pernos y soldaduras

7/25/2019 Pernos y Soldaduras

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FILIAL ANDAHUAYLAS

Ao de la IntegracinNacional y el

Reconocimiento de NuestraDiversidad

TRAA!" #"N"$RAFI%" S"R& '&RN"SY S"LDADURAS

Facultad: INGENIERIA Y ARQUITECTURA

Carrera profesional: INGENIERIA CIVIL

Ciclo: VII

Materia: I!E"# E ACER# Y MAERA

ocente: In$% &ACINT# VENEGA!

Alu'no: A(EL MATUTE RAMIRE)

Codi$o: *++,-.//*0
http://hitdemusica.blogspot.com/2012/01/nombre-del-ano-2012-en-el-peru-ano-de.htmlhttp://hitdemusica.blogspot.com/2012/01/nombre-del-ano-2012-en-el-peru-ano-de.htmlhttp://hitdemusica.blogspot.com/2012/01/nombre-del-ano-2012-en-el-peru-ano-de.htmlhttp://hitdemusica.blogspot.com/2012/01/nombre-del-ano-2012-en-el-peru-ano-de.htmlhttp://hitdemusica.blogspot.com/2012/01/nombre-del-ano-2012-en-el-peru-ano-de.htmlhttp://hitdemusica.blogspot.com/2012/01/nombre-del-ano-2012-en-el-peru-ano-de.htmlhttp://hitdemusica.blogspot.com/2012/01/nombre-del-ano-2012-en-el-peru-ano-de.html


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Andahuaylas, Diciembre del 2012

'&RN"S

D&FINI%I"N(

El perno o esprrago es una pieza metlica larga de seccin constante

cilndrica, normalmente hecha de aceroo hierro. Est relacionada con el

tornillopero tiene un extremo de cabeza redonda, una parte lisa, y otro

extremo roscadopara la chaveta, tuerca, o remache, y se usa para sujetar

piezas en una estructura, por lo general de gran volumen

R&SU#&N

Las conexiones de elementos estructurales son de suma importancia en el

comportamiento general de una estructura; el conocimiento bsico de

pernos hace ue sea necesario previamente al clculo de juntasempernadas. Las especi!caciones "#$%, &'#', son las ue rigen los pernos

de alta resistencia.

(erno, arandela y tuerca en conjunto, estn especi!cados dentro de los

cdigos emitidos por ")#', &'#', los cuales, a partir de estudios previos han

demostrado ser la normativa adecuada para usarse como gua de dise*o al

momento de reuerir juntas empernadas

#AR%" T&"RI%"

) R&SIST&N%IA A LA T&NSI*N( Los pernos "+- poseen unaresistencia mnima a la tensin de / 0si para dimetros de 1i 2 pulgada,

y de /- 0si para dimetros de 342 5 pulgadas de dimetro. El perno

"56/ tiene una resistencia mnima a la tensin entre -/ a 7/ 0si para

dimetros de a 5 pulgadas.

+ TI'"S D& '&RN"S D& ALTA R&SIST&N%IA( Los pernos de altaresistencia de acuerdo a su clasi!cacin metal8rgica estn divididos en dos

grupos, el grupo cubre aceros al medio carbono para el perno "+-, y

para acero de baja aleacin para el perno "56/. El tipo o grupo + cubre las

especi!caciones de pernos de alta resistencia, los cuales han sido

mejorados para resistir la corrosin atmos9:rica, los pernos del tipo + se

di9erencian del tipo en la lnea ue se encuentra subrayando la

especi!cacin "#$% del perno en la cabeza hexagonal del mismo, como se
http://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tornillohttp://es.wikipedia.org/wiki/Roscadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Chavetahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tuercahttp://es.wikipedia.org/wiki/Remachehttp://es.wikipedia.org/wiki/Estructura#En_ingenier.C3.ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tornillohttp://es.wikipedia.org/wiki/Roscadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Chavetahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tuercahttp://es.wikipedia.org/wiki/Remachehttp://es.wikipedia.org/wiki/Estructura#En_ingenier.C3.ADa


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indica en la !gura . Los pernos del tipo han sido removidos de las

especi!caciones &'#', los cuales aparecen en ediciones anteriores de

dichas especi!caciones &'#' //5omenclatura en cabeza de pernos "#$% "+- y "56/ seg8n tipo

, TU&R%AS( Las tuercas ue se utilizan conjuntamente con los tornillosde alta resistencia estn bajo la normativa "#$% "-?+ grado ' para los

pernos "+-, mientras ue la tuerca #$% " -?+ grado @A es la

recomendada a usarse con los pernos "56/, de igual manera ue los pernos

existen tuercas tipo y +.

