Pernos sujetos a Corte y Tracción

Las figuras presentan los casos de conexiones sometidas a una combinación de corte y tracción.

Experimentalmente se ha establecido que la elipse de interacción representada en la figura describe adecuadamente el comportamiento a carga última de pernos solicitados simultáneamente por tracción y fuerza cortante. Las ecuaciones de estas curvas se presentan en la tabla anexa (Tabla J3.3 de las especificaciones AISC-LRFD).

Límites para los esfuerzos de tracción (FT) para pernos
en conexiones tipo aplastamiento

Ejemplo 1

 

Para la conexión mostrada calcular la carga máxima de servicio por aplastamiento.

 

Planchas de calidad A36 Pernos 7/8” Bordes cortados a gas
Fy = 2530 kgf/cm2 A325-N Suponer CP = CV
FU = 4080 kgf/cm2 Agujeros Estándar

 

Solución

1. Capacidad de las planchas

1.1. Cedencia por tracción en la sección total

1.2. Fractura por tracción en la sección neta efectiva

 

1.3. Bloque de corte

 

2. Capacidad de los pernos

2.1. Por corte

…. de la tabla tenemos que  7/8” A325-N en corte simple resiste  Rn = 9.82 tf

En corte doble:  Rn = 2 x 9.82 tf = 19.64 tf/perno

2.2 Por aplastamiento

… analizaremos la plancha de 12 mm debido a la condición de borde

S = 75 mm > 3 db = 3 x 22.2 = 66.6 mm

d0 = 27.5 mm < 1.5 db = 1.5 x 22.2 = 33.3 mm

 

Separación entre pernos  2 2/3 db = 59.2 mm.

Mínima distancia al borde (Tabla) = 30 mm > 27.5 mm.

Entonces:

 

Pernos exteriores:

Pernos interiores:

La capacidad de los pernos es:

Entonces:

MODO DE FALLA  Rn
Cedencia 54.6 CONTROLA
Fractura 54.8
Bloque de Corte 55.0
Corte pernos/Aplastamiento de la plancha 61.3

Consumo interno

Controla la resistencia de la conexión, el modo de falla por cedencia, 54.6 tf

 

3. Cargas de Servicio

1.2 CP + 1.6 CV = 54.6

..como CP = CV entonces 2.8 CP = 54.6 tf

CP = 19.5 tf

Consumo externo : Lo que hay que decirle al propietario

 

La carga de servicio es de 19.5 tf

Ejemplo 2

 

Determinar el número de pernos de 3/4” tipo A325-F requeridos para desarrollar la capacidad total de las planchas de acero Fy = 4570 kgf/cm2. Superficie Clase B ( = 0.50). CV = 4CP.

 

Solución:

1. Capacidad de las planchas

1.1. Cedencia por tracción en la sección total (Plancha de 9 mm)

1.2. Rotura por tracción en la sección neta efectiva (Plancha de 9 mm)

… máximo valor de An = 0.85 A = 0.85 (0.90 x 15.2) = 11.6 cm2
…entonces:
Capacidad de las planchas

2. Cargas de Servicio

NU = 1.2 CP + 1.6 CV = 40.8 tf

…como CV = 4CP entonces NU = 1.2 (CP) + 1.6(4CP) = 7.6 CP = 40.8 tf

CP = 5.37 tf con lo cual: N = Cp + CV = 5.37 + 4(5.37)  N = 26.85 tf
Carga de servicio

Bajo cargas de servicio la capacidad de un perno 3/4 A325-F en corte doble, para superficie Clase B es entonces igual a:

 

3. Pernos en el estado límite de agotamiento resistente

3.1. Por aplastamiento

3.2. Por corte

Controla la condición de agotamiento resistente sobre la de servicio.
Se usarán 4 pernos por razones de simetría.

 

Ejemplo 3

 

Verificar la conexión mostrada suponiendo que ni el ala de la columna ni el perfil de conexión controla la respuesta

 

 

Solución

1. Cargas de agotamiento

NU = 1.2 (0.1 x 34) + 1.6 (0.9 x 34) = 53.0 tf
…componente de tracción: NUx = 0.8 x 53 = 42.4 tf
…componente de corte: NUy = 0.6 x 53 = 31.8 tf
Carga por perno: NU = 42.4 / 6 = 7.10 tf
VU = 31.8 / 6 = 5.30 tf

 

2. Cargas de servicio

N = 0.8 x (34) / 6 = 4.53 tf
V = 0.6 x (34) / 6 = 3.40 tf

 

3. Verificación de las condiciones de servicio

4. Verificación del estado límite de agotamiento resistente

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