Los miembros de acero estructural están conectados entre sí por medio de elementos de relleno o conectores que pueden ser secciones angulares., placas o incluso canales de brida paralelos (Magnitudes de presión separadas para cargas de viento). Esas son algunas de las configuraciones comunes adoptadas en los sitios de trabajo., Magnitudes de presión separadas para cargas de viento. Por otro lado, Magnitudes de presión separadas para cargas de viento, los miembros a veces están directamente conectados entre sí sin elementos de relleno o conectores intermedios. En este artículo, nos centraremos en los tornillos (cabeza hexagonal y avellanada) y algunas de las conexiones atornilladas comunes utilizadas.

Pernos hexagonales y avellanados

Instituto Americano de Construcción en Acero (AISC)

AISC utiliza principalmente unidades inglesas (es decir, pulgada, libras) aunque la contraparte SI también es compatible y está disponible. Una cosa a tener en cuenta es que las dimensiones en el sistema inglés generalmente están en incrementos de un cuarto de pulgada. (⅛”) que pueden no coincidir exactamente con los del SI.

Comparación de diámetros de pernos

Pernos de alta resistencia

Las especificaciones para los materiales de los pernos están cubiertas en la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales. (ASTM) que se clasifican principalmente en dos grupos – Grupo A y B:

Grupo A - ASTM A325, A325M, F1852, A354 Grado BC, y A449

Grupo B — ASTM A490, A490M, F2280, y A354 Grado BD

Además de las diferencias y fortalezas y otras propiedades, estos grupos tienen diferentes requisitos de pretensión mínima dependiendo de sus diámetros.

Eurocódigo 3 (Anexo nacional del Reino Unido)

El Eurocódigo está completamente en las unidades SI y como tal, los pernos se designan en milímetros (mm) con tamaño con el prefijo "M", ej. M16 que significa perno de 16 mm de diámetro.

Clases de pernos – Resistencias a la tracción

Los pernos del Eurocódigo se clasifican en función de sus resistencias a la tracción aproximadas., por ejemplo, Clase 4.6 Significaría 4 x 6 x 10 = 240 MPa mientras Clase 8.8 aproximadamente tiene 640 MPa como su resistencia a la tracción y así sucesivamente. sin embargo, en el cálculo de las resistencias reales de los pernos, las capacidades reales se ven afectadas por la "precarga" (o pretensión en términos de AISC) tensión que en ciertos casos, puede aumentar la capacidad de carga del perno si se aplica la cantidad correcta de tensión.

Notas sobre pernos hexagonales y avellanados

Las diferencias en la geometría de los tornillos hexagonales y avellanados tienen efectos principalmente en la capacidad portante que puede ser evidente debido a tales diferencias.. (vea la figura a continuación del Manual AISC 14th edn, Fig. 7-10)

Figura 1. Espesor efectivo en el rodamiento de un perno avellanado

Especificaciones de conexión y orificios para pernos

Las conexiones atornilladas se pueden especificar como ajustadas, pretensado o de deslizamiento crítico. Estas condiciones juegan un papel importante en la consideración del tipo de orificios para pernos utilizados en la conexión.. Estos tipos se indican como estándar (normal, para uno), sobredimensionado o ranurado (corto o largo) y se adoptan en base a las especificaciones de conexión. Por ejemplo, Las especificaciones RCSC describen los requisitos para condiciones ajustadas. sin embargo, si la conexión está diseñada para ciertas condiciones además de apretada, tal condición debe estar claramente identificada en los dibujos (Es decir. Requisitos de pretensión AISC o precarga EN).

además, Las conexiones críticas para el deslizamiento son importantes en el diseño contra rodamientos en los que se deben evitar los deslizamientos.. Por consiguiente, se aplican diferentes factores en el cálculo de la resistencia al deslizamiento en función de los tipos de agujeros también. Sin embargo, en la mayoría de los casos, para el (normal) los orificios para pernos se adoptan junto con un nivel específico de pretensión (precarga).

Figura 2. Ángulo atornillado – un tipo de conexión de cortante

Conexiones atornilladas

Conexiones atornilladas, en general, se puede utilizar tanto en conectores de placa de corte como en placas de alma, camisetas, ángulos de alma y asiento y conexiones en momento (rígido, totalmente restringido) que comúnmente usan relleno, placas de continuidad y empalme. El uso de pernos requiere la adición de un conector intermedio o elemento de conexión como los mencionados.

Figura 3. Conexión de placa de brida atornillada

En teoria, hay muchas maneras de establecer una combinación de configuraciones de conexión. sin embargo, por razones practicas, Es decir. edificabilidad y fabricación, ciertos tipos de conexión son más favorecidos que otros y, por lo tanto, más ampliamente adoptados. Estos son algunos de los tipos de conexiones comunes que involucran pernos junto con sus breves descripciones.:

corte (Sencillo) EN ACERO

1. Placa simple/doble (Lengüeta o aleta) – placa de usos(s) para conectar el alma de una viga con el elemento de apoyo (viga o columna); un lado generalmente requiere una soldadura en el borde de la placa mientras que los pernos se usan para conectar (en el regazo) a la web de la viga
2. Ángulo simple / doble – similar a las placas, los ángulos se pueden conectar de la misma manera, aunque es posible usar pernos completamente en ambos lados de la conexión
3. Ángulo del asiento – Como el nombre sugiere, se utiliza una sección angular para soportar las bridas (o pisos/paredes para secciones cerradas) de miembros apoyados (ej. bridas de viga) donde podría "sentarse". Los pernos se pueden usar completamente en este tipo de conexión.

Momento (Contenido) EN ACERO

1. Placas de brida – junto con una conexión de cortante especificada, Las placas de brida se emplean para dar continuidad a las bridas enmarcadas en columnas de pórticos resistentes a momento o, más generalmente, en empalmes de miembros..
   
2. Placas de cuello y pasantes – este tipo de conexión se encuentra en HSS (RHS o CHS) columnas que forman parte de un sistema de marco resistente a momento. La principal diferencia es que las placas pasantes cortan "a través" de la columna mientras que las placas de cuello se insertan, muy parecido a "usado" por la columna como un cuello en una camisa. Ambos son tipos de conexión caros de fabricar debido a las complejidades de la conexión..

Visita nuestro artículo sobre Tipos de conexiones de acero para aprender más o probar nuestro calculadora de resistencia al corte de pernos.

Referencias:

[1] Instituto Americano de Construcción en Acero (AISC). (2016). Especificación para edificios de acero estructural. Chicago, IL 60601-6204

[2] Instituto Americano de Construcción en Acero (AISC). (2011). manual de construcción de acero. 14El d. Chicago, IL 60601-6204

[3] The Steel Construction Institute y The British Constructional Steelwork Association. (2014). Uniones en construcciones de acero Uniones simples según Eurocódigo 3. Ascot SL5 7QN; Londres SW1A 2ES, Reino Unido

[4] The Steel Construction Institute y The British Constructional Steelwork Association. (2014). Uniones en la construcción de acero Uniones resistentes a momento según el Eurocódigo 3. Ascot SL5 7QN; Londres SW1A 2ES, Reino Unido