Sotelo o Jed a Harold Andre 2015

7/26/2019 Sotelo o Jed a Harold Andre 2015

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SOFTWARE LIBRE PARA EL DISEO DE CONEXIONES METALICAS DEACUERDO CON LA NSR-10

JUAN FRANCISCO ACUA TORRES

HAROLD ANDRE SOTELO OJEDA

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

FACULTAD DE INGENIERA

DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL

BOGOT D.C

2014


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SOFTWARE LIBRE PARA EL DISEO DE CONEXIONES METALICAS DEACUERDO CON LA NSR-10

JUAN FRANCISCO ACUA TORRES

HAROLD ANDRE SOTELO OJEDA

TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR POR EL TTULO DE INGENIERO CIVIL

DIRECTOR

Ing. JESS DANIEL VILLALBA MORALES, D. Sc.

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

FACULTAD DE INGENIERA

DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL

BOGOT D.C

2014


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AGRADECIMIENTOS

Le agradecemos a nuestro director Jess Villalba por el apoyo, orientacin y asesoradurante el desarrollo del trabajo de grado.

A nuestras familias y familiares por estar a nuestro lado en el transcurrir de la carrera

para llegar a ser Ingenieros Civiles.

A la Pontificia Universidad Javeriana por brindar espacios adecuados para el desarrolloprofesional y humano de toda la comunidad.

Agradecemos a nuestros compaeros, docentes y profesionales que nos acompaaronen la formacin.

En general a todas las personas que con su conocimiento y su voz de aliento hicieronque culminramos nuestro pregrado acertadamente.


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TABLA DE FIGURAS

Fig. 1 Esquema END PLATE....................................................................................... 32Fig. 2 Diagrama de equilibrio resistencia de los pernos. ........................................ 33Fig. 3 Diagrama de equilibrio aleta de viga ............................................................... 33Fig. 4 Casos Bloque de Cortante (Tomado de AISC Design v14.0) ........................ 39Fig. 5 WUF-W conexin a momento (Tomado de AISC 358-10 CHAPTER 8) ......... 46Fig. 6 Detalle de la geometra del orificio de soldadura (AISC 358-10 Seccin6.10.1.2) ........................................................................................................................ 49Fig. 7 Conexin alma de la viga (Tomado de AISC 358-10 (Sect 8.6)) .................... 49Fig. 8 Conexin del alma de la viga (Tomado de AISC 358-10 Sect 8.6) ................ 51Fig. 9 Esquema Conexin Placa Gusset ................................................................... 53Fig. 10 Tipos de anlisis (Tomado de: AISC-T-DG01 Fig.1)..................................... 57Fig. 11 (a) Resultante de Esfuerzos bajo la placa (Tomado de AISC-T-DG01 Fig.10)...................................................................................................................................... 59Fig. 12 (b) Caso General (Tomado de AISC-T-DG01 Fig. 10) ................................... 59Fig. 13 (c) Distribucin de esfuerzos (Tomado de AISC-T-DG01 Fig.10)................ 59Fig. 14 Pequeas excentricidades. (Tomado de AISC-T-DG01 Fig. 11) .................. 60Fig. 15 Excentricidad Moderada (AISC-T-DG01 Moderate Eccentricity)................. 61Fig. 16 Tipos de Pernos (Tomado de AISC-T-DG01) ................................................ 64Fig. 17 Pantalla de inicio Software............................................................................. 68Fig. 18 Men de Conexiones a Disear ..................................................................... 69Fig. 19. Vent ana d e Elecc in d e Mtod o de En trad a ................................................ 71Fig. 20. Ventana de Datos de Entrada Componentes.............................................. 71Fig. 21. Ventana Datos de entrada seccin a............................................................ 72Fig. 22. Imagen Esquemtica de Datos de Entrada seccin b. ............................... 73Fig. 23. Ventana Guardar Valores y Crear Reporte .................................................. 74Fig. 24. Guardar Valores en Archivo de Texto .......................................................... 76

Fig. 25. Ventana de Datos Importados ...................................................................... 77Fig. 26. Datos Importados .......................................................................................... 77Fig. 27 Creacin informe en Word. ............................................................................ 81Fig. 28 Edicin en Photoshop .................................................................................... 81Fig. 29. Informe Creado en Formato PDF .................................................................. 82Fig. 30 Carpeta de destino de Python 2.7 ................................................................. 83Fig. 31 Ubicacin en la carpeta Python ..................................................................... 84Fig. 32 Ejecucin archivo "setup.py" ........................................................................ 84Fig. 33 Ejecutable en el Escritorio. ............................................................................ 85Fig. 34 Grafico Acotacin Placa Extremo. ................................................................ 86Fig. 35 Informe END PLATE pg. 1 ............................................................................ 87

Fig. 36 Informe END PLATE pg. 2 ............................................................................ 88Fig. 37 Informe END PLATE pg. 3 ............................................................................ 89Fig. 38 Informe END PLATE pg. 4 ............................................................................ 90Fig. 39 Informe END PLATE pg. 5 ............................................................................ 91Fig. 40 Informe END PLATE pg. 6 ............................................................................ 92Fig. 41 Informe END PLATE pg. 7 ............................................................................ 93Fig. 42Grafico Acotacin Placa Pernada................................................................... 94Fig. 43 Informe BOLTED FLANGE PLATE pg. 1 ..................................................... 95


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Fig. 44 Informe BOLTED FLANGE PLATE pg. 2 ..................................................... 96Fig. 45 Informe BOLTED FLANGE PLATE pag. 3 ..................................................... 97Fig. 46 Informe BOLTED FLANGE PLATE pag.4 ...................................................... 98Fig. 47 Informe BOLTED FLANGE PLATE pg. 5 ..................................................... 99Fig. 48 Informe BOLTED FLANGE PLATE pg. 6 ................................................... 100

Fig. 49 Informe BOLTED FLANGE PLATE pg. 7 ................................................... 101Fig. 50 Informe BOLTED FLANGE PLATE pg. 8 ................................................... 102Fig. 51 Informe BOLTED FLANGE PLATE pg. 9 ................................................... 103Fig. 52 Informe BOLTED FLANGE PLATE pg. 10 ................................................. 104Fig. 53 Informe WELDED pg. 1 ............................................................................... 106Fig. 54 Informe WELDED pag.2 ................................................................................ 107Fig. 55 Informe WELDED pg. 3 ............................................................................... 108Fig. 56 Informe WELDED pag.4 ................................................................................ 109Fig. 57 Informe WELDED pag.5 ................................................................................ 110Fig. 58 Informe WELDED pg. 6 ............................................................................... 111Fig. 59 Informe WELDED pg. 7 ............................................................................... 112

Fig. 60 Grafico Acotacin Placa Gusset.................................................................. 113Fig. 61 Informe GUSSET pag.1................................................................................. 114Fig. 62 Informe GUSSET pg. 2................................................................................ 115Fig. 63 Informe GUSSET pg. 3................................................................................ 116Fig. 64 Informe GUSSET pg. 4................................................................................ 117Fig. 65 Informe GUSSET pg. 5................................................................................ 118Fig. 66 Informe GUSSET pg. 6................................................................................ 119Fig. 67 Informe GUSSET pg. 7................................................................................ 120Fig. 68 Informe GUSSET pg. 8................................................................................ 121Fig. 69 Informe GUSSET pg. 9................................................................................ 122Fig. 70 Informe GUSSET pg. 10.............................................................................. 123Fig. 71 Informe BASE PLATE pg. 1 ........................................................................ 125Fig. 72 Informe BASE PLATE pg. 2 ........................................................................ 126Fig. 73 Informe BASE PLATE pg. 3 ........................................................................ 127Fig. 74 Informe BASE PLATE pag.4 ......................................................................... 128Fig. 75 Informe BASE PLATE pg. 5 ........................................................................ 129Fig. 76 Informe BASE PLATE pag.6 ......................................................................... 130Fig. 77 Error divisin por cero ................................................................................. 133Fig. 78 Error al ingresar variable ............................................................................. 134Fig. 79 Error reporte abierto ..................................................................................... 134Fig. 80 Error al elegir el archivo .txt......................................................................... 134


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TABLAS DE CUADROS

Tabla 1 Distancia de borde y embebida (Tomado de AISC-T-DG01) ...................... 65


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TABLA DE CONTENIDO

1 RESUMEN.............................................................................................................. 10

2 INTRODUCCIN .................................................................................................... 11

2.1. OBJETIVOS ..................................................................................................... 11

2.1.1. GENERAL ................................................................................................. 11

2.1.2. ESPECIFICOS .......................................................................................... 11

2.2. ORGANIZACIN DEL DOCUMENTO ............................................................. 12

3 MARCO TERICO ................................................................................................. 13

3.1. SOFTWARE LIBRE ......................................................................................... 13

3.2. PYTHON .......................................................................................................... 14

3.2.1. Libreras de Python. .................................................................................. 15

3.3. APLICACIONES EN LA INGENIERIA.............................................................. 15

3.4. NSR-10 ............................................................................................................ 163.4.1. Proceso de Diseo. ................................................................................... 16

3.4.2. Materiales. ................................................................................................. 16

3.4.3. Tensin...................................................................................................... 18

3.4.4. Compresin. .............................................................................................. 19

3.4.5. Conexiones................................................................................................ 20

4 DISEO DE CONEXIONES METLICAS ............................................................. 26

4.1. EXTENDED END PLATE................................................................................. 26

4.1.1. General...................................................................................................... 264.1.2. LmitesPrecalificados............................................................................. 26

4.1.3. Detalles de Conexin ................................................................................ 28

4.1.4. Procedimiento de Diseo........................................................................... 29

4.2. BOLTED FLANGE PLATE ............................................................................... 37

4.2.1. General...................................................................................................... 37

4.2.2. Sistema...................................................................................................... 37

4.2.3. Detalles de Conexin ................................................................................ 37

4.2.4. Proceso de Diseo .................................................................................... 374.3. WELDED UNREINFORCED FLANGE PLATE-WELDED ................................ 46

4.3.1. General...................................................................................................... 46

4.3.2. Sistemas.................................................................................................... 46

4.3.3. Lmites de precalificacin. ......................................................................... 46

4.3.4. Procedimiento de diseo ........................................................................... 51


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4.4. GUSSET PLATE .............................................................................................. 53

