Tipo de unión: Unión con doble angular de unión
Sistema de unidades: Métrico
Diseñado según: AS 4100
Investigado: Tornillos, metal base
Material de la placa: Grado 300
Tornillos: M20 Grado 8.8
Ejemplo tomado de: B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Capítulo 9.4.1.2
Geometría
La viga UB 406×178×60 se conecta al pilar UC 254×254×89. La viga se apoya en un asiento formado por el angular L150×90×12. El alma de la viga se conecta al ala del pilar mediante otro angular L100×75×6. Se seleccionan tornillos M20 de grado 8.8.
Carga aplicada
Se aplica una carga cortante de 160 kN en la viga en la posición del centro de gravedad de los tornillos en el alma de la viga.
Resultados del cálculo manual
Los resultados de B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Capítulo 9.4.1.1 se utilizan como cálculo manual. La capacidad máxima de la unión para el elemento apoyado es Vcap = 186,2 kN; la capacidad de pandeo del alma del elemento apoyado Vb = 179,2 kN; la resistencia de los tornillos del asiento angular en el ala del pilar V = 370,4 kN. La resistencia determinante de los tornillos es la resistencia a cortante – 92,6 kN; las demás resistencias son la capacidad de aplastamiento del asiento angular en los agujeros de los tornillos – 304,1 kN, y la capacidad de desgarro del asiento angular en los agujeros de los tornillos – 228,1 kN.
Verificación en IDEA StatiCa
IDEA StatiCa utiliza la tensión de von Mises para determinar la resistencia de las placas. El diagrama de material del acero es bilineal y el límite elástico se multiplica por el factor de capacidad ϕ = 0,9. El límite elástico del acero depende de su material y espesor. La tensión de von Mises sobre la forma deformada puede verse en la figura siguiente. Ambos angulares y el alma de la viga están plastificando.
El pandeo del alma fue reconocido por B. Kirke, I.H. Al-Jamel y calculado como si el alma estuviera completamente sin arriostrar. Sin embargo, el alma está retenida por los tornillos del segundo angular. La forma de pandeo y los factores de pandeo pueden verse en la figura siguiente. El factor 6,46 es suficientemente elevado para este tipo de forma de pandeo.
Los tornillos no están muy solicitados según el cálculo manual. El mismo caso se da en IDEA. Los tornillos en el ala del pilar al angular de asiento son B7–B10. La capacidad de aplastamiento y la capacidad a cortante se calculan según AS 4100, por lo que las resistencias son prácticamente las mismas que según B. Kirke, I.H. Al-Jamel.
Rigidez rotacional
La rigidez rotacional de esta junta es muy baja y se clasifica como articulada.
Conclusión
El cálculo manual identifica la capacidad de pandeo del alma de la viga como el modo de fallo determinante con Vb = 179,2 kN. IDEA StatiCa permite una capacidad de carga ligeramente superior, 192 kN antes de que las placas alcancen la deformación límite del 5%. La diferencia es del 7 % y se debe a que en la evaluación manual se desprecia el efecto estabilizador del angular superior sobre el pandeo del alma.