acero. conexiones

8/2/2019 acero. conexiones

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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTALFRANCISCO DE MIRANDA

AREA DE TECNOLOGAPROGRAMA: INGENIERIA CIVILCATEDRA: PRACTICA DE CAMPO

CORO ESTADO FALCN

Ventura, RafaelC.I.- 17.925.386


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Silie, RafaelC.I.- 17.924.571

Santa Ana de coro, Junio de 2011.Introduccin

El diseador cuenta con muchos tipos de sujetadores a su disposicin y

una de sus prerrogativas es seleccionar el que juzgue que satisface mejor

los requisitos de diseo. Las conexiones a base de tornillos, remaches o

pasadores efectan esencialmente la misma funcin al transmitir cargas

de un elemento a otro y por tanto se sujetan a consideraciones de

anlisis y diseo similares.

Actualmente no es raro ver soldaduras de campo para vigas continuas y

trabes de puentes, o para edificios de 50 o ms pisos. Con un diseo

adecuado, una eleccin correcta del material y de la tcnica de soldadura

y una buena mano de obra, el uso de la soldadura puede proporcionar

conexiones confiables y econmicas. Las principales ventajas de las

estructuras soldadas son lo compacto de las conexiones, la economa de

material y la reduccin del manejo de las piezas durante su fabricacin

en el taller.


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Consideraciones de diseo.Cuando la lnea de accin de la carga de corte coincide con el centro de

gravedad de las areas de los sujetadores, la prctica convencional es

suponer una distribucin uniforme de los esfuerzos cortantes. El diseo

de tales conexiones se basa en los esfuerzos nominales, los cuales no

deben exceder los esfuerzos permisibles.

Generalmente es ms econmico usar unos cuantos sujetadores de

dimetro grande que una gran cantidad de sujetadores pequeos, los

cuales requieren mayor trabajo de instalacin; sin embargo, si la carga

permisible es controlada por el aplastamiento, aumenta solo en


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proporcin directa al dimetro del remache, mientras que si est

controlada por el cortante, aumenta segn el cuadrado del dimetro.

En practica general, se colocan los conectores tan cerca unos de otros

como sea posible, esto reduce la cantidad de material adicional en la

conexin.

Por economa de fabricacin y para normalizacin de los materiales de

conexin, la mayora de los perfiles laminados tienen localizaciones

estndar para los agujeros, los cuales se denominan lneas de gramil o

gramiles. stos se indican en l manual AISC, pueden usarse otras

dimensiones, pero stas requieren en general modificaciones en las

herramientas, por lo que resultan ms costosas.

Conexiones.1. Remaches.

Es una pieza de seccin transversal circular de acero dctil forjado en el

sitio para unir entre s varias piezas de acero.


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El tipo ms comn de acero para remaches es el ASTM A141, el cual se

usa para conectar elementos de acero estructural al carbono o aceros de

resistencias ms elevadas, los remaches de alta resistencia hechos de

acero ASTM A195 O A502 pueden emplearse tambin para estructuras

hechas con acero de alta resistencia.

2. TornillosEs un pasador de metal con una cabeza formada en un extremo y el

vstago roscado en el otro, para recibir una tuerca. stos se usan para

unir entre s piezas de metal, insertndolos a travs de agujeros hechos

en dichas piezas, y apretando la tuerca en el extremo roscado. Los

tornillos se clasifican segn:

Tipo de vstago

Material y resistencia

Forma de la cabeza y de la tuerca

Paso y tipo de rosca


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2.1. Dimensiones de las rondanas

Dimetro

del tornillo

D

Rondanas circulares

Rondanas achaflanadas, cuadradas o

rectangulares para vigas y canales

norteamericanos estndar

Dimetro

exterior

nominal

Dimetro

nominal del

agujero

Espesor Dimensin

lateral

mnima

Espesor

medio

Pendiente de

la inclinacin

en el espesormin Mx.

1 1/16 17/32 0.097 0.177 1 5/16 1:6

5/8 1 5/16 21/32 0.122 0.177 1 5/16 1:6

1 15/32 13/16 0.122 0.177 1 5/16 1:67/8 1 15/16 0.136 0.177 1 5/16 1:61 2 1 1/16 0.136 0.177 1 5/16 1:6

1 1/8 2 1 0.136 0.177 2 5/16 1:61 2 1 3/8 0.136 0.177 2 5/16 1:61 3/8 2 1 0.136 0.177 2 5/16 1:61 3 1 5/8 0.136 0.177 2 5/16 1:61 3 3/8 1 7/8 0.178 0.28

2 3 2 1/8 0.178 0.28

Ms de 2

hasta 42D D + 1/8 0.24 0.34

2.2. Tensin de los tornillos.

Dimetro del tornillo (pulg)Tensin mnima del tornillo en toneladas mtricas

Tornillos A325 Tornillos A490

5.43 6.80

5/8 8.62 10.90

12.70 15.90

7/8 17.65 22.25


7/17

1 23.15 29.10

1 1/8 25.40 36.30

1 1/4 32.20 46.30

1 3/8 38.60 5.00

1 46.80 67.10

3. PasadoresAlgunas veces se usa un solo pasador cilndrico de acero para conectar

miembros que deben tener una rotacin relativa entre uno y otro. Los

pasadores para propsitos estructurales se hacen de acero estructural al

carbono, forjado y maquinado a dimensiones exactas, a veces se emplean

pasadores laminados en frio con superficies adecuadas.

