PERNOS

Elpernooesprragoes una pieza metlica larga de seccin constante cilndrica, normalmente hecha deaceroohierro. Est relacionada con eltornillopero tiene un extremo de cabeza redonda, una parte lisa, y otro extremoroscadopara lachaveta,tuerca, oremache, y se usa para sujetar piezas en unaestructura, por lo general de gran volumen.

Tipos de pernos estructurales (F.2.10.3)Si identifican segn ASTM, dependiendo de una resistencia ultima como alta o baja. La fluencia no es un estado lmite para los pernos, debido a que son muy cortos y deformacin baja.

Pernos de baja resistencia: A307 (Acero al carbono)Fu=410 MPa (60Ksi), usado para aplicaciones secundarias.

Pernos de Alta resistencia: A325 y A490. El A325 es el ms usado, con un Fu=825 MPa (120Ksi), para < 1=25.4 mm y Fu= 725 MPa (105 Ksi) para pernosde mayor dimetro. En cuanto al perno A490, tiene un Fu=1035 (150 Ksi).

Otros pernos menos usados son A449. A345 Gr 80, A36 y A572 Gr 50. De acuerdo alF.2.10 del NSR10.

F.2.10.3.1 Pernos de alta resistencia El uso de pernos de alta resistencia se ajustar a los requisitos de la Especificacin para Juntas Estructurales con Pernos ASTM A325 o A490 del Consejo de Investigacin de Conexiones Estructurales, en adelante referenciadas como las especificaciones RCSC, excepto donde el numeral F.2.10 defina otros requisitos. Los pernos de alta resistencia se agrupan segn la resistencia del material:

Grupo A ASTM A325, A325M, F1852, A354 Grado BC y A449Grupo B ASTM 490, A490M, F2280 y A354 Grado BD

Segn la ASTM las caractersticas geomtricas de los pernos son:

Hay 3 tipos de pernos:

Tipo 1: Galvanizado y sin galvanizar (Uso estructural)Tipo 2: Sin galvanizar no se producen ms (otra composicin qumica)Tipo 3: de acero resistente a la intemperie (Weathering Steel), que forma una capa de oxido que previene corrosin adicional

Tabla F.2.10.3-1 Mnima tensin y Dimetros de pernos

Longitud de perno: Especificada en planos de taller o fabricacin segn espesor de platinas, desde 1 hasta 8. La longitud de rosca estndar.Transferencia de carga a los pernosEstn bajo tensin, compresin, cortante y combinacin de esfuerzos.Cortante sobre los pernos.

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Resistencia a tensin y cortante

Por tener alto contenido de carbono no hay un lmite de fluencia definido, sin embargo en la rosca se llega primero a la fluencia localmente. Para , la deflexin est entre1.2 mm y 5 mm, depende de la localizacin de la tuerca en la parte roscada.La falla se presenta por fractura. Otra posible falla se presenta cuando la rosca seruede, generalmente pernos galvanizados.

Tabla F.2.10.3El reglamento aplica el factor de reduccin de rea al esfuerzo. (TablaF.2.10.32)

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RESISTENCIA DE ELEMENTOS CONECTADOS Y DE CONEXIN (F.2.10.4)La resistencia de diseo de los elementos de conexin aplica a los elementos de los miembros en la zona de la conexin y a los elementos de conexin solicitados por tensin como platinas, cartelas, ngulos y mnsulas, ser el menor valor de los obtenidos de los estados lmites:

La Resistencia de elementos a Tensin Rn (F.2.10.4.1)

Para platinas de empalme con perforaciones, el valor de An est limitado a un mximode 0.85AgProblema: Calcula la resistencia de un perno A325 7/8 a tensin La Resistencia de elementos a cortante Rn (F.2.10.4.2) Si la conexin est construida, se puede determinar el caso, ya que la longitud de la rosca es funcin del dimetro del perno. Cuando se disea se supone el caso 2 por ser mas conservativo.

Para m planos de cortante.

Si la conexin tiene ms de un perno: donde n es el nmero depernos. Se supone una distribucin uniforme de esfuerzos en todos los pernos, aunque en realidad los pernos exteriores toman ms carga.Para diseo se toma la resistencia de cada perno, para tener en cuenta la distribucin irregular de fuerzas. Tabla F.2.10.3.2

Para rosca excluida el perno se denomina A325-x y A490-XPara rosca incluida el perno se denomina A325-N y A490-NProblema: Calcular para falla en cortante de pernos A325-N de 7/8

Los Esfuerzos combinados de cortante y tensin en conexiones tipo aplastamiento ser determinada por los estados lmites de rotura por tensin y por cortante, con:

Donde:Fnt = resistencia nominal a tensin por unidad de rea, modificada para incluir los efectos del esfuerzo cortante, MPa.Fnt = resistencia nominal a tensin por unidad de rea de la tabla F.2.10.3-2, MPa. Fnv = resistencia nominal a cortante por unidad de rea de la tabla F.2.10.3-2, MPa. fv = resistencia requerida a cortante por unidad de rea, MPa.

La resistencia al desgarramiento en bloque Rn a lo largo de una o ms lneas de falla a cortante y de una lnea de falla a tensin en direccin perpendicular, se calcular tomando: (F.2.10.4.3).

= 0.75Rn = 0.60FuAnv + UbsFuAnt 0.6FyAgv + UbsFuAnt (F.2.10.4-5)

Donde:Agv = rea bruta sometida a cortante, mm2Ant = rea neta sometida a tensin, mm2Anv = rea neta sometida a cortante, mm2

Cuando el esfuerzo de tensin sea uniforme, se tomar Ubs = 1; en caso contrario se tomar Ubs = 0.5

Para esfuerzos combinados (F.2.10.3.7.) El diseo de pernos consiste en estimar las combinaciones de carga en tensin y cortante, de tal manera que de dentro del diagrama de interaccin.

TRANSFERENCIA DE CARGA EN CONEXIONES PERNADASLa carga se puede transferir por:

- Friccin- Aplastamiento y cortante

1) Transferencia por friccin

En la conexin antes de que se deslice el perno, la carga se transmite por cortante entre platinas debido a la ficcin, pero solo el perno toma la tensin.

: Coeficiente promedio de friccin para superficies Clase A o B, segn sea aplicable,tomado de los casos que se presentan a continuacin u obtenido por ensayos friccinen platinas (F.2.10.3.8) 0.30 0.502) Transferencia de carga por aplastamiento

Se supone que no hay tensin inicial en el perno, la platina se desliza y contacta al perno

Diagrama Carga Deformacin conexiones apernadas.Se supone que las platinas no fallan primero por fluencia, fractura o bloque de cortante, el deslizamiento depende del tamao del hueco.

DISEO DE CONEXIONES POR APLASTAMIENTOOcurre si el desplazamiento no es un estado lmite, esto lo cumplen las conexiones con huecos estndar. Falla de la platina (F.2.10.3.10)

Criterios de desempeo:- Prevencin de la falla a cortante en pernos.- Prevencin de la falla de la platina por aplastamiento. Requisitos de instalacin:- No apretar los pernos (ajustados)- No se requiere preparacin especial de la superficie.- Inspeccin mnima.

Resistencia aplastamiento Falla la platina en el hueco del perno o elemento en tensin. Se considera una falla local de bloque de cortante. Tipos de falla:

Estas fallas se evitan limitando esfuerzos de contacto en la platina y cumpliendo con los espaciamientos entre huecos y distancias al borde. (Tabla F.2.10.3-4)

La distribucin de esfuerzos de aplastamiento sobre la platina es compleja, para el diseo se define un esfuerzo de aplastamiento promedio.

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