Introducción

Las placas base pueden estar sometidas a una combinación de fuerzas de compresión, cortante y momento flector.

El caso más simple de diseño de placas base consiste en el diseño de la placa a compresión pura. Este es el resumen del análisis que se realiza a continuación.

Se deja de lado el diseño por esfuerzos admisibles ASD y se trabajará solamente por el método LRFD.

Resistencia del concreto

La placa base debe tener una superficie de contacto que distribuya la carga de la columna hacia el pedestal de concreto de manera satisfactoria. Por tanto la primera verificación que debe realizarse es sobre la resistencia del pedestal de concreto.

Para un conjunto de variables:
A1: Superficie de la placa de acero
A2: Superficie del pedestal de concreto
fc’: Resistencia característica del concreto
Pu: Carga última (mayorada) que llega a la placa
ɸPp: Fuerza resistente del concreto
debe cumplirse la siguiente ecuación:

Si se cuenta con un programa de cálculo, conviene proceder por tanteos dándonos dimensiones tentativas de A1 y así conocer la fuerza resistente del concreto ɸPp (ya que A1 no puede ser despejada de manera sencilla).

La carga Pu deberá ser menor o igual a ɸPp. Sin embargo para dimensiones óptimas de la plaza, Pu deberá acercarse lo más posible a ɸPp.

La superficie A2 debe ser tal que cumpla los requisitos del comentario ACI 318-14 22.8.3.2. El comentario indica que la superficie A2 debe ser la extensión de la placa de anclaje a una pendiente 2 a 1 sobre el pedestal (ver figura). Notemos que la superficie A2 se hace más pequeña si la placa no está centrada respecto al pedestal. Y en el caso extremo de que la placa está alineada con una de las caras del pedestal, A2 será igual a A1.

Por otro lado si no se conoce la dimensión del pedestal A2, inicialmente se puede asumir que A1 es igual a A2.

Finalmente, si se busca la óptima dimensión de la placa (la más pequeña) y no se conoce A2, se puede asumir que la superficie A2 es 4 veces más grande que A1.

Lado N y B de la placa

Columna W

Con la dimensión de A1 encontrada, se pueden encontrar las dimensiones de la placa en función a la forma de la columna. Si la columna es una sección W por ejemplo, las dimensiones de la placa se denominarán de la siguiente manera:

Idealmente “m” y “n” deberán ser iguales para que el momento flector en la dirección X y Y sean similares. Esta es la condición más óptima.

Para lograr encontrar entonces las dimensiones de N y B a partir de la igualdad de m y n, se formula que:

Obviamente, B y N deberán ser por lo menos iguales a “bf” y “d” respectivamente.

Columna HSS

Si la columna es de tubo rectangular o cuadrado, la superficie se calcula a partir de:

Longitud de voladizo

Columna W

Para conocer el espesor de la placa base, se debe calcular la longitud de voladizo más grande entre los siguientes valores:

Columna HSS

En el caso de placas de anclaje para columnas rectangulares, la longitud de voladizo se calcula a partir de la mayor entre “m” y “n” simplemente, sin calcular n’. Entonces:

Espesor de la plaza base “t”

Finalmente a partir de “l” se puede calcular el espesor de la placa base con:

donde:
Pu: Carga última de la columna
Fy: esfuerzo resistente a fluencia de la plaza
l: longitud de voladizo de la placa respecto a la columna
B: Dimension de base de la placa
N: Dimensión de base de la placa
t_req: Espesor requerido

fuentes:
    Structural Steel Design - McCormac. 5th ed. Tema 7
    Base connection design for steel structures - AISC. 3th ed

autor: Marcelo Pardo

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