Conclusion de Anclaje en hormigon

El anclaje mecánico rebajado ficticio de 1/2 in. de diámetro instalado en hormigón endurecido descripto en la Tabla 34-3 es adecuado para las cargas mayoradas de tracción y corte indicadas.

Distancias a los bordes, separaciones y espesores requeridos para impedir la falla por hendimiento.

Como este anclaje está alejado de los bordes, solamente son aplicables las limitaciones de la longitud de empotramiento, hef, relacionadas con el espesor del elemento. De acuerdo con D.8.5, hef debe ser menor o igual que 2/3 del espesor del elemento, o que el espesor del elemento menos 4 in. La sección D.8 permite utilizar valores de hef más elevados siempre que se hayan realizado ensayos específicos para el producto en cuestión de acuerdo con ACI 355.2.
Como se puede ver en la Tabla 34-3, el informe de evaluación de este producto conforme a ACI 355.2 indica un espesor mínimo hmin = 6-5/8 in., valor que es menor que las 8 in. provistas. VERIFICA

Verificar la interacción de los esfuerzos de tracción y corte.

Determinar la resistencia al corte de diseño ( φVn ). (III)

Resistencia al arrancamiento del hormigón ( φVcp ):

Por lo tanto:

öVn = 5470 lb

Determinar la resistencia al corte de diseño ( φVn ). (II)

Resistencia al desprendimiento del hormigón por corte ( φVcbg ) D.6.2
Este anclaje no está ubicado próximo a ningún borde libre, por lo tanto la resistencia al desprendimiento del hormigón por corte no es aplicable.

Determinar la resistencia al corte de diseño ( φVn ). (I)

Resistencia del acero ( φVs ):

Determinar la resistencia a la traccion de diseno ( ƒÓNn ). (IV)

Resistencia al descascaramiento del recubrimiento lateral (ƒÓNsb): D.5.4
Este anclaje no esta ubicado proximo a ningun borde libre, por lo tanto la resistencia al descascaramiento D.5.4.1
lateral no es aplicable.
Resumen de la resistencia del acero, la resistencia al desprendimiento del hormigon, la resistencia al arrancamiento del anclaje y la resistencia al descascaramiento lateral para la traccion:

Determinar la resistencia a la traccion de diseno ( ƒÓNn ). (III)

Resistencia al arrancamiento del anclaje por tracción (φNpn):

Determinar la resistencia a la traccion de diseno ( ƒÓNn ). (II)

Resistencia al desprendimiento del hormigon por traccion (ƒÓNcb): D

Determinar la resistencia a la traccion de diseno ( ƒÓNn ). (I)

Determinar la resistencia a la tracción de diseño ( φNn ). a. Resistencia del acero (φNs):

Solucion Anclaje individual instalado en hormigón endurecido, alejado de los bordes, solicitado a tracción y corte (II)

En este problema hay una interacción entre los esfuerzos de tracción y de corte, y por lo tanto es necesario determinar tanto la resistencia a la tracción de diseño (φNn) como la resistencia al corte de diseño (φVn). φNn es la menor de las resistencias a la tracción de diseño, es decir de aquellas controladas por la resistencia del acero (φNs), por el desprendimiento del hormigón (φNcb), por el arrancamiento del anclaje (φNpn) y por el descascaramiento del recubrimiento lateral (φNsb). φVn es la menor de las resistencias al corte de diseño, es decir de aquellas controladas por la resistencia del acero (φVs), por el desprendimiento del hormigón (φVcb) y por el arrancamiento del hormigón (φVcp)

Solucion Anclaje individual instalado en hormigón endurecido, alejado de los bordes, solicitado a tracción y corte (I)

1. La solución para este ejemplo se obtiene prefijando el tamaño del anclaje y luego verificando que se satisfagan los requisitos de diseño. Intentamos con el anclaje mecánico rebajado de 1/2 in. descripto en la Tabla 34-3. Observar que se trata de un anclaje ficticio.