=igura + $uerca "#$% "-?+ @A

- ARAND&LAS( El tipo de arandelas ue se utilizan en conjunto con lospernos de alta resistencia estn bajo la especi!cacin "#$% =5+?, y su

9uncin 9undamental es la de aportar una super!cie endurecida no abrasiva

bajo la cabeza del tornillo o la tuerca de trabajo pesado. Las arandelas

tienen la !nalidad de proteger la super!cie exterior del material juntado a!n de evitar las consecuencias de desgaste de este material por el giro de la

tuerca en la instalacin con el perno, adems para ayudar a optimizar la

9uerza de sujecin en la instalacin del perno y para proporcionar super!cies

de dureza consistentes. 1inna0ota //?, Bula0 //


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(erno db,

in.

cara plana

=, (C62

pig2 $, pig. 'ara plana D,

pig2

3 734 -3? 734 +3?5

-34 3? -3?5 35 3? +63?5+35 35 -3+ +34 35 573?5734 73? +-3?5 3 73? --3?5 -34 +63?5 +35 -34 ?+3?5

34 +3? 3? +3? 73?5 35 -3+ 73+ +34 +3? 73+ 35 +3? 3+ 3 +34 -3? 35 +34 -3+

L"N$ITUD R"S%ADA

Figura / Dimensiones est0ndares de 1ernos y tuercas de alta resistencia2de acuerdo a la ta3la )

/ L"N$ITUD&S D& '&RN"S

La tabla 72- del L&=@% +th edicin, establece las dimensiones de pernos

de alta resistencia, tuercas y arandelas. La longitud del perno es la suma de

las placas a unir grip


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Los pernos de alta resistencia deben ser elegidos de manera tal ue se

asegure la respectiva

junta, los pernos "+- y "56/ del tipo + son los escogidos para las

conexiones de puentes, los

cuales son los ptimos para contrarrestar las consecuencias de la corrosin.

Gna vez establecidas las solicitaciones de dise*o, las cuales sern las

responsables del dise*o

de las juntas empernadas, se debe establecer, el tipo de perno a utilizar, su

grado, su agujero de alojamiento, y el m:todo de instalacin a utilizar.

La precarga en pernos tiene la !nalidad de establecer, primeramente una

resistencia de 9riccin en el grip, de tal 9orma ue cuando :sta ceda,

entonces s el perno y la junta entren en los estados lmites de 9alla

respectivos.

Las conexiones de doble cortante hacen ue se consiga el doble de la

resistencia a la 9riccin

ue cuando se tiene una conexin de cortante simple.

La dureza en los pernos de alta resistencia debe ser considerada, ya ue a

una mayor dureza

hace ue la ductilidad del perno disminuya, y por ende las consecuencias de

una posible 9ractura pueden ser evidentes.

#6T"D"S D& %.L%UL" D& LAS UNI"N&S '"R '&RN"S


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Las juntas o uniones por pernos o por remaches suelen tener di9erentes

patrones y riesgos de

9alla para una misma condicin de solicitacin, por ejemplo en la =igura 5.+

se pueden

observar tres tipos distintivos de 9alla en una unin por pernos remaches o

tomillos


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En la =igura 5.5 se puede apreciar el mecanismo de Hexin en el perno. (ara

evitar la 9alla, por comportamiento Hexional exclusivamente se debe cumplir

la siguiente relacinI

#iendo ( la carga separatriz, Lgla longitud de agarre del perno o del tornillo

seg8n se aprecia

en la =igura 5.-; c e ) son respectivamente la distancia a la seccin ms

comprometida y el

momento de inercia correspondiente, en tanto ue #JK es la tensin lmite

de Huencia de la

parte ms comprometida. $:ngase presente ue Lg L,MLs.

%AS" )+9( FALLA '"R %"RT& 'UR" D& L"S '&RN"S

En la =igura 5.?.a se muestra el e9ecto cortante sobre un perno. (ara evitar

la 9alla por corte puro en un perno se debe cumplir la siguiente relacinI

@onde r es la tensin de corte, ( la carga cortante, dces el dimetro de la

seccin resistente, #syy #yson la tensin de Huencia cortante y Huencia de

experimento respectivamente

La expresin 5.< es una expresin para la veri!cacin del estado tensional

y de la cual puede surgir una expresin para el dimensionamiento de la

junta. #in embargo cuando se tiene una junta a corte con ms de una

seccin resistente, como en la =igura 5.?.b, el tipo de anlisis di!ere de laexpresin 5.


