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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$o: *++,-.//*0
http://hitdemusica.blogspot.com/2012/01/nombre-del-ano-2012-en-el-peru-ano-de.htmlhttp://hitdemusica.blogspot.com/2012/01/nombre-del-ano-2012-en-el-peru-ano-de.htmlhttp://hitdemusica.blogspot.com/2012/01/nombre-del-ano-2012-en-el-peru-ano-de.htmlhttp://hitdemusica.blogspot.com/2012/01/nombre-del-ano-2012-en-el-peru-ano-de.htmlhttp://hitdemusica.blogspot.com/2012/01/nombre-del-ano-2012-en-el-peru-ano-de.htmlhttp://hitdemusica.blogspot.com/2012/01/nombre-del-ano-2012-en-el-peru-ano-de.htmlhttp://hitdemusica.blogspot.com/2012/01/nombre-del-ano-2012-en-el-peru-ano-de.html7/25/2019 Pernos y Soldaduras
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Andahuaylas, Diciembre del 2012
'&RN"S
D&FINI%I"N(
El perno o esprrago es una pieza metlica larga de seccin constante
cilndrica, normalmente hecha de aceroo hierro. Est relacionada con el
tornillopero tiene un extremo de cabeza redonda, una parte lisa, y otro
extremo roscadopara la chaveta, tuerca, o remache, y se usa para sujetar
piezas en una estructura, por lo general de gran volumen
R&SU#&N
Las conexiones de elementos estructurales son de suma importancia en el
comportamiento general de una estructura; el conocimiento bsico de
pernos hace ue sea necesario previamente al clculo de juntasempernadas. Las especi!caciones "#$%, &'#', 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 "#$% del perno en la cabeza hexagonal del mismo, como se
http://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tornillohttp://es.wikipedia.org/wiki/Roscadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Chavetahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tuercahttp://es.wikipedia.org/wiki/Remachehttp://es.wikipedia.org/wiki/Estructura#En_ingenier.C3.ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tornillohttp://es.wikipedia.org/wiki/Roscadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Chavetahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tuercahttp://es.wikipedia.org/wiki/Remachehttp://es.wikipedia.org/wiki/Estructura#En_ingenier.C3.ADa7/25/2019 Pernos y Soldaduras
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indica en la !gura . Los pernos del tipo han sido removidos de las
especi!caciones &'#', los cuales aparecen en ediciones anteriores de
dichas especi!caciones &'#' //5omenclatura en cabeza de pernos "#$% "+- 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.