UNIONES Y MEDIOS DE UNION Las estructuras están formadas por elementos estructurales que requieren su UNION Para que trabajen en conjunto Para transferir adecuadamente los esfuerzos con deformaciones adecuadas Según la 301-EL 2000 las uniones comprenden: Las partes afectadas de las barras que se unen (alas o almas de vigas, diagonales) Los elementos auxiliares de la unión (chapas de nudos, cartelas ,cubrejuntas, forros) Los medios de unión (bulones, soldaduras, remaches)

UNIONES Y MEDIOS DE UNION Las uniones deben proyectarse de acuerdo a: Tipo de estructura (PR o TR) Se corresponda con el modelo de cálculo que ha sido adoptado ENTONCES: Una articulación transmite corte y esfuerzo axil y permite giro Un nudo rígido transmite corte, axil, momento y no permite giro El nudo semirígido deberá permitir giro previsto y transmitir momento LOS MEDIOS UTILIZADOS EN ESTRUCTURAS SON: BULONES SOLDADURAS (mano de obra mas especializadas) REMACHES

UNIONES ABULONADAS Se utilizan dos tipos de bulones: Bulones comunes calibrados Uniones tipo corte y aplastamiento Bulones de alta resistencia Uniones de tipo corte y aplastamiento Uniones de deslizamiento crítico PARTES DE UN BULÓN

TIPOS DE BULONES Bulones comunes calibrados tipo ASTM A36 Se designan como A307 Norma IRAM 5452 Tensión de rotura a tracción: (Fu)=370 MPa Tensión de Fluencia: (Fy)=235 MPa Diámetros en pulgadas Bulones de alta resistencia tipo ASTM A325 Se designan como A325 Norma IRAM 5453 Fu ≥ 825 Mpa para diámetros ≤ 1” y Fu ≥ 725 Mpa para diámetros > 1” Fy ≥ 650 Mpa para diámetros ≤ 1” y Fy ≥ 570 Mpa para diámetros > 1” Diámetros en pulgadas desde ¼” hasta 1 o 11/2” Bulones tipo ASTM A490 (aceros aleados Cromo-níquel) IRAM 5455 Fu > 1035 Mpa Fy > 800 a 900 Mpa según diámetros Diámetros comerciales en pulgadas entre ½” a 11/2”

TIPOS DE BULONES Bulones tipo ISO 8.8 Norma IRAM 5452 Fu ≥ 800 Mpa Fy ≥ 0,8 Fu ≥ 640 Mpa Diámetros comerciales en milímetros de 6mm 24mm Bulones tipo ISO 10.9 Norma IRAM 5464 Fu ≥ 1000 Mpa Fy ≥ 0,9 Fu ≥ 900 Mpa Diámetros comerciales en milímetros de 6mm 24mm Designaciones equivalentes a A490 (ASTM) y 10.9 (ISO) Según SAE: grado 8 Fu ≥ 1050 Mpa Según DIN 10K Fu ≥ 1000 Mpa

CONSIDERACIONES SOBRE JUNTAS ABULONADAS Los bulones de alta resistencia se usan en: Uniones de tipo aplastamiento Uniones de deslizamiento crítico Los bulones de alta resistencia han remplazado a los remaches y compiten con las soldaduras en muchos casos  Uniones más rápidas y con menos personal  Tareas menos peligrosas por no existir chispas  A igual solicitación menor número de bulones que de remaches  Menor capacitación del personal de montaje  Operación menos ruidosa que el remachado  Pueden desarmarse o modificarse sin dañar las piezas unidas  Responden mejor que las soldaduras ante cargas dinámicas

CONDICIONES DE AJUSTE DE LOS BULONES Cuando el bulón se ajusta el vástago se tracciona, se definen las siguientes situaciones de apriete: CONDICIÓN DE AJUSTE SIN JUEGO Permite que los elementos que se unen queden en contacto firme Se obtiene con: Unos cuantos golpes con llave de impacto Con el máximo esfuerzo de una llave ordinaria Se utilizan en: • Unión tipo aplastamiento sometidas a corte donde el deslizamiento es permitido en la tolerancia del agujero • Uniones donde no exista posibilidad de aflojamiento por cargas que producen vibraciones • Uniones donde no existan problemas de fatigas por cargas cíclicas

