Trabajo Práctico Nº 3 Tracción Axil - Uniones Abulonadas
Grupo Nº 3: Aguirre, Ferreyra, Insaurralde
Ejercicio Nº 4: Verificar la capacidad última (Pu) del siguiente sistema y diseñar la unión con bulones. Calcular además la deformación producida si el conjunto posee, en reposo, una longitud de 2,20m. Datos: Acero F-24 E = 2.100.000 kg/cm2
Barra: PNL 2” x 1/4” Planchuela: 2” x 1/4” Bulones: A307
FLUENCIA EN SECCIÓN BRUTA
217.6 cmAg → Tabla de Perfiles CIRSOC 301/2005
KncmMPaAFR Gytd 50,1301.017,623590,0 2
1
ROTURA EN SECCIÓN NETA Adopto Bulones de 1/2”, dispuestos en 1 fila. Según Tabla J.3-3 para bulones A307 de 1/2”
Agujero Normal .1416
"9mm
Según Sección B2, el diámetro de cálculo (dcal) es 2mm más que el diámetro nominal (dnom) del agujero, por lo tanto: (dcal)=16mm Espesor barra = ¼” 2.54cm = 0.635cm
22 14,4)60,1635,0(217,6 cmcmcmcmAn Se restan dos agujeros, uno por ala. Las barras están unidas por planchuelas en sus 2 alas, por ello, la Sección Neta Efectiva (Ane) es la misma que la Sección Neta (An)
KncmMPaAFR nutd 89,1141.0.14,437075,0 2
2
12 uu PP Por lo tanto Pu = 115 Kn.
Trabajo Práctico Nº 3 Tracción Axil - Uniones Abulonadas
Grupo Nº 3: Aguirre, Ferreyra, Insaurralde
Se hará el diseño de la unión con esta Capacidad última de carga (Pu), y luego se verificarán por Resistencia al Aplastamiento y por Bloque de Corte.
RESISTENCIA AL CORTE DE LOS BULONES Consideramos que la rosca no está excluida de los planos de corte; por lo tanto:
0,75 'd t n n bR R m A m = planos de corte
Para Bulones A307 MpaMpaFun 14040035.0.35.0'
KNcmMpaRd 30.131.027.1114075.0 2
Siendo esta la Resistencia de cada bulón. Por lo tanto si realizamos el cociente entre la carga Pu adoptada y la resistencia aportada por cada bulón, obtenemos la cantidad de bulones necesarios
bulonesKN
KNN 965.8
30,13
115
Por simetría adoptamos un total de 10 Bulones Comunes A307 de ø 1/2”, 5 por cada Ala. Dispuestos en 1 fila.
DISTRIBUCIÓN DE LOS BULONES cmcmcmdS 00,46,320,133min
1,5 30bd d si d mm
1,5 1,27 1,91 2bd cm cm cm
RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO Perfil L y Planchuela La deformación alrededor del agujero para cargas de servicio es una consideración del proyecto.
1 1.2n c uR L t F
FutdRn 4,22 Lc: Distancia entre borde y borde de agujero.
t: Espesor barras. d: diámetro nominal
Para la unión la resistencia al aplastamiento de la chapa es la suma de las resistencias al aplastamiento de la chapa en todos los agujeros de la unión. (Sección J.3.10).
)2
(d
LeLc
Trabajo Práctico Nº 3 Tracción Axil - Uniones Abulonadas
Grupo Nº 3: Aguirre, Ferreyra, Insaurralde
1 1.2n c uR L t F
KNcmMPaRn 87,3291,0635,0370))4,14(4)2
4,12(1(2,11 Verifica
KNKNRR dd 11529539375,075.01
FutdRn 4,22
KNMPacmcmRn 361,0370635,0635,04,22
KNKNnRR dd 11518053612 Verifica
Se verifica el perfil dimensionado para el estado límite de rotura de bloque de corte (Sección J.4.3.)
Las Aéreas netas y brutas de corte y tracción son:
2858,6635,0)5.46,144442( cmAnv
243,11635,0)44442( cmAgv
230,0635,0)5,06,127,1( cmAnt
2806,0635,027,1 cmAgt
1,06,01,0) AnvFuAntFua
1,086,63706,01,03,0370)a No se cumple estamos en el caso b
1,06,01,0) AnvFuAntFub
1,06,0 AgtFyAnvFuRn
verificaKNKNRn 11542,1281,0806,023586,63706,075,0
Ejercicio Nº 5: Dimensionar, con planchuelas de acero F-24, los elementos de los siguientes sistemas, como así también los bulones necesarios para resistir un esfuerzo último de 20.000 kg.
Trabajo Práctico Nº 3 Tracción Axil - Uniones Abulonadas
Grupo Nº 3: Aguirre, Ferreyra, Insaurralde
A) Acero: F-24
Bulones: ISO 8.8
Pu = 20.000 Kg
FLUENCIA EN SECCIÓN BRUTA
AgFyRnRdPu 9,09,0
25,9100002359,0
2,0cm
Mpa
MNAg
Utilizo planchuela 2” x 3/4” = 9,70 cm2, y bulones ISO 8.8 de ø 10 mm.
