Diseño de Uniones Roblonadas (Remachadas)

7/23/2019 Diseo de Uniones Roblonadas (Remachadas)

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INGENIERA EN PRODUCCIN INDUSTRIAL

RESISTENCIA DE LOS MATERIALESEIP445-1

TEMA:

DISEO DE UNIONES ROBLONADAS (REMACHADAS)

INTEGRANTES:

lvaro AcostaSamanta Acua

Valeria AlvarezJuan Bolaos

Francisco Burgmeijer

Vernica CaicedoGuillermo Cern

DOCENTE:

Ing. Diego Albuja

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RDA

Analiza elementos mecnicos y estructurales sometidos a esfuerzos normales directos ycortantes directos empleando principios fundamentales de tipo de carga y

relacionndolos con materiales y dimensiones para la aplicacin prctica.

OBJETIVO

Entender los conceptos y aplicaciones de uniones roblonadas o remachadas, as como el

diseo de los mismos. Adems reconocer alternativas para afrontar inconvenientes que

presentan estos elementos mecnicos dentro de las estructuras.

INTRODUCCIN

Las estructuras metlicas han sido la base de la construccin a nivel mundial debido a queeste sistema permite el desarrollo de la industria al brindarnos ventajas en diversos

factores como son el costo de materiales empleados, costo de mano de obra y tiempo de

construccin. De igual manera este medio de construccin es flexible y puede seradaptado a posibles variaciones de carga ofreciendo una resistencia a cargas horizontales,

como la accin del viento y corrientes de aire, y cargas verticales como el peso en s de laedificacin.

El correcto funcionamiento de los medios de unin de este tipo de estructuras son

imprescindibles para una distribucin equitativa de esfuerzos. Desde hace muchos aos,los remaches han cado en desuso, en virtud de las grandes ventajas que ofrecen otrosmedios de unin, como son los tornillos; que permiten una unin temporal de

acoplamiento de alta resistencia, y las soldaduras.

No obstante, se analizar todo el clculo correspondiente a la resistencia que estos tipos

de conexiones presentan, su respectivo esfuerzo permisible y por supuesto las fallas quepueden generarse en los mismos, como el corte en los remaches, falla por apoyo,

aplastamiento, tensin y desprendimiento del extremo.

Para una mayor comprensin de qu son y para qu sirven este tipo de uniones se debe

conocer las aplicaciones de estos, un ejemplo es en el fuselaje de los aviones o en loscascos de los barcos, aqu se pueden ver casos de piezas unidas por remaches. Tambin

son muy utilizados en estructuras metlicas como se mencion anteriormente, en la

construccin civil. Como dato curioso, en el proceso de montaje de la Torre Eiffel se

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emplearon ms de dos millones y medio de remaches, siendo estos la unin base de laedificacin.

ANLISIS DE CASOS:

3. DISEO DE UNIONES ROBLONADAS (REMACHADAS)

A. TIPOS DE CONEXIONES.

Todo dispositivo mecnico basa su ptimo funcionamiento en las conexionesexistentes en sus elementos de carga. Siendo las conexiones los trayectos trazadosque seguirn las cargas de un elemento a otro.

Tipos de conexiones:

Carcter fijo:

Conexin de remache

Conexin de soldadura

Carcter desmontable:

Conexin atornillada

En la figura presentada a continuacin se observa los tres tipos de conexionestrabajando de manera conjunta, donde:

Antes de la presencia de la viga en T las soleras fueron remachadas en el alma. Lasorejetas de apoyo, que poseen agujeros que permiten que las soleras se atornillenen el sitio de ensamblaje. se encuentran soldadas en la parte exterior de las

paredes laterales.

La distribucin de la carga en este sistema es la siguiente: La carga generada apartir del peso de la tolva y de los elementos alojados en la misma se transfierendesde las paredes laterales hasta las orejetas mediante las soldaduras existentes.Los cuatro tornillos presentes transfieren esta carga hacia las soleras y los seisremaches transfieren la carga a la estructura en T.

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Falla por tensin: Este tipo de fallas surgen por la presencia de agujerospara los remaches provoca que la seccin transversal del material en lajunta sea menor que en la parte principal del miembro sometido a tensinen este caso las placas.

