin de la carga, = 0.70. (d) Para agujeros de ranura larga paralelos a la direccin de la carga, = 0.60. En las conexiones de deslizamiento crtico diseadas con agujeros estndar podrn utilizarse calzas o planchas de ajuste de hasta 6 mm de espesor sin reducir la resistencia nominal de corte del conector especificada para perforaciones de ranura.


145

La resistencia minorada a corte de un perno solicitado por una fuerza de traccin mayorada Tub que reduce su fuerza neta de apriete, ser Rstr , multiplicada por el siguiente factor:

bb

ub

nT1.13T

1 (22-7)

donde Tb = Carga mnima de pretensin dada en la Tabla 22.7. nb = Nmero de pernos que soportan la traccin mayorada Tub.


146

TABLA 22.1 DIMENSIONES DE LOS PERNOS

DIMETRO NOMINAL

REA NOMINAL

DIMENSIN DEL PERNO

d Ab Mtrico Ingls mm cm2

12.7 1.27 5/8 15.9 1.98

M16 16.0 2.01 3 /4 19.1 2.85

M20 20.0 3.14 M22 22.0 3.80

7/8 22.2 3.88 M24 24.0 4.52

1 25.4 5.07 M27 27.0 5.73

1 1/8 28.6 6.41 M30 30.0 7.07

1 31.8 7.92 1 3/8 34.9 9.58

M36 36.0 10.2 1 1/2 38.1 11.4


147

TABLA 22.2 DIMENSIONES NOMINALES DE AGUJEROS

DIMENSIONES DE AGUJEROS, da

DIMETRO DEL PERNO

d mm ( plg)

Estndar

Dimetro

Agrandados

Dimetro

Ranura corta

(ancho x largo)

Ranura larga

(ancho x largo) 13 (1/2) 14.3 15.9 14.3 x 17.5 14.3 x 31.8 16 (5/8) 17.5 20.6 17.5 x 22.2 17.5 x 39.7

M16 18.0 20.0 18 x 22 18 x 40 19 (3/4) 20.6 23.8 20.6 x 25.4 20.6 x 47.6

M20 22.0 24.0 22 x 26 22 x 50 M22 24.0 28.0 24 x 30 24 x 55

22 (7/8) 23.8 27.0 23.8 x 28.6 23.8 x 55.6 M24 27.0 (a) 30.0 27 x 32 27 x 60 25 (1) 27.0 31.8 27.0 x 33.3 27.0 x 63.5

M27 30.0 35.0 30 x 37 30 x 67 29 (1 1/ 4) d+ 2.0 d + 8.0 (d + 2.0 ) ( d + 9.5) (d + s.0) (2.5d)

M30 33.0 38.0 33 x 40 33 x 75 M36 d+ 3.0 d + 8.0 (d + 3 ) ( d +10) (d + 3) (2.5d)

Nota: (a) La tolerancia permite usar pernos de 25 mm.


148

TABLA 22.3 DISTANCIA MNIMA AL BORDE (A)

Le en mm (Centro del agujero estndar al borde de la parte conectada (b) )

DIAMETRO NOMINAL

DEL PERNO d

mm ( plg )

A BORDES CORTADOS

CON CIZALLA

A BORDES LAMINADOS DE PLATINAS, PERFILES

O BARRAS Y BORDES CORTADOS CON

SOPLETE (c) 13 (1/2) 16 (5/8)

M16 19 (3/4)

M20 M22

22 (7/8) M24 25 (1)

M27 29 (1 1/ 8)

M30 32 (1 1/ 4) 32 (1 1/ 4)

M36 M36

22 29 28 32

34(d) 38(d) 38 (d) 42 (d) 44(d)

48 51 52 57

1.75d 64

1.75d

19 22 22 25 26 28 29 30 32 34 38 38 41

1.25 d 46

1.25d

Notas: (a) Se permite usar una menor distancia cuando resulte de las Frmulas del Artculo 22.9 : (b) Para agujeros agrandados o de ranura, vase la Tabla 22.6 (c) Todas las distancias al borde en esta columna pueden reducirse en 3 mm cuando la

perforacin est en un punto en donde la tensin no excede el veinticinco por ciento ( 25 % ) de la mxima resistencia en el elemento.

(d) Pueden ser 32 mm en los extremos de ngulos que conectan vigas y en las conexiones con planchas extremas.