4.4.1. General...................................................................................................... 53

4.4.2. Lmites ....................................................................................................... 54

4.4.3. Proceso de Diseo .................................................................................... 54

4.5. BASE PLATE ................................................................................................... 574.5.1. General:..................................................................................................... 57

4.5.2. Variaciones diferentes del mtodo elstico. .............................................. 58

4.5.3. Diseo de la pequea y excentricidades moderadas. ............................... 60

4.5.4. Diseo para grandes excentricidades. ...................................................... 61

4.5.5. Procedimiento de diseo segn la American Institute of Steel Construction(AISC)-DG01-column base plate. ........................................................................... 62

5 IMPLEMENTACIN ............................................................................................... 67

5.1. PROCESO DE PROGRAMACIN .................................................................. 675.2. INICIO DE PROGRAMA .................................................................................. 67

5.3. ELECCIN DE LA CONEXIN ....................................................................... 69

5.4. MTODO DE ENTRADA DE DATOS .............................................................. 70

5.5. INSERTAR DE DATOS.................................................................................... 71

5.5.1. Creacin de la Ventana (Funcin Toplevel): ........................................... 72

5.5.2. Nombres de las variables. ......................................................................... 72

5.5.3. Espacio de entrada de valor: ..................................................................... 73

5.5.4. Imagen esquemtica: ................................................................................ 73

5.6. GUARDAR VALORES DE VARIABLE ............................................................. 74

5.6.1. Guardar Valores en Archivo de Texto ....................................................... 74

5.7. IMPORTAR DATOS ......................................................................................... 75

5.7.1. Lectura del archivo de texto:...................................................................... 76

5.7.2. Asignacin de los valores del archivo de texto a las variables requeridas: 76

5.7.3. Ventana con los datos ya ledos de un archivo .txt.................................... 76

5.8. PROGRAMACIN DE DISEO....................................................................... 78

5.8.1. Cambio de unidades de variable en concordancia al Marco Terico ........ 78

5.8.2. Procesamiento de variables con ecuaciones............................................. 78

5.8.3. Comparaciones por medio de condicionales ............................................. 79

5.8.4. Resultados................................................................................................. 79

5.8.5. Cambio de unidades de resultados en concordancia a unidades de entrada79

5.9. INFORME DE RESULTADOS ......................................................................... 80


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5.10. EJECUTABLE............................................................................................... 83

6 EJEMPLOS DE APLICACIN ............................................................................... 86

6.1. END PLATE ..................................................................................................... 86

6.2. BOLTED FLANGE PLATE ............................................................................... 94

6.3. WELDED UNREINFORCED FLANGE........................................................... 1056.4. GUSSET PLATE ............................................................................................ 113

6.5. BASE PLATE ................................................................................................. 124

7 LIMITACIONES .................................................................................................... 131

7.1. LIMITACIONES TCNICAS........................................................................... 131

7.1.1. End Plate ................................................................................................. 131

7.1.2. Bolted Flange Plate ................................................................................. 131

7.1.3. Welded Unreinforced Flange-Welded...................................................... 132

7.1.4. Gusset Flange Plate ................................................................................ 1327.1.5. Base Plate ............................................................................................... 132

7.2. LIMITACIONES DE INTERFAZ ..................................................................... 133

7.2.1. Casos Puntuales: .................................................................................... 133

8 CONCLUSIONES ................................................................................................. 135

9 BIBLIOGRAFIA.................................................................................................... 136

10 ANEXOS ........................................................................................................... 138


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1 RESUMEN

El trabajo de grado que se desarrolla a continuacin, es un trabajo el cual surge comouna ayuda didctica que busca complementar y abordar una temtica de ingenieracivil, y a mayor profundidad el de las estructuras metlicas. Ya que en el mbitoacadmico de las estructuras metlicas se cuenta con unas bases slidas para eldesarrollo de todo el comportamiento porticado de las mismas, pero se evidencia quelas bases tericas con respecto a las conexiones de los elementos estructurales no loson. Para solventar la problemtica que se vive en las industrias manufactureras deestructuras metlicas, donde se evidencian errores en el diseo de las conexionesmetlicas, hemos elaborado un trabajo de grado enfocado esencialmente en eldesarrollo de un software libre para el diseo de conexiones metlicas de acuerdo a laNSR-10. La idea de este software es brindar un apoyo a futuro a la asignatura que seofrece en el nfasis de estructuras de la universidad y brindando la posibilidad de unacomplementacin del software.

Para generar el software se hizo una revisin bibliogrfica de las exigencias que la

Norma Sismo Resistente del 2010 establece para las estructuras metlicas enfocadasa las conexiones metlicas. Luego de tener claro los aspectos que la NSR-10contempla para las conexiones metlicas, se procede a estudiar normas y/o manualesque detallen el diseo de las conexiones planteadas en el anteproyecto.

Para el desarrollo adecuado del software se contempl el programador Python 2.7 elcual brinda las herramientas adecuadas para permitir que el usuario del software puedaindicar los datos de entrada, y evaluarlos para dar una respuesta del comportamiento,aciertos y/o desaciertos que la conexin presenta.

En el desarrollo del trabajo de grado se presenta la metodologa de programacinutilizada para el desarrollo adecuado del anlisis interno diseo como la programacinde la interfaz del programa.

El software que se desarroll se contempl como una herramienta de uso libre, parabrindar la posibilidad que se complemente tanto en la profundizacin de las conexionesexistentes como en la implementacin de nuevas conexiones.

La concepcin del proyecto parte de querer dar una solucin a una problemticapuntual en la academia de la ingeniera civil para construir profesionales, capaces deimplementar nuevas tecnologas flexibles, que contribuyan con una solucin.


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2 INTRODUCCIN

Las estructuras para el humano han sido de gran importancia para el desarrollo de lacivilizacin. La ingeniera civil por medio de la ingeniera estructural realiza su aportepor medio de la construccin. Como principios de la ingeniera esta disear estructurasque busquen la mayor seguridad, economa y que cumpla los requerimientosfuncionales y estticos dentro de un contexto especfico. De acuerdo a estos tresaspectos el ingeniero debe estar en capacidad de resolver los problemas que sepueden presentan a lo largo del diseo de las obras. La capacidad de solucin vieneligada al conocimiento y el constante estudio alrededor de una disciplina, en este casoalrededor de la Ingeniera Estructural.

El diseo estructural se comienza a realizar despus de un diseo previo de unaestructura con unas caractersticas especficas (dimensiones, materiales, lugar deconstruccin, clima, altura, medio ambiente, etc.) Se especifica el tipo de estructura quese quiere realizar despus de hacer un estudio de optimizacin y viabilidad del proyectocon varias alternativas. El diseo estructural debe incluir la distribucin de miembros y

conexiones, con las respectivas caractersticas descritas por medio de grficos, notas,planos, esquemas, etc.

La eleccin de los miembros a utilizar se debe realizar con respecto a la funcin quedeben cumplir. Para esto se debe conocer el comportamiento de cada uno de losmiembros existentes para darles un uso correcto. El correcto uso de cada uno de losmiembros se establece de acuerdo al desempeo que tienen con respecto a lasfuerzas actuantes (tensin, compresin, flexin, torsin y corte) al igual que lainteraccin entre momentos y fuerzas. Despus de conocer los elementos correctospara la estructura, se debe definir el tipo de conexin.

Como objeto de este trabajo de grado nos enfocamos en los fundamentos especficosdel diseo de 5 tipos de conexin en estructura metlica, y en la programacin para eldesarrollo de estas.

2.1. OBJETIVOS

2.1.1. GENERAL

Elaborar un software libre para el diseo de conexiones metlicas en estructurasde tipo armadura y tipo prtico, como herramienta de apoyo para el estudio deestructuras metlicas.

2.1.2. ESPECIFICOS

Desarrollar una plataforma que permita al usuario introducir losdatos de la conexin a disear.

Programar el diseo de conexiones tipo atornillada y soldadabasndose en la NSR-10.


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Generar un reporte al usuario del comportamiento de la conexindiseada.

2.2. ORGANIZACIN DEL DOCUMENTO

Captulo 1 - RESUMEN:Recuento de la finalidad y desarrollo del trabajo de grado.

Captulo 2 - INTRODUCCIN:Panorama de la problemtica principal y objetivos a lograr.

Captulo 3 - MARCO TERICO:Se presenta la teora en la que se fundamenta el trabajo de grado. Esto incluyelas especificaciones generales de diseo presentada en la NSR-10 y ladescripcin de las herramientas de programacin a utilizar, as como laimplementacin de estas herramientas en otras ramas de la ingeniera civil.

Captulo 4 - DISEO DE CONEXIONES METALICAS:Para cada una de las cinco conexiones a tratar se incluye el diseo detallado.

Captulo 5 - IMPLEMENTACIN:Se describe detalladamente como se llev a cabo la programacin paradesarrollar el software CONMET NSR10 v1.0

Captulo 6 - EJEMPLOS DE APLICACION:Se plantean ejemplos de conexiones a disear y se muestran los informes quegenera el software luego de ejecutar los valores de entrada.

Captulo 7 - LIMITACIONES:Se listan las limitantes tanto tericas como de interfaz del software.

Captulo 8 - CONCLUSIONES:Se mencionan las conclusiones con base a los objetivos planteados y laelaboracin del software.

Captulo 9 - BIBLIOGRAFA:Se cita la bibliografa utilizada para el desarrollo del trabajo de grado.

Captulo 10 - ANEXOS:Se mencionan documentos e informes anexos.