RESISTENCIA AL CORTE DE LOS BULONES Consideramos que la rosca no está excluida de los planos de corte; por lo tanto:
AbmnRntRd '75,0 m = planos de corte
2 20,75 (0,4 8250 / ) 2 0,785 3885.75dR kg cm cm kg
2 22(1 )
0,7854 4
b
d cmA cm ' 0,40n uF
bulonesN 615.53886
20000
6 Bulones ISO 8.8 de ø 10 mm. Dispuestos en 1 fila.
DISTRIBUCIÓN DE LOS BULONES
min 3 3 1,00 3,00S d cm cm
1,5 30bd d si d mm
1,5 1,00 1,50bd cm cm
Trabajo Práctico Nº 3 Tracción Axil - Uniones Abulonadas
Grupo Nº 3: Aguirre, Ferreyra, Insaurralde
ROTURA EN SECCIÓN NETA Según Tabla J.3-3 para bulones de 10 mm Agujero Normal: 12,00 mm
Φ cal=14 mm
2 29,70 1,40 1,905 7,03nA cm cm cm cm
2 20,75 4200 / 7,03d t u eR F A kg cm cm 22.146 kg > 20.000 kg
RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO
1,2 2,4 ºn c u u bulR L t F d t F N
Planchuela 2” x 3/4”
(3 5 1,5 ) 1,20 5,5 9,90cL cm cm cm cm
.950524200905,190,920,11 KgRn
.214.11564200905,100,140,22 KgRn
88,19505275,0Rd 71.289 kg > 20.000 kg
ESTADO LIMITE POR ROTURA DE BLOQUE DE CORTE Planchuela 2” x 3/4”
2(1,5 1,40 0,5) 1,905 1,52ntA cm cm cm cm
2(3 5 1,5 1,40 5,5) 1,905 16,76nvA cm cm cm cm cm 21,5 1,905 2,86gtA cm cm cm
KgAnvFu
KgAntFu
245.4276,1642006,060,0
640152,14200 Rotura por tracción y esfuerzo de corte
0,75 (0,6 )n u nv y gtR F A F A
2 2 2 20,75 (0,6 4200 / 16,76 2400 / 2,86 )nR kg cm cm kg cm cm 36828 Kg.
36.828 kg > 20.000 kg
Trabajo Práctico Nº 3 Tracción Axil - Uniones Abulonadas
Grupo Nº 3: Aguirre, Ferreyra, Insaurralde
B) Planchuelas F-24 Bulones ISO 8.8 Pu = 20.000 Kg
FLUENCIA EN SECCIÓN BRUTA
u d n y gP R R F A 2
2
200009,26
0,9 2400 /
ug
y
P kgA cm
F kg cm
Utilizo planchuela 4” x 3/8”: 9,65 cm2, con bulones ISO 8.8 de 16 mm
RESISTENCIA AL CORTE DE LOS BULONES Consideramos que la rosca no está excluida de los planos de corte; por lo tanto:
0,75 'd t n n bR R m A m = planos de corte
2 20,75 (0,4 8000 / ) 1 2,011 4825,34dR kg cm cm kg
2 22(1,60 )
2,0114 4
b
d cmA cm ' 0,4n uF
bulonesN 515.44825
20000
5 Bulones ISO 8.8 de ø 16 mm. Ver en la figura.
DISTRIBUCIÓN DE LOS BULONES
min 3 3 1,60 4,80S d cm cm
1,5 30bd d si d mm
1,5 1,60 2,40bd cm cm
ROTURA EN SECCIÓN NETA Según Tabla J.3-3 para bulones de 16 mm Agujero Normal: 18 mm
Trabajo Práctico Nº 3 Tracción Axil - Uniones Abulonadas
Grupo Nº 3: Aguirre, Ferreyra, Insaurralde
18 2 20 2,00CALC mm mm mm cm
2 2
1 9,65 (2,00 0,953 ) 7,744nA cm cm cm cm
2
2 2
2
(4,00 )9,65 (2,00 0,953 ) 2 0,953 6,754
4 4,16n
cmA cm cm cm cm cm
cm
Se adopta para el cálculo el área neta menor, o sea An2, con la cual se obtendrá menor resistencia de diseño.
