Pernos Estructurales
Cada estructura es un ensamblaje de partes o miembros
individuales que deben ser unidos de alguna manera, usualmente en sus
extremos. La soldadura es una de esas maneras y fué tratada en el tema
anterior. La otra es por medio de pasadores, como remaches o pernos. En
este tema trataremos principalmente sobre pernos, en particular, pernos
de alta resistencia.
Pernos de alta resistencia
Los dos tipos básicos de pernos de alta resistencia
son designados por ASTM como A325 y A490. Estos pernos tienen cabeza
hexagonal y se usan con tuercas hexagonales no terminadas. Pernos A325
son de acero con mediano contenido de carbono, tratados al calor, su
esfuerzo a la fluencia varía aproximadamente entre 5700 a 6470 kgf/cm2, dependiendo del diámetro.
Los pernos A490 son también tratados al calor, pero son de acero aleado con un esfuerzo de fluencia de 8085 a 9140 kgf/cm2, dependiendo del diámetro. Los pernos A449 son usados ocasionalmente cuando se necesitan diámetros mayores de 1½" hasta 3".
Los pernos de alta resistencia tienen diámetros entre
½" a 1½". Los diámetros más usados en construcción de edificios son
3/4" y 7/8", mientras los tamaños más comunes en diseño de puentes son
7/8" y 1".
Comparación entre los distintos grados de pernos hexagonales
para uso estructural, a Tracción Directa
para uso estructural, a Tracción Directa
Los pernos A307 son hechos de acero de baja
resistencia (acero con bajo contenido de carbono) y son los pernos mas
baratos, sin embargo, producen las conexiones más costosas porque se
requerirán muchos más para una conexión en particular. Su uso principal
es en estructuras livianas, secundarias, miembros de arriostramiento u
otras situaciones donde las cargas son pequeñas y estáticas por
naturaleza. Estos pernos generalmente vienen con cabeza y tuerca
cuadradas y se conocen como pernos comunes
Los pernos de alta resistencia se aprietan para que
desarrollen un esfuerzo a tracción especificado, lo que resulta en una
fuerza sujetadora predecible en la junta. Por lo tanto, la transferencia
de cargas de servicio a través de una junta es debida a la fricción
entre las piezas que se unen. Las juntas formadas por pernos de alta
resistencia se pueden diseñar de dos maneras:
-
Conexiones críticas a deslizamiento (tipo de fricción), donde se desea una alta resistencia a deslizamiento bajo cargas de servicio.
-
Conexiones tipo aplastamiento, donde no es necesaria una alta resistencia a deslizamiento bajo cargas de servicio.
Fuerzas presentes en una unión resistente al deslizamiento.
El deslizamiento entre las partes conectadas de una
unión sólo se obtiene cuando el vástago del perno toma contacto con el
borde de la perforación. En este estado de deslizamiento total, la carga
es transferida por corte y aplastamiento sin la intervención de la
pretracción del perno.
Inicialmente, la tensión está concentrada en el punto
de contacto, pero el incremento de la carga resultará en una
distribución más uniforme.
El perno mismo también soporta esta tensión, pero usualmente no se considera ya que por evidencia experimental la falla por aplastamiento solo puede ocurrir cuando las planchas sean de acero de mayor dureza que la del perno, cosa que normalmente no ocurre.
El perno mismo también soporta esta tensión, pero usualmente no se considera ya que por evidencia experimental la falla por aplastamiento solo puede ocurrir cuando las planchas sean de acero de mayor dureza que la del perno, cosa que normalmente no ocurre.
Los modos de falla por aplastamiento depende de
factores geométricos, del diámetro del perno y de el espesor del
material a unir. A menudo la falla se produce por corte o desgarramiento
de la plancha después de una gran deformación frente a la perforación.
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