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DISEÑO DE CONEXIONESTipos básicos de conectores de acero
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DISEÑO DE CONEXIONESConexiones atornilladas típicas
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Conexiones atornilladas típicas. Continuación
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Tornillos de alta resistencia. Características geométricas
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Tornillos de alta resistencia. Ensamble.
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Tipos y tamaños de agujeros para tornillos
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Usos de los agujeros de ranura
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Espaciamiento de tornillos con agujeros estándar
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Casos de carga en tornillos
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Comportamiento de conexiones atornilladas a fuerza cortante
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Estados limites de falla de conexiones atornilladas
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Estados limites de falla de conexiones atornilladas
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Estados limites de falla de conexiones atornilladas
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Conexiones soldadas típicas.
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Conexiones soldadas típicas. Continuación
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Soldadura de arco metálico protegido
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Soldadura de arco metálico protegido. Continuación
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Soldadura de arco metálico sumergido
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Electrodos y fundentes de soldadura
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Tipos de soldadura
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Tipos de soldadura. Filete y ranura.
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Posiciones de soldado
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Geometría de soldaduras de filete
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Geometría de soldaduras de filete. Continuación.
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Tamaño mínimo de soldaduras de filete
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Pasos para formar soldadura de filete
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Área efectiva de soldadura de filete
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Clasificación de las soldaduras de filete
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Símbolos de la soldadura
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Símbolos de la soldadura. Continuación.
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DISEÑO DE CONEXIONESResistencia de diseño de soldaduras
Según AWS D11.1D1.1M 2006 STRUCTURAL WELDING CODE
Resistencia de soldaduras de filete
Perpendicular a la fuerza
En la dirección a la fuerza
Donde:Lw = Longitud del cordón de soldadura.FEXX = Resistencia del material de aporte.FuBM = Resistencia de tensión ultima del material de aporte.te = tp Espesor de la soldadura.
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CONEXIONES A TENSION SIMPLE
Resistencia de Diseño
Según Capitulo D Sección D2, Norma AISC 360-10
La resistencia de diseño en tracción, tPn, de miembros solicitadosa tracción debe ser el menor valor obtenido de acuerdo a los estados límitede fluencia en tracción en la sección bruta y fractura en tracción en lasección neta.
Para Fractura en tracción en la sección netaDonde:Ae = área neta efectiva, cm2
Fu = tensión última mínimaespecificada del tipo de aceroutilizado, kgf/cm2
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CONEXIONES A TENSION SIMPLE
Determinación de Áreas
Según Capitulo D Sección D3, Norma AISC 360-10
Área gruesa: El área bruta, Ag, de un miembro es el área total de la sección transversal.
Área neta:
An = Ag – Área de los agujeros
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CONEXIONES A TENSION SIMPLE
Determinación de Áreas
Según Capitulo D Sección D3, Norma AISC 360-10
Área neta efectiva:
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CONEXIONES A TENSION SIMPLE
Determinación de Áreas
Según Capitulo D Tabla D3.1, Norma AISC 360-10
Factor de corte diferido:
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CONEXIONES A TENSION SIMPLE
Resistencia de Diseño
Capacidad resistente por bloque de corte.
R =0.6F A +U F A 0.6F A +U F Au u y v unv nt ntBS bs bs
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CONEXIONES A TENSION SIMPLE
Resistencia de Diseño al aplastamiento en agujeros de tornillos
El estado limite de aplastamiento del agujero de un tornillo esta dado por:
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CONEXIONES A TENSION SIMPLE
Resistencia de Diseño al desgarramiento por cortante en agujeros de tornillos
La resistencia de diseño al aplastamiento correspondiente al estado limite de desgarramiento por cortante es como sigue :
Donde:p = paso de los pernos.dh = Diámetro del agujero del tornillo.Fup = Resistencia de tensión ultima del material de la placa.t = Espesor de la placa conectada.
Bult
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CONEXIONES A CORTANTE SIMPLEConexiones para uniones viga-correa
Caso 1:
Se verifican los estados limites por aplastamiento y desgarramientotanto de la plancha como del alma de la correa.
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CONEXIONES A CORTANTE SIMPLEConexiones para uniones viga-correa
Caso 2:
Se verifican los estados limites por aplastamiento y desgarramientotanto de la plancha como del alma de la correa.
Se estudia el estado limite de falla por bloque de cortante.
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CONEXIONES PRECALIFICADASConexiones a momento flector.
Según AISC358-2010.
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CONEXIONES PRECALIFICADASTipos de conexiones precalificadas a momento.
Según AISC358-2010.
REDUCED BEAM SECTION
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CONEXIONES PRECALIFICADASTipos de conexiones precalificadas a momento.
Según AISC358-2010.
END-PLATE MOMENT CONNECTIONS
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CONEXIONES PRECALIFICADASTipos de conexiones precalificadas a momento.
