ANÁLISIS DE MIEMBROS A TENSIÓN

Área neta ■Se refiere al área bruta de la sección transversal menos los agujeros, ranuras o muescas. ■Al considerar el área de estos por lo general es necesario restar un área un poco mayor que la nominal del agujero. (Se añadirá 1/8”). Ejemplo: Determine el área neta de la placa de 3/8”x8” mostrada en la figura. La placa esta conectada en sus extremos con dos líneas de tornillos de ¾”

Efecto de agujeros alternados

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■Los agujeros para tornillos y remaches se punzonan o se taladran normalmente en los ángulos de acero en ciertos lugares estandarizados

■Determine el área neta critica de la placa de ½ plg de espesor mostrada en la figura. Utilizando la especificación AISC. Los agujeros se punzonaron para tornillos de 3/4·”

Área neta efectiva

■La falla en un miembro puede ocurrir a lo largo de una trayectoria que implique tensión en un plano y cortante en otro plano perpendicular. Es poco probable que la fractura ocurra en ambos planos simultáneamente

El miembro tiene un área grande de cortante y una pequeña área en tracción. Las especificaciones LRFD consideran que es lógico suponer que cuando ocurre una fractura en esta zona con alta capacidad de corte, la pequeña área a tensión ya ha fluido.

Bloque de cortante ■ Las resistencias de diseño LRFD y permisible ASD de los miembros a tensión no siempre están controladas por la fluencia a la tensión, la fractura a la tensión, o por la resistencia de los tornillos o las soldaduras con que se conectan. En lugar de ello, pueden estar controladas por la resistencia de su bloque de cortante ■La falla de un miembro puede ocurrir a lo largo de una trayectoria que implique tensión en un plano y cortante en otro plano perpendicular, como se muestra en la Figura

Cuando una carga de tensión aplicada a una conexión particular se incrementa, la resistencia a la fractura del plano más débil estará próxima. Ese plano no fallará entonces porque está restringido por el plano más fuerte. La carga puede incrementarse hasta que se alcance la resistencia a la fractura del plano más fuerte. En ese instante, el plano más débil está fluyendo. La resistencia total de la conexión es igual a la resistencia por fractura del plano más fuerte más la resistencia por fluencia del plano más débil. Entonces, no es razonable sumar la resistencia por fractura de un plano a la resistencia por fractura del otro plano para determinar la resistencia por cortante de un miembro específico. Puede verse que el bloque de cortante es una situación de desgarramiento o ruptura y no una situación de fluencia.

El AISC establece que la resistencia de diseño por bloque de cortante de un miembro específico se determina 1) calculando la resistencia por fractura a tensión en la sección neta en una dirección y sumado a ese valor la resistencia de fluencia por cortante en el área total del segmento perpendicular 2) calculando la resistencia a la fractura por cortante en el área total sujeta a tensión y sumando a este valor la resistencia a la fluencia por tensión en el área neta sujeta a cortante en el segmento perpendicular. La expresión que debe aplicarse es aquella con el mayor término de fractura. Nota: Ruptura por bloque de corte. En una conexión, estado limite de ruptura por tracción en un plano y de fluencia o ruptura por corte en el otro plano. Block shear rupture.

■Resistencia de Bloque de Corte La resistencia disponible para el estado limite de bloque de corte a lo largo de la trayectoria(s) de falla por corte y una trayectoria perpendicular de falla por tracción debe tomarse como

Ubs es un factor de reducción. Su propósito es considerar el hecho de que tal vez la distribución de esfuerzos no sea uniforme en el plano a tensión para algunas conexiones. Si la distribución de esfuerzos a tensión es uniforme, Ubs será tomado igual a 1.0, de acuerdo con la Especificación (J4.3) del AISC. Generalmente se considera que el esfuerzo de tensión es uniforme para ángulos, placas de empalme (o conexiones), y para vigas recortadas con una línea de tornillos. Si el esfuerzo de tensión es no uniforme, Ubs debe hacerse igual a 0.5. Esta situación ocurre en vigas recortadas con dos líneas de tornillos. Ahí el esfuerzo es no uniforme porque la fila de tornillos más cercana al extremo de la viga absorbe la proporción mayor de la carga de cortante. Si los tornillos para las vigas recortadas se colocan a distancias no estándar a partir de los extremos de la viga, puede ocurrir la misma situación de esfuerzo de tensión no uniforme, y deberá usarse un valor de 0.5 para Ubs.

Ejemplo El miembro de acero A572 Grado 50 (Fu = 65 klb/plg2) en tensión mostrado en la Figura está conectado con tres tornillos de 3/4 plg. Determine la resistencia a la fractura del bloque de cortante del miembro. También calcule las resistencias de diseño por tensión LRFD.

Determine la resistencia de diseño LRFD incluyendo el bloque de cortante de un ángulo 6” * 6” * 3/8” soldado a una placa de empalme como se muestra en la Figura Todo el acero es Fy = 36 klb/plg2 y Fu = 58 klb/plg ².

Determine la resistencia de diseño LRFD de las placas de acero A36 (Fy = 36 klb/plg2, Fu = 58 klb/plg2) mostradas en la Figura. Incluya la resistencia por bloque de cortante en los cálculos.

Determine las resistencias de diseño LRFD de las secciones dadas, incluyendo el bloque de cortante. Una C9 * 15 (acero A36) con 2 líneas de tornillos de 3/4 plg Ø en el alma como se muestra en la Figura