juntas empernadas
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Facultad de Ingeniería Civil Resistencia deMateriales I 1
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Facultad de Ingeniería Civil Resistencia deMateriales I 2
!IC"#$RI"
" ios%
Le dedicamos primeramente nuestro
trabajo a Dios que fue el creador de todas
las cosas, el que nos ha dado fortaleza
para continuar cuando a punto de caer
hemos estado; por ello, con toda la
humildad que de nuestro corazón puede
emanar.
" nuestros &adres%
Que nos vieron nacer y que su
enseñanza y sus buenas costumbres
han creado en nosotros sabidura,
haciendo que hoy ten!amos elconocimiento de lo que somos.
" nuestro docente%
"or su tiempo, por su apoyo as como
por la sabidura que nos transmite en eldesarrollo de nuestra formación
profesional, por haber !uiado el
desarrollo del presente trabajo y lle!ar
a la culminación del mismo.
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'UN#"S !S#RUC#UR"L!S!M(!RN""S
Facultad de Ingeniería Civil Resistencia deMateriales I )
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QUISPE PISCONTE, MILAGROS
*R!+! R!S!," -IS#.RIC"La industria de la construcción con periles e!pernados, tiene sus inicios dentro de la era!oderna en la d"cada de los cincuentasalrededor del !undo, teniendo #o$ en d%aediicaciones reerenciales tales co!o& el centro!undial del co!ercio en Ne' (or), la cu*iertaconstruida para las oli!piadas de Munic# $ elcoliseo de ópera de S$dne$, o*ras +ue cautianal espectador, ade!-s de considerarse de alto.rado en in.enier%a/
Las estructuras !et-licas constitu$en unsiste!a constructio !u$ diundido en arios pa%ses, cu$o e!pleo suele crecer enunción de la industriali0ación alcan0ada en la re.ión o pa%s donde se utili0a/
Las aplicaciones iniciales de las estructuras de acero, se ieron restrin.idas por laa*undancia de !adera $ por la relatia acilidad de i!portar pie0as a*ricadas en ele1tran2ero lo cual per!it%a la solución eica0 de los pro*le!as de la "poca/
El uso de periles estructurales es dierso, co!o por e2e!plo en postes de lu0 $ puentespeatonales, el tie!po +ue e!plea en ar!as las 2untas e!pernadas de estasconstrucciones es un te!a +ue se de*e to!ar en cuenta para dise3ar $ construir nueas!-+uinas +ue siran para !ontar $ des!ontar dic#as 2untas con rapide0/
4ERRERA MESIAS, ESTRELLA
Facultad de Ingeniería Civil Resistencia deMateriales I /
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M"RC$ #!.RIC$0C$NC!(#$S
Una estructura puede deinirse co!o un siste!a de !ie!*ros $ cone1iones indiiduales,dispuestas para +ue todo el con2unto per!ane0ca esta*le $ sin ca!*ios aprecia*les enor!a, !ientras se lo.ran los criterios de dese!pe3o prescritos/ Las estructuras en.eneral $ las de acero en particular tienen una unción i!portante en nuestra ida diaria/5ii!os en ediicaciones, tra*a2a!os en torres de oicinas $ ediicios industriales, nosdistrae!os en ca!pos $ estadios deportios, ad!ira!os !useos $ esta!os rodeados deestos, estudia!os en *i*liotecas $ #ace!os co!prar en tiendas $ centros co!erciales,de los cuales una *uena proporción est-n construidos con acero/
Cuando se ia2a en auto so*re puentes por enci!a de r%os $ alles, o lo #ace en aióndesde aeropuertos concurridos, se puede o*serar una ariedad de estructurasconstruidas con acero estructural/
Las uniones e!pernadas son en .eneral las !-s econó!icas, particular!enteco!paradas con las uniones soldadas en ca!po/