149

TABLA 22.4 VALORES DEL INCREMENTO DE SEPARACIN

s1 , mm

AGUJEROS DE RANURA DIMETRO NOMINAL

DEL PERNO d

mm (plg)

AGUJEROS AGRANDADOS

PERPENDICULAR A LA

LNEA DE FUERZA

PARALELA A LA LNEA DE LA FUERZA

RANURA CORTA

RANURA LARGA (a)

22 (M22; 7/8) 3 0 5 1.5d - 2.0

M24; 25 (1) 5 0 6 37

M27; 29 (1 1/8) 6 0 8 1.5d - 2.0

Nota: (a) Cuando la longitud de la ranura es menor que la mxima permitida en la Tabla 22.1, el incremento s1 puede reducirse en la diferencia entre la longitud mxima y la longitud real de la ranura.

TABLA 22.5 VALORES DEL INCREMENTO DE DISTANCIA AL BORDE

s2 , mm

AGUJEROS DE RANURA PERPENDICULARES AL

BORDE

DIMETRO NOMINAL

DEL PERNO d

mm (plg.)

AGUJEROS AGRANDADOS

RANURA CORTA

RANURA LARGA (a)

PARALELOS

AL BORDE

22 (M22; 7/8) 2 3 M24; 25 (1) 3 3 0.75 d 0

M27; 29 (1 1/8) 3 5

Notas: (a) Cuando la longitud de la ranura es menor que la mxima permisible en la Tabla 22.1, s2 puede puede reducirse a la mitad de la diferencia entre las longitudes mxima y real de la ranura.


150

TABLA 22.6 RESISTENCIA DE PERNOS Y PARTES ROSCADAS

TRACCIN CORTE EN CONEXIONES TIPO APLASTAMIENTO

DESCRIPCIN

DE LOS PERNOS

Y PARTES ROSCADAS

FACTOR DE MINORACIN

DE LA RESISTENCIA

RESIST. TERICA

Ftt kgf / cm2

FACTOR DE MINORACIN

DE LA RESISTENCIA

RESIST. TERICA

Ftv kgf / cm2

Pernos A307 3160 (a) 1690 (b,e) Pernos A325 cuando la rosca est iNcluda en los planos de corte

6330 (d)

3370 (e)

Pernos A325 cuando la rosca est eXcluda de los planos de corte

6330 (d) 4220 (e)

Pernos A490 cuando la rosca est iNcluda en los planos de corte

7940(d) 4220 (e)

Pernos A490 cuando la rosca est eXcluda de los planos de corte

7940 (d) 0.75 5270 (e)

Partes roscadas que cumplan con los requisitos del Captulo 5, cuando la rosca est includa de los planos de corte

0.75 Fu (a,c)

0.40 Fu

Partes roscadas que cumplan con los requisitos del Captulo 5, cuando las roscas estn excludas de los planos de corte

0.75

0.75 Fu (a,c) 0.40 Fu

Notas : Los valores de esta Tabla son aplicables a pernos y partes roscadas milimtricas (M) como a los fabricados en pulgadas. (a) Unicamente para carga esttica. (b) Se aceptan roscas en los planos de corte. (c) La capacidad a traccin de la porcin roscada de una barra, con extremos ensanchados basada en el rea

de la seccin correspondiente al dimetro mayor de la rosca, Ab , ser mayor que el valor obtenido al multiplicar Fy por el rea nominal del cuerpo de la barra antes de su ensanchamiento.

(d) Para pernos A325 y A490 sujetos a cargas de fatiga, vase el Apndice D. (e) Los valores tabulados se reducirn en un veinte por ciento (20%) cuando las conexiones tipo aplastamiento utilizadas para unir miembros en traccin tengan una disposicin de conectores cuya longitud, medida en la direccin paralela a la de la fuerza, sea mayor de 1270 mm.