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3 MARCO TERICO

La evolucin de la construccin alrededor de la estructura metlica ha sido de granimportancia a nivel mundial por las caractersticas que este material brinda. Laestructura metlica tiene ventajas sobresalientes con respecto a las estructuras dehormign armado. (Rojas, 2008) Algunas de las ventajas que la estructura tiene son: suproduccin industrial permite que su control de calidad se realice en fbrica(prefabricada), permite conocer mejor los esfuerzos en las fibras interiores, tiene unarespuesta flexible a acciones ssmicas, las tcnicas de anlisis son ms cercanas alcomportamiento real de la estructura y tiene una mayor resistencia por cm2 (Romero,1994). La construccin al ir de la mano de la arquitecturas se ve inmersa en la inclusinde nuevos materiales, nuevas formas y as en nuevos mtodos constructivos. Laestructura metlica se ha convertido en una tcnica de innovacin, no solo por ser unamaterial diferente si no tambin por las formas que ste permite construir y losprocesos constructivos que ste incluye. El uso de este tipo de estructuras en Colombiaha evolucionado y en la ltima dcada ha aumentado, pero no se ha logrado explotartodas las ventajas que sta trae. Las ventajas del uso de la estructura metlicapermitiran un avance significante en la construccin Colombiana. El desarrollo deinvestigacin y de estudio alrededor de las estructuras metlicas se ha visto afectadapor ideas falsas de estas aludiendo a los supuestos sobrecostos que estas tienen(Rojas, 2008), caso contrario como la que se le da a la estructura de hormign armado(Romero, 1994).

Para el estudio de esta rea de las estructuras se requiere de una capacidad deanlisis y conocimiento de mayor profundidad y para esto es necesario el uso denuevas herramientas para agilizar procedimientos. (Badoo, 2008) (Abidelah, 2011); Enbsqueda de esa agilizacin y del acompaamiento al aprendizaje de nuevasmetodologas, se busca la adaptacin de la tecnologa actual para desarrollar nuevas

herramientas a modo de software libre. Esta adaptacin se convierte en un procesomuy til y de gran importancia, que sirve para fortalecer esos vacos que existen en lasdistintas disciplinas. A nivel mundial existen varios software de diseo de conexionesmetlicas disponibles en el mercado, la mayora de estas son exclusivas y/o conlicencias.

3.1. SOFTWARE LIBRE

El uso de software libre es una herramienta poco utilizada a nivel nacional, debido alpoco tiempo que lleva sta en el mercado nacional de la ingeniera civil y hasta ahorase est empezando a desarrollar. En el mercado se pueden encontrar diferentes

programas que facilitan realizar clculos y diseos pero estos tienen el problema de serde difcil adquisicin, lo que dificulta el desarrollo de esta herramienta y su difusin. Anivel nacional, no existe software libre que disee conexiones, ni a nivel acadmico lossuficientes recursos destinados para adquirir software comercial que tienen licenciasque seran de gran utilidad. Una de las caractersticas de este software existentes esque son programas donde la mayora de estos no se dejan modificar para aplicacionesms especficas. Lo que se desconoce acerca del software libre es que tienen laposibilidad de contar con licencia GNU (General PublicLicense/Licencia Pblica


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General), para convertirlos en software libre, de fcil acceso y adquisicin, lo que harade la prctica acadmica y profesional una actividad ms completa.

La herramienta a modo de software libre permite agilizar tiempo en el anlisis y en eldiseo de estructuras metlicas, como tambin hace del estudio algo ms ldico y demayor comprensin (fundation, 2014). En el caso de las conexiones metlicas permiterealizar verificaciones y anlisis del funcionamiento de las conexiones de manerarpida. Debido a esta situacin se quiere crear una herramienta de apoyo al estudio delas estructuras metlicas, haciendo uso de nuevas tecnologas que se adaptan a lasnecesidades. Para esto se desarrollar un software libre, capaz de complementar elconocimiento del usuario. Esto con el objetivo de reducir el tiempo dedicado a loscomprobacin del comportamiento de las conexiones diseadas, sin dejar a un lado lacapacidad crtica del ingeniero, al estar enfrentado a una problemtica de diseo. Ydejando en pie gran cantidad de herramientas sustentando la importancia acadmica yprofesional, lograr una posible futura materia dedicada a las conexiones metlicas anivel pregrado o postgrado (Bonaccorsi, 2003).

3.2. PYTHON

Python es un lenguaje de programacin que consiste en diversas estructuras de datosorientada a objetos presentando una solucin simple pero eficaz. Python cuenta confacilidad guiones y aplicaciones en muchas reas y permite su implementacin envarias plataformas (Ocampo, 2014).

El intrprete de Python y la extensa biblioteca estndar estn disponible libremente, enforma de fuentes o ejecutables, para las plataformas ms importantes en la sede webde Python http: / /www.python.org,y se pueden distribuir libremente(Ocampo, 2014)(fundation, 2014) (Lutz, 2013).

Para el desarrollo del trabajo de grado nos enfocamos en que el lenguajecomputacional utilizado en la realizacin del software libre, cumpliera con lascualidades amigables para el desarrollo e implementacin a futuro del mismo. Paraesto se opt por utilizar Python 2.7 como lenguaje programador, en la plataformaEclipse, siendo esta facilitadora de la elaboracin y edicin del cdigo (fundation,2014).

Una de las ventajas de utilizar este lenguaje es la gran acogida que ha tenido en lacomunidad computacional, por lo tanto se tiene un gran acceso a la solucin deconflictos que se puedan presentar en el desarrollo del trabajo de grado. Para la partegrfica se us Tkinter el cual es unaherramienta de labiblioteca grfica Tcl/Tk parael lenguaje de programacin Python.Se considera un estndar para lainterfaz grficade usuario (GUI) para Python y es el que viene por defecto con la instalacinparaMicrosoft Windows (Grayson, 2000) (fundation, 2014).
http://www.python.org/http://www.python.org/http://es.wikipedia.org/wiki/Bindinghttp://es.wikipedia.org/wiki/Biblioteca_(inform%C3%A1tica)http://es.wikipedia.org/wiki/Tcl/Tkhttp://es.wikipedia.org/wiki/Lenguaje_de_programaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Interfaz_gr%C3%A1fica_de_usuariohttp://es.wikipedia.org/wiki/Interfaz_gr%C3%A1fica_de_usuariohttp://es.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Windowshttp://es.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Windowshttp://es.wikipedia.org/wiki/Interfaz_gr%C3%A1fica_de_usuariohttp://es.wikipedia.org/wiki/Interfaz_gr%C3%A1fica_de_usuariohttp://es.wikipedia.org/wiki/Interfaz_gr%C3%A1fica_de_usuariohttp://es.wikipedia.org/wiki/Lenguaje_de_programaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Lenguaje_de_programaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tcl/Tkhttp://es.wikipedia.org/wiki/Biblioteca_(inform%C3%A1tica)http://es.wikipedia.org/wiki/Bindinghttp://www.python.org/


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3.2.1. Libreras de Python.

Existen libreras en Python para el manejo de grficos, nmeros, mdulos, estructurasde texto, para comprimir, directorios de acceso, tipos de datos, etc. (Wagstaff, 2013)(fundation, 2014) (Grayson, 2000).

Dentro de estas categoras existen mdulos los cuales se encargan de una funcin enespecial. Dentro de nuestro software se utilizaron algunos de los mdulos que acontinuacin se muestran (Grayson, 2000) (Wagstaff, 2013).

Buit-in Funtions: El intrprete de Python tiene una serie de funciones y tiposconstruidos en l que siempre estn disponibles para la construccin decondicionales y funciones.

Numeric and Mathematical Modules: Los mdulos descritos en este captuloproporcionan funciones numricas y relacionadas con las matemticas y tipos dedatos. El mdulo de nmeros define una jerarqua abstracta de tipos numricos.Los mdulos de math y cmath contienen diversas funciones matemticas de

punto flotante y nmeros complejos. El mdulo decimal apoya representacionesexactas de nmeros decimales, utilizando la aritmtica de precisin arbitraria. Custom Python Interpreters: Los mdulos que se describen en este captulo

permiten interfaces de redaccin similares a intrprete interactivo de Python. Sise quiere un intrprete en Python que soporte alguna caracterstica especialadems del lenguaje Python base, se debe buscar en el mdulo de cdigorespectivo.

Multimedia Services: Los mdulos que se describen en este captuloimplementan diversos algoritmos o interfaces que son tiles principalmente paraaplicaciones multimedia. Estn disponibles a discrecin de la instalacin.(Grayson, 2000) (Wagstaff, 2013)

3.3. APLICACIONES EN LA INGENIERIA

Haciendo un recuento de los software libre que complementa la Ingeniera Civilpodemos encontrar diversidad de software, los cuales sirven para resolver de formageneral casos de aplicacin. Los software encontrados estn enfocados a temas como:Hidrulica de canales, clculo de tuberas, conversin de unidades, solucin desistemas estticos, anlisis matricial, entre otros.

Por ejemplo el software SOFTWARE COLUMBIA realiza un anlisis de prticos de npisos con n luces, teniendo como datos de entrada luces, alturas, rigideces, y dando

como resultado fuerzas y momentos en los elementos (SEDNA, 2013).Existe de igual forma software para el clculo de esfuerzos en armaduras metlicas,isostticas e hiperestticas, como lo es el SOFTWARE GALILEO que determina losesfuerzos en cada barra y realiza un informe el cual se puede imprimir (SEDNA, 2013).

Existen otros ms puntuales como lo es el software para el clculo de esfuerzos enarcos biarticulados con un clculo de una estructura parablica llamado SOFTWARETHALES (SEDNA, 2013).


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Al igual que un sin nmero de software que despejan problemas estticos, sumatoriasde fuerzas, clculos de centro de gravedad y momentos de inercia de seccionesformadas con la combinacin de figuras planas y secciones formadas con perfiles dobleT, Z, U y otros.

El software libre tiene gran desarrollo alrededor de la ingeniera civil, y por lo tanto seconsider de gran ayuda la elaboracin del software planteado.

3.4. NSR-10

La informacin presentada est basada en el Captulo F de la NSR-10.

3.4.1. Proceso de Diseo.

El diseo de estructuras metlicas no est definido como una gua paso a paso, perodebe incluir el estudio de las solicitaciones requeridas para garantizar el buenfuncionamiento de la conexin (AIS.NSR-10, 2010).

3.4.1.1. Eleccin de Conexin.

Las conexiones se eligen de acuerdo a la funcin que requieren cumplir,aspectos funcionales, como de aspectos econmicos, estticos y de servicio.Para realizar la eleccin existente algunas preguntas que se deben realizar paraas llegar a la eleccin correcta.