Según AISC358-2010.
BOLTED FLANGE PLATE (BFP)
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CONEXIONES PRECALIFICADASTipos de conexiones precalificadas a momento.
Según AISC358-2010.
WELDED UNREINFORCED FLANGE–WELDED WEB
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CONEXIONES PRECALIFICADASTipos de conexiones precalificadas a momento.
Según AISC358-2010.
KAISER BOLTED BRACKET (KBB)
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CONEXIONES PRECALIFICADASTipos de conexiones precalificadas a momento.
Según AISC358-2010.
KAISER BOLTED BRACKET (KBB). Continuación.
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CONEXIONES PRECALIFICADASTipos de conexiones precalificadas a momento.
Según AISC358-2010.
CONXTECH CONXL MOMENT CONNECTION.
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CONEXIONES PRECALIFICADASTipos de conexiones precalificadas a momento.
Según AISC358-2010.
CONXTECH CONXL MOMENT CONNECTION. Continuacion.
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Nodos Viga Columna. Conexiones
Desempeño sísmico de las conexiones metálicas
A continuación se muestra gráficamente un resumen de las fallastípicas observadas en conexiones viga columna resistentes a momentos.
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Configuraciones Geométricas
Según Capitulo 6, sección 6.2 de AISC358-2010.
A continuación se muestra gráficamente un resumen de los trestipos de conexiones pre calificadas a momento flector
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Requerimientos para conexiones pre calificadas
Según Capitulo 6, sección 6.3 de AISC358-2010.
Para que una conexión se considere pre calificada la geometría dela misma debe satisfacer los valores mostrados a continuación:
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Requerimientos para conexiones pre calificadas
Según Capitulo 6, sección 6.3 de AISC358-2010. Continuación.
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Requerimientos para Vigas
Según Capitulo 6, sección 6.4 de AISC358-2010.
1. Todos los elementos que conforman la sección de la viga (alas y alma)deben conectarse a la plancha mediante una soldadura de penetraciónprofunda CPJ o mediante una soldadura de filete doble, cuyo espesordebe ser de al menos un 75% del grosor del alma de la viga pero nomenor que 6 mm.
2. El tamaño tanto del ala como del alma de la viga a usarse dependen delos valores de la tabla 6.1.
3. Deben ser compactas sísmicas según AISC 341-10.
4. El peso por unidad de longitud de la viga no es limitante.
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Requerimientos para Columnas
Según Capitulo 6, sección 6.5 de AISC358-2010.
1. La conexión solo debe fijarse a un ala de la columna.
2. El ala de la columna debe ser mas ancha que la conexión a utilizar.
3. Deben ser compactas sísmicas según AISC 341-10.
4. El peso por unidad de longitud de la columna no es limitante.
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Relación Viga-Columna
Según Capitulo 6, sección 6.6 de AISC358-2010.
1. La zona panel de la columna debe cumplir con los requerimientosestipulados en la AISC 358-10
2. La relación de momentos flectores de la viga y la columna debencumplir los requerimientos estipulados en la AISC 358-10
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de los pernos y la plancha
Según Capitulo 6, sección 6.10.1 de AISC358-2010.
Paso 1: Momento en la cara de la columna Mf
Donde:Mpr = Momento máximo probable por plastificación en la viga.Vu = Fuerza cortante en el extremo de la viga.Sh = Distancia de la cara de la columna a la rotula plástica.
Vu =
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de los pernos y la plancha
Según Capitulo 6, sección 6.10 de AISC358-2010.
Distancia Sh
Conexiones sin ridigizadores (4 pernos)
Sh = menor (d/3; 3bf)
Conexiones con ridigizadores (4 pernos)
Sh = Lst
Lst
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de los pernos y la plancha
Según Capitulo 6, sección 6.10 de AISC358-2010.
Paso 2: Seleccionar el tipo de conexión a utilizar.
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de los pernos y la plancha
Según Capitulo 6, sección 6.10 de AISC358-2010.
Paso 3: Determinar el diámetro del perno requerido
Donde:Fnt = Tensión cedente mínima especificada para el perno.hi = distancia desde el baricentro del ala en compresión a cada uno delos pernos.
Para 4E y 4ES: Para 8ES:
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de los pernos y la plancha
Según Capitulo 6, sección 6.10 de AISC358-2010.
Paso 3: Determinar el diámetro del perno requerido. Continuación.
Para 4E y 4ES: Para 8ES:
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de los pernos y la plancha
Según Capitulo 6, sección 6.10 de AISC358-2010.
Paso 4: Seleccionar el diámetro comercial del perno a utilizar
in mm
5/8 16
3/4 19
7/8 22
1 25
Tabla. Ejemplo de diámetros comerciales.
