ICNC: Dimensionamiento inicial de uniones con cartela SN016a-ES-EU ICNC: Dimensionamiento inicial de uniones con cartela Este ICNC proporciona reglas para el dimensionamiento inicial de los componentes de las uniones con cartela para una "Unión articulada". Las reglas se refieren a una unión atornillada por medio de tornillos no pretensados (i.e. Categoría A: Union atornilladas a cortadura y aplastamiento) Índice 1. Uniones tipo 2 2. Elección de la unión con cartela 2 3. Elección del tipo de tornillo 3 4. Número de tornillos en una unión con cartela 3 5. Dimensiones de la cartela 5 6. Tamaño de la soldadura 7 7. Ductilidad 7 8. Capacidad de rotación 8 9. Límites de aplicación 8 10. Antecedentes 8 Página 1 ICNC: Dimensionamiento inicial de uniones con cartela SN016a-ES-EU 1. Uniones tipo Las cartelas se utilizan para uniones viga/columna y viga/viga. Las uniones típicas que utilizan una sola fila vertical de tornillos se muestran en la Figura 1.1. Figura 1.1 2. Uniones tipo viga/columna y viga/viga con cartelas Elección de la unión con cartela Existen dos tipos básicos de uniones con cartela (véase la figura 2.1) 1. Cartela con una fila vertical de tornillos. 2. Cartela con dos filas verticales de tornillos. Se recomienda que: Si VEd ≤ 0,5 VC, Rd se adopte una cartela con una fila vertical de tornillos Si 0,75 VC,Rd ≥ VEd > 0,5 VC,Rd se adopte una cartela con dos filas verticales de tornillos If VEd > 0,75 VC, Rd se debe utilizar una unión con cartela de extremo En las fórmulas anteriores: VEd es el esfuerzo cortante de cálculo y VC,Rd es la resistencia a cortante de cálculo de la viga soportada Página 2 ICNC: Dimensionamiento inicial de uniones con cartela SN016a-ES-EU Figura 2.1 3. Uniones con cartela con una y dos filas verticales de tornillos. Elección del tipo de tornillo Se recomienda utiliza un tornillo de un grado y un diámetro en un rango limitado de longitudes. Este documento y los ICNC de resistencia a cortante y de atado de uniones con cartela (SN017 y SN018) corresponden a uniones a cortante y aplastamiento de Categoría A (según se definen en EN1993-1-8 §3.4.1), que utilizan tornillos no pretensados. Para este tipo de uniones, el tipo de tornillo que se utiliza generalmente depende del país donde se construye: los tornillos de clase 10.9 se utilizan en la mayoría de países de Europa, pero los tornillos de clase 8.8 se utilizan en Francia y en el Reino Unido. Generalmente, los tornillos deben estar completamente roscados. El tamaño de tornillo utilizado con más frecuencia es: Diámetro de tornillo = 20 mm Longitud = 60 mm. Sin embargo, los procedimientos de verificación de las uniones con cartela que se indican en SN017 y SN018 son válidos para los tornillos de clase 4.6 a clase 10.9, con otros diámetros y longitudes. 4. Número de tornillos en una unión con cartela El número mínimo de tornillos (M20, tipo 8.8 ó 10.9) que se debe adoptar viene determinado por lo siguiente: n= VEd K Donde: Página 3 ICNC: Dimensionamiento inicial de uniones con cartela SN016a-ES-EU n es el número total de tornillos (i.e n1 × n2 ) n1 es el número de filas horizontales de tornillos n2 es el número de filas verticales de tornillos (Para una fila vertical de tornillos, n debe redondearse al número entero más próximo. Para dos filas verticales de tornillos, n debe redondearse al múltiplo de 2 más próximo.) VEd es el esfuerzo cortante de cálculo en kN El valor de K depende del tipo de unión con cartela (i.e. una o dos filas verticales de tornillos). Las Tablas 4.1 y 4.2 indican los valores de K para los dos casos. Tabla 4.1 Valores de K de una fila vertical de tornillos (i.e. n2 = 1) Tipo del acero (el menor entre la cartela y viga soportada) S235 S275 S355 Canto de la viga soportada hb1 mm K para el grosor t (el menor entre la cartela y alma de viga soportada) t = 10 mm t = 8 mm hb1 ≤ 400 30 25 400 < h b1 ≤ 600 50 40 h b1 > 600 55 45 h b1 ≤ 400 40 35 400 < h b1 ≤ 600 60 50 hb1 > 600 65 55 hb1 ≤ 400 45 40 400 < h b1 ≤ 600 70 60 h b1 > 600 80 65 Página 4 ICNC: Dimensionamiento inicial de uniones con cartela SN016a-ES-EU Tabla 4.2 Valores de K de dos filas verticales de tornillos (i.e. n2 = 2) Tipo del acero (el menor entre la cartela y viga soportada) S235 S275 S355 Canto de la viga soportada hb1 mm K para el grosor t (el menor entre la cartela y alma de viga soportada) t = 10 mm t = 8 mm h b1 ≤ 400 20 20 400 < hb1 ≤ 600 30 30 h b1 > 600 35 35 hb1 ≤ 400 25 25 400 < h b1 ≤ 600 35 35 hb1 > 600 40 40 hb1 ≤ 400 30 30 400 < hb1 ≤ 600 40 40 hb1 > 600 45 45 bp bp gh e1,b gh gv e1,b e1 a p1 hp e1 a p1 p1 p1 e1 e1 e 2 e2,b he hp e 2 p 2 e2,b z n2= 1 Figura 4.2 5. gv he z n2 = 2 Parámetros de la cartela Dimensiones de la cartela a) Según el diámetro del tornillo, seleccionar distancias a extremos y bordes no inferiores a 2d: i.e. e1 , e2 , e1,b y e2,b ≥ 2d Página 5 ICNC: Dimensionamiento inicial de uniones con cartela SN016a-ES-EU b) Altura de la cartela Altura mínima de la cartela hp = 0,6hb1 Altura máxima de la cartela = d b1 Nota: Generalmente, la altura de la cartela se redondea al múltiplo de 10 mm más próximo. c) Separación de los tornillos verticales: depende del número de tornillos. Para tornillos M20, p1 no debe ser inferior a 70 mm d) Para los tornillos M20, se recomiendan las siguientes dimensiones, según el canto de la viga soportada. Tabla 5.1 Espesor y anchura de las cartelas para una fila vertical de tornillos (n2 = 1) Canto de la viga soportada hb1 (mm) Espesor de la cartela tp (mm) Anchura de la cartela Hueco horizontal gh (mm) Distancia al borde de la viga e2,b (mm) Distancia al borde de la cartela e2 (mm) h b1 ≤ 600 10 100 10 40 50 h b1 > 600 10 120 20 40 60 Tabla 5.2 Espesor y anchura de las chapas atornilladas al alma para dos filas verticales de tornillos (n2 = 2) Canto de la viga soportada hb1 (mm) Espesor de la cartela tp (mm) Anchura de la cartela bp (mm) Hueco horizontal gh (mm) Distancia al borde de la viga e2,b (mm) Separación transversal de tornillos p2 (mm) Distancia al borde de la cartela e2 (mm) h b1 ≤ 600 10 160 10 40 60 50 h b1 > 600 10 180 20 40 60 60 donde: d es el diámetro del tornillo db1 es la distancia entre los radios de acuerdo de la viga soportada hb1 es el canto de la viga soportada hp es la altura de la cartela e1,b es la distancia al borde de la viga o hasta el borde rebajado de la viga Página 6 ICNC: Dimensionamiento inicial de uniones con cartela SN016a-ES-EU 6. Tamaño de la soldadura Deben adoptarse los siguientes tamaños de soldadura en ángulo, según el tipo del acero y el espesor de la cartela. Tabla 6.1 Tamaño de la soldadura en ángulo para diferentes tipos de acero y espesores de cartela Tipo de acero de la cartela Dimensiones, para espesor de cartela tp 8 mm 10 mm Garganta a (mm) Longitud del pie de soldadura (mm) Garganta a (mm) Longitud del pie de soldadura (mm) S235 4 6 5 7 S275 4 6 5 7 S355 5 7 5,5 8 tp 1 a 2 s t f,c , t w,c , t w,b2 Figura 6.2 7. Soldadura en ángulo, garganta y longitud de pie de soldadura Ductilidad Los detalles que se proporcionan en este ICNC ofrecen la ductilidad suficiente para satisfacer los requisitos de la Sección 16 de SN017. Página 7 ICNC: Dimensionamiento inicial de uniones con cartela SN016a-ES-EU 8. Capacidad de rotación Los detalles que se proporcionan en este ICNC ofrecen la capacidad de rotación suficiente para que la unión se considere una “unión articulada”. 9. Límites de aplicación Este ICNC se aplica a una o dos filas verticales de tornillos (i.e. n2=1 ó n2=2) que utilizan tornillos no pretensados para la Categoría A: Unión atornillada a cortante y aplastamiento, según EN1993-1-8 §3.4.1. 10. Antecedentes Las reglas de este ICNC están basadas en: (1) Recomendaciones europeas para el diseño de uniones articuladas de estructuras de acero - Documento elaborado bajo la supervisión de ECCS TC10 por: J.P. Jaspart, S. Renkin and M.L. Guillaume – Primer borrador, Septiembre de 2003. (2) Uniones en la construcción en acero – Uniones simples (P212). Steel Construction Institute y British Constructional Association Ltd., 2002. Página 8 ICNC: Dimensionamiento inicial de uniones con cartela SN016a-ES-EU Registro de calidad TÍTULO DEL RECURSO ICNC: Dimensionamiento inicial de uniones con cartela Referencia(s) DOCUMENTO ORIGINAL Nombre Compañía Fecha Creado por Edurne Nunez SCI Marzo de 2005 Contenido técnico revisado por Abdul Malik SCI Ago 2005 Contenido editorial revisado por D C Iles SCI 16/9/05 1. Reino Unido G W Owens SCI 16/9/05 2. Francia A Bureau CTICM 16/9/05 3. Alemania A Olsson SBI 15/9/05 4. Suecia C Müller C Müller 14/9/05 5. España J Chica Labein 16/9/05 G W Owens SCI 26/4/06 Traducción realizada y revisada por: eTeams Internacional Ltd. 01/02/06 Recurso de traducción aprobado por: F Rey Labein 08/02/06 Contenido técnico respaldado por los siguientes socios de STEEL: Recurso aprobado por el Coordinador técnico DOCUMENTO TRADUCIDO Página 9