Conexiones rgidas, semirrgidas, articuladas? Se utilizaran, prticos rgidos oestructuras arriostradas? Cul es la magnitud, distribucin y frecuencia decargas en los elementos? Existen variaciones de temperatura? De qumagnitud son los asentamientos? Qu tipo de suelo soportara la estructura?Qu disponibilidad de servicios se van a presentar? (Clement, 2011)

Como estas preguntas se pueden presentar muchas ms, y entre ms a fondose conozco sobre las caractersticas de la estructura a disear, mejor conexinse va a elegir. (Clement, 2011)

3.4.2. Materiales.

El acero fue descubierto de forma improvisada en el momento que se le aadicarbono al hierro hace ms de 5000 aos. A mediados del siglo XIX se comenzaron arealizar los primeros procesos industrializados de produccin de acero, pero hasta

finales del siglo XX se comenz a industrializar el proceso de formacin de los acerosestructurales. En un principio se utilizaban nicamente para obras de gran magnitudcomo puentes y edificios altos. Con el paso del tiempo se ha incluido varios tipos deacero en la normativa de construccin de los diferentes pases. En el caso deColombia, el Instituto Colombiano de Normas Tcnicas (Icontec) es la entidadencargada de la codificacin de la norma NTC (Norma Tcnica Colombiana). (Clement,2011)


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3.4.2.1. Acero de bajo carbono.

El acero presenta dos ventajas frente a otros materiales como la madera, elconcreto armado, la mampostera, etc. Una de ella es la ductilidad que presentael material y la segunda es la alta resistencia que puede llegar a tener frente alos diferentes esfuerzos actuantes. El acero tiene una propiedad de granimportancia que es su distribucin interna, la cual le da una resistencia igualtanto en tensin como a compresin.

Para estudiar el comportamiento del acero se presenta la curva de Esfuerzo vsdeformacin del acero.

La grafica se divide en tres zonas principalmente. La primera zona, llamada lazona elstica se caracteriza porque la relacin entre carga y deformacin semantiene de forma lineal. La segunda zona, llamada la zona plstica secaracteriza por deformaciones amplias sin incrementos en el esfuerzo. Latercera y ltima zona, llamada zona de endurecimiento por deformacin se

caracteriza por un aumento en la deformacin debido al incremento en elesfuerzo. La relacin de deformacin unitaria que se presenta en la zona deendurecimiento por deformacin es de diez a veinte veces mayor que lacorrespondiente a la zona elstica. (Clement, 2011)

3.4.2.2. Acero Estructural.

La NSR-10, en el captulo F.2.1.5, especifica diferentes tipos de acero para usoestructural. Es por esto que se presenta la tabla con las especificaciones deesos aceros, donde se observan las propiedades de cada uno de ellos(Designacin segn la NTC y la ASTM, el esfuerzo de fluencia segn el espesor,y el tipo de acero del que se compone.) (AIS.NSR-10, 2010)

En el captulo F.2.2.4 de la NSR-10 se explica las propiedades de los miembrosy los lmites de la relacin ancho espesor segn el esfuerzo al que se somete elelemento. (Ver tablas F.2.2.4-1a, F.2.2.4-1b. De la NSR-10)

3.4.2.3. Perfiles Estructurales.

Los miembros que componen las estructuras metlicas pueden ser laminados oensamblados. Los laminados son una nica pieza, mientras los ensambladosson perfiles que se componen de varias piezas unidas por soldadura, remacheso pernos. (Clement, 2011)

3.4.2.4. Otros Materiales.

En el diseo y la construccin de estructuras metlicas se requiere conocer laspropiedades de los materiales de otros elementos que componen la estructuracomo cables, fundicin y forja, pernos, arandelas y tuercas, metal de aporte dela soldadura, conectores de cortante. (Clement, 2011)


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3.4.3. Tensin

El estado de tensin se presenta cuando existe una carga aplicada axialmente sobreun extremo, en el centroide de la seccin (AIS.NSR-10, 2010).

3.4.3.1. reas Seccin Transversal.

La seccin transversal tiene tres consideraciones cuando se existen esfuerzosde tensin:

rea Bruta: rea total de la seccin transversal del miembro

rea Neta: rea bruta menos el rea de las perforaciones realizadas en laseccin para pernos o remaches. (Clement, 2011)

=

Ec. 1(Clement,2010)

Dnde:

t= espesor de la placa mm

d= dimetro modificado del hueco mm (3.2mm mas del dimetro nominal del perno).(NSR10, F.2.2.4.3.2)

An= rea Neta mm

Ag=rea gruesa mm

En el caso de existir hueco con espaciamiento variables el rea neta se

calcular de la siguiente manera:

2=( ) +(4

) Ec. 2(Clement,2010)

Dnde:

s= paso, distancia entre huecos medida en la direccin de carga, mm

g= gramil, distancia entre huecos medida perpendicularmente, mm

rea Neta Efectiva: En el caso de presentarse concentracin de esfuerzos y

rezago de cortante que disminuyen la capacidad de conexin, el rea netaefectiva se calcula con la siguiente formula: (Clement, 2011)= Ec.3

(Clement,2010)

Dnde:

U es el factor de rezago (NSR 10, tabla F.2.4.3.1)

Para platinas de empalme con perforaciones el rea neta efectiva An* no debeser mayor a 0.85*Ag (F.2.10.4.1b).


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3.4.3.2. Resistencia de Diseo.

La resistencia de diseo de elementos sometidos a tensin pura se calculateniendo en cuenta dos criterios.

Estado Lmite de Fluencia: controla el alargamiento excesivo en el miembro

= 0.9

=

Ec. 4(Clement,2010)

Estado Lmite de Rotura: la relacin del efecto de la plastificacin que sepresenta en la seccin neta diseando con Fu o en la seccin bruta con Fy, esdespreciable (Clement, 2011)

= 0.75

=

Ec. 5

(Clement,2010)

Dnde:

= factor de resistencia

Rn = Resistencia nominal (kN)

Fy = Esfuerzo mnimo especificado de fluencia del material (Mpa)

Fu = Resistencia a la tensin mnima especificada (Mpa)

3.4.3.3. Esbeltez.

La NSR-10 no establece lmites de esbeltez pero s se recomienda que el factorK*l/r sea menor a 300, para reducir deformaciones debido al peso propio.

3.4.4. Compresin.

El estado de compresin se presenta cuando existe una carga aplicada axialmentesobre un extremo, en el centroide de la seccin (AIS.NSR-10, 2010).

3.4.4.1. Resistencia de Diseo.

La resistencia de diseo de elementos sometidos a compresin pura se calcula

de la siguiente manera:

= Ec.6 (NSR-10)

Dnde:

Fcr=Esfuerzo de pandeo por flexin (Mpa)

Ag= rea del acero (mm)


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3.4.5. Conexiones.

La estructura metlica se disea para que funcione como un conjunto, para esto serequiere conectar los diferentes miembros que en un principio se encuentranseparados. Para esto se requiere especificar el tipo de unin que se va a utilizar(AIS.NSR-10, 2010).

3.4.5.1. Uniones remachadas

Las uniones remachadas presentan la ventaja de construir juntas rgidas. Es poresto que su uso era muy frecuente. La tecnologa ha permitido el desarrolloalrededor de la soldadura y de pernos de alta resistencia que conjuntos permitenalcanzar mayor rigidez a un menor costo, lo que ha hecho desde ah menosfrecuente el uso de las uniones remachadas. (Takeuchi, 2002)

Los remaches son elementos de acero dctil, de seccin circular, que cuentancon una cabeza en cada extremo la cual se coloca una vez se instala el

remache. Su instalacin se ve afectada por la manipulacin de maquinaria paracolocar las cabezas en obra. (Takeuchi, 2002)

El diseo de este tipo de unin no se especifica a continuacin, ya que su usohoy en da es mnimo, pero su comportamiento es muy similar al de las unionesempernadas. (Takeuchi, 2002)

3.4.5.2. Uniones Empernadas

Las uniones empernadas hoy en da son las ms utilizadas por su economa.Los pernos estn compuestos por un vstago roscado en parte de su longitud,donde recibe una tuerca y un cabezal de forma hexagonal. Las uniones

empernadas pueden ser de dos tipos, diferencindose por la forma detransmisin de cargas.

Uniones por aplastamiento

Uniones por deslizamiento crtico

Los pernos que se utilizan en las conexiones empernadas deben estar incluidosen una de las tres calidades: A307, A325 y A490 segn la ASTM. En Colombialos pernos se clasifican de acuerdo a la norma SAE como Grado 2, Grado 5 yGrado 8, los cuales tiene resistencia similar a los ASTM A307, A325 y A490,pero no tienen las mismas dimensiones. (Takeuchi, 2002)

3.4.5.3. Uniones por Aplastamiento

Las uniones por aplastamiento, tambin conocidas como uniones a cortante norequieren ser apretados por torque, ya que la friccin de los elementosconectados se desprecia. Al ser sometidas a una carga en la direccin de losejes de los miembros conectados, los pernos entran en contacto con la


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superficie del miembro generando aplastamiento y fuerzas de cortante en laseccin transversal de los pernos. (Takeuchi, 2002)

El diseo de las uniones empernadas debe incluir el anlisis de los siguientesaspectos: tensin en el elemento conectado, cortante en los pernos,aplastamiento, desgarramiento, tensin y cortante, bloque de cortante, se debetener el valor mnimo de tensin de instalacin para pernos (NSR-10, F.2.10.3-2). (Takeuchi, 2002)

3.4.5.4. Pernos en tensin

La NSR-10 establece que la resistencia a tensin de un perno est dada por:

= = Ec. 7 (NSR-10)

Dnde:

= factor de resistencia, 0.75

Fnt = resistencia nominal a la tensin (NSR-10, F.2.10.3-2) (Mpa)

Ab = rea nominal del vstago sin roscas (mm2)

3.4.5.5. Pernos en cortante

La NSR-10 establece que la resistencia a cortante de un perno est dada por:

= = Ec. 8 (NSR-10)

Dnde:


Fnv = capacidad de cortante (NSR-10, F.2.10.3-2) (Mpa)


3.4.5.6. Pernos a tensin y cortante

En el caso de que la conexin empernada est sometida a esfuerzos de tensiny de cortante, se debe verificar que el esfuerzo combinado no supere laresistencia del material. Para ese caso la resistencia de diseo del perno seestablece con la siguiente frmula:

= Ec. 9 (NSR-10)Dnde:


Fnt = resistencia nominal a la tensin modificada por cortante (Mpa). (EcuacinF.2.10.3-3, NSR-10)



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= 1.3

Ec. 10 (NSR-10)

3.4.5.7. Aplastamiento.

La resistencia al aplastamiento est determinada por:

Tamao de la perforacin (Estndar, alargadas, agrandadas, pocoalargadas)

Deformacin aceptable.