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de los pernos y la plancha
Según Capitulo 6, sección 6.10 de AISC358-2010.
Paso 5: Determinar el espesor de la plancha
Donde:Fyp = Tensión cedente mínima especificada para la plancha.Yp = Línea de mecanismo de fluencia d la plancha.
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de los pernos y la plancha
Según Capitulo 6, sección 6.10 de AISC358-2010.
Paso 5: Determinar el espesor de la plancha. Calculo de Yp.
Para 4E:
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de los pernos y la plancha
Según Capitulo 6, sección 6.10 de AISC358-2010.
Paso 5: Determinar el espesor de la plancha. Calculo de Yp.
Para 4ES:
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de los pernos y la plancha
Según Capitulo 6, sección 6.10 de AISC358-2010.
Paso 5: Determinar el espesor de la plancha. Calculo de Yp.
Para 8ES:
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de los pernos y la plancha
Según Capitulo 6, sección 6.10 de AISC358-2010.
Paso 6: Seleccionar el espesor comercial de la plancha a utilizar
Tabla. Ejemplo de espesores comerciales.
in mm
1/2 13
5/8 16
3/4 19
7/8 22
1 25
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de los pernos y la plancha
Según Capitulo 6, sección 6.10 de AISC358-2010.
Paso 7: Determinar la fuerza totalizada del ala de la viga
Donde:d = Altura de la viga.tbf = Espesor del ala de la viga.
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de los pernos y la plancha
Según Capitulo 6, sección 6.10 de AISC358-2010.
Paso 8: Chequeo de corte por fluencia de la plancha en la zona sinrigidizar de los pernos.
Donde:bp = Ancho de la plancha. No debe tomarse mas grande que el anchodel ala de viga mas 25 mm para este calculo.
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de los pernos y la plancha
Según Capitulo 6, sección 6.10 de AISC358-2010.
Paso 9: Chequeo de corte por rotura en la plancha en la zona sin rigidizarde los pernos.
Donde:Fyp = Tensión cedente mínima especificada para la plancha.An = Área neta de la plancha.db = Diámetro del perno.
An = (mm²)
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de los pernos y la plancha
Según Capitulo 6, sección 6.10 de AISC358-2010.
Paso 10: Determinar el espesor del rigidizador para conexiones 8ES
Donde:Fyb = Tensión cedente mínima especificada para la viga.Fys = Tensión cedente mínima especificada para el rigidizador.tbw = Espesor del alma de la viga.
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de los pernos y la plancha
Según Capitulo 6, sección 6.10 de AISC358-2010.
Paso 11: Chequeo por corte de los pernos en la zona de compresión de lospernos
Donde:Fnv = Tensión cedente mínima especificada para la viga.nb = Numero de pernos en compresión.Ab = Área nominal del perno.Vu = Fuerza cortante en el extremo de la viga.
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de los pernos y la plancha
Según Capitulo 6, sección 6.10 de AISC358-2010.
Paso 12: Chequeo por desgarramiento de la plancha
Donde:ni = Numero de pernos internos en el ala en tensión.no = Numero de pernos externos en el ala en tensión.
Donde:Lc = Distancia desde el centro del perno al borde de la plancha.Fu = Tensión cedente mínima especificada para la plancha.db = Diámetro del perno.
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de los pernos y la plancha
Según Capitulo 6, sección 6.10 de AISC358-2010.
Paso 13: Diseño de la soldadura.
Referencias:
AWS D11.1D1.1M 2006 STRUCTURAL WELDING CODE
DESIGN GUIDE 21 / WELDED CONNECTIONS—A PRIMER FOR ENGINEERS
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de la columna
Según Capitulo 6, sección 6.10.2 de AISC358-2010.
Paso 1: Chequeo del espesor del ala de la columna en contacto con laplancha
Donde:Fyc = Tensión cedente mínima especificada para la columna.Yc = Línea de mecanismo de fluencia del ala de la columna en contacto con la plancha.tcf = Espesor del ala de la columna en contacto con la plancha.
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de la columna
Según Capitulo 6, sección 6.10.2 de AISC358-2010.
Paso 1: Chequeo del espesor del ala de la columna en contacto con laplancha. Estimación de Yc.
Para 4E y 4ES:
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de la columna
Según Capitulo 6, sección 6.10.2 de AISC358-2010.
Paso 1: Chequeo del espesor del ala de la columna en contacto con laplancha. Estimación de Yc.
Para 8ES:
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de la columna
Según Capitulo 6, sección 6.10.2 de AISC358-2010.
Paso 2: Calculo de fuerzas para atiezadores en columnas.
Donde:Fyc = Tensión cedente mínima especificada para la columna.Yc = Línea de mecanismo de fluencia del ala de la columna en contacto con la plancha.tcf = Espesor del ala de la columna en contacto con la plancha.