CONDICIONES DE AJUSTE DE LOS BULONES CONDICIÓN DE AJUSTE BULÓN TOTALMENTE TRACCIONADO En esta condición, con el ajuste se tracciona el bulón al 70% del tensión de rotura

CONDICIONES DE AJUSTE DE LOS BULONES CONDICIÓN DE AJUSTE BULÓN TOTALMENTE TRACCIONADO En esta condición en general el bulón no tiene tendencia a aflojarse excepto cuando actúan cargas vibratorias en este caso Soldar la tuerca al bulón Dos tuercas totalmente apretadas Para lograr la mínima tracción especificada en la tabla J.3-1: • Sobre ajuste a partir de la condición sin juego controlando el giro • Llaves con par calibrado (se calibra las llaves diariamente) • Indicador directo de tracción: se utilizan arandelas especiales que indican el par de apriete • Bulón calibrado que se corta en una sección preestablecida con el par previsto

TIPOS DE UNIONES ABULONADAS Existen dos tipos de uniones abulonadas Unión tipo aplastamiento El esfuerzo se transfiere de un elemento a otro por Aplastamiento en los bordes del agujero de la chapa Corte en el o los bulones Bulones comunes o de alta resistencia Deformación en la unión Se calcula en rotura Unión de deslizamiento crítico ( tipo fricción) El esfuerzo se transfiere de un elemento a otro por Fricción entre los elementos unidos Bulones de alta resistencia ajustados a 70% de rotura Unión indeformable Se calcula en servicio – Se verifica en rotura

UNIÓN TIPO APLASTAMIENTO Supongamos una unión simple a tracción (traslapada) Mecanismo de transmisión: Por aplastamiento de las chapas ( superficies 1-1 , 2-2 ) Por corte en el bulón ( plano 3-3)

UNIÓN TIPO APLASTAMIENTO Las Posibles fallas de unión tipo aplastamiento son: Posibles fallas:: Falla por corte en el bulón Falla por desgarramiento de la chapa desde bulón a extremo libre. Falla por aplastamiento del bulón Falla por aplastamiento de la chapa Falla por rotura de la chapa en la sección del agujero

UNIÓN TIPO APLASTAMIENTO Cuando en una línea hay 2 o más bulones: Falla por corte en cada uno de los bulones El desgarramiento de la chapa entre los bulones El aplastamiento de la chapa entre bulones Falla por corte del bulón en cada uno de los planos Si el espesor del paquete de chapas es grande puede haber falla por flexión del bulón

UNIÓN TIPO APLASTAMIENTO Existen uniones donde se deben transmitir solicitaciones compuestas: En este caso el bulón: Puede fallar por tracción Puede fallar por combinación de corte y tracción

Se utilizan para facilitar el montaje UNIÓN ABULONADAS TIPO, TAMAÑO Y USOS DE AGUJEROS Los agujeros están en función del diámetro nominal del vástago del BULON Agujeros Normales Son los comunes se usan en uniones tipo aplastamiento y deslizamiento crítico Agujeros holgados: Se utilizan para facilitar el montaje No pueden usarse en uniones tipo aplastamiento Pueden usarse en cualquiera o todas las chapas a unir en deslizamiento crítico Se deben instalar arandelas endurecidas sobre un agujero holgado de chapa externa

Agujeros ovalados cortos UNIÓN ABULONADAS TIPO, TAMAÑO Y USOS DE AGUJEROS Agujeros ovalados cortos Se pueden utilizar en cualquiera o todas las chapas en unión tipo aplastamiento pero la longitud mayor debe se normal a la dirección de la fuerza Se pueden usar en unión de deslizamiento critico en cualquier dirección Se deberán instalar arandelas endurecidas en las chapas externas siendo estas de dureza especial para bulones de alta resistencia Agujeros ovalados largos Solo pueden utilizarse en una de las chapas a unir En las uniones tipo aplastamiento la dirección mayor debe ser normal a la fuerza En las deslizamiento crítico puede tener cualquier dirección Cuando esta en una chapa externa se deberá instalar una arandela o una barra con agujero normal Usando bulones de alta resistencia la arandela deberá tener mínimo 8mm