Distancia entre perforaciones y borde: la resistencia aumenta a medidaque la distancia del borde aumenta. La distancia entre centros de

perforaciones no podr ser menor a 2 2/3 veces el dimetro nominal delperno. Se recomienda una distancia mnima de 3 veces el dimetro. Lasdistancias mximas entre perforaciones se observan en la NSR-10,F2.10.3.3 al igual que las distancias mnimas en la Tabla F.2.10.3-4.

La resistencia de diseo se establece a partir de las siguientesecuaciones:

Perforacin estndar, agrandada o poco alargada (independiente de ladireccin de aplicacin de la carga), perforacin alargada (aplicacin decarga paralela al sentido de alargamiento)

Teniendo en cuenta la deformacin

= 1.2 2.4 Ec. 11 (NSR-10)

Sin tener en cuenta la deformacin

= 1.5 3.0 Ec. 12 (NSR-10)

Perforacin alargada (aplicacin de carga perpendicular al alargamiento)

Teniendo en cuenta la deformacin

= 1.0 2.0 Ec. 13 (NSR-10)

Dnde:


Lc = Distancia libre en la direccin de la fuerza, entre el borde de la perforacinconsiderada y el borde de una perforacin vecina o el borde del material (mm)

d = dimetro del perno (mm)


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Fu = resistencia a la tensin mnima del elementado conectado (Mpa)


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t = espesor de la pared crtica conectada (mm)

3.4.5.8. Bloque de Cortante.

El bloque de cortante existe cuando en un plano del miembro conectado existeesfuerzos de cortante y en el plano perpendicular existen esfuerzos de tensin.

La resistencia de diseo se halla por medio de la suma de resistencias, deacuerdo a la combinacin de estados de esfuerzos que se presente. Laresistencia de diseo es:

= 0.6 + Ec. 14 (NSR-10)

Se debe comprobar que:

= 0.75

0.6 +

0.6 +

Ec. 15 (NSR-10)

Dnde:

Agv = rea bruta solicitada por cortante (mm2)

Anv = rea neta solicitada por cortante (mm2)

Ant = rea neta solicitada por tensin (mm2)

Si el esfuerzo de tensin es uniforme Ubs=1, en el caso de no ser uniformeUbs=0.5

3.4.5.9. Uniones Soldadas

La soldadura consiste en la conexin de dos elementos por medio de un metalfundido. Para generar la soldadura se utiliza un alambre o varilla de un materialespecfico, denominado metal de aporte, el cual se funde a altas temperaturas yse coloca en el lugar de conexin. El material de los miembros a conectar sedenomina metales base, los cuales se funden y se mezclan con el metal deaporte. En el momento que se enfran los materiales se consolida una uninrgida.

Las ventajas de las uniones soldadas son:

Mayor Simplicidad en el detallado

Menor peso en los elementos

Menor Costo

Menor espacio de ocupacin


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Facilidad de reforzamiento y reparacin de estructuras


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Las desventajas de las uniones soldadas son:

La aplicacin de la soldadura requiere de estrictos controles de calidad

Se producen esfuerzos residuales en el enfriamiento de la soldadura quepueden modificar el comportamiento estructural de los miembros

3.4.5.10. Procedimiento para soldar

Las soldaduras deben cumplir con las provisiones del Cdigo de SoldaduraEstructural de la Sociedad Americana de Soldadura.

El procedimiento de arco elctrico es el nico procedimiento utilizado parasoldadura de elementos estructurales. Consiste en fundir una barra del metal deaporte formando un arco elctrico por cortocircuito entre la barra y los elementosque se sueldan. Se debe minimizar la creacin de poros dentro de la soldadurapara no disminuir a resistencia de la soldadura. Existen cuatro procesos pararealizar la soldadura de arco elctrico. (AIS.NSR-10, 2010)

Electrodo Revestido SMAW

Arco Sumergido SAW

Arco protegido con gas GMAW

Alambre con ncleo fundente FCAW

3.4.5.11. Tipos y Posiciones de Soldadura

Existen tres tipos de soldadura acanalada, filete, tapn o ranura. Y las posibles

posiciones de aplicacin de soldadura son plana, horizontal, vertical, sobrecabeza. (AIS.NSR-10, 2010)

3.4.5.12. Simbologa

La simbologa de la soldadura fue establecida por la American Welding Society(AWS). Crearon la simbologa para representar las caractersticas de lasoldadura requerida en una conexin. Esta simbologa fue incluida en el CdigoColombiano de Soldaduras (AIS.NSR-10, 2010)

3.4.5.13. Diseo de la Soldadura

Soldaduras Acanaladas

Las soldaduras acanaladas de penetracin completa pueden tener la mismaresistencia de los elementos que se requieran conectar. Para obtener laresistencia de diseo se debe ser estricto en el biselado de las piezas que sevan a unir.


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Soldaduras de Filete

La resistencia de diseo de este tipo de soldadura es igual al producto de lagarganta efectiva (t), por la longitud del cordn, y por la resistencia de diseo.

En el caso de disear soldadura, donde las caras forman 90, entonces:

= 0.707 Ec. 16 (NSR-10)

Los electrodos se representan con la letra E, seguida de 4 dgitos, donde losprimeros dos corresponde a la resistencia del material en Ksi, y los otros doscorresponde a cierta condicin que se debe cumplir (posicin, polaridad de lacorriente, etc.). En los planos de diseo las soldaduras se denotan con losltimos dos dgitos como XX, ya que los otros dos dgitos no afectan en eldiseo.

Para el diseo se requiere tener en cuenta la longitud del cordn, el tamaodel cordn y el tipo de electrodo. La resistencia de diseo de la soldadura de

filete se halla de la siguiente manera:

= = 0.7070.6 Ec. 17 (NSR-10)

Dnde:

D = el tamao de la soldadura (mm)

l = longitud del cordn (mm)

Fexx = resistencia de la soldadura (MPa)

= factor de resistencia 0.75

La resistencia de una soldadura de 1mm de tamao y de 1 mm de longitudtiene se calcula:

= 0.318 Ec. 18 (NSR-10 )

Los tamaos mnimos de soldadura se presentan en la NSR-10, TablaF.2.10.2-4, al igual que otras limitantes como tamaos mximos de soldadurase encuentran en el numeral F.2.10.2.2 de la NSR-10.


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4 DISEO DE CONEXIONES METLICAS

4.1. EXTENDED END PLATE

4.1.1. General

La conexin placa de extremo est conformada por la soldadura de la viga a la placade extremo y esta es pernada a la columna. Las 3 configuraciones de conexiones deplaca de extremo se incluyen en el diseo de acuerdo a la norma AISC SeismicProvisions.

El comportamiento de esta conexin depende de los esfuerzos resistentes de susdiferentes componentes (resistencia a flexin de la viga, resistencia a flexin de laplaca de extremo, resistencia a flexin de la columna en la zona panel, ruptura de lospernos por tensin, ruptura de los pernos por cortante o la resistencia de las diferentessoldaduras.

Las conexiones de placa de extremo son utilizadas en conexiones resistentes amomento (SMF) y en conexiones de resistencia a momento intermedio (IMF). (AISC-Guide4., 2012) (AISC358-10, 2014)

4.1.2. LmitesPrecalificados

4.1.2.1. Limitantes de la Viga

La viga debe cumplir lo siguientes aspectos:

La viga debe ser armada o soldadas de perfil en I, cumpliendo con losaspectos requeridos mencionados en la seccin 2.3 de AISC 358-10.

D debe cumplir con los rangos establecidos en la tabla 6.1.

No tiene limitantes en cuanto al peso/unidad de longitud.

El espesor del alma debe cumplir con los rangos establecidos en la tabla6.1

Para sistemas SMF la relacin de palmo contra profundidad debe sermayor a 7.

Para sistemas IMF la relacin de palmo contra profundidad debe sermayor a 5

La relacin ancho-espesor del alma con la placa de la zona panel debecumplir los requerimientos establecidos AISC Seismic Provisions.


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En caso de usar brazos laterales debe cumplir con lo establecido en elAISC Seismic Provisions.

La zona protegida debe ser calculada de la siguiente forma:El menor entre: D de la viga y 3*bf

4.1.2.2. Lmites de la Columna

La columna debe cumplir con los siguientes aspectos:

La placa de extremo debe ser conectada a la aleta de la columna.

El perfil de la columna debe ser como mximo un W36.

No tiene limitantes de peso sobre unidad de longitud.

No tiene limitante en cuanto al espesor de la aleta.

La relacin entre el ancho y el espesor del aleta con el espesor de laplaca deben cumplir con los requerimientos de la AISC SeismicProvisions.

4.1.2.3. Limites relacin Columna-Viga

Relacin de las medidas Columna-Viga deben cumplir los siguientes aspectos:

La zona de fluencia debe cumplir los requerimientos establecidos en laAISC Seismic Provisions.

La relacin de momento Viga-Columna debe cumplir con losrequerimientos de la AISC Sismic Provisions.

4.1.2.4. Placas de Continuidad

Las placas de continuidad en caso de ser utilizadas deben satisfacer losiguiente:

La necesidad de las placas de continuidad ser establecida de acuerdo alnumeral 6.10 de AISC 358-10

Debe cumplir lo establecido en el numeral 6.10 de AISC 6.10.

Las placas de continuidad deben estar soldadas a la columnasatisfaciendo los requerimientos de la AISC Seismic Provisions.

4.1.2.5. Pernos

Los pernos deben cumplir con los requerimientos del captulo 4 de AISC 358-10.


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4.1.3. Detalles de Conexin

4.1.3.1. Espaciamiento entre pernos

El valor mximo para el espaciamiento horizontal entre pernos es igual al anchode la aleta de la viga.

4.1.3.2. Distribucin de Pernos en la Placa

La distancia mnima para la distancia entre la viga y los pernos es del dimetrodel perno ms 1/2 de pulgada para pernos hasta de 1 pulgada. Para pernos demayor dimetro la distancia debe ser de un dimetro ms de pulgada comomnimo.

