Unión de empalme atornillada (AISC)
Subcódigo: LRFD
Tipo de unión: Unión de empalme atornillada
Sistema de unidades: Métrico
Diseñado según: AISC 360-16
Investigado: Tornillos a cortante y aplastamiento
Material de la placa: A709, Gr. 50
Tornillos: 5/8'' A307
Geometría
Carga aplicada
La unión de empalme atornillada está cargada a tracción para que los tornillos a cortante se utilicen al 100 %.
Procedimiento
La unión de empalme atornillada con carga concéntrica se diseña de modo que los tornillos fallen a cortante (AISC 360-16 – J3.6). También se comprueban la resistencia de los tornillos al aplastamiento (AISC 360-16 – J3.10) y la resistencia de las placas a tracción (AISC 360-16 – J4.1). Las roscas de los tornillos son interceptadas por el plano de cortante.
Cálculo manual
Resistencia de los tornillos
La resistencia de un plano de cortante de un tornillo a cortante es 27,6 kN. Cada tornillo tiene dos planos de cortante y hay 9 tornillos en cada mitad del empalme. La resistencia es por tanto 2 ∙ 9 ∙ 27,6 = 496,7 kN.
La resistencia al aplastamiento y la resistencia al desgarro resisten la fuerza que actúa sobre ambos planos de cortante, es decir, 2 ∙ 27,6 = 55,2 kN. La menor resistencia es la resistencia al desgarro de los tornillos próximos al borde de las placas conectadas con un espesor de 10 mm, 121 kN. Los demás tornillos tienen una resistencia al aplastamiento de 128,1 kN y la determinante es la placa con un espesor de 10 mm. La suma de los espesores de los empalmes que resisten al aplastamiento es 12 mm.
Resistencia de las placas a tracción
\[ \phi R_n = \phi F_y A_g = 0.9 \cdot 344.7 \cdot 2000 = 620.46 \, \textrm{kN} \]
\[ \phi R_n = \phi F_u A_e = 0.75 \cdot 448.2 \cdot 1476 = 496.16\,\textrm{kN} \]
Verificación en IDEA StatiCa Connection
Existen algunas fuerzas de tracción en los tornillos debido a la deformación de la placa. Los tornillos se utilizan al 99,9 % y las placas están plastificando. A partir de la deformación plástica en la placa conectada, se puede observar que la reserva no es muy elevada.
Comparación
Las fuerzas de tracción en los tornillos se desprecian en el cálculo manual, pero no afectan significativamente a la resistencia a cortante de los tornillos. La resistencia a la carga en IDEA StatiCa Connection es 494 kN, mientras que en el cálculo manual es 496 kN. En IDEA StatiCa Connection, los tornillos son determinantes y las placas están plastificando. En el cálculo manual, los tornillos y la rotura a tracción de la placa tienen la misma resistencia a la carga. La diferencia entre los resultados proporcionados por el software y el cálculo manual es solo del 0,4 %.