CONEXIONES ATORNILLADAS rev b
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SEMINARIO PRACTICO DE SUPERVISION DE ESTRUCTURAS DE ACERO
TEMA: CONEXIONES ATORNILLADAS
RAUL GRANADOS MORELIA, MICH. 2010
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ACEROS ESTRUCTURALES
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ACEROS ESTRUCTURALES
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ACEROS PARA TORNILLOS
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CONEXIONES
TIPOS
CONEXIONES DE VIGAS
VIGA CON VIGA
VIGA A COLUMNA
OTRAS (CONTRAVIENTOS, PLACAS DE BASE, ETC.)
CONCEPTOS BASICOS:
RESISTENCIA DE TORNILLOS
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CONEXIONES DE VIGAS
RESTRICCION AL GIRO
CONEXIÓN DE CORTANTE
CONEXIÓN DE MOMENTO
RESTRICCION TOTAL
RESTRICCION PARCIAL
APLICACIONES BASICAS
CONEXIÓN DE VIGA A VIGA (APOYO SIMPLE)
CONEXIÓN DE VIGA A COLUMNA (CONTINUA)
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CONEXIONES DE VIGA CON VIGA
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CONEXIÓN CON DOS ANGULOS ATORNILLADOS
2 ANGULOS
SE PUEDEN EMPLEARAGUJEROS OVALADOS VENTAJAS
SENCILLEZ VIGA CON HOLGURA
DESVENTAJAS
PROBLEMAS DE MONTAJE SI NO SE HACEN AGUJEROS OVALADOS
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ANGULO SIMPLECONEXIÓN CON UN ANGULO ATORNILLADO O SOLDADO
VENTAJAS
SENCILLEZ SIN PROBLEMAS DE MONTAJE
DESVENTAJAS
ANGULO MAS GRANDE MAYOR TAMAÑO DE TORNILLOS
ALTERNATIVA CON SOLDADURA
DAR VUELTA A LA SOLDADURA
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PLACA EXTREMA
CONEXIÓN CON PLACAS
VENTAJAS
SENCILLEZ NO SE REQUIERENAGUJEROS EN LA VIGA SECUNDARIA
DESVENTAJAS
SE REQUIERE MUCHA PRECISION
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CONEXIONES DE CORTANTE
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PLACA DE CORTANTE
CONEXIÓN CON PLACAS
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CONEXIONES DE VIGA A COLUMNA
CONEXION DE CORTANTE
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CONEXIÓN CON PLACA SIMPLE
PLACA
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CONEXIÓN CON DOS ANGULOS
2 ANGULOS
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CONEXIÓN CON DOS ANGULOS
2 ANGULOS
2 ANGULOS
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CONEXIÓN CON PLACA SIMPLE
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CONEXIÓN CON ANGULOS SOLDADURA Y TORNILLOS
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CONEXIÓN CON ANGULO DE ASIENTO
ANGULO
DE ASIENTO
ANGULO
ANGULO
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CONEXIÓN CON ANGULO DE ASIENTO
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CONEXIÓN CON MENSULA DE ASIENTO
ANGULO
ANGULO
PLACA
ATIESADOR
OPCIONES
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CONEXIÓN CON T DE ASIENTO
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CONEXIONES DE VIGA A COLUMNA CONEXIÓN A MOMENTO
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CONEXIÓN CON PLACAS ATORNILLADAS A LOS PATINES
PLACAS ATORNILLADASA LOS PATINES
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CONEXIÓN DE PLACA EXTREMA
4 TORNILLOSSIN ATIESADOR
4 TORNILLOSCON ATIESADOR
8 TORNILLOSCON ATIESADOR
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CONEXIÓN DE PLACA EXTREMA
PLACA EXTREMA SOLDADA A LA VIGA Y TORNILLOS A TENSION
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OTRAS CONEXIONES
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CONTRAVIENTOS
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CONTRAVIENTOS
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DETALLE DE CONEXIÓNDE CONTRAVIENTOS
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EMPALMES DE COLUMNAS
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PLACAS DE BASE DE COLUMNAS
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PLACAS DE BASE DE COLUMNAS