Falla por desprendimiento extremo: El cual es a causa del remache quehace que hace que el material entre el borde de la placa y el agujero, se

desprenda.

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Las figuras antes mostradas presentan las clases de esfuerzos en una junt atraslapada simple donde dos placas planas estn unidas mediante dos remaches. La

junta se prepara perforando agujeros en cada placa en donde se insertarn losremaches y las cabezas se recalcaron, sujetando as las dos placas. En una buenajunta remachada, el cuerpo del remache tambin se recalca un poco lo que provocaque el agujero se llene por completo, lo que impedir el movimiento relativo delos miembros unidos.

C. EJEMPLOS DE ESTILOS DE REMACHES

Los estilos de remaches son los siguientes:

Cabeza de gota: Los materiales pueden ser de acero, aluminio, latn y cobre, estetipo de remache son tiles para grandes volmenes de produccin; requieren una

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fuerza de aplicacin mucho menor, trabajan principalmente a cortante, aunquetambin pueden soportar esfuerzos de traccin de poca magnitud.

Cabeza de latonero: Los materiales pueden ser de acero, aluminio, latn y cobre,sus aplicaciones son principalmente en al mbito automotriz, contenedores,tejados y revestimientos, una de sus principales caractersticas es el montaje

rpido y econmico. Cabeza plana: Su rosca en forma de cua se incrusta a presin en los materiales

impidiendo su extraccin. No necesita ser remachado. Por su cabeza plana evita lacorrosin alrededor de esta, el material es generalmente de acero.

Cabeza avellanada plana: Material generalmente de aluminio, tambin se lofabrica de acero y latn, permiten su alojamiento en el interior de las piezas, por loque su aplicacin ms frecuente es en la construccin.

Cabeza avellanada oval: Generalmente usado para esfuerzos cortantes, son dealta resistencia, son comnmente usados en madera, en muebles, por ejemplo.

Avellanada semitubular: Una de sus caractersticas es su longitud, son hechos demateriales como el acero o el aluminio, su uso es principalmente a nivel industrial

por su resistencia a la friccin. Ovalada semitubular: Tienen un agujero parcial en la punta, el propsito de este

agujero es la disminucin de la fuerza en la aplicacin del laminado.

D. CONEXIONES REMACHADAS:

FALLA POR CORTANTE, FALLA POR APOYO, FALLA POR TENSIN

En las conexiones remachadas, las placas de las estructuras no se encuentranaseguradas de manera resistente por lo que no generan fuerzas de friccin entrelas mismas imposibilitando la transferencia de cargas; por lo que los remachesproducen unidades de presin en los agujeros. El proceso requiere puncionar obarrenar agujeros con una sobre medida; se arman las partes usando pasadorespara alinear los agujeros, y usando uno o ms tornillos para mantener juntas laspartes temporalmente.

Falla por cortante: Al estar el remache sometido a un esfuerzo cortantedirecto y sobre ste una carga de tensin se genera este tipo de falla yaque la lnea de accin de la carga se diriga por el centroide de la disposicinde remaches.

Existe una distribucin equitativa de la carga total aplicada entre todos losremaches existentes en la estructura. La capacidad de la junta de resistireste cortante es:

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El rea sometida a cortante depende del nmero de secciones transversalesde remaches que resisten este esfuerzo (Ns):

Ns es dos veces el nmero de remaches en la junta.

Falla por apoyo: Este tipo de deficiencia se produce cuando un remachecilndrico se encuentra ejerciendo una presin no uniforme contra la paredde un agujero de la placa.

En este caso la distribucin del esfuerzo real incluye varios factores siendo

Ah, rea sometida al apoyo, el rea rectangular calculada multiplicando elespesor de la placa t por el dimetro del remache D. Por lo general seconsidera esta rea como el rea proyectada del agujero del remache. Lacapacidad de resistir apoyo o aplastamiento de una junta es:

Falla por tensin: Este desperfecto se ocasiona cuando una fuerza detensin directa es aplicada a travs del centroide del arreglo de remaches

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produciendo un esfuerzo de tensin respectivo. Siendo la capacidad de lajunta a tensin:

Para el clculo del rea correspondiente debe sustraerse el dimetro de losagujeros del ancho de las placas a unirse.