151

TABLA 22.7 PRETENSIN MNIMA ESPECIFICADA EN PERNOS DE ALTA RESISTENCIA

DIMETRO DEL

PERNO d

mm (plg)

PERNOS A325

Tb

Kgf *

PERNOS A490

Tb

Kgf*

13 (1/2) 5440 6800 16 (5/8) 8620 10900

M16 9280 11600 19 (3/4) 12700 15900

M20 14500 18250 M22 18000 22500

22 (7/8) 17700 22200 M24 21000 26200

25 (1) 23100 29000 M27 27200 34000

29 (1 1/ 8) 25400 36300 M30 33200 41600

32 (1 1/ 4) 32200 46300 35 (1 3/ 8) 38600 54900

M36 48400 60700 38 (1 1/ 2) 46700 67100

*Nota: Igual a 0.70 de la mnima resistencia a traccin de los pernos, redondeada de acuerdo con las normas ASTM A325/A325M y ASTM A490/A490M para pernos con roscas UNC.


152

TABLA 22.8 TENSIN LMITE A TRACCIN PARA PERNOS Y PARTES ROSCADAS EN CONEXIONES TIPO APLASTAMIENTO

Ft , en kgf/ cm2

DESCRIPCION DEL

CONECTOR

ROSCA INCLUIDA EN EL

PLANO DE CORTE

ROSCA EXCLUIDA DEL PLANO DE

CORTE Pernos A307 4150- 1.9 fv 3160 Pernos A325/A325M 8230 - 1.9 fv 6330 8230 - 1.5 fv 6330 Pernos A490/A490M 10200- 1.9 fv 7940 10300 - 1.5 fv 7940 Partes roscadas, pernos A449 de dimetro superior a 38mm (1.5 plg)

0.98 Fu 1.9 fv 0.75 Fu

0.98 Fu - 1.5 fv 0.75 Fu

TABLA 22.9 TENSIONES TERICAS DE CORTE EN CONEXIONES TIPO DESLIZAMIENTO CRTICO CON PERNOS DE ALTA RESISTENCIA(A)

Fv, en kgf/ cm2

TENSIN TERICA DE CORTE, Fv TIPO

DE PERNO

AGUJEROS ESTANDAR

AGUJEROS AGRANDADOS Y DE RANURA

CORTA

AGUJEROS DE RANURA LARGA

A325/A325M 1195 1060 844 A490/A490M 1480 1265 1060

Nota : (a) Para cada plano de corte y considerando superficie Clase A


153

CAPTULO 23 SOLDADURAS 23.1 ALCANCE Se aplicarn todas las disposiciones de la Norma AWS D1.1-96 Structural Welding Code Steel (Cdigo para Soldaduras Estructurales-Acero) de la American Welding Society, excepto el Captulo D Specific Requirements for Tubular Connections (Requisitos Especficos para Conexiones Tubulares) porque que escapan al alcance de esta Norma, y las sustituciones que se indican a continuacin:

Seccin 21.7.3 y Artculo 21.9 en sustitucin de la Seccin AWS 5.17. Artculo 23.9 en sustitucin de la Seccin AWS 2.4.1.1. Tabla 23.1 en sustitucin de la Tabla AWS 2.3. Tabla D2.2 en sustitucin de la Tabla AWS 2.2.7.1. Seccin 8.3.1 y Apndice D en lugar de la Subseccin AWS 2, Parte C. Captulo 33 en lugar de las Secciones AWS 5.15.1.2, 5.15.1.3 y 5.15.4.4.

23.2 REQUISITOS SISMORRESISTENTES Las juntas soldadas se harn conforme a la Especificacin del Procedimiento de Soldadura preparada por el ingeniero estructural conforme a las exigencias de la Norma AWS D1.1 vigente y dentro de los parmetros establecidos por el fabricante del metal de aporte. Todas las juntas soldadas usadas en el los miembros principales y conexiones del sistema resistente a sismos sern soldadas con un material de aporte cuya clasificacin por el AWS o por certificacin del fabricante garantice en los ensayos de probetas Charpy con entalla en V, como mnimo una energa absorbida J = 2.75 kgf.m a la temperatura de ensayo de probetas Tcv = 29 C. En todos los casos donde esta Norma lo especifique, tambin se cumplir con este requisito de tenacidad. En los miembros, conexiones y juntas que formen parte del sistema resistente a sismos, las discontinuidades creadas por errores o durante las operaciones de fabricacin o montajes, tales como punteos de soldadura, pletinas de extensin, ayudas de montaje, remocin con arco elctrico y cortes a sopletes, se repararn de acuerdo con los mtodos de reparacin especificados y aprobados por el ingeniero estructural en las Especificaciones del Procedimiento de Soldadura, siguiendo los criterios de la Norma AWS D1.1 vigente. Conforme al Artculo 21.11, las soldaduras no compartirn las cargas con las juntas empernadas en el mismo plano de contacto. 23.3 METAL DE APORTE COMPATIBLE En la seleccin de los electrodos que deben usarse en soldaduras de ranura de penetracin completa sometidas a tensiones normales al rea efectiva se cumplir con los requisitos para metales de aporte compatibles de la Norma AWS D1.1 vigente.