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CONCEPTOS BASICOS
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TORNILLOS
A-307 tornillos maquinados F u = 4200 kg/cm²(de poco uso en la actualidad)
A-325 tornillos alta resistencia F u = 8400 kg/cm²(de uso común en México)
A-490 tornillos alta resistencia F u = 10500 kg/cm²(de poco uso en México)
Los tornillos A-325 y A- 490 están disponibles en diámetros de ½´´ a 1 ½´´
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ACCESORIOS
Rondanas
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Longitud
Agarre Rondana
CabezaCuerda
Cara de larondana
Tuerca
Vástago
COMPONENTES DEL TORNILLO
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TIPO DE ESFUERZOS
TORNILLOS EN CORTANTE
TORNILLOS EN TENSION Y CORTANTE
TORNILLOSEN TENSION
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TRABAJO DEL TORNILLO EN CORTANTE
Existen dos formas de trabajo de los tornillos:
• Juntas de aplastamiento
• Juntas de fricción ( deslizamiento crítico)
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JUNTA DE APLASTAMIENTO
Plano de cortante
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Tensión en el tornillo
JUNTA DE FRICCIÓN
Tornillo pretensado
Compresionesresultantes
Tension en el tornillo Superficie de contacto
Plano de fricción)
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PROCEDIMIENTO DE DISEÑO
tornillo
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ESTADOS LIMITE
1.Fluencia del ángulo2.Ruptura en la sección neta del ángulo (incluyendo el cortante defasado)3. Aplastamiento del tornillo/ desgarramiento
del ángulo4. Bloque de cortante en el ángulo5. Fractura por cortante en el tornillo6. Aplastamiento/ desgarramiento en la placa7. Bloque de cortante en la placa8. Ruptura de la placa9. Fluencia de la placa10.Fractura de la soldadura
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![Page 54: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/54.jpg)
RESISTENCIA DE LOS PERFILES
Ru ≤ Ø Rn
Ru = resistencia requerida ( de las cargas factorizadas)Ø Rn = resistencia de diseñoØ = factor de resistenciaRn = resistencia de diseño
TENSIÓN Fluencia : ØTn = 0.9 Fy Ag
Ruptura: Ø Tn = 0.75 Fu Ae
CORTANTEFluencia : ØVn = 0.9 ( 0.6 Fy) Ag
Ruptura: ØVn = 0.75 ( 0.6 Fu) An
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Fy = esfuerzo de fluenciaFU = resistencia a la rupturaAg = área totalAe = área neta efectivaAn = área neta
Para acero A- 36 Para acero A- 99 2 ( grado 50)
Fy = 2530 kg/ cm² 3500 kg/ cm²Fu = 4060 kg/ cm² 4550 kg/ cm²
![Page 56: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/56.jpg)
RESISTENCIA DEL TORNILLO
LRFD: Ru ≤ ØRn Ø = 0.75
A tensión: A cortante :
Rn = Fnt Ag Rn = Fnv Ag
Ag = área nominal del tornillo ( fuera de la cuerda)
Fnt = esfuerzo nominal a tensión = 0.75 F u
F nv = esfuerzo nominal a cortante = 0.4 F u (cuerdas dentro del plano de cortante)
Fnv = esfuerzo nominal a cortante = 0.5 F u(cuerdas fuera del plano de cortante)
![Page 57: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/57.jpg)
Tornillos A-325:
Fu = 8400 kg/ cm²
Fnt = 6300 kg/ cm²
Fnv = 3360 kg/ cm²(cuerdas dentro del plano de cortante)
Fnv = 4200 kg/ cm²(cuerdas fuera del plano de cortante)
Tornillos A-490:
Fu = 10500 kg /cm²
Fnt = 7870 kg/ cm²
Fnv = 4200 kg/ cm²(cuerdas dentro del plano de cortante)
Fnv = 5250 kg/ cm²(cuerdas fuera del plano de cortante)
![Page 58: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/58.jpg)
Plano de cortante
CUERDAS DENTRO DEL PLANO DE CORTANTE
Plano de cortante
CUERDAS FUERA DEL PLANO DE CORTANTE
![Page 59: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/59.jpg)
Rn = F’nt Ag
Ag = área nominal del tornillo
F’nt = esfuerzo nominal a tensión incluyendo elcortante
F’nt = 1.3 Fnt - Fnt fv / Ø Fnv ≤ Fnt
A cortante y tensión ( interacción)
Ru ≤ Ø Rn Ø = 0.75
