CONEXIONES ATORNILLADAS

CONEXIONES ATORNILLADAS

1. FALLAS EN JUNTAS ATORNILLADAS

   • Para diseñar adecuadamente las juntas atornilladas, es necesario entender claramente estas posibilidades.
     • Posibilidad de falla en una junta traslapada por cortante del tornillo en el plano entre los miembros.
     • Posibilidad de una falla a tensión de una de las placas a través del agujero de un tornillo.
     • Posible falla del tornillo y/o de las placas por aplastamiento entre ambos.
     • Posibilidad de falla debido al desgarramiento de una parte del miembro.
     • Posibilidad de una falla por cortante de los tornillos a lo largo de dos planos.

2. SEPARACIÓN Y DISTANCIAS A BORDES DE TORNILLOS

   • • El paso es la distancia centro a centro entre tornillos en una dirección paralela al eje del miembro.
     • Separación mínima
       • Los tornillos deben colocarse a una distancia suficiente entre sí para permitir su instalación eficiente y prevenir fallas por tensión en los miembros entre sujetadores.
         • La Especificación del AISC estipula una distancia mínima centro a centro para agujeros de sujetadores estándar, holgados o de ranura.
           • Para estos agujeros, la distancia mínima centro a centro no deber ser menor de 2 2/3 diámetros.
     • El gramil es la distancia centro a centro entre hileras de tornillos perpendicular al eje del miembro.
     • La distancia al borde es la distancia del centro de un tornillo al borde adyacente de un miembro.
     • La distancia entre tornillos es la distancia más corta entre sujetadores sobre la misma hilera o diferentes hileras de gramiles.
     • Distancias mínimas al borde
       • Los tornillos nunca se deben colocar muy cerca de los bordes de un miembro por dos razones principales.
         • Primero, el punzonado de los agujeros muy cercanos a los bordes puede ocasionar que el acero opuesto al agujero se abombe o se agriete.
           • La práctica común consiste en colocar el sujetador una distancia mínima del borde de la placa igual a 1.5 o 2.0 veces el diámetro del mismo, de manera que el metal en esa zona tenga una resistencia al cortante igual por lo menos a la de los sujetadores.
             • La distancia mínima al borde del centro de un agujero holgado o de un agujero ranurado al borde de una parte conectada debe ser igual a la distancia mínima requerida para un agujero estándar más un incremento C2.
         • La segunda razón se aplica a los extremos de los miembros donde existe el peligro de que el sujetador desgarre al metal.
     • Separación máxima y distancias al borde
       • Cuando los sujetadores están muy alejados de los bordes de las partes conectadas, éstos pueden a veces separarse, lo que permitirá la entrada de la humedad.
         • La distancia al borde, máxima permisible, dada por (J3.5) del AISC es de 12 veces el espesor de la parte conectada, pero no más de 6 plg (150 mm).
           • Las distancias máximas al borde y separaciones entre tornillos que se usan para acero intemperizado son menores que para acero regular pintado sometido a corrosión o para acero regular no pintado no sometido a corrosión.
             • Los agujeros no pueden punzonarse muy cerca de la unión del alma con el patín en una viga o de la unión de los lados en un ángulo.

3. CONEXIONES TIPO APLASTAMIENTO: CARGAS QUE PASAN POR EL CENTRO DE GRAVEDAD DE LAS CONEXIONES

   • Resistencia al cortante
     • Las cargas por transmitirse son mayores que la resistencia a la fricción generada al apretar los tornillos
       • Como consecuencia se presenta un pequeño deslizamiento entre los miembros conectados, quedando los tornillos sometidos a corte y aplastamiento.
       • La resistencia de diseño o LRFD de un tornillo en cortante simple es igual a f veces la resistencia nominal a cortante en klb/plg2 del tornillo multiplicada por el área de su sección transversal.
         • La resistencia permisible ASD es igual a su resistencia nominal al cortante dividida entre Æ y multiplicada por el área de la sección transversal.
           • Los valores de f dados por la Especificación LRFD son de 0.75 para tornillos de alta resistencia, mientras que para el ASD el valor de Æ es de 2.00.
           • Si un tornillo se encuentra sometido a cortante doble, se considera que su resistencia al cortante es igual al doble de su valor en cortante simple.
             • Algunas veces el proyectista necesita usar tornillos de alta resistencia con diámetros mayores que los disponibles con tornillos A325 y A490.
   • Resistencia al aplastamiento
     • Su resistencia calculada depende de la separación entre los tornillos y de su distancia a los bordes, de la resistencia Fu especificada a tensión de las partes conectadas, así como de sus espesores.
       • Si la deformación alrededor de los agujeros de tornillo es una consideración de diseño (es decir, si queremos que la deformación sea <- 0.25 plg), entonces
         • Rn = 1.2IctFu <-2.4 dt Fu
       • Para tornillos que se usan en conexiones con agujeros de ranura larga, si las ranuras son perpendiculares a las fuerzas.
         • Rn = 1.0IctFu <-2.0 dt Fu
       • Ni los tornillos ni el metal en contacto con éstos fallan realmente por aplastamiento.
         • Estas pruebas han demostrado que la eficiencia de las partes conectadas en tensión y compresión se ve afectada por la magnitud de los esfuerzos de aplastamiento.
           • Las resistencias nominales por aplastamiento dadas por la Especificación del AISC tienen valores arriba de los cuales la resistencia de las partes conectadas resulta afectada.
           • Si se permiten esfuerzos de aplastamiento mayores que los valores dados, los agujeros se alargan más de 1/4 plg y afectan la resistencia de la conexiones.
   • Resistencia mínima de conexiones
     • A325-SC
       • Tornillos A325 de deslizamiento crítico o completamente tensionados
     • A325-N
       • Tornillos apretados sin holgura o de aplastamiento con roscas incluidas en los planos de corte
     • A325-X
       • Tornillos apretados sin holgura o de aplastamiento con roscas excluidas en los planos de corte

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