Ejemplo Anclaje individual instalado en hormigón endurecido, alejado de los bordes, solicitado a tracción y corte

Diseñar un anclaje mecánico individual instalado en hormigón endurecido en el fondo de una losa de 8 in., para soportar una carga de tracción mayorada de 5000 lb y una carga de corte mayorada de 3000 lb (no incluye cargas sísmicas de regiones de peligrosidad sísmica moderada a elevada).

f'c = 4000 psi

Nota: Incluimos este ejemplo de diseno de un anclaje mecanico instalado en hormigon endurecido porque los complicados calculos para los grupos de anclajes, las condiciones de borde, las excentricidades y la interaccion entre los esfuerzos de traccion y corte cubiertos en los ejemplos anteriores para el caso de los anclajes hormigonados in situ son basicamente los mismos que para los anclajes mecanicos que se instalan en hormigon endurecido.
Similitudes entre los anclajes mecanicos instalados en hormigon endurecido y los anclajes hormigonados in situ:
. Para los grupos de anclajes y las condiciones de borde AN, ANo, AV y AVo se determinan de la misma manera.
. Cuando hay cargas excentricas ƒÕ1 y ƒÕ5 se determinan de la misma manera.
. Para los efectos de borde ƒÕ2 y ƒÕ6 se determinan de la misma manera.
. Para los anclajes que se utilizan en regiones en las cuales el hormigon se puede fisurar ƒÕ3 y ƒÕ7 = 1,0.
Las propiedades exclusivas de los anclajes mecanicos se obtienen de un informe de evaluacion de producto realizado conforme a ACI 355.2 (ver el ejemplo de la Tabla 34-3, correspondiente a un anclaje mecanico rebajado instalado en hormigon endurecido). Las propiedades exclusivas asociadas con cada tipo de anclaje mecanico a instalar en hormigon endurecido son las siguientes:
. longitud de empotramiento efectiva, hef
. area efectiva de la seccion transversal del anclaje, Ase
. tension de fluencia especificada, fy, y resistencia a la traccion especificada, fut
. area efectiva de la seccion transversal de la camisa, Asl, y resistencia a la traccion especificada de la camisa, futsl (se utilizan
cuando la camisa del anclaje atraviesa el plano de corte)
. distancia minima a los bordes del anclaje, cmin
. espesor minimo del elemento en el cual se instala el anclaje, hmin
. categoria del anclaje para determinar el factor ƒÓ apropiado para la resistencia del empotramiento
. coeficiente para calcular la resistencia basica al arrancamiento por traccion del hormigon, k, para utilizar en la Ecuacion
(D-7)
. resistencia al arrancamiento por traccion del anclaje, Np
h
8"
ef
Vu = 3000 lb
Nu= 5000 lb

Solución: Grupo de bulones con cabeza próximos a un borde, solicitados a momento y corte, ubicados en una región de peligrosidad sísmica moderada o elevada (XV)

8. Resumen.
Usar anclajes de 3/4 in. de diámetro con cabeza hexagonal, de acero ASTM F 1554 Grado 36, con hef = 10 in.
Nota: Los requisitos de OSHA implementados el 18 de enero de 2001 requieren que para anclar la columna se utilicen como mínimo 4 anclajes y que la conexión sea capaz de soportar una carga gravitatoria excéntrica mínima de 300 lb ubicada a 18 in. de la cara de la columna en cada dirección. Esta carga se debe aplicar en la parte superior de la columna. Se pretende representar una carga correspondiente a un obrero de la construcción colgado desde la parte superior de la columna, ubicado hacia un lado de la misma. Para mayor información ver http://www.osha-slc.gov/OshStd_data/1926_0755.html. Aunque no hemos incluido los cálculos en el ejemplo, esta conexión satisface los requisitos de OSHA.

