pernos estructurales

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ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CONSTRUCCIONES METÁLICAS “ASPECTOS BÁSICOS PARA UN CÓDIGO DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS CON LÁMINA DELGADA DE ACERO DOBLADA DE ACERO.” PAOLO S. BRAZALES C. JUNIO/2013

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Descripcion de pernos estructurales

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  • ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO

    FACULTAD DE INGENIERA CIVIL

    CONSTRUCCIONES METLICAS

    ASPECTOS BSICOS PARA UN CDIGO DE DISEO DE

    ESTRUCTURAS CON LMINA DELGADA DE ACERO

    DOBLADA DE ACERO.

    PAOLO S. BRAZALES C.

    JUNIO/2013

  • 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 fu 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 bsicos 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 vara aproximadamente entre 5700 a 6470 kgf/cm2, dependiendo del dimetro.

    Los pernos A490 son tambin tratados al calor, pero son de acero aleado con un esfuerzo de fluencia de 8085 a 9140 kgf/cm2, dependiendo del dimetro. Los pernos A449 son usados ocasionalmente cuando se necesitan dimetros mayores de 1" hasta 3".

    Los pernos de alta resistencia tienen dimetros entre " a 1". Los dimetros ms usados en construccin de edificios son 3/4" y 7/8", mientras los tamaos ms comunes en diseo de puentes son 7/8" y 1".

  • Comparacin entre los distintos grados de pernos hexagonales para uso estructural, a Traccin 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 ms costosas porque se requerirn muchos ms para una conexin en particular. Su uso principal es en estructuras livianas, secundarias, miembros de arriostramiento u otras situaciones donde las cargas son pequeas y estticas 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 traccin especificado, lo que resulta en una fuerza sujetadora predecible en la junta. Por lo tanto, la transferencia de cargas de servicio a travs de una junta es debida a la friccin entre las piezas que se unen. Las juntas formadas por pernos de alta resistencia se pueden disear de dos maneras:

    Conexiones crticas a deslizamiento (tipo de friccin), 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 UNIN RESISTENTE AL DESLIZAMIENTO.

    El deslizamiento entre las partes conectadas de una unin slo se obtiene cuando el vstago del perno toma contacto con el borde de la perforacin. En este estado de deslizamiento total, la carga es transferida por corte y aplastamiento sin la intervencin de la pretraccin del perno.

    Inicialmente, la tensin est concentrada en el punto de contacto, pero el incremento de la carga resultar en una distribucin ms uniforme. El perno mismo tambin soporta esta tensin, 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 geomtricos, del dimetro del perno y de el espesor del material a unir. A menudo la falla se produce por corte o desgarramiento de la plancha despus de una gran deformacin frente a la perforacin.

  • Marcado de pernos de acero grado SAE

    Nmero de grado SAE

    Rango deldimetro [inch]

    Carga deprueba [kpsi]

    Esfuerzo deruptura [kpsi]

    Material Marcado de lacabeza

    1 2 - 1 -

    7/8-

    1 55 33 74 60

    Acero de bajo carbono acero al carbono

    5 - 1 11/8 - 1 85 74 120 105

    Acero al carbono, Templado y Revenido

    5.2 - 1 85 120

    Acero de bajo carbono martenstico, Templado y Revenido

    7 - 1 105 133

    Acero al carbono aleado, Templado y Revenido

    8 - 1 120 150 Acero al carbono aleado, Templado y Revenido

    8.2 - 1 120 150 Acero de bajo carbono martenstico, Templado y Revenido

  • Marcas para pernos de acero grado ASTM

    Designacin ASTM

    Rango deldimetro [inch]

    Carga deprueba [kpsi]

    Esfuerzo deruptura [kpsi]