6e acuerdo con ASTM, los pernos usados en 2untas estructurales est-n inclu%dos en unasde las si.uientes 7 calidades& A789, A7:; $ A
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JUNTAS EMPERNADAS
Tipos de Pernos
Todos los pernos de*er-n ser Pernos de Alta Resistencia Pretensados>co!pleta!ente tensados? $ de*er-n cu!plir los re+ueri!ientos/
Tipos de agujeros
6e*en usarse a.u2eros est-ndar o a.u2eros de ranura corta perpendiculares a lacar.a aplicada/ Para arriostra!ientos dia.onales, a.u2eros #ol.ados puedenusarse cuando la cone1ión es dise3ada co!o una 2unta de desli0a!iento cr%tico $el a.u2ero #ol.ado est- sola!ente en una capa/
Resistencia Disponible al Cortante
La Resistencia disponi*le al cortante de 2untas e!pernadas con a.u2eros est-ndar de*er- calcularse co!o si la 2unta uera de contacto de acuerdo a la Sección @7/$ @7/B8 de la Especiicación, e1cepto +ue la resistencia no!inal al aplasta!ientoen los a.u2eros de los pernos no de*e to!arse !a$or +ue :/
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Para preenir +ue uno o !-s de los !odos posi*les de alla se #a.an presente, se de*eproeer un nF!ero adecuado de pernos, con las separaciones entre conectores,distancias a los *ordes, lon.itudes de pernos $ de!-s e1i.encias .eo!"tricas
reco!endadas por las Especiicaciones todo ello presuponiendo +ue tanto el proceso dea*ricación co!o el de !onta2e satisacen lo re+ueri!ientos de calidad/
La nor!a AISC reconoce dos cate.or%as .enerales de re+ueri!ientos de co!porta!ientopara cone1iones con pernos de alta resistencia& conexiones críticas al deslizamiento y conexiones tipo aplastamiento/ La dierencia *-sica entre los dos tipos es la #ipótesisde desli0a!iento +ue ocurre *a2o car.as de sericio, lo +ue resulta en el uso de aloresde resistencia no!inal dierentes/
• El tipo de conexin cr!tica al desli"a#iento asu!e +ue no de*e e1istir desli0a!iento *a2o condiciones de car.as de sericio $ +ue la transerencia de la
car.a a tra"s de la cone1ión se reali0a !ediante las uer0as de a.arre .eneradasentre las placas +ue se conectan/ Este tipo de cone1ión es principal!ente usada enestructuras +ue tienen casos con car.as altas de i!pacto o cuando no se deseadesli0a!iento en la 2unta/
• $as conexiones tipo aplasta#iento asu!en desli0a!iento sola!ente *a2o car.as!u$ altas/ Si este desli0a!iento ocurre la 2unta transerir- las car.as a tra"s decorte en los pernos $ aplasta!iento de las placas/ Este tipo de cone1ión es usadapara estructuras !enos suscepti*les a i!pacto, reersiones de car.a o i*raciones/
5I5AS 5ILLANUE5A, MIRHO
PR%CED&M&ENT% DE D&SE'% DE C%NE(&%NES EMPERNADAS
)* Deter#inar el n+#ero de pernos y,o -eri.icar su capacidad resistente
La capacidad de los pernos, se.Fn el caso, ser- el alor !enor +ue se o*ten.a por&
Tracción/
Corte/
Corte $ Tracción si!ult-neas/
Car.as aplicadas e1c"ntrica!ente/
/* 6isposición de los pernos en la cone1ión
El detallado de la cone1ión puede !odiicar su capacidad resistente, en
consecuencia se de*e prestar atención a los si.uientes aspectos&
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CRISKSTOMO RAMOS, @UAN
7/ Aplasta!iento
To!ando en consideración la deor!ación del a.u2ero, $ para a.u2eros nor!ales oest-ndar&
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1*/* Conexiones por desli"a#iento cr!tico
1*/*)* Cargas en el estado l!#ite de ser-icio
1*/*/* Cargas en el estado l!#ite de ser-icio