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tensional en los pernos y en las placas o piezas ue se unen ver caso de

Estudio >N 7


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@onde r es la tensin de corte, ( la carga actuante, Lj es la longitud de

desgarramiento de la seccin resistente y hmes la altura o espesor de la

planchuela, #sy y #y son la tensin de Huencia cortante y Huencia de

experimento respectivamente

%AS" );9( FALLA '"R &F&%T"S %"#INAD"S( %"RT& 'UR" Y %"RT&T"RSI"NALEn la =igura 5.6 se puede ver un ejemplo gen:rico de placa plana

remachada o atornillada a un bastidor de muina o estructura. En los

pernos de tal placa se generan es9uerzos cortantes de di9erente ndole. Gnos

debidos a la accin del corte puro y otro debido a la accin del corte por

torsin. Las secciones resistentes de los tomillos pueden ser distintas o bien

todas iguales lo cual simpli!ca mucho los modelos de clculo. El clculo de

este tipo de uniones es en general de veri!cacin tensional, para seccionesresistentes de distinto tama*o y slo de dimensionamiento siempre y

cuando las secciones resistentes sean todas iguales. El modelo de anlisis

se basa en dos hiptesisI

%AS" )


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La soldadura es un proceso usado para conectar piezas de metal entre s,

mediante la aplicacin de calor, ya sea con o sin presin. Estructuralmente

se acepta el proceso por 9usin, ue es un m:todo para conectar piezas

mediante metal 9undido. El m:todo consiste en someter un alambre o varilla

especial, ue se denomina metal de aportacin, a un calor intenso en su

extremo, lo ue hace ue se 9unda, depositndose en el punto donde se

desea hacer la conexin. Los materiales a unir, denominados metal base,tambi:n se 9unden localmente, se mezclan con el metal de aportacin, y al

en9riarse consolidan una unin rgida.

&n com1aracin con las uniones em1ernadas las uniones soldadaso7recen varias venta=as2 las 5ue 1ueden ser resumidas como sigue(

. %ayor simplicidad en el detallado.

. %enor peso de los elementos, por dos razones principalesI a< #e

reuieren menos platinas, cartelas, etc., para realizar la conexin, debido a

ue las barras, usualmente se unen directamente unas con otras, b< Enmiembros solicitados por tensin no hay reduccin por los huecos

practicados para pernos o remaches.

+. Los costos de 9abricacin son en general menores, debido a ue hay

menor trasiego de partes, y menos operaciones, tales como punzonado,

rimado, taladrado, etc.

5. La soldadura permite hacer conexiones estancas, lo ue resulta de gran

utilidad en la 9abricacin de tanues, tuberas de conduccin de luidos,

cascos de barcos, etc.

-. Las conexiones soldadas ocupan menos espacio, y desde el punto de

vista est:tico permiten soluciones ms limpias ue las empernadas.

?. =acilitan la conexin entre elementos tales como tubos, vigas curvas, etc.

7. La soldadura 9acilita el re9orzamiento y la reparacin de las estructuras

ue reuieran estos procesos, sean originalmente soldadas o empernadas.

A su ve>2 la soldadura 1resenta algunas desventa=as(

. La aplicacin de la soldadura reuiere controles de calidad mucho ms

estrictos ue los necesarios en conexiones empernadas. La reparacin desoldaduras ue presenten 9allas es complicada.

. Los es9uerzos residuales producto del en9riamiento de las uniones

soldadas, modi!can el comportamiento estructural de los elementos

+. El proceso de en9riamiento puede inducir de9ormaciones muy

considerables en los elementos conectados mediante soldadura.

5. Las conexiones soldadas en obra han demostrado problemas de calidad

ms 9recuentes ue las soldaduras de taller. 'uando se reuiera aplicar

soldaduras en obra, estas deben dise*arse muy cuidadosamente paragarantizar un 9cil acceso al sitio de la junta, una posicin cmoda del


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operario, en !n una condicin 9avorable para la aplicacin de la

soldadura y para su control de la calidad.