154

En las juntas que se enumeran a continuacin se especificarn metales de aporte con valores de tenacidad J = 2.75 kgf.m a la temperatura Tcv = 4 C obtenidos de ensayos de probetas Charpy con entalla en V: Cuando se dejen en su sitio los aceros de respaldo en las soldaduras de ranura de penetracin completa en juntas en T y en esquina sometidas a las tensiones transversales calculadas, a menos que sean diseadas como se indica en la Tabla 23.1 (vase la nota d). En las soldaduras de ranura de penetracin completa de los empalmes sometidos a tensiones transversales de los perfiles pertenecientes a los Grupos 4 y 5 de la Norma ASTM A6/A6M y los perfiles de seccin compuesta con espesores mayores de 50 mm. Los certificados de calidad del fabricante constituirn evidencia suficiente de conformidad con estas especificaciones. 23.4 MEZCLA DE METAL DE APORTE Donde se especifiquen requisitos de tenacidad, los procesos para todos los materiales de aporte consumibles, pletinas de extensin , punteos de soldaduras, pases en la raz de la soldaduras, y los subsecuentes pases en la junta deben ser compatibles con los requisitos de tenacidad del metal de soldadura compuesto. 23.5 PRECALENTAMIENTO EN SECCIONES PESADAS

Para ejecutar los empalmes con soldadura de ranura en los perfiles ASTM A6/A6M del Grupo 4 y 5, as como para las secciones compuestas fabricadas con planchas de ms de 50 mm, se precalentarn a una temperatura igual o mayor de 175 C. 23.6 OTRAS CONSIDERACIONES EN LA CONSTRUCCIN SOLDADA 23.6.1 Interseccin de cordones de soldadura Deber evitarse el cruce de cordones de soldadura con el fin de no producir un estado de tensiones triaxiales sobre la soldadura.. 23.6.2 Desgarramiento laminar Se seleccionar cuidadosamente la combinacin del proceso de soldadura, el detalle de la junta y las propiedades del material para minimizar las posibilidades de desgarramiento laminar en las conexiones en esquina o en T altamente restringidas de perfiles laminados o planchas de espesor mayor de 15mm que deban transferir fuerzas de traccin causadas por las solicitaciones externas o por las tensiones residuales de la soldadura en la direccin en que se restringe la retraccin de la soldadura.


155

23.7 RESISTENCIA La resistencia minorada de las soldaduras ser el menor valor entre FBM ABM y Fw Aw, segn sea aplicable. Los valores del factor de minoracin de la resistencia terica , y el de las resistencias tericas FBM y Fw , as como sus limitaciones se dan en la Tabla 23.1, donde: ABM = rea de las seccin transversal del material base. Aw = rea de la seccin transversal efectiva. de la soldadura. FBM = Resistencia terica del material base,kgf/cm2. Fw = Resistencia terica del electrodo, kgf/cm2. Alternativamente, para soldaduras de filetes solicitadas en su plano se autoriza el empleo de mtodos que calculan la resistencia de la soldadura en funcin del ngulo de incidencia de la carga aplicada. 23.7.1 Combinacin de soldaduras Cuando dos o ms tipos generales de soldadura (de ranura, filete, tapn o canal, como se describen ms adelante) se combinen en una sola unin, se calcular por separado la resistencia minorada efectiva de cada una con referencia al eje del grupo, a fin de determinar la resistencia minorada de la conexin 23.8 SOLDADURAS DE RANURA 23.8.1 rea efectiva El rea efectiva de soldaduras de ranura se considerar como el producto de la longitud efectiva de la soldadura multiplicada por el espesor efectivo de la garganta. La longitud efectiva de una soldadura de ranura ser el ancho de la parte unida. El espesor efectivo de la garganta de una soldadura de ranura de penetracin completa ser el espesor correspondiente a la parte unida ms delgada. La garganta efectiva de una soldadura acanalada de penetracin parcial ser el indicado en la Tabla 23.2. El espesor efectivo de garganta en soldaduras de ranura abocinada en la unin de dos barras circulares o en dobleces a 90 en secciones dobladas, cuando se rellena a ras sern las indicadas en la Tabla 23-3. Para verificar que el espesor efectivo de la garganta ha sido obtenido consistentemente, se escogern soldaduras al azar para cada procedimiento de soldadura, o las secciones a ensayar si as ha sido estipulado en los documentos contractuales del proyecto.


