Tema 2- Tracción

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DISEÑO DE ESTRUCTURAS 
DE ACERO
Prof. María Alejandra Gutiérrez
TEMA #2
Diseño de elementos sometidos a 
tracción
ELEMENTOS SOLICITADOS A TRACCIÓN Prof. María A. Gutiérrez 
MIEMBRO SOMETIDO A TRACCIÓN
Miembros estructurales solicitados a 
fuerza de tensión axial
Puede fallar por
Deformación excesiva Fractura
Esfuerzo de fluencia:
Fy= 2530 Kg/cm2
Fy= 2500 Kg/cm2 (SIDOR)
Esfuerzo a la Rotura:
Fu= 4080 Kg/cm2
Fy= 3700 Kg/cm2 (SIDOR)
ELEMENTOS SOLICITADOS A TRACCIÓN Prof. María A. Gutiérrez 
RESISTENCIA DE ELEMENTOS SOMETIDOS A TRACCIÓN :
Se consideran los siguientes estados límites y la resistencia de diseño:
La resistencia del elemento (Pu) Menor valor obtenido al considerar los siguientes 
modos de falla:
1. Estado límite de Fluencia en la Sección Bruta (total)
2. Fractura de la Sección Neta Efectiva
3. Fractura por Bloque de Corte 
1. Fluencia en la Sección Bruta (total):
2. Fractura de la Sección Neta Efectiva:
Pu= Øt Fy Ag Øt = 0.90 
Pu= Øt Fu Ae Øt = 0.75 
donde:
Ae = Área neta efectiva 
Fu = Esfuerzo de rotura a tracción
Pu = Capacidad de carga última 
donde:
Ag = Área bruta de la sección transversal 
Fy =Esfuerzo de fluencia
Pu = Capacidad de carga última 
Øt = Factor de minoración de la resistencia teórica
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RESISTENCIA DE ELEMENTOS SOMETIDOS A TRACCIÓN :
3. Fractura por Bloque de Corte:
b) Cedencia por tracción y fractura por corte:
Cuando 0.6 Fu Ant > Fu Ant
Pu= 0.75 ( Fy At + 0.60 Fu Anc)
donde:
Ac =Área en corte
At = Área en tracción
Anc = Área neta en corte
Ant = Área neta en tracción
Se toma el mayor valor entre los dos casos siguientes:
a) Cedencia por corte y fractura por tracción:
Cuando Fu Ant ≥ 0.6 Fu Anc
Pu= 0.75 ( 0.60 Fy Ac + Fu Ant)
BLOQUE DE CORTANTE
<< La falla en un miembro puede ocurrir a lo largo
de una trayectoria que implique tensión en un
plano y cortante en otro plano perpendicular. Es
poco probable que la fractura ocurra en ambos
planos simultáneamente >>
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REVISIÓN DE ELEMENTOS SOMETIDOS A TRACCIÓN AXIAL PURA:
1. Definir los esfuerzos de fluencia y rotura del acero Fy; Fu
2. Determinar el Pu actuante con base al análisis estructural
3. Evaluar el valor de Ag, área bruta total de la sección
4. Determinar la resistencia (Pu) debida al estado límite de fluencia en la sección del 
área total Pu = Øt Fy Ag
5. Determinar los diámetros de los pernos (dp) que atraviesan el elemento estructural y 
a su vez, el diámetro de los agujeros (da) da = dp + 3 mm 
6. Determinar el ÁREA NETA de la sección total:
a) Si se tienen pernos en una sola línea el área neta:
An = Ag – t ∑da
Para el elemento 1,
An1 = Ag1 – t1 (2 da) 
Para el elemento 2,
An2 = Ag2 – t2 (2 da)
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REVISIÓN DE ELEMENTOS SOMETIDOS A TRACCIÓN AXIAL PURA:
b) Si se tienen pernos no alternados en varias líneas se debe encontrar la sección neta 
crítica para cada elemento de la conexión y se evalúa como en a)
c) Si se tienen pernos con huecos alternados la fractura puede no ser perpendicular a
la fuerza de tensión, sino que su trayectoria puede ser diagonal. En este caso, se
calcula el área neta a lo largo de diversas trayectorias
Para el elemento 1,
Sección neta crítica es a-a
Para el elemento 2,
Sección neta crítica es c-c
Perpendicular al 
eje del miembro
En zig-zag En diagonal
donde:
g = gramil
s = paso
“ La ruta que produzca la 
menor An es la ruta 
crítica”
VERIFICAR
An = 0.85 Ag
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REVISIÓN DE ELEMENTOS SOMETIDOS A TRACCIÓN AXIAL PURA:
7. Determinar la resistencia a tensión debido al estado límite de fractura de área neta:
Pu = Øt Fu Ae
ÁREA NETA EFECTIVA (Ae)
Se debe considerar cuando el flujo de esfuerzos de tracción en la sección transversal
del miembro principal y la del miembro más pequeño conectado a él, no es 100%
efectiva
 Caso General:
Cuando las fuerzas se transmiten a todos los elementos por medio de pernos o 
soldaduras.
An = Ae
 Miembros Apernados:
Si las fuerzas se transmiten por medio de tornillos o remaches a través de algunos
pero no todos los elementos del miembro. El área neta efectiva de un miembro
estructural conectado, se obtiene de multiplicar el área neta calculada, por un
coeficiente de reducción Ct 1.
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 Miembros Apernados:
Donde:
L = Longitud de la conexión 
X = Distancia del baricentro del 
perfil al plano de transferencia de 
la carga
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 Miembros conectados por cordones longitudinales de soldadura
a) Cuando la fuerza de tracción es transmitida solamente por cordones de soldadura 
transversales  Ct = 1
Aneta efectiva = Ae = Ct An
b) Cuando la fuerza de tracción es transmitida a una placa plana mediante cordones 
de soldadura longitudinales a lo largo de ambos bordes próximos al extremo de la 
placa, debe ser L ≥W:
Donde:
L = Longitud de cada cordón de soldadura
W = ancho de la chapa (distancia entre los cordones de soldadura)
Ae = Ct An
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 Perfiles I con Ancho de patín (bf) mayor a 2/3 de la altura (d):
bf > 2/3 d  Ae = Ct An
 Perfiles I que no cumplan la condición anterior
Ae = Ct An ; Ct =0.85
 Todos los miembros con conexiones atornilladas o remachadas con sólo dos 
conectores por hilera en la dirección de la fuerza
Ae = Ct An ; Ct =0.85
RELACIÓN DE ESBELTEZ (λ):
donde:
L= Longitud libre no arriostrada
r = Radio de giro
“ Esta esbeltez corresponde a consideraciones
de evitar excesivas vibraciones o movimientos
durante la fabricación, el montaje y el uso de
la estructura. No responde a consideraciones de
la integridad estructural ”
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EJEMPLOS DE PLANOS CRÍTICOS EN LA SECCIÓN NETA EFECTIVA Y POR BLOQUE 
DE CORTE