Posibles Modo de Falla en Uniones Empernadas

Para prevenir que uno o ms de los modos posibles de falla se hagan presente, se debe proveer un nmero adecuado de pernos, con las separaciones entre conectores, distancias a los bordes, longitudes de pernos y dems exigencias geomtricas recomendadas por las Especificaciones; todo ello presuponiendo que tanto el proceso de fabricacin como el de montaje satifacen lo requerimientos de calidad.Resistencia Nominal de Pernos IndividualesLa norma AISC reconoce dos categoras generales de requerimientos de comportamiento para conexiones con pernos de alta resistencia:conexiones crticas al deslizamiento y conexiones tipo aplastamiento. La diferencia bsica entre los dos tipos es la hiptesis de deslizamiento que ocurre bajo cargas de servicio, lo que resulta en el uso de valores de resistencia nominal diferentes. El tipo de conexin crtica al deslizamiento asume que no debe existir deslizamiento bajo condiciones de cargas de servicio y que la transferencia de la carga a travs de la conexin se realiza mediante las fuerzas de agarre generadas entre las placas que se conectan. Este tipo de conexin es principalmente usada en estructuras que tienen casos con cargas altas de impacto o cuando no se desea deslizamiento en la junta. Las conexiones tipo aplastamiento asumen deslizamiento solamente bajo cargas muy altas. Si este deslizamiento ocurre la junta transferir las cargas a travs de corte en los pernos y aplastamiento de las placas. Este tipo de conexin es usada para estructuras menos susceptibles a impacto, reversiones de carga o vibraciones.La resistencia de diseo de pernos individuales es determinada de acuerdo con la seccin J3 de la norma LRFD. Los estados lmites a revisar son:Para conexiones tipo aplastamiento: Pernos sometidos a corte, la resistencia a corte del perno y la resistencia al aplastamiento de los agujeros de los pernos. Pernos sometidos a traccin, resistencia a traccin del perno. Pernos sometidos a corte y traccin, resistencia a la traccin del perno incluyendo el efecto del corte presente y la resistencia al aplastamiento del agujero.Para conexiones crticas al deslizamiento: Pernos sometidos a corte, resistencia al deslizamiento, resistencia a corte del perno y resistencia al aplastamiento del agujero. Pernos sometidos a corte y traccin combinadas, resistencia al deslizamiento incluyendo el efecto de la fuerza presente a traccin, resistencia a corte de los pernos y resistencia al aplastamiento en los agujeros.Resistencia al Corte de los PernosEste estado lmite considera la falla por cortante del vstago del perno en el plano c-d-e-f. Cuando existe un solo plano de corte, el perno est en corte simple. Capas adicionales de material pueden incrementar los planos de corte y, por lo tanto, la resistencia por corte del perno (cortante doble).

Adicionalmente, los pernos de alta resistencia se pueden especificar con la rosca incluida (N) o excluida (X) del plano de corte de la conexin. La resistencia a corte de pernos con la rosca incluida es aproximadamente 25% menor que la de pernos con a rosca excluida.La norma LRFD, seccin J3.6 especifica que la resistencia de diseo a corte esRndondees 0.75 y ...Rn= ( FvAb) n... dondenes el nmero de pernos de la conexin,Fves la resistencia nominal a corte yAbes el rea nominal del perno.Resistencia al Aplastamiento en los Agujeros de los Pernos

Deformacin del material en el agujero del pernoComo se muestra en la Figura, este estado lmite considera tanto fractura por desgarramiento de las partes conectadas y deformacin alrededor de los agujeros de los pernos.La resistencia al aplastamiento es funcin del material que se conecta, el tipo de agujero y el espaciamiento y la distancia a los bordes; es independiente del tipo de perno y la presencia o ausencia de la rosca en el rea de aplastamiento.La resistencia al aplastamiento se debe chequear tanto para conexiones tipo aplastamiento como para conexiones crticas al deslizamiento.