156

Se permitirn espesores de garganta efectiva mayores que los especificados en la Tabla 23.3, siempre que el fabricante pueda demostrar, por medio de calificacin, que puede garantizar consistentemente tales espesores mayores. La calificacin consistir en seccionar la soldadura normal a su eje, en la mitad y en los extremos de su longitud. Tal seccionamiento deber efectuarse en un nmero de combinaciones de tamaos de material representativo del rango usado en la fabricacin o segn lo estipulen los documentos contractuales del proyecto. 23.8.2 Limitaciones Los espesores mnimos de garganta efectiva de las soldadura de ranura de penetracin parcial sern las especificadas en la Tabla 23.4. El tamao de las soldaduras se determina tomando como base el espesor de la ms gruesa de las dos piezas unidas , pero este tamao no necesita ser mayor. que el espesor de la pieza ms delgada, a menos que por clculo se requiera un tamao ms grande., en cuyo caso, particular cuidado se pondr en suministrar el suficiente precalentamiento para una buena calidad de la soldadura. 23.9 SOLDADURAS DE FILETE 23.9.1 rea efectiva El rea efectiva de las soldaduras de filete ser la definida en la Norma AWS D1.1. El espesor efectivo de la garganta de una soldadura de filete ser la distancia desde la raz del cordn a la hipotenusa del mayor tringulo rectngulo inscrito en la seccin transversal de la soldadura. Sin embargo, cuando las soldaduras de filete se efecten mediante el proceso de arco sumergido, el espesor efectivo de la garganta se tomar igual a la dimensin del lado para filetes de 10 mm o menores; para filetes mayores de 10 mm se tomar igual a la garganta terica ms 3 mm. El rea efectiva de las soldaduras de filete depositadas en agujeros o canales se calcular como se ha especificado antes para las soldaduras de filete, empleando como longitud efectiva la longitud de la lnea central de la soldadura a travs del centro del plano que pasa por la garganta. Sin embargo, cuando los filetes se solapan, el rea efectiva no exceder el rea nominal de la seccin transversal del agujero o canal en el plano de la superficie en contacto. 23.9.2 Limitaciones 23.9.2.1 Tamaos mnimos de las soldaduras de filete Los tamaos mnimos correspondientes a las soldaduras de filete no ser menor que el tamao requerido para transmitir las fuerzas calculadas ni menor que el tamao especificado en la Tabla 23.5, los cuales se basan en la experiencia y algunas previsin para las tensiones no calculadas durante la fabricacin, manejo, transporte y montaje. Estas provisiones no se aplicarn a los reforzamientos con soldadura de filete empleados en las soldaduras de ranura de penetracin parcial o completa. 23.9.2.2 Tamaos mximos efectivos de las soldaduras de filete Los tamaos mximos que pueden utilizarse a lo largo de las partes conectadas sern:

(a) En los bordes de los materiales de menos de 6 mm de espesor, no mayor del espesor del material.


157

(b) En los bordes de los materiales de 6 mm o ms de espesor el tamao mximo ser 2 mm menor que ese espesor, a menos que se seale especialmente en los planos que la soldadura ha de ser reforzada hasta obtener un espesor de garganta total. En estas condiciones de soldadura, se permitir que la distancia entre el borde del metal base y la garganta de la soldadura sea menor de 2 mm siempre que el tamao de las soldadura sea claramente verificable.

(c) En las soldaduras entre ala y alma y conexiones similares, el tamao de la soldadura no

necesita ser mayor que el requerido para desarrollar la capacidad del alma, ni satisfacer los requisitos de la Tabla 23.5.

