Universidad Nacional Pedro Pedro Henríquez Ureña Facultad aculta d de Ciencia y Tecnolog Tecnología ía Escuela de Ingeniería Civil
Asignatura Estructura de metal
Profesor Ing. a!ael Calder"n
Tema Cone#iones atornilladas
Presentado por $ariel Correa %mador
Matrícula &'(&)'*+,
Fecha &* del mes de noviem-re del &'(,
Conexiones atornilladas
Métodos de unión o conexión En la fabricación y montaje de estructuras de cualquier material, en este caso en el acero debe de ponerse una particular atención en el diseño y fabricación de conexiones, ya que deben ser capaces de transmitir los elementos mecánicos obtenidos en el análisis estructural de los elementos que se ligan, satisfaciendo al mism mismo o tiem tiempo po las las cond condic icion iones es de rest restri ricci cción ón y cont contin inui uida dad d supu supuest estas as en el análisis. Las uniones o conexiones generalmente se forman con elementos de unión como son placas de cortante cortante o de momento y ángulos. ángulos. Los métodos métodos unión o conexión que son utili!ados en la actualidad son a" El método de la soldadura. b" El método por tornillos. #nteriormente el remac$ado era el método aceptado para unir miembros de una estructura, sin embargo en los %ltimos años &y ni tan %ltimos", el uso de los remac$es $a sido reempla!ado por el uso de tornillos de alta resistencia. Las 'entajas del atornillado frente al remac$ado son entre otras ( El montaje no requiere mano de obra altamente capacitada. ( )e reducen los riesgos de incendio. ( )e pueden montar y desmontar. ( )e necesitan menos tornillos para generar la misma resistencia que una cantidad n de remac$es. ( )e necesitan menos personas para instalarlos. ( Es menos ruidosa su instalación. ( Es más barato el equipo para instalarlos. (*o se requieren pernos de montaje como en las conexiones soldadas. Las conexiones pueden ser de dos tipos a"+onexión flexible, la conexión flexible de un elemento permitirá el giro de los extremos del elemento permitiéndose la deformación inelástica de la conexión y siempre se diseñaran para resistir fuer!a cortante. b"+on b"+onexi exión ón rgi rgida da,, este este tipo tipo de conex conexió ión n debe debe ser ser capa capa!! de tran transm smititir ir los los momentos, fuer!as normales y cortantes, sin que existan despla!amientos lineales o angulares relati'os entre los extremos de los elementos.
-e acuerdo al tipo de conexión existen dos tipos de estructuras a" Estructuras tipo Estas son llamadas estructuras continuas o marcos rgidos b" Estructuras tipo / )on aquellas estructuras en que las conexiones permiten rotaciones relati'as que son capaces de transmitir fuer!as cortantes y normales.
0nión por medio de tornillos. Los tornillos son elementos fabricados de diferentes metales y calidades y se usan para unir pie!as de metal entre s, insertándolos a tra'és de agujeros conocidos como barrenos fabricados en dic$as pie!as metálicas por diferentes métodos ya sea manual o mecánicament mecánicamente e y posteriormente posteriormente son sujetados en el lado extremo por una tuerca la cual se rosca y se aprieta de forma manual o mecánica. Los tornil tornillos los estruct estructural urales es pueden pueden clasif clasificar icarse se de acuerd acuerdo o con las siguie siguiente ntess caractersticas .( 1ipo de 'ástago. /.( Material y resistencia. 2.( 3orma de la cabe!a y de la tuerca 4.( 1ipo de cuerda.
Los Los diá diámet metros ros de los barr barren enos os debe deberrán cumpl umpliir con con una cier ciertta $olg $olgur ura a dependiendo del método que se utili!o para fabricar el barreno a" 5ara barrenos pun!onados la $olgura deberá de ser de 678. b" 5ara barrenos taladrados la $olgura deberá de ser de 698. Los tornillos estructurales ordinarios o estándar se fabrican de acero dulce (2:;" con una resistencia %ltima a la tensión de 44<< =g6cm/. Existen 'arios tipos de tornillos entre los que se encuentran los siguientes ( 1ornillos ordinarios o comunes. )on los #2:; y son de un acero muy parecido al#29, por lo que no son de muc$a utilidad para estructuras importantes. ( 1ornillos de alta resistencia. Los más comunes son #2/> y #4<:, y están $ec$os de acero al carbono tratado térmicamente y contienen aceros aleados, tienen resistencias a tensión de al menos el doble, en comparación con los tornillos ordinarios. Estos tornillos se $icieron para sustituir a los remac$es, ya que estos después después de enfria enfriarse, rse, son fácilm fácilment ente e afecta afectados dos por 'ibraci 'ibraciones ones o cargas cargas de impacto.