La distancia mnima entre filas de pernos debe ser de 8/3 el dimetro del perno.

4.1.3.3. Espesor Placa de Extremo

El espesor de la placa de extremo debe ser mayor o igual a espesor de la aletade la viga. El grosor efectivo de la placa no debe ser mayor al grosor de la aletade la viga ms una pulgada.

4.1.3.4. Atiesador de Placa de Extremo

La longitud mnima del atiesador est determinado por:

hstLst =

tan30 Ec. 19

Donde hst es la altura desde la parte exterior de la aleta de la viga hasta el

borde superior de la placa de extremo.

4.1.3.5. Cuas

El uso de las cuas debe hacerse siguiendo las especificaciones de RCSCSpecifications

4.1.3.6. Detalles de Soldadura

Las soldaduras deben cumplir con los siguientes aspectos:

No se permite el uso de huecos de acceso

La Soldadura de la aleta de la viga a la placa de extremo debe ser CJP(Complete Joint Penetration). La raz de la soldadura debe estar al lado de laaleta de la viga. La cara superior de la aleta debe tener un cordn de 5/16pulgadas de soldadura.

La soldadura del alma a la placa de extremo puede ser de cordn de CJP.En caso de utilizar de cordn debe estar diseada para soportar toda la


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tensin generada en la cara interior de la aleta hasta 6 pulgadas despus dela ltima fila de pernos.

En caso de utilizar atiesadores se debe utilizar soldadura CJP.

4.1.4. Procedimiento de Diseo4.1.4.1. Especificaciones de la Columna- Perfil W

Las caractersticas geomtricas del perfil de la columna necesarias para eldiseo realizar son: (AISCManual, 2005)

twc = Espesor del alma (mm)

Bfc = Ancho de la aleta (mm)

Dc = Altura columna (mm)

tfc = Espesor de la aleta (mm)

Fyc = Esfuerzo mnimo especificado de fluencia del material (Mpa)

Fuc = Resistencia a la tensin mnima especificada (Mpa)

4.1.4.2. Especificaciones de la VigaPerfil W

Las caractersticas geomtricas y las caractersticas de material de la vigaespecificadas en la AISC Manual deben ser determinadas. (AISCManual, 2005)

twb = Espesor del alma (mm)

Bfb =Ancho de la aleta (mm)

Db = Altura de la viga (mm)

tfb = Espesor de la aleta (mm)

Sx =Mdulo Plstico (mm)

Fyb = Esfuerzo mnimo especificado de fluencia del material (Mpa)

Fub = Resistencia a la tensin mnima especificada (Mpa)


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4.1.4.3. Longitud de la zona protegida

Para determinar la longitud de la zona protegida de la viga se debe elegir elmenor valor entre la altura de la viga y 3 veces el valor del ancho de la aleta dela viga. (AISC360-10, 2010)

4.1.4.4. Localizacin de la Rtula Plstica

La longitud Lp es la distancia desde la cara de la columna al sitio de laformacin de la articulacin plstica. Esta longitud es el menor valor entre0.5*Db y 3*Bfc segn la AISC 358-10. (AISC358-10, 2014)

4.1.4.5. Placa de Extremo

Las caractersticas geomtricas y las caractersticas de material de la placa deextremo deben ser especificadas. Las caractersticas de los materiales seencuentran determinadas en la NSR-10. (AISC358-10, 2014)

tp = Espesor de Placa (mm)

bp= Ancho de Placa (mm)

g = Espaciamiento entre Pernos (mm)

pf1 = Distancia de Fila Externa de Pernos a Aleta de Viga

pf0 = Distancia de Fila Interna de Pernos a Aleta de Viga

Fyp= Esfuerzo mnimo especificado de fluencia del material de la placa(Mpa)

Fup = Resistencia a la tensin mnima especificada del material de laplaca (Mpa)

Se requiere hacer el clculo de otras propiedades geomtricas de la conexin.(ASCE/SEI7-10, 2010)

h0 = Db + pfo tfb

2

Ec. 20. (ASCE/SEI7)

Dnde:

h1 = Db pfi tfb

tfb2

Ec. 21.

ho = Distancia desde el centro de la aleta hasta la lnea exterior de pernos (mm)

hi = Distancia desde el centro de la aleta hasta la lnea i de pernos (mm)


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4.1.4.6. Esfuerzos Actuantes

Los esfuerzos producidos por la carga muerta y la carga viva en la conexin secalculan de acuerdo a la AISC 358-10 como se muestra a continuacin.(AISC358-10, 2014)

El cortante actuante= 1.2 + 1.6

El momento actuante

= 1.2 + 1.6 M

Dnde

CM = Cortante producido por Carga Muerta (kN)

CV = Cortantes producido por Carga Viva (kN)

MM = Momento producido por Carga Muerta (Mpa)

MV = Momento producido por Carga Viva (Mpa)

4.1.4.7. Dimetro de Pernos

Ec. 22 (AISC 358-10)

Ec. 23 (AISC 358-10)

Determinar el dimetro mnimo requerido se encuentra igualando el momentomayorado en la cara de la columna y el momento resistente de los pernos sinconsiderar esfuerzos por palanca. (AISC358-10, 2014)

dperno minimo = 2 Mu

Ec. 24. (AISC

n Ft (ho + hi) 358-10 )

Dnde

n = 0.75

Ft = Esfuerzo resistente a tensin de los pernos - AISC Specification Tabla J3.2 (Mpa)

Mu = Momento actuante en la cara de la columna (Mpa)

4.1.4.8. Espesor de Placa de Extremo (tp)

El espesor de la placa de extremo, de acuerdo a la AISC Design Guide 4 debetener un espesor mnimo dependiendo de la distribucin de los pernos con

respecto a la viga como se muestra en la Fig. 1 Esquema END PLATE. (AISC-Guide4., 2012) (Pardo, DISEO DE CONEXIONES PARA SISTEMAS DERESISTENCIA SISMICO CON PLACA DE EXTREMO DE 4 PERNOS)


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Fig. 1 Esquema END PLATE

1s =

2bp g

Si pfi > s, entonces, pfi = s

Yp =bp 1

[h1 (1

+ ) + h0 (1 1 2

) ] + h1 (pfi + s)Ec. 24 (AISC 358-

10)2 pfi s

pf0 2 g

(db)2Pt = ( )

4

Mnp = 2 Pt (h0 + h1)

Espesor mnimo de placa.

Ec. 25. (AISC -Design Guide 4)

Ec. 26 (AISC -Design Guide 4)

1.11 Mnptp =

d Fyp Yp

El momento nominal resistente de la placa Fig. 2 Diagrama deequilibrio resistencia de los pernos.

Ec. 27. (AISC -Design Guide 4)

Dnde:

=

b = 0.9

2

1.11

Ec. 28. (AISC -

Design Guide 4)

Yp = Lnea de tensin de la placa de extremo (mm)

d =0.9


35/146

35

Fig. 2 Diagrama de equilibrio resistencia de los pernos.

4.1.4.9. Fuerza Actuante sobre la Aleta de la Viga

La fuerza actuante en la aleta de la viga segn la AISC 358-10 debe sercalculada de acuerdo al diagrama de equilibrio mostrado en la Fig. 3 Diagramade equilibrio aleta de viga. (Pardo, Estructuras Metalicas 2 Segun AISC 2010.Vol.2, 2010)

Dnde:

Ffu =

Mf

dv tfv

Ec. 29. (AISC 358-10 )

Ffu = Fuerza actuante sobre la aleta de la viga

Fig. 3 Diagrama de equilibrio aleta de viga


36/146

36

4.1.4.10. Estado lmite de Fluencia al Corte en la Placa de Extremo

Verificacin de la Resistencia de Fluencia al Corte en la placa de extremo. Sedebe cumplir la siguiente condicin. (Pardo, DISEO DE CONEXIONES PARASISTEMAS DE RESISTENCIA SISMICO CON PLACA DE EXTREMO DE 4PERNOS)

Ffu

2< d 0.6 Fyp bp tp

Ec. 30. ( AISC 358-10)

4.1.4.11. Estado Lmite de Rotura a Corte en la Placa de Extremo

Verificacin de la Resistencia de rotura al corte de la placa de extremo. Se debecumplir la siguiente condicin:

Ffu

2< n 0.6 Fup An

Ec. 31. ( AISC 358-10)

An = tp (bp 2 (perno + 3mm) Ec. 32. ( NSR-10 )

Dnde:

Ffu = Fuerza actuante sobre la aleta de la viga (N)

Fup = Resistencia a la tensin mnima especificada del material de la placa (Mpa)

An = rea neta de la placa de extremo (mm2)

perno = Dimetro de pernos (mm)

4.1.4.12. Resistencia de Rotura al Corte de los Pernos y Estado Lmite

de Aplastamiento de los Pernos y Desgarre de la Placa de Extremo

La sumatoria de resistencia de los pernos de acuerdo a la ASIC 358-10 debe sermayor al cortante ltimo actuante en la conexin. (Pardo, DISEO DECONEXIONES PARA SISTEMAS DE RESISTENCIA SISMICO CON PLACA DEEXTREMO DE 4 PERNOS)

Vu < Rn = n nb Fv Ab Ec. 33. ( AISC 358-10)

Dnde:

Vu = Cortante en extremo de la viga (kN)

Rn = Resistencia nominal a cortante (N)

nb = Nmero de pernos a comprensin

Fv = Resistencia nominal a cortante de los pernos (Mpa)

Ab = rea bruta de pernos (mm)


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37

Verificar el estado lmite de aplastamiento de los pernos y desgarre de la placade extremo, considerando la deformacin del agujero del perno por cargas deservicio. (AISCManual, 2005)

Resistencia de pernos

Rn = npernos rn

Resistencia de pernos por capacidad de placa

Rn = cappla espesor

Resistencia de pernos por capacidad de columna.