23.9.2.3 Longitud de las soldaduras de filete 23.9.2.3.1 Longitudes mnimas La longitud mnima efectiva de una soldadura resistente de filete no ser menor de 4 veces su tamao nominal. Si esto no se cumple, se considerar que el tamao nominal no excede de una cuarta parte de la longitud efectiva. Cuando nicamente se utilizan soldaduras longitudinales de filete en las conexiones en los extremos de barras planas, sometidas a traccin, la longitud de cada soldadura de filete no ser menor que la distancia perpendicular entre ellas. La separacin transversal de las soldaduras longitudinales de filete empleadas en las conexiones en los extremos de los miembros cumplirn con los requisitos de la Seccin 7.3.6. 23.9.2.3.2 Longitudes mximas En los extremos solicitados, la longitud efectiva de la soldadura de filete ser igual a: La longitud real de la soldadura, L, cuando no exceda 100 veces el tamao del filete, w. Lw L cuando la longitud real de la soldadura exceda 100 w. El factor de reduccin se calcular segn la siguiente frmula: Lw = 1.2 0.2 ( L/ 100 w) 1.0 (23-1) donde: Lw = Coeficiente de reduccin L = Longitud real de la soldadura solicitada. w = Tamao del filete de soldadura Cuando la longitud real de la soldadura exceda 300 w , el valor de Lw se tomar como 0.60.


158

23.9.2.4 Soldaduras intermitentes de filete Se podr usar soldaduras intermitentes de filete para transferir las tensiones calculadas a travs de una junta o superficie de contacto, cuando la resistencia requerida sea menor que la desarrollada por una soldadura continua de filete de tamao mnimo permitido, as como para unir los componentes de miembros compuestos. La longitud efectiva de cualquier segmento de una soldadura intermitente de filete no ser inferior a 4 veces el tamao de la soldadura, ni menor de 40 mm. 23.9.2.5 Juntas solapadas En las juntas solapadas, el solape mnimo ser igual a 5 veces el espesor de la pieza ms delgada y no menor a 25 mm. En las uniones solapadas de planchas o barras sometidas a tensiones normales que solamente utilicen cordones de soldadura transversal, estarn soldadas con filetes a lo largo de los extremos de las dos piezas, salvo en los casos en que la flexin de stas est lo suficientemente restringida como para evitar la apertura de la junta bajo condiciones de carga mxima. 23.9.2.6 Remates de las soldaduras de filete La disposicin y longitud de los remates de las soldaduras de filete se indicarn en los planos y dibujos de proyecto y de taller. La terminacin de las soldaduras de filete laterales o frontales se efectuar prolongando sin interrupcin los cordones alrededor de las esquinas, excepto en los casos que se indican a continuacin: a) En las juntas solapadas en las cuales una parte se extiende ms all del extremo en el cual se han

calculado las tensiones de traccin, el remate de la soldadura de filete no ser menor que el tamao de la soldadura en este borde.

b) En las conexiones y elementos estructurales tales como mnsulas, asientos de vigas, ngulos como

medios de conexiones y las placas extremas simples, sometidas a fuerzas cclicas ( fatiga) fuera de su plano y/o momentos cuya frecuencia y magnitud pueda tender a iniciar una falla progresiva de la soldadura, las soldaduras de filete se rematarn en los extremos o lados en forma continua en una distancia no menor que dos veces el tamao nominal de la soldadura o el ancho de la parte conectada.

c) En las conexiones con ngulos y planchas extremas, cuya flexibilidad depende a su vez de la

flexibilidad de los lados conectados los remates de las esquinas no deben exceder de 4 veces el tamao nominal de la soldadura.

d) Excepto que los extremos de los rigidizadores se suelden a las alas, la soldadura de filete que

conecta el rigidizador al alma de una viga armada se interrumpir a una distancia no menor de 4 ni mayor de 6 veces el espesor del alma de manera que no se encuentre con la soldadura alma-alas del perfil.

e) Las soldaduras de filetes que se encuentran en lados opuestos de un plano comn debern

interrumpirse en la esquina comn a ambas soldaduras.