TIPO, TAMAÑO Y USOS DE AGUJEROS

La resistencia nominal de un bulón en (KN): Rn = Fu.An (10-1) RESISTENCIA DE DISEÑO DE LOS BULONES A TRACCIÓN EN UNIONES TIPO APLASTAMIENTO La resistencia nominal de un bulón en (KN): Rn = Fu.An (10-1) Fu : tensión de rotura a tracción (Mpa) An : Área neta (área en parte roscada) oscila entre 0,75 y 0,79 del área Ab ( área bruta, vástago) Adoptando An = 0,75 Ab  La resistencia Nominal Rn = Fu . 0,75 . Ab (10-1) = Fn . Ab . (10-1) Donde se define Fn: tensión neta aplicada a un área bruta Fn=0,75 Fu Se adopta un factor ø=0,75 → Rd = 0,75 . Fn . Ab (10-1) Según 301-EL: Para bulones comunes tipo A307 por el menor control se adopta: An = 0,65 Ab

Cuando la rosca esta excluida de los planos de corte RESISTENCIA DE DISEÑO DE LOS BULONES A CORTE EN UNIONES TIPO APLASTAMIENTO Cuando la rosca esta excluida de los planos de corte m: planos de cortes por bulón Rd = ø . Rn = ø . m . τn . Ab Se adopta un factor ø=0,75 → y se adopta la tensión de corte τn=0.50 Fu Nos queda: Rd = 0,75 . m . τn . Ab El CIRSOC 391-EL toma: Para el bulón A307 se adopta un τn=0.40 Fu Entonces: para el A307 queda  Τn= 0,4 x 370 ≈ 150MPa

Cuando la rosca no esta excluida de los planos de corte RESISTENCIA DE DISEÑO DE LOS BULONES A CORTE EN UNIONES TIPO APLASTAMIENTO Cuando la rosca no esta excluida de los planos de corte Rd = 0,75 . (0,5 Fu) . m . 0,75 Ab = 0,75 . m . Τ’n . Ab m: planos de cortes por bulón El CIRSOC 391-EL toma: Para el bulón A307 se adopta un τn=0.35 Fu Entonces: para el A307 queda  Τ’n= 0,35 x.0,75 x 370 ≈ 100MPa

RESISTENCIA DE DISEÑO DE LOS BULONES A TRACCIÓN COBINADA CON CORTE EN UNIONES TIPO APLASTAMIENTO Los estudios realizados por Kulok (1987) indican que la resistencia de pasadores en tracción combinada con corte se puede representar bien por: Se reemplaza la elipse por tres rectas. Combinando estas rectas se pone una tensión de tracción de nominal límite en función de la tensión de corte mayorada Rd = ø . Ft . Ab = 0,75 . Ft . Ab ø=0,75

La tracción nominal límite en función de la tensión de corte mayorada: RESISTENCIA DE DISEÑO DE LOS BULONES A TRACCIÓN COBINADA CON CORTE EN UNIONES TIPO APLASTAMIENTO La tracción nominal límite en función de la tensión de corte mayorada: Según 301-EL La tensión de corte fv producida por cargas mayoradas debe ser: fv ≤ ø . Τn ó fv ≤ ø . Τ’n Según la rosca este o no incluido en el plano de corte La tensión fv = Py / Ab

RESISTENCIA DE DISEÑO POR APLASTAMIENTO DE CHAPA EN LOS AGUJEROS De acuerdo a resultado de numerosos ensayos la resistencia de diseño de este estado límite será determinado por: Deformación de la chapa  d : diámetro de bulón t : espesor de chapa Le: distancia a borde Rotura del bloque de corte  Para la evaluación de este estado límite debe establecerse: Si la deformación alrededor del agujero para cargas de servicio es una consideración de proyecto El tipo de agujero utilizado

RESISTENCIA DE DISEÑO POR APLASTAMIENTO DE CHAPA EN LOS AGUJEROS Con: Rd = ø . Rn = o,75 . Rn A-) Para agujeros normales, holgados u ovalados cortos  Cuando la deformación alrededor del agujero para cargas de servicio es una consideración de diseño Rn = 1,2 . Le . t . Fu Por deformación de chapa Rn = 2,4 . d . t . Fu Por desgarramiento en bloque  Cuando la deformación alrededor del agujero para cargas de servicio no es una consideración de diseño Rn = 1,5 . Le . t . Fu Por deformación de chapa Rn = 3,0 . d . t . Fu Por desgarramiento en bloque B-) Para un bulón en una unión con agujeros ovalados largos con el eje mayor perpendicular a la dirección de la fuerza Rn = 1,0 . Le . t . Fu Por deformación de chapa Rn = 2,0 . d . t . Fu Por desgarramiento en bloque