2 20,75 4200 / 6,754d t u eR F A kg cm cm 21.276kg > 20.000 kg
RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO
1,2 2,4 ºn c u u bulR L t F d t F N
Planchuela 4” x 3/8”
(4 4 2,40 ) 1,80 4,5 10,30cL cm cm cm cm
1
21,2 10,30 0,953 4200 / 49472,14nR cm cm kg cm kg
2
22,4 1,60 0,953 4200 / 5 76849,92nR cm cm kg cm kg
0,75 49472,14dR kg 37.104 kg > 20.000 kg
ESTADO LIMITE POR ROTURA DE BLOQUE DE CORTE
Planchuela 4” x 3/8”
2(3 2,00 1,5 5,77 ) 0,953 5,50ntA cm cm cm cm cm
22(4,00 )
4 3 2,4 2,00 3,5 0.953 7,974 4,16
nv
cmA cm cm cm cm cm
cm
2(4,00 3 2,4 ) 0,953 13,72gvA cm cm cm cm
Trabajo Práctico Nº 3 Tracción Axil - Uniones Abulonadas
Grupo Nº 3: Aguirre, Ferreyra, Insaurralde
2 2
2 2
4200 / 5,50 23100,00
0,6 0,6 4200 / 7,97 20080,74
u nt
u nv
F A kg cm cm kgRotura por tracción y fluencia por corte
F A kg cm cm kg
0,75 ( 0,6 )n u nt y gvR F A F A
)72,13240060,050,54200(75,0Rn =32.146 kg> 20.000 kg verifica
Ejercicio Nº 6: Dado el siguiente esquema, para la carga muerta de servicio indicada, dimensionar la sección de la barra traccionada y la unión con bulones comunes (A307).
.
Bulones A307 (5 de 22mm) Acero F-24
Determinación de la carga ultima:
T=27.000kg
kgkgDTu 800.37000.274,14,1
Tu= 37,80 Tn.
FLUENCIA EN SECCION BRUTA:
d nR R Pu
Trabajo Práctico Nº 3 Tracción Axil - Uniones Abulonadas
Grupo Nº 3: Aguirre, Ferreyra, Insaurralde
y gPu F A 2
2
37.817.50
0.9 2.4g
y
Pu TnA cm
TnF
cm
Siendo 17.50cm2 la sección necesaria para cubrir con los dos perfiles L, por lo que cada perfil deberá tener una sección Ag/2 = 8.75cm2 Perfil Adoptado (21/2” x 5/16” ) = 9.57cm2
ROTURA EN SECCION NETA: Adopto 4 Bulones A307 de 24mm, dispuestos en 1 fila, separados 4d. Según Tabla J.3-3 para bulones de 22mm
Agujero Normal: 24mm
24 2 26 2.60cal mm mm mm cm
2 29.57 (2.6 0.80 ) 7.49nA cm cm cm cm
neA An U
L
xU 1 x = 1.86cm (distancia entre baricentro y borde de la barra)
L = 38.4cm (distancia entre agujeros extremos para 4 bulones)
951.040.38
86.111
cm
cm
L
xU
2 27.49 0.951 7.12neA An U cm cm
2 20.75 3770 / 7.12 20131.8 20.13d t u neR F A kg cm cm kg tn
Es la resistencia aportada por uno de los perfiles. Al multiplicar por 2 obtendremos la Resistencia total.
2 20.13 40.26 38.70dR tn Tn tn Verifica
RESISTENCIA POR CORTE DE LOS BULONES:
bnd AFR ------> 22
1295370035.035.0cm
Kg
cm
KgFF un
22
52.44
)4.2(cm
cmAb Φ del bulón
Trabajo Práctico Nº 3 Tracción Axil - Uniones Abulonadas
Grupo Nº 3: Aguirre, Ferreyra, Insaurralde
TnKgcmcm
KgAFR bnd 39.483.439052.4129575.0 2
2
Resistencia aportada por un bulón.
TnTn
TnTnRd 90.182
8.3795.2139.45 Verifica
RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO:
ucd FtLR 2.11 Lc = Distancia entre borde y borde de agujero
FutdRn 4,22 t = Espesor barras
d = Diámetro agujeros
cmcmcmLc 20.740.240.24
cmcmt 80.054.216/5
Kgcm
KgcmcmFtLR ucd 40.29030420080.020.72.12.1
21
Siendo 29030.40Kg la resistencia aportada por cada bulón
TnTnKgKgRd 90.18145145152540.290301 Verifica
FutdRn 4,22
cmd 40.2
cmt 80.0
Kgcm
KgcmcmFtdR ud 60.11289420080.040.24.14.1
22
Siendo aproximadamente 11290Kg la resistencia aportada por cada bulón
TnTnKgKgRd 90.184.5656448560.112892 Verifica
Las Resistencias calculadas corresponden a una barra, por lo que la carga última con la que se compara
debe ser reducida a la mitad. .90,182
TnPu
RESISTENCIA POR BLOQUE DE CORTE:
225.7 cmAn
296.2480.0)20.744.2( cmcmcmcmAnv Sección Neta a Corte
Trabajo Práctico Nº 3 Tracción Axil - Uniones Abulonadas
Grupo Nº 3: Aguirre, Ferreyra, Insaurralde
254.280.0175.3 cmcmcmAgt Sección Bruta a Tracción
Kgcmcm
KgAF nu 3045025.74200 2
2
Kgcmcm
KgAF nvu 3594204096.2442006.06.0 2
2
nunvu AFAF6.0
)6.0( gtynvund AFAFRR
Kgcmcm
Kgcm
cm
KgRd 40.51746)54.2240096.2442006.0(75.0 2
2
2
2
KgKg 80.3740.51746 Verifica
Top Related