159

23.9.2.7 Soldaduras de filetes en agujeros y ranuras Las soldaduras de filete en agujeros o ranuras para transmitir fuerzas cortantes en juntas solapadas, para evitar el pandeo o la separacin de piezas solapadas, o para unir los elementos que forman miembros compuestos. Tales soldaduras de filete pueden a su vez solaparse, requirindose que cumplan las disposiciones del Artculo 23.8. Las soldaduras de filete depositadas en agujeros y ranuras no se considerarn como soldaduras de tapn o canal y se reglamentarn en el Artculo 23.8. 23.10 SOLDADURAS DE TAPN O DE RANURA 23.10.1 rea efectiva Se considera como rea efectiva a fuerza cortante el rea nominal de la seccin transversal del agujero o canal en el plano de la superficie de contacto. 23.10.2 Limitaciones Las soldaduras de tapn y de ranura pueden usarse para transmitir fuerza cortante en juntas solapadas, para impedir el pandeo de piezas solapadas, o para unir los elementos componentes de miembros compuestos ensamblados. El dimetro del agujero que aloja a una soldadura de tapn no ser menor que el espesor de la pieza que la contiene aumentado en 8 mm, ni que el dimetro mnimo ms 3 mm o mayor de 2.25 veces el espesor del metal de aporte. La separacin mnima, centro a centro de las soldaduras de tapn ser de 4 veces el dimetro del agujero. La longitud de la ranura destinada a alojar una soldadura de canal no ser superior a 10 veces el espesor de la soldadura. El ancho de la ranura no ser inferior al espesor de la pieza que la contiene aumentado en 8 mm, ni ser mayor de 2.25 veces el espesor de la soldadura. Los extremos de la ranura sern semicirculares o tendrn sus esquinas redondeadas con un radio no menor que el espesor de la pieza que la contiene, excepto en los extremos que se extienden hasta el borde de la pieza. La separacin mnima de lneas de soldaduras de canal en una direccin perpendicular a su longitud ser de 4 veces el ancho de la ranura. La separacin mnima centro a centro en una direccin longitudinal sobre cualquier lnea de soldadura ser de 2 veces la longitud de la ranura. El espesor de las soldaduras de tapn o canal efectuadas en materiales de espesor igual o menor a los 16 mm (5/8 plg) ser el mismo que el del material. Si se efectan en materiales ms gruesos, el espesor de tales soldaduras ser, como mnimo, la mitad del correspondiente al material, pero no inferior a 16 mm.


160

TABLA 23-1 RESISTENCIA DE LAS SOLDADURAS

TIPO DE SOLDADURA Y TENSIONES

(a)

MATERIAL

FACTOR DE

MINORACIN DE LA RESISTENCIA

TERICA

RESISTENCIA TERICA FBM o Fw

METAL DE APORTE REQUISITOS

(b,c)

SOLDADURAS ACANALADAS DE PENETRACIN COMPLETA Traccin normal al rea

efectiva Base 0.90 Fy Se debe usar soldadura

compatible.Vase la nota (d) para requisitos de tenacidad.

Compresin normal al rea efectiva

Base

0.90

Fy Traccin o compresin

paralela al eje de la soldadura

Cortante sobre el rea efectiva

Base Soldadura

0.90 0.80

0.60 Fy 0.60 FEXX

Se puede utilizar soldadura con nivel de resistencia igual o menor al del metal de aporte

compatible.

SOLDADURAS ACANALADAS DE PENETRACIN PARCIAL Compresin normal al rea

efectiva

Base

0.90

Fy Traccin o compresin

paralela al eje de la soldadura (e)

Cortante paralelo al eje de soldadura

Base Soldadura

0.75 0.60 FEXX (f)

Traccin normal al rea efectiva

Base Soldadura

0.90 0.80

Fy 0.60 FEXX

Se puede utilizar soldadura con nivel de resistencia igual o menor al del metal de aporte

compatible.

SOLDADURAS DE FILETE Cortante sobre el rea

efectiva Base

Soldadura 0.75 0.75

0.60FEXX (f),(g) 0.45 FEXX (h)

Traccion o compresin paralelas al eje de soldadura

Base 0.90 Fy

Se puede utilizar nivel de resistencia igual o menor al del

metal de aporte compatible. Vase la nota (h) para

requisitos de tenacidad.


161

TABLA 23-1 RESISTENCIA DE LAS SOLDADURAS

(continuacin)

TIPO DE SOLDADURA Y TENSIONES

(a)

MATERIAL

FACTOR DE MINORACIN DE LA RESISTENCIA

TERICA

RESISTENCIA TERICA FBM o Fw

METAL DE APORTE REQUISITOS

(b,c)

SOLDADURAS DE TAPN O DE RANURA

Cortante paralelo a las superficies de contacto (sobre el rea efectiva)

Base Soldadura 0.75

0.60 FEXX

(f)

Se puede utilizar nivel de resistencia igual o menor que

el del metal de aporte compatible.

