5.1.3 EJEMPLOS DE PERNOS DE ANCLAJE 5.1.3.1 Ejemplo 1.- Pernos de anclaje resistiendo combinación de tensión y corte – Norma AISC Determinar la medida de los pernos de anclaje para las siguientes características: Carga Axial _ Carga Muerta = 10 [Ton] _ Carga Viva = 2 [Ton] Cortante _ Carga Muerta = 5 [Ton] _ Carga Viva = 3 [Ton] Momento _ Carga Muerta = 5 [Ton] _ Carga Viva = 4 [Ton] Características del Acero f´c=3 [ksi] Fy=2540 [kg/cm2] Fu = 4100 [kg/cm2] Características Placa base y Cimentación Ancho placa de base = 40 [cm] Longitud placa base = 40 [cm] Espesor placa base = 2 [cm] Ancho cimentación = 50 [cm] Longitud cimentación = 50 [cm] Características Columna Espesor alma = 3 [cm] Espesor patín = 2 [cm] Características Perno de Anclaje Fy=5695.92 [kg/cm2] Fu = 7383.6 [kg/cm2] SOLUCIÓN: Los datos en las unidades que se emplean en el programa, son las siguientes: _ Resistencia requerida de diseño a corte = 16692.11 [kg] _ Resistencia requerida admisible a corte = 10432.57 [kg] _ Resistencia requerida de diseño a tensión = 31660.58 [kg] _ Resistencia requerida admisible a tensión = 19413.65 [kg] Fu = 4077.98 [kg/cm2] Espesor de placa base = 0.4 [cm] Profundidad del perno = 50.80 [cm] Determinar las características del perno de anclaje. a) Grado de material del perno de anclaje: Grado 36 b) Tipo de perno de anclaje: A325 c) Forma de perno de anclaje: Con gancho Gancho de 90° d) Características del perno de anclaje con gancho: El hormigón es con agregados livianos. e) Tipo de superficie de la placa base o placa de soporte: Clase A.- Superficies de acero sin pintar, limpias con escamas de fábrica o superficies con baño clase A en acero limpiado a chorro de arena y galvanizada en caliente en superficies rugosas. f) Tipo de borde de la placa base o de la placa de soporte: Bordes cizallados g) Consideraciones para el cálculo de las resistencias: _ No se considera el aplastamiento de perforaciones de pernos de anclaje como estado limite. _ El perno está incluido en el plano de corte. _ El hormigón de la cimentación está agrietado. Paso 1. Obtener la tensión del perno Se va a escribir sólo el resultado de la tensión para concentrarnos solamente en el diseño del perno. La tensión del perno es despreciable porque la excentricidad crítica es mayor a la excentricidad equivalente, es por tal que la tensión del perno es cero. Paso 2. Escoger el diámetro del perno de anclaje. Este es un proceso iterativo, es por lo tal que se empieza con el diámetro más pequeño. Tabla 5.1 Diámetros comerciales para pernos y varillas de anclaje Fuente: Norma RCSC, Tabla C-2.2, pág. 16.2-11 Se empieza el proceso con el mínimo número de anclajes (4). Paso 3. Obtener la distancia mínima al borde. Tabla 5.2 Distancia mínima al borde para agujero estándar en pulgadas Fuente: Norma AISC, Tabla J3.4 Paso 4. Determinar la separación mínima entre perno de anclaje. S = 3D = 3(1.27) = 3.81[cm] Paso 5. Calcular la resistencia disponible de aplastamiento de perforaciones de pernos o varillas de anclaje. Paso 6. Calcular la resistencia por combinación de tracción y cortante tipo aplastamiento de pernos o varillas de anclaje. Tabla 5.3 Pretensión de tensión nominal de conectores para norma AISC Fuente: Norma AISC, Capítulo J, Tabla J3.2 Revisando la condición: Debido a que no se cumple la condición, se debe realizar las iteraciones necesarias hasta que se cumpla con todas las condiciones, es por tal que se prueba con el diámetro de: Dr = 1.91 [cm] Número de Pernos = 4 Revisando la condición: Paso 7. Calcular la resistencia de extracción del hormigón (Este paso es aplicable para las dos normas AISC y AISI) La penetración del perno para cumplir con la resistencia de extracción es de 15 cm. Paso 8. Calcular la pretensión mínima Tabla 5.4 Pretensión mínima de pernos y varillas de anclajes Fuente: Norma AISC, J3.1