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TORNILLOS A CORTANTE Y TENSIÓN
![Page 61: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/61.jpg)
APLICACIÓN
Calcular la resistencia de un tornillo Ø 7/ 8” A- 32 5
a) A tensión
Rn = Fnt Ag
Ag = 3.85 cm² área nominal del tornillo
Rnt = 6300 x 3.85 = 24 250 ton
Ø Rn = 0.75 x 24 250 = 18 200 kg
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b) Mismo ejemplo pero con el tornillo a cortante sim ple (trabajo por aplastamiento)
Rn = Fnv Ag
F nv = 0.4 Fu cuerdas dentro del plano de cortante
Fnv = 0.5 Fu cuerdas fuera del plano de cortante
A 325 dentro Fnv = 3 360 kg/ cm²
A325 fuera Fnv = 4 200 kg/ cm²
R nv = 3 360 x 3.85 = 12 900 ton cortante si mple
Ø R n = 0.75 x 12 900 = 9 670 ton
En juntas muy largas (› 50´´) se reducirála capacidad del tornillo en 20%
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JUNTA EN CORTANTE SIMPLE
JUNTA EN CORTANTE DOBLE
![Page 64: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/64.jpg)
JUNTA EN CORTANTE CON DESLIZAMIENTO CRITICO
![Page 65: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/65.jpg)
CONCEPTOS ADICIONALES
![Page 66: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/66.jpg)
APLASTAMIENTO EN LA PARED DE LOS AGUJEROS
Estados limite:
Deformación excesiva de los agujeros
Desgarramiento
![Page 67: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/67.jpg)
MODOS DE FALLA
Fluencia por aplastamiento Fractura
Fluencia por aplastamiento
Fractura
![Page 68: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/68.jpg)
RESISTENCIA A APLASTAMIENTO
Rn será el menor deØ = 0.75 LRFDΩ = 2.0 ASD
![Page 69: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/69.jpg)
TIPOS DE AGUJEROS
ESTANDAR d n + 1/16 ´´ ( 1.5 mm)
OVALADOS
RANURAS CORTAS
RANURAS LARGAS
![Page 70: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/70.jpg)
TAMAÑOS DE AGUJEROS
![Page 71: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/71.jpg)
SEPARACION MINIMA Y DISTANCIA AL BORDE
S › 2.67 db preferible › 3d b
db
db = diámetro nominal del tornillo
Para las distancias e consultar el manual AISC
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INSTALACION
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SECUENCIA DE APRIETE
![Page 74: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/74.jpg)
APRIETE AJUSTADO
![Page 75: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/75.jpg)
METODO DE LA VUELTA DE TUERCA
APRIETE AJUSTADO MAS LA ROTACION ESPECIFICADA
TORNILLOS CON TENSION INICIAL
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INSTALACION CON LLAVES CALIBRADAS
![Page 77: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/77.jpg)
TORNILLOS DE TENSIONCONTROLADA (ASTM F 1852)
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Muesca
Punta desprendible
Llave de impacto especial
Antes del apriete Durante el apriete Después del apriete
INSTALACION DE TORNILLOS DE TENSION CONTROLADA
![Page 79: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/79.jpg)
APRIETE CON INDICADORES DE TENSION DIRECTA (DTIs)
Holgura despuésdel apriete
Holgura antes del apriete
Rondanas planas
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INDICADORES DE TENSION DIRECTA (DTIs)
![Page 81: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/81.jpg)
EQUIPO Y HERRAMIENTAS
Llave de impacto Llaves de mano Generador ycompresora
![Page 82: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/82.jpg)
INSPECCION
![Page 83: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/83.jpg)
ALMACENAMIENTO
![Page 84: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/84.jpg)
APRIETE
![Page 85: CONEXIONES ATORNILLADAS rev b](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050710/5695cff51a28ab9b02904c5e/html5/thumbnails/85.jpg)
FALTA DE SUPERVISION
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PALACIO DE MINERIA
GRACIAS
CIUDAD UNIVERSITARIA