'R"%&DI#I&NT"S 'ARA S"LDAR4

@e los varios procedimientos ue hay para soldar, el de arco el:ctrico es

prcticamente el 8nico ue se usa en las estructuras de acero. 'onsiste en

9undir la barra del metal de aportacin creando un arco el:ctrico o chispapor corto circuito entre la barra y las piezas a unir. El material 9undido debe

aislarse de la atms9era, pues de lo contrario los gases presentes en :sta se

combinarn con los componentes del acero, generando impurezas y poros,

los

cuales disminuirn la resistencia de la conexin.

TI'"S D& S"LDAD"RAS4

En la conexin de elementos estructurales se usan + tipos de soldadurasI

acanaladas, de !lete y de tapn o ranura. En la =ig. 5.6 pueden observarse

estos tipos de soldaduras y sus variantesI a< soldaduras acanaladas depenetracin total, en las cuales toda la seccin transversal de la garganta

ueda soldada, b< de penetracin parcial, cuando solo un porcentaje de esa

seccin ueda soldado. d< y d< #oldaduras de !lete longitudinales y

transversales, respectivamente, e< #oldaduras de ranura y de tapn.

DIS&?" D& LAS S"LDADURAS4

a< #oldaduras acanaladasI las soldaduras acanaladas de penetracin

completa pueden resistir tanto como la parte ms d:bil en la conexin,

siempre y cuando se cumpla una serie de reuisitos dentro de los cuales

pueden estar uno o varios de los siguientesI la preparacin de los bordes delas piezas a unir, conocido como biselado, el uso de placas de respaldo ue

son platinas ubicadas en la cara opuesta a auella por la cual se aplica la

soldadura, o bien, la aplicacin de soldaduras por las dos caras, etc. (or su

parte, las soldaduras acanaladas de penetracin parcial se usan cuando las

piezas a conectar estarn solicitadas por 9uerzas menores ue su

resistencia.


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Ejemplos de smbolos de soldadura, a< "plicar una soldadura de !lete de -

mm de tama*o, y longitud de // mm. "plicada por la cara donde apunta la

Hecha, b< #oldar en obra por la cara indicada y por la opuesta a todo el

rededor, c< #oldar con una garganta de - mm y con longitud da -/ mm

por la cara opuesta a la ue indica la Hecha.

S"LDADURAS D& FIL&T&(Estas soldaduras son ms 9ciles de hacer uelas acanaladas. La resistencia de este tipo de soldaduras por unidad de

longitud del cordn, es igual al producto de la dimensin de la garganta

e9ectiva de la soldadura, multiplicada por la longitud del cordn, y por la

resistencia de dise*o ue aparece relacionada en la tabla 5.7. La dimensin

de la garganta e9ectiva, t, se muestra en la =ig. 5.+. 'uando las caras por

conectar estn a 6/N como se muestra all, se tendrI T @ 4


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"dems de los reuerimientos por resistencia, hay otras limitaciones para el

tama*o de las soldaduras. Gna soldadura muy peue*a con respecto al

tama*o de los elementos a unir se en9ria rpidamente, y al hacerlo la

contraccin ue se produce tambi:n en 9orma rpida puede generar grietas,

debido a ue esta contraccin se ve restringida por la alta rigidez relativa de

los elementos unidos ue son mucho ms gruesos. (or las razones

expuestas,las >#&264 especi!can el tama*o mnimo de las soldaduras, tal como se

presenta en la tabla 5.4, >#&264, tabla =.2-


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aplica soldadura de penetracin completa, =ig. 5.6a. Tb< #i se aplica una

soldadura de penetracin parcial de menor tama*o, como en la =ig. 5.6b,

pero

aplicada por un solo lado.

a< #i se usa soldadura de penetracin completa, una soldadura acanalada

resiste lo mismo ue el elemento unido, siempre ue se use la soldadura

compatible, y se cumplan los reuisitos exigidos por la norma, por lo

tantoI

b< #oldadura de penetracin parcialI en la =ig. 5.5 se aprecian en detalle

las condiciones ue debe tener una junta como esta. @e acuerdo con la

tabla =.2- de las >#&264, para platinas de 6 mm de espesor, el tama*o

mnimo de la garganta e9ectiva debe ser ? mm, y seg8n la tabla =.2, el

espesor de la garganta puede tomarse igual al tama*o del bisel, pues el

ngulo de la raz es ?/N. @e la tabla 5.7, la resistencia ser el menor

valor de la resistencia del elemento unido y la soldadura. La resistencia

de dise*o del elemento es 5++ 0>, tal como se evalu en a.

pernos y soldaduras

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