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 (I)

1. La solución para este ejemplo se obtiene prefijando el tamaño de los anclajes y luego verificando que se satisfagan los requisitos de diseño para regiones de peligrosidad moderada o elevada. Para este ejemplo intentamos con cuatro anclajes de 3/4 in. de diámetro con cabeza hexagonal, de acero ASTM F 1554 Grado 36, con hef = 10 in.

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

Diseñar el grupo de cuatro anclajes con cabeza ilustrado en la figura para un momento mayorado reversible de 19,5 k-ft y un esfuerzo de corte mayorado de 5,0 kips resultante de una carga sísmica horizontal. La estructura está ubicada en una región de peligrosidad sísmica moderada o elevada. La conexión se encuentra en la base de una columna de acero de 8 in.

Grupo de bulones Cálculos y discusión (XII) Resumen

7. Resumen:
Usar bulones en L de 5/8 in. de diámetro, de acero ASTM F 1554 Grado 36, con una profundidad de empotramiento de 8 in. (medida hasta la superficie superior de la L) y una prolongación o gancho, eh, de 3 in.
tal como se ilustra en la figura.
Nota: Si en vez de bulones en forma de L utilizáramos bulones con cabeza hexagonal, la resistencia a la tracción de la conexión aumentaría significativamente. Si usáramos bulones con cabeza hexagonal la resistencia a la tracción de diseño aumentaría de 17.719 lb (valor controlado por la resistencia al arrancamiento de los bulones en L) hasta 25.545 lb (valor controlado por la resistencia al desprendimiento del hormigón de los bulones con cabeza hexagonal).

Grupo de bulones Cálculos y discusión (XI)

6. Distancias a los bordes, separaciones y espesores requeridos para impedir la falla por hendimiento. D.8
Como no es probable que los bulones en L hormigonados in situ sean sometidos a torques elevados, 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 5/8 in. de diámetro que está en contacto con el suelo o que está al aire libre es de 1-1/2 in. Con la distancia al borde de 6 in. el recubrimiento libre provisto para el bulón es mayor que 1-1/2 in. VERIFICA

Grupo de bulones Cálculos y discusión (X)

5. Verificar la interacción de los esfuerzos de tracción y corte. D.7
Si Vu ≤ 0,2 φVn se permite considerar la totalidad de la resistencia a tracción de diseño. D.7.1
Vu = 5000 lb
0,2 φ Vn = 0,2(11.462) = 2292 lb < 5000 lb

Grupo de bulones Cálculos y discusión (IX)

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.

Grupo de bulones Cálculos y discusión (VIII)

b. Resistencia al desprendimiento del hormigón por corte ( φVcbg ) D.6.2
Los dos anclajes ubicados más próximos al borde libre hacia el cual se dirige el corte (cuando el corte actúa de derecha a izquierda) controlarán la resistencia al desprendimiento del hormigón. Se asume que estos anclajes soportan la mitad del corte (ver Figura RD.6.2.1(b), parte superior derecha). La resistencia total al desprendimiento del hormigón por corte se tomará igual al doble del valor calculado para estos dos anclajes. Esto se debe a que, aunque los dos anclajes más alejados del borde libre podrían ser capaces de desarrollar una mayor resistencia, éstos no tendrán la oportunidad de desarrollarla porque antes se producirá la falla de los anclajes más próximos al borde. En el caso de los pernos soldados se puede asumir que la totalidad del esfuerzo está ubicado en los dos anclajes más alejados del borde (ver Figura RD.6.2.1(b), parte inferior derecha); pero esta hipótesis no es admisible para los anclajes hormigonados in situ que se instalan a través de los orificios de una placa empotrada.

φVcbg = 2(5731) = 11.462 lb