Diseño por cortante y torsion.
Gracias a Raul Estevan Bencosme por enviarnos este material para ser publicado en ARQHYS.com como modo de colaboración. El esfuerzo ocasionado por torsión se puede calcular con: F = Td/J. Donde T es el par torsinal, d es la distancia del centro de gravedad de la soldadura al punto que se considera y J es el momento polar de inercia de la soldadura. Aunque, es conveniente descomponer la fuerza T en sus componentes vertical y horizontal: fh = Tv/J ; fv = Th/J. Donde h y v son las proyecciones horizontal y vertical de la distancia d.
Para diseñar una soldadura sujeta a corte y torsión, es conveniente considerar una soldadura de una pulgada y calcular los esfuerzos en una soldadura de esa dimensión. Al igual que en las conexiones atornilladas, las conexiones soldadas debidas a la acción de fuerzas excéntricas, en el AISC-LRFD se utiliza el método por resistencia última. Sin embargo, el proceso de análisis es un poco más complejo. La fuerza de corte resistente en cualquier punto de la soldadura es normal al radio desde el centro instantáneo de rotación.
De pruebas experimentales se tiene que la resistencia última se calcula como tF791.0582.01010REXXult,i?+?+= (6.6) donde Ri,ult es la resistencia última de cortante en el elemento (kip/in) ? es el ángulo de inclinación entre la fuerza y el eje de la soldadura FEXX es la resistencia del electrodo en ksi t es la dimensión de la garganta de la soldadura en pulgadas. Conexiones atornilladas a Tensión. Acción Separadora Otro aspecto a considerar en las conexiones atornilladas es la acción separadora. Este efecto se presenta principalmente en conexiones en la que los patines son delgados o no tienen atiesadores o cartabones de refuerzo. Para una sección Tee con una tensión inicial To se muestra en la figura a) y por equilibrio es igual a las fuerzas de compresión Co. En la figura b) la Tee esta sometida a una fuerza igual a 2P. La tensión en el perno es igual a T.
Se presenta una fuerza reducida de compresión igual a Q y actúa hacia los extremos del patín de la Tee. Este comportamiento ha sido estudiado en detalle por medio de análisis de elemento finito en una conexión de puntal con una Tee, donde se ha encontrado que la fuerza Q se distribuye hacia los extremos del patín tendiendo a actuar solo en la punta cuando los patines son muy flexibles. Método del AISc El AISC tiene una serie de expresiones empíricas para el cálculo de la fuerza separadora en conexiones atornilladas. En la figura 6-20 se presenta el significado de alguna de las letras empleadas en esas expresiones. B = Resistencia de diseño a tensión de cada tornillo. T = fuerza de tensión aplicada a cada tornillo sin incluir la acción separadora. Esta fuerza es ficticia a menos que la carga de tensión exceda al preesfuerzo en los tornillos.