La seccinJ3.10de la norma AISC-LRFD, especifica la resistencia de diseo al aplastamiento comoRndonde= 0.75 y Rnes la resistencia nominal por aplastamiento y se debe chequear tanto para conexiones tipo aplastamiento como para conexiones crticas al deslizamiento. La resistencia nominal por aplastamiento es:a) Cuandod01.5 dos3 dy existen dos o ms pernos en la lnea de fuerza:Para agujeros estndar, agujeros de ranura corta o larga perpendicular a la lnea de fuerza, agujeros agrandados en conexiones crticas a deslizamiento cuando la lnea de fuerza es paralela al eje del agujero: Cuando la deformacin alrededor de los agujeros de los pernos es una consideracin de diseo:Rn= 2.4 d t Fy Cuando la deformacin alrededor de los agujeros de los pernos no es una consideracin de diseo, para el perno ms cercano al bordey para los pernos restantes

Para agujeros de ranura larga perpendicular a la lnea de fuerza:

d0es la separacin desde el C.G. del perno hasta el borde de la placab) Cuandod0< 1.5 dos < 3 d para una sola fila de pernos en la lnea de accin de la fuerza: Para agujeros estndar, agujeros de ranura larga o corta perpendiculares a la lnea de accin de la fuerza, agujeros agrandados en conexiones de deslizamiento crtico, agujeros de ranura en conexiones de deslizamiento crtico cuando la lnea de fuerza es paralela al eje del agujero:Para el agujero de un perno o para el agujero ms cercano al borde cuando dos o mas pernos estn en la lnea de accin de la fuerza.y para los pernos restantes

Para agujeros de ranura larga perpendicular a la lnea de la fuerza:Para un solo agujero de perno o para el agujero ms cercano al borde cuando dos o mas pernos estn en la lnea de fuerza.y para los pernos restantes

d0= distancia medida a lo largo de la lnea de accin de la fuerza desde el borde de la parte conectada al centro de un agujero estndar o el centro de un agujero de ranura larga o corta perpendicular a la lnea de accin de la fuerza. Para agujeros agrandados y de ranura paralelos a la lnea de accin de la fuerza, Le se incrementar con el factor C2de la tabla J3.8.S = distancia medida a lo largo de la lnea de accin de las fuerzas entre los centros de agujeros estndar o entre los centros de agujeros de ranura corta o larga perpendiculares a la lnea de accin de la fuerza. Para agujeros agrandados, de ranura corta o larga paralelos a la lnea de accin de la fuerza, s se incrementar por el factor C1de la tabla J3.7.d = dimetro nominal del perno, t = espesor de la parte conectada crtica. Para pernos avellanados y remaches, dedzcase la mitad de la profundidad del avellanado, Fu= Resistencia mnima de agotamiento en traccin especificada para la parte conectada.

Procedimiento de Diseo de Conexiones Empernadas1. Determinar el nmero de pernos y/o verificar su capacidad resistente

La capacidad de los pernos, segn el caso, ser el valor menor que se obtenga por: Traccin. Corte. Corte y Traccin simultneas. Cargas aplicadas excntricamente.

2. Disposicin de los pernos en la conexinEl detallado de la conexin puede modificar su capacidad resistente, en consecuencia se debe prestar atencin a los siguientes aspectos: Separacin entre pernos. Distancia de los agujeros a los bordes. Distancias que permitan colocar y apretar los pernos. Longitudes de prensado.

3. Verificacin del diseo de la conexin3.1.Capacidad Resistente de los elementos conectados.Bloque de corte

TraccinCedencia en la seccin totalRotura en la seccin efectiva

CorteCedencia en la seccin totalRotura en la seccin neta de corte

3.2.Capacidad de los pernos. Resistencia de aplastamiento. Efecto de apalancamiento.

En el caso de conexiones de deslizamiento crtico se debe hacer una doble verificacin. No debe producirse deslizamiento bajo cargas de servicio. La resistencia al corte y al aplastamiento de la conexin debe ser mayor que las solicitaciones generadas por las cargas mayoradas.

http://webdelprofesor.ula.ve/nucleotrujillo/americab/08-conexionesApernadas/8-10.html