Capacidad Resistente de Ele#entos Conectados2 tanto en Conexiones E#pernadas
co#o Soldadas
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LKPE CAR4UAPUMA, ERICHS
Distancias M!ni#as al 3orde2 do2 y Separacin M!ni#a2 s2 entre los Centros deAgujeros Est4ndar
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Capacidad Resistente a Traccin
Rnt 5t.6
Pernos sujetos a Corte y Traccin
Las i.uras presentan los casos de cone1iones so!etidas a una co!*inación de corte $tracción/
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E1peri!ental!ente se #a esta*lecido +ue la elipse de interacción representada en lai.ura descri*e adecuada!ente el co!porta!iento a car.a Flti!a de pernos solicitadossi!ult-nea!ente por tracción $ uer0a cortante/ Las ecuaciones de estas curas sepresentan en la ta*la ane1a >Ta*la @7/7 de las especiicaciones AISCLR6?/
$!#ites para los es.uer"os de traccin 57T6 para pernosen conexiones tipo aplasta#iento
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!'!RCICI$S ! "(LIC"CI.NB/ Para una i.a B 1
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:/ 5eriicar la cone1ión !ostrada suponiendo +ue ni el ala de la colu!na ni el perilde cone1ión controla la respuesta/
SOLUCIKN
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)6 CAR8AS DE A8%TAM&ENT%9
NU =1.2 (0.1 x 34 )+1.6(0.9 x 34)
NU =53.0 tf
co!ponente de tracción& N UX =0.8 x53=42.4 tf
co!ponente de corte& N UY =0.6 x53=31.8 tf
Car.a por perno& N U =42.46
=7.10 tf
V U =31.8
6=5.30 tf
/6 CAR8AS DE SER:&C&%9
N U =0.8 x ( 346 )=4.53 tf
V U =0.6 x (34
6
)=3.40 tf
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06 :ER&7&CAC&;N DE $AS C%ND&C&%NES DE SER:&C&%9
∅ Rn=∅ Rnv(1− N U
T b)
∅ R n=4.66 (1−4.53
17.7)
∅ Rn=3.46 tf >3.40 tf →VERIFICA
16 :ER&7&CAC&;N DE$ ESTAD% $5.30tf →NOVERIFICA
7/ 6eter!inar el nF!ero de tornillos necesarios > ∅16,clase8.8 ? para reali0ar la
unión planteada en la i.ura/ La uer0a ale
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SOLUCIKN
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B/B? Cedencia por tracción en la sección total >planc#a de =!!?
∅ N n=∅ F y A=0.9 x 4.570 x (0.9 x15.2 )
∴∅ N n=56.3 tf
B/:? Rotura por tracción en la sección neta eectia >planc#a de =!!?
A n=[ A− N b(db+ 18 )]t p
A n=[15.2−2(
3
4 +
1
8
) x 2.54
] x0.9
∴ An=9.68 cm2
!-1i!o alor de A n=0.85 A=0.85 (0.90 x15.2 )
A n=11.6 cm2
entonces& ∅ N n=∅ F U A n=0.75 x5.62 x 9.68
∴∅ N n=40.8 tf →Capacdad de las planc!as
/6 CAR8AS DE SER:&C&%9
NU =1.2C"+1.6CV
Co!o C5
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NU =40.8 tf
Con lo cual& N =C"+CV =5.37+4 (5.37)
∴ N =26.85 tf → ca#$ade se#vc%
a2o car.as de sericio la capacidad de un perno A7:; en corte do*le, parasupericie clase , es entonces i.ual a&
R= F v m Ab=1.97 x2 x2.85
R=11.2 tf / pe#n%
n= N
R =
26.85
11.2=2.4 pe#n%s
n=3 pe#n%s
06 PERN%S EN E$ ESTAD% $
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n= N U
RSTR=
40.8
14.4=2.83 pe#n%s
n=3 pe#n%s
Controla la condición de a.ota!iento resistente so*re la de sericio/ Se usar-n < pernospor ra0ones de si!etr%a/
;/ 6eter!inar la !-1i!a tensión +ue puede aplicarse a un perno de 9J A7:; +ueade!-s de la tensión est- solicitado por una uer0a cortante de 98)N/
SOLUCIKN
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!'!RCICI$S (R$(U!S#$S
B/
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7/ Para la cone1ión !ostrada calcular la car.a !-1i!a de sericio por aplasta!iento/
#.
