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SkyCiv Diseño de Placas Base

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Orejeta de corte AISC

¿Qué es Shear Lug??

Un terminal de corte de placa base de acero es un empotramiento de acero que se utiliza como parte de un anclaje que transfiere cargas de corte desde los componentes estructurales a un sustrato de concreto a través de diferentes interacciones mecánicas..

Figura 01: Interfaz de usuario de terminal de corte de placa base SkyCiv

De acuerdo con la guía de diseño AISC No.. 1, la transferencia de carga de alto cizallamiento se puede diseñar en dos componentes (el diseñador tiene la intención de ingresar el tamaño inicial de la cimentación para verificar que se cumplan las dimensiones preliminares y los programas de refuerzo 02).

  1. Orejeta de corte
  2. Incrustación de columna

Figura 02: Transferencia de cizalla base a través del apoyo (Imagen obtenida en AISC DG No. 1)

 

¿Por qué se necesita un terminal de corte??

  • Las orejetas de corte se usan comúnmente en un anclaje si los pernos de anclaje no pueden soportar la carga de corte de la estructura, ya que los pernos de anclaje solo pueden tolerar cargas de corte pequeñas a moderadas.;
  • Sin terminal de corte, el número de anclajes necesarios para transferir la carga de corte no es económico, y;
  • Se necesita otro método para transferir una carga de corte elevada.

En comparación con un perno de anclaje, se puede ver en la figura 03. Debido a que la orejeta de corte tiene una sección transversal rectangular con superficies planas, la transmisión de la carga de las fuerzas de cizallamiento es más eficaz en comparación con el uso de pernos de anclaje.

Figura 03: Comparación de la distribución de tensiones de un perno de anclaje y una orejeta

Tipos de terminales de corte

en ACI (Instituto Americano del Concreto), dos tipos de orejetas de corte se describen a continuación:

  • Orejetas de corte moldeadas in situ que se vierten en el concreto y;
  • Orejetas de corte instaladas posteriormente que se inyectan en un chavetero en el concreto.

Las disposiciones generales de diseño de orejetas de corte requieren que se proporcione un mínimo de cuatro anclajes en el anclaje.. Las disposiciones también especifican que el terminal de corte se asigna a toda la demanda de corte de la estructura, por lo que no sería necesario verificar la falla debido al corte de los pernos de anclaje..

Figura 04: Tipos de orejetas de corte soldadas en una placa base (imagen de ACI 318-2019)

Disposiciones de orejetas de corte

ACI 349-01

Disposición general

En Disposición General de ACI 349-01 Sección B.11, La resistencia de las orejetas de corte de diseño debe incluir considerar lo siguiente:

  • Resistencia de carga del concreto o lechada colocado contra las orejetas de corte
  • Resistencia al corte directo del hormigón o lechada colocado entre las orejetas de corte y el confinamiento proporcionado por los anclajes de tensión en combinación con las cargas externas que actúan a través de los planos de corte potenciales..
  • También se deben considerar las cargas de corte hacia los bordes libres y la compatibilidad de desplazamiento entre las orejetas de corte..
  • Cuando se utilizan múltiples orejetas de corte para establecer la resistencia de diseño al corte en una dirección dada, la magnitud del cortante asignado a cada argolla debe ser directamente proporcional al cortante total, el número de lengüetas, y la rigidez al corte de cada orejeta.

Cortar hacia el borde libre

Bajo disposición ACI 349-01 Sección B.11.2 para cortante hacia el borde libre, los parametros son los siguientes:

  • Para orejetas de corte que se orientan hacia un borde libre, a menos que se proporcione refuerzo para desarrollar la resistencia requerida, la resistencia al corte de diseño para cada orejeta se determinará con base en un esfuerzo de tracción uniforme de \( 4 \fi sqrt{F_{c}} \) actuando sobre un área de tensión efectiva definida por la proyección de un plano de 45 grados desde los bordes de apoyo de la orejeta de corte o placa base a la superficie libre.
  • El área de apoyo de la orejeta de corte o el borde de la placa debe excluirse del área proyectada.
  • El \( \fi \) factor se tomará como 0.85.