    Material Marcado de lacabeza

    A307 a 4 Acero de bajo carbono

    A325 tipo 1 a 1 11/8 a 1 85 74 120 105

    Acero al carbono,Templado y Revenido

    A325 tipo 2 a 1 11/8 a 1 85 74 120 105

    Acero de bajo carbonomartenstico, Templado yRevenido

    A325 tipo 3 a 1 11/8 a 1 85 74 120 105

    Acero recubierto,Templado y Revenido

    A354 grado BC Acero aleado, Templado y Revenido

    A354 grado BD a 4 120 150 Acero aleado, Templado y Revenido

    A449 a 1 1

    1/8 a

    11 a 3 85 74 55 120 105 90

    Acero al carbono,Templado y Revenido

    A490 tipo 1 a 1 120 150 Acero aleado, Templado y Revenido

    A490 tipo 3 Acero recubierto,Templado y Revenido

  • Propiedades mecnicas de elementos roscados de clase mtrica

    Clase Rango del dimetro

    Carga deprueba [MPa]

    Esfuerzo deruptura [MPa]

    Material Marcado de lacabeza

    4.6 M5 - M36 225 400 Acero de bajo carbono acero al carbono

    4.8 M1.6 - M16 310 420 Acero de bajo carbono acero al carbono

    5.8 M5 - M24 380 520 Acero de bajo carbono acero al carbono

    8.8 M16 - M36 600 830 Acero al carbono, Templado y Revenido

    9.8 M1.6 - M16 650 900 Acero al carbono, Templado y Revenido

    10.9 M5 - M36 830 1040

    Acero de bajo carbono martenstico, Templado y Revenido

    12.9 M1.6 - M36 970 1220 Acero aleado, Templado y Revenido

  • MARCAS DE GRADOS DE RESISTENCIA PERNOS DE ACERO

    MARCA A.S. GRADO RESISTENCIA

    ESPECIFICACION ALGUNOS USOS RECOMENDADOS

    Resistencia a la traccin mnima[Kg/mm

    2]

    Lmite de fluencia mnima[Kg/mm

    2]

    DUREZA SAEgrado ISOclase ASTM

    3,6

    Para requerimientos menores de resistencia, metalmecnica, motores elctricos, lnea blanca. electrnica, usos generales.

    34 20 53 - 70 Rb

    J429grado 1 " a 1 "

    4,6 A307gradoA y B

    Para requerimientos de resistencia media, construccin de mquinas livianas, automotriz (piezas no afectas a fuertes tensiones), mquinas agrcolas, estructuras livianas.

    42 23 70 - 95 Rb

    8,8 A449

    Para requerimientos de alta resistencia a la traccin, ruedas de vehculos, partes de motores de traccin, cajas de cambio, mquinas herramientas, matrices

    80 64 22 - 32 Rc

    TIPO 1 A325

    Para requerimientos de alta resistencia a la traccin y otros, especialmente para juntas estructurales exigidas mecnicamente. Debe trabajar con TU y golilla de la misma calidad

    Hasta 1 f 85 de 1

    1/8 a 1 f 74

    Hasta 1 f 65 de 1

    1/8 a 1 f 57

    Hasta 1 f 23 - 35 Rc de 1

    1/8 a 1

    f 19 - 31 Rc

    A490

    Para requerimientos de alta resistencia a la traccin y alta temperatura. Debe trabajar con TU y golilla de la misma calidad

    105 81 32 - 38Rc

    GRADO 8 8 10,9

    Para requerimientos de alta resistencia a la traccin, flexin, cizalle, etc. Culata de motores, paquete de resortes, pernos para ruedas vehculos pesados, bielas, etc.

    105 88 31 - 38Rc

  • CONCLUSIONES

    BIBLIOGRAFIA

    http://www2.ing.puc.cl/~icm2312/apuntes/uniones/union1.html

    http://biblioteca.espe.edu.ec/upload/5_Articulo__de_Mecanica.pdf

    http://www2.ing.puc.cl/~icm2312/apuntes/uniones/union1.htmlhttp://biblioteca.espe.edu.ec/upload/5_Articulo__de_Mecanica.pdf