Fuerza equivalentepara diseño deatiezadores
Momento defluencia del ala dela columna
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de la columna
Según Capitulo 6, sección 6.10.2 de AISC358-2010.
Paso 3: Chequeo de la fuerza concentrada en el alma de la columna porefecto del ala en tensión de la viga.
Donde:Fyc = Tensión cedente mínima especificada para la columna.Ct = 0.50 si la distancia del tope de la columna al tope del ala en superior es menor que la altura “d” de la viga. 1.00 para el resto de los casos.tcw = Espesor del alma de la columna.
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de la columna
Según Capitulo 6, sección 6.10.2 de AISC358-2010.
Paso 4: Chequeo Por pandeo local del lama de la columna.
Donde:h = altura del alma de la columna menos la zona de intercepción de lasalas de la columna con el alma, incluyendo el filete de unión de loselementos.
Cuando Ffu es aplicado a una distancia mayor a dc/2 del tope de la columna
Cuando Ffu es aplicado a una distancia menor a dc/2 del tope de la columna
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de la columna
Según Capitulo 6, sección 6.10.2 de AISC358-2010.
Paso 5: Chequeo por desgarramiento del lama de la columna.
Donde:N = Espesor del ala de la viga mas dos veces el espesor de cada uno de loscordones de soldadura que fijan el ala a la plancha.
Cuando Ffu es aplicado a una distancia mayor a dc/2 del tope de la columna
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de la columna
Según Capitulo 6, sección 6.10.2 de AISC358-2010.
Paso 5: Chequeo por desgarramiento del lama de la columna.
Cuando Ffu es aplicado a una distancia menor a dc/2 del tope de la columna
Donde:N = Espesor del ala de la viga mas dos veces el espesor de cada uno de loscordones de soldadura que fijan el ala a la plancha.
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de la columna
Según Capitulo 6, sección 6.10.2 de AISC358-2010.
Paso 6: Diseño para atiezadores en columnas.
Donde:min (Rn) = Mínimo valor obtenido de Rn en los pasos 2, 3, 4, 5.
El diseño de los atiezadores esta contemplado en capitulo E de la AISC341-10 Seismic Provisions.
Fuerza de diseño:
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de la columna
Según Capitulo 6, sección 6.10.2 de AISC358-2010.
Paso 6: Diseño para atiezadores en columnas.
Requerimientos geométricos mínimos según AISC 341-10 sección E3.6f(3)
Conexiones simples
Viga
ts =0.50 tbf
Conexiones dobles
Viga
ts =Máximo valor de tbf
Viga
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de la columna
Según Capitulo 6, sección 6.10.2 de AISC358-2010.
Paso 6: Diseño para atiezadores en columnas.
AISC360-10 sección J10
1. Para atiezadores en tensión se deben cumplir los requerimientosestipulados en la norma AISC360-10 Capitulo E DESIGN OF MEMBERSFOR TENSION.
2. Para atiezadores en compresión se deben cumplir los requerimientosestipulados en la norma AISC360-10 Capitulo E DESIGN OF MEMBERSFOR COMPRESSION.
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de la columna
Según Capitulo 6, sección 6.10.2 de AISC358-2010.
Paso 7: Diseño Zona Panel en columnas.
Para el calculo de la resistencia disponible de la zona panel del alma parael estado límite de fluencia en corte, se necesita establecer ladeformabilidad de la zona panel. Por lo que según AISC360-05 (J10.6) sedebe establecer el nivel de ductilidad de la zona panel y establecer si dichazona posee largas reservas de capacidad mas allá de la fluencia de corte opor el contrario permite deformaciones en el rango inelástico.
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de la columna
Según Capitulo 6, sección 6.10.2 de AISC358-2010.
Paso 7: Diseño Zona Panel en columnas.
Cuando no se considera en el análisis el efecto de la deformación de la zona panel en la estabilidad del marco rígido:
Donde:Pc= Resistencia axial de fluencia de la columna.Pr= Resistencia requerida.
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de la columna
Según Capitulo 6, sección 6.10.2 de AISC358-2010.
Paso 7: Diseño Zona Panel en columnas.
Cuando se considera en el análisis la estabilidad del marco, incluyendo la deformación plástica de la zona panel:
Donde:Pc= Resistencia axial de fluencia de la columna.Pr= Resistencia requerida.
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CONEXIONES A MOMENTO (END-PLATE)Conexiones. Diseño de la columna
Según Capitulo 6, sección 6.10.2 de AISC358-2010.
Paso 7: Diseño Zona Panel en columnas.
Donde:dz= Altura total confinada por los atiezadores de la zona panelwz= Ancho de la zona panel de la columna.
La norma AISC341-10 en su sección 9.3b, establece un espesor geométrico mínimo para la zona panel de columnas.
Viga
Columna
Zona Paneld
z
wz
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