Resistencia al corte del empotramiento con placas base empotradas

Bajo disposición ACI 349-01 Sección B.11.3 para resistencia a cortante del empotramiento con placas de base empotradas, los siguientes coeficientes de fricción cortante:

APORTE LFRD
Placa base sin orejetas de corte 0.9
Placa base con orejetas diseñadas para permanecer elásticas 1.4

ACI 318-2019

En la Disposición General de ACI, 318-2019 se permite el diseño de terminales de corte de acuerdo con las secciones 17.11.1.1.1 mediante 17.11.1.1.9.

  • Se debe proporcionar un mínimo de cuatro anclajes en el anclaje cuando se considera la orejeta de corte.
  • Compruebe si hay fallas en los cojinetes de acuerdo con la Sección 17.11.2
  • Compruebe si hay fallas por desprendimiento del concreto de acuerdo con la Sección 17.11.3

Resistencia al soporte del hormigón

La resistencia portante mayorada del hormigón de la orejeta de cortante se determina de acuerdo con ACI 318-19 - 17.11.2 como

\( \no V_{brg,SL} = phi 1.7 F_{c} UNA_{ef,SL} \psi_{brg,SL} \flecha correcta \) ecuación 17.11.2.1

dónde:

  • \( \psi_{brg,SL} \) – factor de rodamiento.
    • Para tensión axial aplicada = \( 1.0 + \frac{ el calculo de la resultante es como sigue{tu} }{ n n_{a} } \la 1.0 \)
    • Sin tensión aplicada = 1.0
    • Para compresión axial aplicada \( 1.0 + 4.0 \veces frac{ el calculo de la resultante es como sigue{tu} }{ UNA_{pb} f ^{"}_ _{c} } \la 2.0 \)
  • \( UNA_{ef,SL} \) – Área de apoyo efectiva.

Resistencia a la rotura del hormigón

La resistencia a la rotura del hormigón factorizada del terminal de corte se determina de acuerdo con ACI 318-19 - 17.11.3 como

\( \no V_{cb,SL} = phi frac{ UNA_{U} }{ UNA_{vco} } \psi_{CE,V } \psi_{ed,V } \psi_{c,V } \psi_{cp,V } V_{b} \flecha correcta \) ecuación 17.6.2.a

Característica de lengüeta de corte SkyCiv

El Diseño de placa base de acero calcula la orejeta de corte para transferir la fuerza de corte alta del anclaje como se muestra en la Figura 01. Calcula lo siguiente:

  • Soportando la fuerza del hormigón en contacto con la orejeta
  • Capacidad de corte de acuerdo con el código de diseño

También se pueden realizar más comprobaciones del diseño de Shear Lug con el Calculadora de terminales de corte SkyCiv.

Donde se puede encontrar Shear Lug

Para incluir la orejeta de corte en el elemento de placa base y análisis. el usuario debe hacer clic en las siguientes Partes principales → Orejeta de corte → Forma → Seleccionar “Placa” como se muestra en la figura 05.

Figura 05: Opciones de orejetas de corte en el módulo de placa base SkyCiv

Informe de diseño

SkyCiv Diseño de placa base de acero muestra el informe de cálculo de detalles para la orejeta de corte como se ilustra en la Figura 06.

Figura 06: Informe detallado de la orejeta de corte

Resumen de diseño

Figura 07 ilustra los resultados resumidos, incluidas las comprobaciones de las orejetas de corte.

Figura 07: Resumen de diseño con argolla de corte

Referencia:

(1) Comportamiento y diseño de anclajes y anclajes con armadura suplementaria. Akanshu Sharma. (2020, febrero 19).

(2) Carrato, P. j, & cortador de escarcha, M. (2009). Uso de orejetas de corte para anclaje al hormigón. Volumen 2: Integridad estructural; Seguridad y proteccion; Aplicaciones Avanzadas de la Tecnología Nuclear; Balance de Planta para Aplicaciones Nucleares. https://doi.org/10.1115/icone17-75175

(3) ACI 318-19 Requisitos del Código de Construcción para Concreto Estructural

(4) AISC 360-16 Especificación para edificios de acero estructural

(5) ACI 349-01 Requisitos del código para estructuras de hormigón relacionadas con la seguridad nuclear

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