$.
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QUISPE PISCONTE, MILAGROS
C$NCLUSI$N!S El uso de cone1iones precaliicadas por el AISC .aranti0a un co!porta!iento
apropiado del siste!a estructural $ propone el estudio de deter!inados estadosl%!ite a to!ar en cuenta dentro del dise3o/
El punto de plastiicación en las i.as del siste!a estructural es alcan0ado
Fnica!ente al so*recar.ar la estructura o en eentos s%s!icos de alto i!pacto,sin +ue la estructura colapse, por lo +ue una e0 ocurrido el suceso es necesarioderrocar el ediicio $ construir uno nueo/
La deiciencia en inraestructura, !ano de o*ra caliicada $ !aterias pri!as,
diiculta la ela*oración de una cone1ión e!pernada +ue cu!pla las condicionesde dise3o/
Acorde a los costos actuales de !ano de o*ra, e+uipos, !a+uinarias,
#erra!ientas $ !aterias pri!as, es !-s coneniente la ela*oración decone1iones soldadas +ue e!pernadas/
Para deter!inar la capacidad de resistencia de una cone1ión e!pernada
prototipo, se re+uiere cu!plir con e1actitud $ precisión el proceso deB
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R!C$M!N"CI$N!S
Reali0ar cursos diri.idos a proesionales, constructoras $ estudiantes tanto de
In.enier%a Mec-nica $ Ciil, +ue conte!plen el estudio de la cone1ión 5i.aColu!na,para +ue de esta !anera el dise3o de estructuras !et-licas en el ca!po proesionalno se li!ite Fnica!ente al estudio de esuer0os en i.as $ colu!nas/
Se reco!ienda reali0ar pro$ectos de tesis orientado al estudio de los esuer0os
residuales por soldadura en periles de acero ar!ados/
Se reco!ienda anclar el e+uipo MTS del La*oratorio de Resistencia de Materiales
para eitar pro*le!as en ensa$os posteriores/
Es de ital i!portancia !e2orar la inraestructura de todos los talleres dedicados a la
ela*oración de ele!entos co!ponentes en la construcción de ediicios, a tra"s de laco!pra de e+uipos, !a+uinarias $ #erra!ientas de precisión de Flti!a tecnolo.%a/
Es de ital i!portancia la concienti0ación a todos los in.enieros constructores de los
*eneicios +ue *rinda una cone1ión e!pernada en casos de presentarse sis!os dealta intensidad, +ue pondr%a en .rae peli.ro la ida de !uc#os seres #u!anos, parade esta !anera construir ediicios !-s se.uros $ no necesaria!ente *eneiciososdesde el punto de ista econó!ico/
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R!F!R!NCI"S
*I*LI$GR7FIC"S
#ttp&JJrepositorio/espe/edu/ecJ*itstrea!J:B888J;:7JBJTESPE877:8/pd
#ttp&JJ'''/nor!aconstruccion/ecJCapitulosVdescar.asVBB89:8B7JCapVAceroVN
ECV:8BBV>8Sept:8B7?/pd
#ttp&JJ*oo)s/.oo.le/co!/peJ*oo)sWid;AHRU0d'1sCXp.PA79Xlp.PA79Xd+2untasYe!pernadasYestructurasXsource*lXots8;rHsn9UXsi.:e6!odCAZonepa.eX+Xtrue
#ttp&JJ'e*delproesor/ula/eJnucleotru2illoJa!erica*J8cone1ionesApernadasJ
7/#t!l
#ttp&JJ'''/eu!ed/netJli*ros.ratisJcienciaJ:8B7JB
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