CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
2.9. CRITERIOS DE DISEÑO DE CONEXIONES
2.9.1. Conexiones con pasadores
2.9.2.2. Valores de Diseño de Referencia con Acción
Ecuaciones de Límite de Falla
Para conexiones con cortante simple y cortante doble simétrico usando conexiones con pasadores (Ver Figura 15 y Figura 16) donde:
a) Las caras de los miembros conectados están en contacto. b) La carga actúa perpendicular al eje del pasador.
c) Las distancias al borde, distancias al extremo y espaciamiento no deben ser menores que los valores especificados en las Tablas desde la 15 hasta la 18. d) La profundidad de penetración del pasador en el miembro principal para
conexiones con cortante simple o el miembro extremo que tiene el punto para las conexiones de cortante doble es mayor o igual a la penetración mínima requerida.
El valor de diseño de referencia lateral, Z, puede ser el valor mínimo calculado del modo de falla, usando las ecuaciones especificadas en la TABLA A-22 y A- 23. Los valores de diseño de referencia para conexiones con pernos, tornillos, tornillos para madera, y clavos /grapas (Ver desde la TABLA A-11A hasta la 11R de la NDS/05), son calculadas para condiciones comunes en la conexión de acuerdo con la ecuaciones de modo de falla presentadas en las Tablas 22 y 23.
Esfuerzo de Aplastamiento del Pasador
Los esfuerzos de aplastamiento en el pasador, Fe, para cargas paralelas o perpendicular al grano, son presentadas para conexiones con pasadores con ¼” ≤ D ≤ 1” en la Tabla 11.3.2. de la NDS/05 (TABLA A-24). Cuando el diámetro del pasador, D<¼”, solo se usa un esfuerzo de aplastamiento en el pasador, Fe, para ambos casos, carga paralela y carga perpendicular al grano.
Cuando los pasadores con D ≥ ¼” son insertados dentro del extremo del grano en el miembro principal, con el eje del pasador paralelo a las fibras de la madera, Fe┴, puede ser usado en dependencia del esfuerzo de aplastamiento del pasador en el miembro principal, Fem.
Esfuerzo de Aplastamiento del pasador con un Ángulo Respecto al Grano
grano, el esfuerzo de aplastamiento, Feθ, para el miembro se determina de la
siguiente manera (Ver apéndice J, NDS/05):
θ Cos F θ Sen F F F F 2 e 2 e// e e// eθ ⊥ ⊥ + = Donde:
θ: es el ángulo entre la dirección de la carga y la dirección de las fibras (eje longitudinal del miembro).
Figura 15: Conexiones Empernadas en Cortante Simple
Figura 16: Conexiones Empernadas en cortante Doble
Longitud de Aplastamiento del Pasador
La longitud de aplastamiento del pasador en el miembro(s) extremo(s) y el miembro principal, ls y lm, representa la longitud de aplastamiento del pasador perpendicular a la aplicación de la carga. La longitud de aplastamiento del pasador no incluye la punta del mismo para la profundidad de penetración de pasadores menor de 10D.
Falla de Esfuerzo a flexión del pasador
Los valores de diseño para pernos, tornillos, tornillos para madera, clavos y grapas, se encuentran representados en las Tablas desde la 11A hasta la 11R de la NDS/05.
Conexiones Asimétricas de Tres Miembros, Cortante Doble
Los valores de diseño de referencia lateral, Z, para conexiones asimétricas de tres miembros puede ser el mínimo valor calculado del modo de falla para conexiones asimétricas con doble cortante, usando la menor longitud de aplastamiento del pasador en el miembro extremo como ls, y el mínimo diámetro del pasador, D, donde está ocurriendo en alguno de los planos cortantes de la conexión.
Conexiones con Cortante Múltiple
Para conexiones con cuatro o más miembros (Ver Figura 17), cada plano cortante puede ser evaluado como una conexión de cortante simple. Los valores de diseño de referencia para la conexión puede ser el menor valor diseño de referencia para algún plano de cortante simple, multiplicado por el número de planos cortantes.
Figura 17: Conexiones Empernadas en Múltiple Cortante
Cargas con un Ángulo Respecto al Eje del Pasador
Cuando la carga aplicada en la conexión con simple cortante (dos miembros) está a un ángulo (diferente de 90˚) respecto al eje del pasador, la longitud del pasador en ambos miembros se define como ls y lm (ver Figura 18). El
componente de la carga actuando a 90˚ con el eje del pasador, no debe exceder el valor de diseño ajustado, Z´, para una conexión en la cual dos miembros a 90˚ tienen espesores ts = ls y tm = lm. Así mismo el área de aplastamiento debe resistir la componente de la carga actuando paralelamente al eje del pasador.
Figura 18: Área de Cortante para Conexiones Empernadas
Conexión con miembro inclinado Conexión con miembro paralelo
Combinación de Acción Lateral y Extracción
Cuando el pasador (tornillo, tornillo para madera, clavo o grapa) está sometido a la acción combinada lateral y extracción y cuando el pasador es insertado perpendicular a las fibras y las cargas actuando en un ángulo α, en la superficie de la madera (ver Figura 19), el valor de diseño ajustado se calcula:
Figura 19: Combinación de Carga Lateral y Carga a Extracción
(
)
(
W´p)
Cos α Z´Sen α Z´ p W´ Z´ 2 2 α +(
)
(
W´p)
Cosα Z´Senα Z´ p W´ Z´α += para clavos y grapas para madera
Donde:
α = ángulo entre la superficie de la madera y la dirección de la carga aplicada. p = longitud de penetración de la rosca en el miembro principal (in).
2.9.3. Ajuste de los Valores de Diseño de Referencia
Los valores de diseño de referencia (Z, W) pueden ser multiplicados por todos los factores de ajuste aplicables para determinar los valores de diseño ajustados (Z´, W´). La TABLA A-12 especifica los factores de ajuste que se aplican a los valores de diseño de referencia con acción lateral (Z) y referencia con acción de extracción (W) para cada tipo de pasador. La carga actual aplicada a una conexión no debe exceder el valor de diseño ajustado (Z´, W´) de la conexión.