En la construcción de estructuras de acero se emplean uniones atornilladas .( +uando se $an de absorber esfuer!os axiales de tracción, por ejemplo, en tornillos de anclaje. /.( +uando la longitud de apriete es demasiado grande para un remac$e. 2.( 2.( +uan +uando do se exig exige e una una deter determi mina nada da mo'i mo'ililida dad d de la unió unión, n, por por ejem ejempl plo, o, determinados enlaces de 'igas.
4.( 4.( En toda todass las las unio unione ness que que se $an $an de pode poderr desm desmon onta tarr, sobr sobre e todo todo en construcciones auxiliares, pabellones de exposiciones y construcciones en las que se pre'én modificaciones. >.( En los enlaces de materiales que no permiten reali!ar una unión remac$ada, por ejemplo, en la unión de pie!as de acero con elementos de $ierro de fundición. 9.( En lugares difcilmente accesibles, donde no puede reali!arse una soldadura o una unión remac$ada. En general se prefieren las uniones atornilladas para unir elementos constructi'os en obra, ya que son más fáciles, rápidas y baratas de ejecutar. #demás, facilita el ajuste del entramado, ya que las uniones atornilladas permiten una mo'ilidad mayor que las demás uniones. )e debe saber que la capacidad de carga máxima de una junta de conexión dentro de los ni'eles de seguridad es laque permiten los esfuer!os permisibles proporcionados por las normas de diseño en aplicación. ?eneralmente las capacidades de los tornillos en sus diferentes presentaciones se encuen uentran est estanda ndari! ri!adas, estas las pod podemos encont ontrar rar en tabla blas proporcionadas por los manuales del @M+# &@nstituto Mexicano de la +onstrucción y el #cero cero"" o #AM)# AM)# lt ltos os Aorno ornoss de Méxi éxico". co". +ont +ontiinuan nuand do con con los procedimientos de diseño de una junta atornillada, se debe tener conocimiento de conceptos básicos como a" Brea total que es el área completa de la sección trans'ersal de un miembro. b" Brea neta es la que se obtiene al $acer deducciones de las áreas barrenadas seg%n las normas de diseño para miembros sujetos a tensión. c" Espaciamiento entre conectores, es decir las separaciones mnimas entre ellos, la distancia mnima al borde, as como las distancias máximas al borde de la parte conectada, y conocer los conceptos de ?ramil, 5aso, -istancia mnima al borde, )eparación mnima, )eparación máxima al borde.
Es muy importante para la super'isión que se tomen en cuenta estas limitaciones que establecen las normas de diseño en cuanto a los espaciamientos entre conectores, por ejemplo si la separación de los conectores es pequeña, el área neta de las placas puede regir la capacidad de la conexión, y si la separación es gran grande de la resi resist sten enci cia a de la cone conexi xión ón será será gobe gobern rnad ada a por por la suma suma de las las capacidades de los conectores. 5or esta ra!ón debe $aber separaciones óptimas, las cuales permitan determinar la máxima capacidad de una junta.
Centajas de uso de tornillos con respecto al uso de la soldadura. .( Las uniones con tornillos no requieren de mano de obra tan especiali!ada como en el caso de la soldadura, ya que la instalación de un tornillo se aprende en poco tiempo, mientras que el proceso de soldadura requiere de muc$o tiempo y conocimiento de otros factores que pueden afectar su calidad. /.( *o se necesitan de conectores de montaje que se deben retirar después como en la soldadura. 2.( El equipo que se requiere para $acer una conexión atornillada es más sencillo, además de que su funcionamiento no requiere de energa eléctrica, en cambio el equipo de soldadura en ocasiones no se puede transportar a grandes alturas. 4.( )e $a demostrado que la resistencia a la fatiga de una unión atornillada es mayor que la de una unión soldada. >.( +uando un elemento se modificado $abrá que repararse por alguna necesidad, los cambios en la unión son más sencillos.