Solución: Grupo de bulones con cabeza próximos a un borde, solicitados a momento y corte, ubicados en una región de peligrosidad sísmica moderada o elevada (XIV)

7. Distancias a los bordes, separaciones y espesores requeridos para impedir la falla por hendimiento. D.8
Como los anclajes hormigonados in situ no se someten a torque, se aplican los requisitos de recubrimiento mínimo de la sección 7.7.
De acuerdo con la sección 7.7, el mínimo recubrimiento libre para una barra de 3/4 in. que está en contacto con el suelo o que está al aire libre es de 1-1/2 in. El recubrimiento libre provisto para el bulón es mayor que este valor requerido, ya que la distancia del eje del bulón al borde libre es de 12 in. VERIFICA

Solución: Grupo de bulones con cabeza próximos a un borde, solicitados a momento y corte, ubicados en una región de peligrosidad sísmica moderada o elevada (XIII)

c. Resistencia al arrancamiento del hormigón ( φVcp ): D.6.3
Nota: El modo de falla por arrancamiento del hormigón generalmente sólo se debe considerar en el caso de anclajes rígidos y con poca longitud de empotramiento. Como este ejemplo cubre tanto el caso de corte que actúa en dirección al borde libre como el caso de corte actuando alejándose del borde libre, procederemos a evaluar la resistencia al arrancamiento del hormigón.

0,75φVn = 0,75(15.110)= 11.333lb y es controlada por un elemento de acero dúctil.
Verificar si Vu ≤ 0,75 φ Vn
5000 lb < 11.333 lb VERIFICA para corte.

Solución: Grupo de bulones con cabeza próximos a un borde, solicitados a momento y corte, ubicados en una región de peligrosidad sísmica moderada o elevada (XII)

Determinar AV y AVo: D.6.2.1
AV es la proyección de la superficie de falla por corte sobre el borde libre hacia el cual se dirige el corte. La superficie proyectada se aproxima como un rectángulo con sus lados ubicados a una distancia igual a 1,5c1 (en este caso 1,5 × 12,0 = 18,0 in.) del centro de los anclajes, con las limitaciones impuestas por los bordes libres del hormigón.

Solución: Grupo de bulones con cabeza próximos a un borde, solicitados a momento y corte, ubicados en una región de peligrosidad sísmica moderada o elevada (XI)

Determinar la resistencia al corte de diseño ( φVn ). D.6
a. Resistencia del acero ( φVs ): D.6.1
φVs = φ n 0,6Asefut Ec. (D-18)
donde:
φ = 0,65 D.4.4(a)ii
De acuerdo con la Tabla 34-1, los bulones de acero ASTM F 1554 Grado 36 satisfacen la definición
correspondiente a Elementos de Acero Dúctil de la sección D.1.
2
Ase = 0,334 in. (ver Tabla 34-2)
fut = 58.000psi (ver Tabla 34-1)
Reemplazando:
φVs = 0,65(2)(0,6)(0,334)(58.000) = 15.110 lb

Solución: Grupo de bulones con cabeza próximos a un borde, solicitados a momento y corte, ubicados en una región de peligrosidad sísmica moderada o elevada (X)

d. Resistencia al descascaramiento del recubrimiento lateral (φNsb): D.5.4
Cuando la distancia al borde, c, es menor que 0,4hef es necesario investigar el modo de falla por D.5.4.1
descascaramiento del recubrimiento lateral del hormigón.
0,4hef = 0, 4(10) = 4,0 in. < 12,0 in.
Por lo tanto el modo de falla por descascaramiento del recubrimiento lateral de hormigón no es aplicable.
Resumen de las resistencias de diseño en base a la resistencia del acero, la resistencia al desprendimiento del hormigón, la resistencia al arrancamiento del anclaje y la resistencia al descascaramiento lateral para la tracción:

Solución: Grupo de bulones con cabeza próximos a un borde, solicitados a momento y corte, ubicados en una región de peligrosidad sísmica moderada o elevada (IX)

c. Resistencia al arrancamiento del anclaje por tracción (φNpn): D.5.3