Notas del a Tabla 23.1: (a) Para la definicin del rea efectiva, vase el Artculo 23.9.1.

(b) Para la soldadura compatible, vase la Tabla 3.1 , del Cdigo AWS D1.1 vigente

(c) Se permite soldadura con una resistencia superior en un nivel a la de la soldadura compatible.

(d) En las juntas en T o esquina donde se deje permanentemente el material de respaldo, se usar material de respaldo que cumpla con los requisitos mnimos de tenacidad, exigidos a las probetas de ensayos Charpy con entalla en V, de J = 2.75 kgf.m a la temperatura Tcv = 4 C. Cuando el material de respaldo no cumpla con los requisitos mnimos de tenacidad y se deja permanentemente el material de respaldo, la junta se dimensionar utilizando la resistencia terica y el factor de minoracin de la resistencia terica correspondientes a soldadurads de penetracin parcial.

(e) Las soldaduras de filete y las acanaladas de penetracin parcial que unen los componentes de miembros ensamblados, como por ejemplo las conexiones entre aleta y alma, pueden disearse sin considerar los tensiones a tensin o a compresin en estos elementos paralelos al eje de las soldaduras.

(f) El diseo del material conectado est gobernado por el Artculo 21.15 y 21.16. (g) Vase el comentario al Artculo 23.7 y la nota (h). (h) Cuando se utilice metal de aporte que no cumple los requisitos de tenacidad en combinacin con

filetes de soldaduras solicitados transversalmente, se usar la menor resistencia terica Fw.


162

TABLA 23.2 ESPESOR EFECTIVO DE LA GARGANTA DE SOLDADURAS DE RANURA DE PENETRACIN PARCIAL

PROCESO

DE SOLDADURA

POSICIN DE

SOLDADURA

INCLUIDO EL NGULO DE LA RAIZ DE LA

GARGANTA

ESPESOR EFECTIVO

DE LA GARGANTA

Arco metlico con electrodo protegido o arco sumergido

Juntas en U o J

Profundidad del bisel

Arco metlico con gas Todas Junta en V 60

Arco con fundente en el ncleo

Junta en V

45 V 60

Profundidad del

bisel menos 3 mm

TABLA 23-3 ESPESOR EFECTIVO EN SOLDADURAS DE RANURA ABOCINADA

TIPO DE SOLDADURA RADIO DE LA BARRA o RADIO

DE DOBLEZ , R ESPESOR EFECTIVO

DE GARGANTA

Ranura abocinada en bisel Todos 5/16 R

Ranura abocinada en V Todos 1/2 R

Nota: Cuando R 25 mm, utilcese 0.375 R para soldadura por arco con gas (excepto en el proceso de transferencia por corto circuito).


163

TABLA 23-4 ESPESOR MNIMO DE LA GARGANTA EFECTIVA DE SOLDADURAS DE RANURA DE PENETRACIN PARCIAL

Espesor del material

de la parte ms gruesa a unir mm (plg.)

Espesor mnimo de la garganta efectiva*

te mm

Hasta 6.4 ( ) inclusive

De 6.4 a 12.7 (1/4 - )

De 12.7 a 19 (1/2 - )

De 19 a 38 (3/4 1 )

De 38 a 57 (1 - 2 )

De 57 a 152 (2 - 6 )

Mayor de 152 ( 6 )

3

5

6

8

10

13

16

* Vase el Artculo 23.9


164

TABLA 23.5 TAMAO MNIMO DE SOLDADURA DE FILETE

Espesor del material De la parte ms gruesa

a unir mm (plg.)

Tamao mnimo de la soldadura

de filete* d

mm

Hasta 6.4 ( ) inclusive

De 6.4 a 12.7 (1/4 - )

De 12.7 a 19 (1/2 - )

Mayor de 19 (3/4 )

3

5

6

8

Notas: Dimensin del lado de soldaduras de filete, D. Se debe usar soldadura en un solo pase. El tamao mximo de la soldadura de filete se especifica en la Subseccin 23.9.2.2

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Norma para Conexiones