El tipo ms comn de pasador tiene extremos roscados y dos tuercas

remetidas, atornilladas en los extremos para mantenerlo en su sitio.

Para pasadores mayores de 10 pulgadas de dimetro es preferible usar

un perno largo que pase a travs de l y de unas tapas remetidas.

4.Usos estructurales de los remaches, tornillos y pasadores.


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Hasta 1948, todas las conexiones permanentes se hacan a base de

remaches, stos eran instalados en caliente, tanto en conexiones de

taller como de campo, requirindose en el campo un equipo de 4

hombres.

En la actualidad, los tornillos de alta resistencia se usan prcticamente

en todos los tipos de estructuras, la ventaja de estos tornillos se

obtiene al desarrollar en ellos una alta tensin inicial, la cual aprieta las

placas que se estn uniendo entre la cabeza del tornillo y la tuerca.

Una vez incorporando los tornillos, el remachado en campo fue

reemplazado en gran parte, debido a la reduccin de costo, por ello, los

remaches se usan solamente para conexiones de talle.

Los pasadores estructurales se clasifican en:

Los que conectados giran en ngulos grandesEstos se usan en puentes basculantes, gras de pluma. stos deben

lubricarse constantemente para evitar oxidacin y reducir al desgaste.

Los que conectados giran en ngulos pequeosSe usa para articulaciones de arcos, articulaciones de placas, en puentes

en voladizo, juntas de expansin.


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5. Tipos de conexionesConexiones a cortante

Conexiones a tensin.

Conexiones por friccin

Conexin por aplastamiento.

En algunas veces, una conexin transmite la carga de manera tal que

los sujetadores trabajan tanto a cortante como a tensin, por ejemplo,

en una conexin ordinaria de viga a columna, existe por lo general un

cortante en el extremo de la viga y tambin una cierta cantidad de

momento entre el extremo de la viga y la columna. Una conexin de

este tipo se denomina conexin a momento o conexin a cortante y

momento.

6. Esfuerzos nominalesLa resistencia de una conexin con sujetadores depende del tipo de falla,

que puede ser alguno de los siguientes:

Falla por tensin en las placas

Falla por cortante a travs de uno o ms planos del sujetador

Falla por aplastamiento entre las placas y el sujetador

Falla por desgarramiento en las placas


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De acuerdo con el mtodo convencional de diseo, los esfuerzos

nominales en las placas o sujetadores se define como la carga total

divida entre el rea involucrada en el tipo particular de falla.

7. Diseo de conexiones con pasadores.Generalmente se obtiene un diseo econmico determinando el tamao

del pasador sobre la base de su resistencia a la flexin, este

procedimiento puede resultar en un tamao del pasador demasiado

pequeo para desarrollar la resistencia al aplastamiento de los miembros

de la conexin, en cuyo caso se pueden usar placas locales de refuerzo.

Al disear conexiones con pasadores, deben considerarse los esfuerzos en

las placas alrededor del agujero. Las placas en tensin deben

dimensionarse de tal manera que se suministren secciones netas

adecuadas a travs y detrs del pasador, y en todos los casos debe

proporcionarse un suficiente espesor para el aplastamiento sobre el

pasador.

8. Conexiones soldadas.La soldadura es el proceso de conectar piezas de metal entre s por

medio de la aplicacin de calor, ya sea con o sin presin. El tipo de

soldadura ms comn en trabajos de acero estructural es la soldadura


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por fusin, que es un mtodo para conectar piezas por medio de metal

fundido.

Soldadura de arco metlico.El calor se genera por medio de un arco elctrico formado entre un

electrodo de acero y las partes que se van a soldar. El calor del arco,

funde simultneamente el metal base y el electrodo. La soldadura se

efecta en 4 posiciones:

Plana.

Horizontal

Vertical

Sobre cabeza.

Soldadura de gasEl calor se obtiene por medio de la combustin de un gas, se usa

comnmente una mezcla de oxigeno y acetileno y se llama soldadura de

oxiacetileno.

Soldadura de resistencia.


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Es un proceso de soldadura a presin, el cual es una versin moderna

del antiguo proceso de forja. El calor se genera por medio de la

resistencia elctrica a una corriente de alto amperaje y bajo voltaje, que

pasa a travs de una pequea rea de contacto entre las partes a

conectar.

