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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

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/cm 2, 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 para uso estructural, a Tracción Directa

de

pernos

hexagonales

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.

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.

Marcado de pernos de acero grado SAE Número de grado SAE

Rango Carga Esfuerzo Material deldiámetro [inch] deprueba [kpsi] deruptura [kpsi]

12

¼ - 1½ ¼ - ¾ /81½

5

¼ - 1 1 /8 - 1½

74 60

Acero de bajo carbono ó acero al carbono

120 105

Acero al carbono, Templado y Revenido

120

Acero de carbono martensítico, Templado Revenido

7

5.2

1

¼-1

55 33

85 74

85

Marcado de lacabeza

bajo

y

Acero al carbono aleado, Templado y Revenido

7

¼ - 1½

105

133

8

¼ - 1½

120

150

Acero al carbono aleado, Templado y Revenido

8.2

¼-1

120

150

Acero de carbono martensítico, Templado Revenido

bajo

y

Marcas para pernos de acero grado ASTM Rango Carga Designación AST deldiámetro [inc deprueba [kp M h] si]

Esfuerzo deruptura [kp si]

Acero bajo carbono

A307

¼a4

A325 tipo 1

½ a 1 1 /8 a 1½

A325 tipo 2

1

½ a 1 1 /8 a 1½

A325 tipo 3

½ a 1 1 /8 a 1½

1

1

de

120 105

Acero al carbono,Templado y Revenido

85 74

120 105

Acero de bajo carbonomartensític o, Templado yRevenido

85 74

120 105

Acero recubierto,Templa do y Revenido

85 74

Acero aleado, Templado y Revenido

A354 grado BC

150

Acero aleado, Templado y Revenido

¼ a 1 1 /8 a 85 74 55 1½1¾ a 3

120 105 90

Acero al carbono,Templado y Revenido

½ a 1½

150

Acero aleado, Templado y Revenido

A354 grado BD

¼a4

A449

A490 tipo 1

120

1

A490 tipo 3

Marcado de lacabeza

Material

120

Acero recubierto,Templa do y Revenido

Propiedades mecánicas de elementos roscados de clase métrica Clase

Rango del Carga Esfuerzo Material diámetro deprueba [MPa] deruptura [MPa]

4.6

M5 - M36

225

400

Acero de bajo carbono ó acero al carbono

4.8

M1.6 - M16

310

420

Acero de bajo carbono ó acero al carbono

5.8

M5 - M24

380

520

Acero de bajo carbono ó acero al carbono

8.8

M16 - M36

600

830

Acero al Templado Revenido

carbono, y

9.8

M1.6 - M16

650

900

Acero al Templado Revenido

carbono, y

1040

Acero de carbono martensítico, Templado Revenido

10.9

12.9

M5 - M36

M1.6 - M36

830

970

1220

Acero Templado Revenido

Marcado de lacabeza

bajo

y

aleado, y

MARCAS DE GRADOS DE RESISTENCIA PERNOS DE ACERO MARCA A.S. ESPECIFICACION GRADO SAEgrado ISOclase ASTM RESISTENCIA

3,6

Para requerimientos menores de resistencia, metalmecánica, 34 motores eléctricos, línea blanca. electrónica, usos generales.

20

53 70 Rb

-

J429grado 1¼ " a 1 4,6 ½"

Para requerimientos de resistencia media, construcción de máquinas livianas, A307gradoA automotriz (piezas 42 yB no afectas a fuertes tensiones), máquinas agrícolas, estructuras livianas.

23

70 95 Rb

-

8,8

A449

Para requerimientos de alta resistencia a la tracción, ruedas de vehículos, partes 80 de motores de tracción, cajas de cambio, máquinas herramientas, matrices

64

22 32 Rc

-

A325

Para requerimientos de alta resistencia a la tracción y otros, especialmente para juntas Hasta 1 f 85 de Hasta 1 f 65 de estructurales 11/8 a 1 ½f 74 11/8 a 1 ½f 57 exigidas mecánicamente. Debe trabajar con TU y golilla de la misma calidad

Hasta 1 f 23 35 Rc de 11/8 a 1 ½f 19 31 Rc

A490

Para requerimientos de alta resistencia a la tracción y alta 105 temperatura. Debe trabajar con TU y golilla de la misma calidad

81

32 38Rc

-

Para requerimientos de alta resistencia a la tracción, flexión, cizalle, etc. Culata de motores, 105 paquete de resortes, pernos para ruedas vehículos pesados, bielas, etc.

88

31 38Rc

-

TIPO 1

8 GRADO 8

Resistencia a la Límite de ALGUNOS USOS tracción fluencia DUREZA RECOMENDADOS 2 mínima[Kg/mm ] mínima[Kg/mm2]

10,9

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIA 

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



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