Rn = capcol tfc

Ec. 34. (AISC 358-10)

Ec. 35. (AISC 358-10)

Ec. 36 (AISC 358-10)

Dnde

rn = Resistencia al Corte de Pernos (AISC Manual (kN/mm)cappla = Capacidad de Pernos Placa (AISC Manual) (kN/mm)

capcol = Capacidad de Pernos Columa (AISC Manual) (kN/mm)

4.1.4.13. Soldadura entre el Alma de la Viga y la Placa de Extremo

Verificar el tamao de la soldadura entre el alma de la viga y la placa deextremo. (AISCManual, 2005)

La garganta de la soldadura debe tener un espesor mnimo de:

Dmin = Fy tw

2 1.5 1.392 espesorEc. 37

Donde

Fw =Resistencia nominal de la soldadura (Mpa)

D = Tamao de soldadura (pulgadas/16)

Fexx = Resistencia de la soldadura (Mpa)

Rn = Resistencia nominal de soldadura por unidad de longitud (Mpa/mm)

Verificar el tamao de la soldadura entre el alma de la viga y la placa de extremode acuerdo a la longitud mnima de soldadura.

dlmin =

tfv

2

Ec. 38. (AISC 360-10)

La garganta de la soldadura debe tener un espesor mnimo de:

Ec. 39. ( AISC


38/146

38

Donde

Dmin =

Vu

2 1.392 lmin

Specifications )

l =Distancia mnima de Soldadura (mm)

4.1.4.14. Anlisis de Elementos Conectados con soldadura por Roturaentre alma viga y placa extremo.

El espesor mnimo para el alma de la viga es: (AISCManual, 2005)

tmin =6.19 D

Fu

Ec. 40. ( AISC 360-10)

El espesor mnimo de la placa de extremo es:

3.09 Dtmin =

Fu

Ec. 41. (AISC 360-10)

4.1.4.15. Tamao de soldadura conexin entre aleta de viga y placa

El tamao mnimo requerido para la soldadura de unin de la aleta de la viga yla placa es: (AISCManual, 2005)

l = 2 Bfv twv

La garganta de la soldadura debe tener un espesor mnimode

Ec. 42. (AISCManual 360-10 )

Dmin =Vu

2 1.392 l

Ec. 43. (AISCSpecifications)

4.1.4.16. Anlisis de Elementos Conectados con Soldadura por Roturaen la aleta de la viga.1q

El espesor mnimo de la placa de extremo es: (AISC360-10, 2010)

3.09 Dtmin = Fu

Ec. 44. (AISC360-10)


39/146

39

4.2. BOLTED FLANGE PLATE

4.2.1. General

La conexin de placa pernada consiste en placas soldadas a la aleta de la columna ypernadas a cada una de las aletas de la viga. La placa superior y la inferior deben serde las mismas caractersticas y misma geometra. La soldadura de la placa con la aletade la viga debe ser de penetracin total, y los pernos utilizados deben ser de altaresistencia. El alma de la viga se conecta a la aleta de columna por medio de una placasimple, soldada en la unin a la columna y pernada a la viga. (AISC358-10, 2014).

4.2.2. Sistema

La conexin de placa pernada es utilizada para conexiones tipo Special MomementFrame (SMF) e Intermediate Moment Frame (IMF). (AISC358-10, 2014)

4.2.3. Detalles de Conexin

El material de la placa debe cumplir con algunas de las siguientesespecificaciones: ASTM A36/A36M o A572/a572M Grade 50.

La soldadura a utilizar en la placa pernada debe ser tipo CJP y se debeconsiderar de demanda crtica.

La placa simple debe tener soldadura tipo CJP o PJP en ambos lados o de filetea ambos lados.

Los pernos deben ir distribuidos de forma simtrica con el eje de la viga, y se

deben utilizar nicamente dos filas de pernos.

La longitud desde la primera fila de pernos hasta la ltima de la placa pernada,no debe ser mayor a la altura de la viga.

El tamao mximo de perno a utilizar es de 28mm.

Los pernos deben ser de alguno de los tres materiales ASTM A490, A490M oASTM F2280

4.2.4. Proceso de Diseo

4.2.4.1. Resistencia a flexin de la Viga

Verificacin de la Resistencia a Flexin de la viga segn la AISC Specifications(AISC360-10, 2010).

Afg = bf tf

Afn = Afg 2(dh + 3mm) tf

Ec. 45. (AISCSpecification)


40/146

40

Fy/Fu

Fu Afn

Yt Fy Afg

Fu Afn

Ec. 46.

Ec. 47.

Ec. 48.

Ec. 49.

Mn = Afg

Sx o


Mn =

Yt Fy Afn

Afg

b= 0.9

bMn

Sx



Dnde:

Afg = rea bruta de aleta de viga (mm)

bf = Ancho de aleta de viga (mm)

tf = Espesor de aleta de viga (mm)

dh = Diametro de hueco de perforacin de perno (mm)

Fy = Esfuerzo mnimo especificado de fluencia del material de la columna (Mpa)

Fu = Resistencia a la tensin mnima especificada del material de la placa (Mpa)

Afn= rea neta de aleta de viga (mm)

Mn = Momento nominal resistente a flexin (kN*m)

4.2.4.2. Diseo de Placa Simple en Alma de Viga

La placa simple se conecta por medio de soldadura a la aleta de la columna ypor medio de pernos al alma de la viga. El diseo se muestra a continuacin.(AISC360-10, 2010)

Verificacin de la resistencia de los pernos a esfuerzos decortante :

rn

Distancia Vertical al Borde de la placa:

Lc = ved (3mm)/2

Resistencia de Pernos

Ec. 53. (AISC360-10)

Ec. 54. (AISC360-10)

= 0.75

rn = 1.2 lc t Fu 2.4 d t Fu

Ec. 55. (AISC358-10)

Ec. 56. (AISC


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41

Coeficiente de Excentricidad de Carga

Cmin = Ru/ rn

Resistencia de fluencia a Corte

= 1.00 Rn = 0.6 Fy Agv

Resistencia de Rotura a Corte

Rn = 0.6 Fu Anv

358-10)

Ec. 57.(AISCSpecification)

Ec. 58. (AISC360-10)


Ec. 60. (AISC360-10)

Dnde:

lc =Distancia entre perforaciones o distancia entre perforacin y borde de placa deextremo (mm)


d = Dimetro de perno (mm)

tp = Espesor de placa de extremo (mm)

Cmin = Coeficiente de excentricidad de carga en los pernos

Agv = rea gruesa de placa simple (mm2)

Agn =rea neta de placa simple (mm2)

Ru = Fuerza de Cortante actuante en extremo de viga (N)

4.2.4.3. Bloque de Cortante a Rotura

Para la verificacin de la resistencia del bloque de cortante se analizan 3 casos,los cuales se muestran en la Fig. 4 Casos Bloque de Cortante (Tomado de AISCDesign v14.0).

Fig. 4 Casos Bloque de Cortante (Tomado de AISC Design v14.0)

Resistencia de Rotura a Tensin

Rn = UbsFu Ant + min (0.60Fy Agv , 0.60Fu Anv ) rn

Ubs = 1.00

Ec. 61. (AISC360-10)


42/146

42

UbsFuAnt

Resistencia de Fluencia a Corte

0.60FyAgv

Resistencia de Rotura a Corte0.60FuAnv

Ec. 62. (AISC360-10)

Ec. 63. (AISC360-10)

Ec. 64. (AISC360-10)

Dnde:




Ubs = Coeficiente por concentracin de esfuerzos

4.2.4.4. Resistencia de Soldadura entre Placa Simple y Aleta deColumna

Verificar el tamao de la soldadura entre la placa simple y la aleta de la columna.

La Resistencia de la soldadura es:

Rn = 1.392Dl(2)Ec. 65. (AISC

360-10)

Dnde:

D = el tamao de la soldadura (mm)


= factor de Resistencia 0.75

4.2.4.5. Espesor de Placa Simple

El espesor mnimo que debe tener la placa simple es: (AISC360-10, 2010)

tmin = (0.6 Fexx (2) (D/16))/(0.6 Fu)2

Ec. 66. (AISC360-10)

Dnde:

tmin = Espesor mnimo de placa (mm)


43/146

43

Fexx = Resistencia de soldadura (Mpa)

4.2.4.6. Nmero de Pernos

La verificacin del nmero de pernos utilizados para asumir la fuerza actuantedepende de la resistencia de cada uno de los pernos. (AISC358-10, 2014)

Puf = Mu/db

El nmero mnimo de pernos que se requieren:

rn

nmin = Puf/( rn)

Ec. 67. (AISC358-10)

Ec. 68. (AISC360-10)

Ec. 69. (AISC360-10 y AISC

358-10)

Dnde:

Mu = Momento de diseo (kN*mm)

Puf = Fuerza actuante sobre la aleta de la viga (kN)

nmin = Nmero mnimo de pernos a utilizar

rn = Resistencia nominal a tensin de pernos (Mpa)

4.2.4.7. Resistencia de Fluencia de Placa Pernada a Tensin

Verificar la resistencia de fluencia de la placa pernada, donde se considera elrea gruesa como el rea de trabajo. (AISC360-10, 2010)

Rn = Fy Ag

La fuerza actuante sobre la placa pernada es:

MuPuf = d + tp


La resistencia de la placa es:

= 0.9

Rn

Dnde:

Rn = Resistencia nominal a tensin de placa (mm2)

Ag = rea bruta de placa (mm2)

Fy = Esfuerzo mnimo especificado de fluencia del material de la placa (Mpa)


44/146

44

4.2.4.8. Resistencia a Rotura de Placa Pernada a Corte

Verificar la resistencia de rotura de la placa pernada, donde se considera el reaneta efectiva como el rea de trabajo. (AISC360-10, 2010)

El rea neta sometida a corte es:

Ae = An

An = [B 2 (dh +

La resistencia de la placa es:

1)] tp16


= 0.75

Rn= Fu Ae


Dnde:

Ae = rea efectiva neta de placa (mm2)

An = rea neta de placa (mm2)

B = ancho de placa (mm)

dh = dimetro de perforacin (mm)

tp = Espesor de placa (mm)


4.2.4.9. Bloque de Cortante a Rotura de Placa Pernada

Analizar el bloque de cortante para la placa pernada. (AISC360-10, 2010)


Ubs = 1.00

La resistencia de rotura a tensin:

UbsFuAnt

La resistencia de fluencia a corte:

0.60FyAgv

La resistencia de rotura a corte:

0.60FuAnv

Ec. 73.(AISC-Specification)

Ec. 74. (AISC360-10)

Ec. 75. (AISC360-10)

Ec. 76. (AISC360-10)


45/146

45

Dnde:

Agv = rea bruta solicitada por cortante (mm)

Anv = rea neta solicitada por cortante (mm)

Ant = rea neta solicitada por tensin (mm)



Fy = Esfuerzo mnimo especificado de fluencia del material de la placa (Mpa)

4.2.4.10. Bloque de Cortante a Rotura de la Aleta de la Viga

Analizar el bloque de cortante para la aleta de la viga. (AISC360-10, 2010)


Ubs = 1.00

La resistencia de rotura a tensin:

UbsFuAnt

La resistencia de fluencia a corte:

0.60FyAgv

La resistencia de rotura a corte:

0.60FuAnv

Ec 77.(AISCSpecification)

Ec. 78. (AISC360-10)

Ec. 79. (AISC360-10)

Ec. 80 (AISC360-10)

Dnde:





Fu = Resistencia a la tensin mnima especificada del material de la viga (Mpa)

Fy = Esfuerzo mnimo especificado de fluencia del material de la viga (Mpa)

4.2.4.11. Soldadura entre Placa Pernada y Columna

Verificar la soldadura entre el alma de la viga y la placa de extremo. (AISC360-10, 2010)

Dmin = Pu/(2 1.5 1.392 l) Ec. 81. (AISC 360-10 )


46/146

46

Dnde:

Dmin = Tamao mnimo de la soldadura (mm)

Puf = Fuerza actuante sobre la aleta de la viga (N)


4.2.4.12. Espesor de Aleta de Columna

El espesor mnimo para el aleta de la columna es: (AISC360-10, 2010)

tmin = (3.09 D)/(2 1.5 1.392 l) Ec. 82. (AISC 360-10)

Dnde:

tmin = Espesor mnimo de aleta de columna (mm)

D = Tamao de la soldadura (mm)


4.2.4.13. Resistencia a Compresin

(KL)/r

Fcr = Fy

= 0.9

Pn= Fy Ag




Dnde:

K = Constantes AISC Specification

L = Longitud de Apoyo (mm)

Fcr = el esfuerzo critico (MPa)

Fy = Esfuerzo mnimo especificado de fluencia del material de la viga (Mpa)

Ag = rea bruta a compresin de viga (mm2)

4.2.4.14. Resistencia Pandeo Local de la Aleta de Columna

Verificar la resistencia al pandeo local de la aleta de la columna. En caso de nocumplir con la resistencia requerida se requiere utilizar placas de continuidad.(AISC360-10, 2010)


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47

10tf

Rn = 6.25 Fyf tf^2

= 0.9

Rn



Dnde:

Fy = Esfuerzo mnimo especificado de fluencia del material de la columna (Mpa)

Rn = resistencia nominal al pandeo local de la columna (N)

4.2.4.15. Resistencia de Fluencia Local del Alma de Columna

Verificar la resistencia de fluencia al pandeo local de la columna. En caso de nocumplir con la resistencia requerida se requiere utilizar placas de continuidad.(AISC360-10, 2010)

Rn= 2 (R1) + lb(R2) Ec. 88. (AISC360-10 )

Dnde:

R1 = Constante R1 (kN)

Lb = Longitud de apoyo (mm)


Rn = Resistencia de Fluencia Local del Alma de Columna (kN)

4.2.4.16. Arrugamiento del AlmaVerificar la resistencia al arrugamiento local del alma de la columna. En caso deno cumplir con la resistencia requerida se requiere utilizar placas de continuidad.(AISC360-10, 2010)

Rn= 2 (R3) + lb(R4) Ec. 89. (AISC360-10)

Dnde:



Rn = Resistencia de Fluencia Local del Alma de Columna (kN)


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48

4.3. WELDED UNREINFORCED FLANGE PLATE-WELDED

4.3.1. General.

En la welded unreinforced flange plate-welded, la rotacin inelstica se desarrollaprincipalmente al ceder del alma en la regin adyacente a la cara de la columna. Laruptura de conexin se controla a travs de los requisitos que se detallanespecialmente asociados con las soldaduras que une las aletas de la viga a la aleta dela columna, las soldaduras que unen el alma de la viga al aleta de la columna, y laforma y el acabado de los orificios de acceso de soldadura. Una visin de conjunto dela conexin se muestra en Fig. 5 WUF-W conexin a momento (Tomado de AISC 358-10 CHAPTER 8). (AISC358-10, 2014) (AIS.NSR-10, 2010) (Zambrano, 2008).

Fig. 5 WUF-W conexin a momento (Tomado de AISC 358-10 CHAPTER 8)

4.3.2. Sistemas.

Conexiones momento WUF-W estn precalificados para su uso en un marco especial amomento (SMF) y el marco a momento intermedio (IMF) y los sistemas dentro de loslmites de estas disposiciones. (AISC358-10, 2014). Todas las formulas y condicionalesque a continuacin se muestran estn dados en la AISC 358-10.

4.3.3. Lmites de precalificacin.

4.3.3.1. Limitaciones de la viga:

Las vigas debern cumplir las siguientes limitaciones: (AISC358-10, 2014)

Se deben usar vigas las cuales cumplan con los requerimientos AISC, Yasean perfil en I o W.


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49

La profundidad de la viga est limitada a un mximo de W36 (W920) paraperfiles laminados. La profundidad de secciones armadas no exceder laprofundidad permitida para laminados de formas de ala ancha.

El peso de la viga est limitado a un mximo de 150 libras / pie (224 kg / m).

El espesor de la aleta de la viga est limitado a un mximo de 1 pulg. (25mm).

Relacin de Luz libre / Altura a profundidad de la viga se limita de la siguientemanera:

Para los sistemas de SMF, 7 o ms.

Para los sistemas del IMF, 5 o ms.

El ancho y el espesor para las aletas y alma de la viga se ajustarn a losrequisitos de las disposiciones ssmicas de AISC.

Arrostramiento lateral de vigas se facilitar la siguiente manera:

Arrostramiento lateral de vigas se ajustar a los requisitos de las disposicionesssmicas de AISC. Para satisfacer los requisitos de las disposiciones ssmicas de AISCdonde se requiera arrostramiento lateral en platinas de plstico, este soporte lateraladicional se proporciona en la parte superior e inferiores de las aletas de la viga, y seencuentra a una distancia de d para 1.5d de la faz de la columna. (AISC358-10, 2014)

Excepcin: Para ambos SMF y los sistemas de IMF, donde el haz soporta una losaestructural de hormign que est conectada a lo largo de la luz de la viga entre laszonas protegidas con conectores de corte soldadas espaciadas a un mximo de 12 in(300 mm) en el centro, la parte superior y la parte inferior. En este caso no se requierearrostramiento lateral. (AISC358-10, 2014)

La zona protegida se compone de la porcin del haz entre la cara de la columna y unaprofundidad de haz distancia uno, d, desde la cara de la columna. (AISC358-10, 2014)

4.3.3.2. Limitaciones de columna:

Columnas debern cumplir las siguientes limitaciones: (AISC358-10, 2014)

Las columnas debern ser cualquiera de los perfiles laminados osecciones urbanizadas permitidos en la Seccin 2.3 del AISC 358-10.

La viga se conecta a la brida de la columna.

Laminado de profundidad de la columna forma se limitar a un mximo deW36 (W920). La profundidad de las columnas de ala ancha urbanizadasno exceder de perfiles laminados.


50/146

50

Columnas cruciformes con bridas no tendrn una anchura o profundidad mayorque la profundidad permitida para perfiles laminados. Columnas de cajaurbanizadas no tendrn una anchura o profundidad superior a 24 pulg. (610mm). Columnas de ala ancha en caja no tendrn una anchura o profundidadsuperior a 24 pulg. (610 mm) en caso de participar en prticos ortogonales.

(AISC358-10, 2014) No hay lmite en el peso por metro de columnas.

No hay requisitos adicionales para espesor de la brida.

El ancho y el espesor para las aletas y alma de columnas se ajustarn alos requisitos de las disposiciones ssmicas de AISC.

Arrostramiento lateral de las columnas se ajustar a los requisitos de lasdisposiciones ssmicas de AISC.

4.3.3.3. Limitaciones de relacin columna-viga:

Conexiones viga-columna se ajustarn a las siguientes limitaciones: (AISC358-10, 2014)

Las zonas de panel se ajustarn a los requisitos de las disposicionesssmicas de AISC.

4.3.3.4. Soldadura del ala de la viga a la columna:

Las aletas de la conexin de la viga con la columna debern cumplir lassiguientes limitaciones:

Aletas de las vigas se conectan a las bridas de columna utilizando CJPsoldaduras de ranura. Las soldaduras de las aletas de la viga se ajustarn alos requisitos de la demanda de soldaduras crticas en las provisionesssmicas de AISC. (AISC358-10, 2014)

La geometra del orificio de acceso de soldadura debe cumplir con losrequisitos de AWS D1.8 / D1.8M Seccin 6.10.1.2 de la AISC 358-10 y sedetalla en los requisitos de calidad de soldadura orificio de acceso seajustarn a los requisitos de AWS D1.8 cmo se evidencia en la Fig. 6Detalle de la geometra del orificio de soldadura (AISC 358-10 Seccin

6.10.1.2). (AISC358-10, 2014)


51/146

51

Fig. 6 Detalle de la geometra del orificio de soldadura (AISC 358-10 Seccin 6.10.1.2)

4.3.3.5. Limitaciones de la conexin de la platina al alma de la viga.

Los datos generales de la brida de conexin alma a la columna viga se muestranen la Fig. 7 Conexin alma de la viga (Tomado de AISC 358-10 (Sect 8.6)).(AISC358-10, 2014)

Fig. 7 Conexin alma de la viga (Tomado de AISC 358-10 (Sect 8.6))

4.3.3.6. La conexin del alma de la viga deber cumplir las siguienteslimitaciones:

Una conexin de cizallamiento de una sola placa deber estar provista de unespesor igual al menos a la del alma de la viga. La altura de la placa solopermitir un cuarto de entrada. (6 mm) mnimo a (12 mm) mximo

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Sotelo o Jed a Harold Andre 2015