9. Tipos de conexiones soldadas.Existen 5 tipos de juntas soldadas:

A tope

De traslape

En T

De borde

De esquina

As como tambin existen 4 tipos bsicos de soldadura:

De preparacin


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De fileteDe tapn

De ranura

Las soldaduras de preparacin se usan cuando las parte a conectar estn

alineadas en el mismo plano, tambin puede usarse para una junta T .

Las soldadura de filete se usan para juntas de traslape, en T y de

esquina. Las formas de las soldaduras de preparacin varan, dependiendo

del modo en que se prepares los extremos de las piezas.

Calidad de las soldadurasEl diseo de una conexin soldada consiste en seleccionar el tipo de

soldadura ms favorable para las cargas a transmitir por medio del

tamao y distribucin particulares de los miembros, e implica la

determinacin del arreglo y tamao de las soldaduras.

Para asegurar una buena calidad de las conexiones soldadas, se requiere

el trabajo de conjunto de ingenieros de diseo, supervisores y soldadores

competentes.

Esfuerzos residuales y distorsiones


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Los esfuerzos residuales son indeseables por 2 razones: las distorsiones y

la posibilidad de una fractura frgil si esos esfuerzos son altos.

Esfuerzos en las conexiones soldadas.Las conexiones soldadas consisten en un grupo de soldaduras en vez de

en una sola de ellas, y stas estn sometidas a uno o ms tipos de

cargas simultneas. Por lo tanto se usan esfuerzos nominales para

evaluar la suficiencia de las soldaduras para resistir las cargas. Los

esfuerzos nominales pueden obtenerse sobre la base de las siguientes

suposiciones:

Las soldaduras que conectan varias partes son elementos

homogneos, isotrpicos y elsticos

Las partes conectadas por las soldaduras son rgidas, y por lo

tanto, se desprecian sus deformaciones

Solo se consideran esfuerzos nominales debidos a las cargas

externas.

Consideraciones de Diseo (Elstico plstico)Diseo elstico. Las principales ventajas de las estructuras soldadas sonla simplicidad del diseo y la economa de las partes. Sobre la base de


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resistencia, particularmente a la fatiga, es preferible utilizar soldaduras

a tope que soldaduras a filete.

Diseo plstico. Todas las conexiones para una estructura que estdimensionada sobre la base de una teora del diseo plstico deben ser

capaces de resistir los momentos, cortantes y fuerzas axiales que acten

sobre ellas como resultado de las cargas ultimas aplicadas. Por lo tanto,

las soldaduras deben dimensionarse para resistir las fuerzas producidas

por la carga ltima, usando esfuerzos unitarios incrementados de

conformidad con sta

Conexiones soldadas tpicas para edificios.La soldadura ofrece muchas ventajas al ingeniero, las ms importantes,

en cuanto al diseo, se mencionan en seguida:

Reduccin en el peso de acero

Peralte reducido de las vigas debido a la continuidad

Puede eliminarse material de conexin

Es posible lograr una apariencia uniforme y ordenada

Economa

Se pueden crear estructuras ms imaginativas

Puede disearse una gran variedad de conexiones soldadas.


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Conexiones con combinacin de soldaduras y tornillos.Pueden haber ocasiones en que es necesario usar tornillos trabajando en

combinacin con soldadura, como en el caso de reparaciones de

estructuras viejas, o en obras nuevas cuando los espacios de trabajos y

las holguras son mnimos.

En obras nuevas en la cuales se usen remaches, o tornillos de alta

resistencia en conexiones por apoyo o aplastamiento, no puede hacerse

ninguna combinacin con soldadura para soportar la carga total. As

como tambin en obras nuevas, cuando se instalan adecuadamente,

antes de soldar, tornillos de alta resistencia en conexiones por friccin,

si es posible considerar que las soldaduras compartan la carga con los

tornillos.

Soldadura de aceros de diferentes tipos.La aceptacin de los aceros de altas resistencias para propsitos de

construccin ha inducido al AISC a incluir algunos de ellos en sus

especificaciones.

Los aceros de alta resistencias requieren el uso de electrodos de bajo

hidrogeno, en condicin seca.


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Cuando se usan aceros de diferentes niveles de resistencia en un mismo

elemento, pueden soldarse entre si para actuar como una unidad. No es

necesario usar siempre el mismo tipo de acero en todas las partes de

una estructura, y pueden lograrse economas por medio del empleo de

aceros de bajo precio para algunos componentes de la misma. Cuando se

disea una viga con acero de alta resistencia, es posible usar ngulos de

conexin de acero A36, siempre que puedan transmitir las cargas

especificadas, sin embargo, una viga de A441 no debe darse nuncadirectamente a una columna de acero A36, ya que el patn de la

columna, con esfuerzo de fluencia ms bajo, no ser capaz de transmitir

la totalidad de la carga de la viga.

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