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Efecto de Apalancamiento en una Conexión de Acero

En la mayor parte de las conexiones en las que los sujetadores están sometidos a las fuerzas de tensión, la flexibilidad de las partes conectadas puede conducir a deformaciones que aumentan dichas tensiones. Si el patín es suficientemente flexible para deformarse, las fuerzas de compresión se desplazarán hacia los bordes del mismo.

La acción de palanca (Prying action) es un fenómeno asociado con las conexiones pernadas en función de solicitaciones por tracción que se produce cuando los planchas o platinas vinculadas se deforman aumentando la fuerza de tracción en el perno.

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ACCIÓN DE APALANCAMIENTO EN PLACAS DE CONEXIÓN

Las especificación ANSI/AISC 360 establecen que cualquier tensión resultante de la acción de palanca (Prying action) debe considerarse al determinar la resistencia requerida de los pernos.

Si bien los elementos conectados (planchas, platinas, alas, etc.) por medio de pernos deben tener una resistencia a la flexión adecuada, es su rigidez la clave para un desempeño satisfactorio.

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RIGIDEZ INSUFICIENTE EN ELEMENTOS DE CONEXIÓN

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RIGIDEZ INSUFICIENTE EN ELEMENTOS DE CONEXIÓN

Considere el Perfil “T” mostrado usado en una conexión de tensión. Para garantizar la rigidez adecuada, la dimensión b debe hacerse tan pequeña como permita la instalación del perno y la tolerancia de apriete.

La distribución real de tensiones resultantes de la acción de palanca es extremadamente compleja. Dado que la dimensión b es solo un poco más grande que el espesor del ala del perfil “T”, el diagrama de momento clásico mostrado en la Figura no representa realmente todas las fuerzas de restricción en la línea del perno y en consecuencia, se sobreestima la fuerza de palanca real como evidencias las investigaciones realizadas.

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DIAGRAMA DE TENSIONES RESULTANTES DE APALANCAMIENTO

En la actualidad y por razones de costos, se ha incrementado la utilización de las conexiones tipo Flush (a) y extended (b) End-Plate. El Ingeniero responsable del diseño debe evaluar las fuerzas sobre los pernos en tracción considerando la posibilidad de desarrollo del efecto de palanca en función del espesor de las planchas o platinas y de las alas de la columna.

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DISTRIBUCIÓN DE TENSIONES POR ANÁLISIS DE ELEMENTOS FINITOS

Un aspecto muy importante a tomar en cuenta en el diseño de conexiones de acero Viga- columna tipo End Plate, es el fenómeno de la acción de palanca o efecto de apalancamiento (prying action) que se produce cuando la plancha se deforma por flexión, aumentando la fuerza de tracción en el perno, lo cual genera una mayor demanda en el mismo y, por ende, un incremento en el diámetro requerido.

Este efecto de apalancamiento se minimiza en la medida que se establece una plancha de mayor espesor en la conexión, ya que se incrementa la rigidez de la misma. Debido a esto, la norma ANSI/AISC 360 define la fórmula del espesor mínimo requerido de la plancha para que dicho efecto no sea significativo.

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FALLAS POR PANDEO LOCAL, DEFORMACIÓN EN LA ZONA DEL PANEL O DEFORMACIÓN DE END PLATE EN CONEXIONES