El diseño de uniones atornilladas cargadas axialmente se analiza en detalle utilizando un ejemplo práctico y analizando los conocimientos técnicos asociados con el diseño.
En este artículo, nos centramos en el diseño de placas de acero con disposición regular de pernos sobre las cuales se ha aplicado tensión axial.
Primero, analicemos el método de construcción de placas de acero con pernos.
Proceso de diseño
Los siguientes pasos se pueden seguir durante la construcción.
- Evaluar las propiedades de los materiales.
Primero, seleccione el espesor de la lámina para continuar con la construcción. En función del espesor de la placa y del tipo de acero, el límite elástico (f j ) y la resistencia a la rotura (f Ela ) se pueden consultar en la tabla 3.1 del Eurocódigo 3.
Luego obtienes γ m0 y γ m2 de la sección 6.1. Estos valores pueden cambiar según los anexos nacionales.
- Calcule la sección transversal de la placa o el área aplicando el esfuerzo axial.
Se deben tener en cuenta diferentes disposiciones de pernos y debemos encontrar la sección transversal crítica con el área más pequeña que conduce a una mayor tensión.
Se comprueba la sección transversal bruta y la sección transversal crítica de la placa (después de reducir el área del orificio). mínimo La siguiente capacidad se supone como capacidad del disco (N t,Rd ).
-
-
- N pl, Rd = Af j /γ m0 Capacidad de carga de la placa de sección transversal bruta (resistencia plástica). Aquí está A – sección transversal bruta
- N u, Rd = 0,9A red F j /γ m2 Capacidad de carga de la losa para sección bruta (resistencia máxima). Aquí se aplica lo siguiente: La red – Sección neta
-
- Verifique que la capacidad del disco determinada anteriormente sea menor que la carga aplicada.
Capacidad del disco = (N t,Rd ) = min(N pl, Rd N u, Rd )
Carga aplicada = N Ed.
N Ed. /N t,Rd <1
Ejemplo resuelto: Construcción de una conexión roscada; placa cargada axialmente
Datos de diseño
- Carga aplicada a la placa: 300 kN
- Grosor de la placa 12 mm.
- Ancho de la placa 180 mm
- Distancia entre tornillos: s = p = 60 mm (s & p ver imagen arriba)
- Diámetro del tornillo 16mm
- Grado de acero S275
Para acero de calidad S275 y espesor de chapa de 10 mm < 40 mm, los siguientes parámetros de diseño se pueden encontrar en la Tabla 3.1 de EN 1993-1-1 (EC3).
F j = 275 N/mm 2
F Ella =430 N/mm 2
Los factores de seguridad parciales resultan del apartado 6.1.
γ m0 = 1,0
γm2 = 1,25
Área de la sección transversal de la placa
A = 180 x 10 = 1800 mm 2
Resistencia plástica N pl, Rd = Af j /γ m0
N pl, Rd = 1800 x 275 / 1,0 = 495000 N = 495 kN
Calcule la capacidad de la placa con reducción en el área del orificio
El método de cálculo para deducir el área del orificio para perno se presenta en la Sección 6.2.2.2.
Es muy fácil calcular la deducción ya que existe una ecuación para ello.
Deducción = t (nd 0 – Σ (ver 2 /4p))
Sección transversal 1 – 1
Deducción = 10 (2 x 18 – 0) = 360 mm 2
Sección transversal 2-2
Deducción = 10 (2 x 18 – (60 2 /4×60) ) = 210 mm 2
Sección transversal 3-3
Deducción = 10 (2 x 18 – {(60 2 /4×60) + (60 2 /4×60)} ) = 240 mm2
La deducción máxima fue en la parte 1-1.
Por lo tanto,
La red = 1800 – 360 = 1440 mm 2
Calcule la resistencia máxima, N. u, Rd
N u, Rd = 0,9 x 1440 x 430 / 1,25 = 445824 N = 445,8 kN
Capacidad del disco = (N t,Rd ) = min(N pl, Rd N u, Rd )
N t,Rd = mín(495, 445,8) = 445,8 kN
N Ed. /N t,Rd <1
300/445,8 <1 placa puede soportar la carga aplicada.
Lea también el artículo sobre diseño de vigas de acero. Se puede enviar un ejemplo práctico de construcción de una viga de acero .