E. ESFUERZOS PERMISIBLES

Para disear correctamente un elemento estructural o mecnico es necesariolimitar el esfuerzo en el material hasta un nivel que sea seguro. Por lo tanto, paragarantizar esta seguridad se requiere elegir un esfuerzo permisible que restrinjala carga aplicada a un valor que sea menor a la mxima carga que el elementopuede soportar.

Hay muchas razones para hacer esto. Por ejemplo, la carga para la que se disea elelemento puede ser diferente a las cargas reales que se colocan sobre l. Lasmedidas propuestas de una estructura o mquina pueden no ser exactas debido aerrores en la fabricacin o en el montaje de las piezas que lo componen. Tambin

pueden ocurrir vibraciones, impactos o cargas accidentales desconocidas que nohayan sido tomadas en cuenta para el diseo. La corrosin atmosfrica, el desgasteo la exposicin a la intemperie tienden a causar que los materiales se deteriorandurante su uso.

Una manera de especificar la carga permisible para el diseo o anlisis deun miembro es usar un nmero llamado factor de seguridad.

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En cualquiera de estas ecuaciones, el factor de seguridad debe ser mayor que 1 conla finalidad de evitar la posibilidad de falla.

Los valores especficos depende de los tipos de materiales a utilizar y el propsitode la estructura o mquina. Por ejemplo, el factor de seguridad usado en el diseode componentes o vehculos espaciales puede estar cerca de 1 para reducir el pesodel vehculo. O, en el caso de una planta de energa nuclear, el factor de seguridadpara algunos casos de sus componentes puede ser de hasta 3 debido a lasincertidumbres en la carga o en el comportamiento del material.

Muchas veces, el FS para un caso especfico puede encontrarse en los cdigos de

diseo y manuales de ingeniera. Estos valores estn destinados a formar unbalance para proteger la seguridad pblica y ambiental y para proporcionar unasolucin econmicamente razonable en el diseo.

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F. CONEXIONES ATORNILLADAS

El anlisis de conexiones remachadas tambin nos sirve para para las conexiones

atornilladas ya que este es igual, siempre y cuando se permita que dicho tornilloejerza un apoyo en el agujero, como en la de una conexin sometida a apoyos. Eso

sucedera en las juntas donde la fuerza de sujecin suministrada por los tornilloses pequea.

La mayora de conexiones atornilladas se las realizan con tornillos de altaresistencia como es el caso de los A325 y A490, apretados a un elevado nivel de

tensin. Las grandes fuerzas de sujecin resultantes crean una junta de friccin

donde las fuerzas de friccin entre las dos superficies acopladas transmiten lamayor parte de la carga soportada por la junta. Cabe mencionar, que los tornillos

tambin se disean para esfuerzo cortante, pero sin considerar esfuerzo de apoyoen la junta de friccin.

El uso de los remaches ha sido reemplazado por el uso de tornillos de altaresistencia. Las ventajas del atornillado frente al remachado son las siguientes:

El montaje no requiere mano de obra altamente capacitada.

Fcil montaje y desmontaje.

Menos costo de equipo para su instalacin.

Requieren de un menor nmero de tornillos para generar la misma

resistencia que una cantidad especfica de remaches.

Menos personal para su respectiva instalacin. Instalacin con menos niveles de ruido.

No requieren pernos de montaje como en las conexiones soldadas.

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G. JUNTAS ATORNILLADAS Y REMACHADAS EXCNTRICAMENTE CARGADAS

Se consideran juntas excntricamente cargadas cuando la carga no se dirige por elcentroide del conjunto de remaches o tornillos existentes. Mediante esta posicinla distribucin de fuerzas no es uniforme en los respectivos sujetadores. En este

sistema se genera un efecto de momento o par en la conexin.

En el grfico anterior el sistema de fuerzas en la mnsula abarca la fuerza cortantedirecta (P) y el momento (P*a).

En el sistema anteriormente representado cada tornillo soporta la misma cargaal igual que una junta concntricamente cargada. Pero en el siguiente sistemase genera un momento y la distribucin de las cargas en cada tornillo abarcauna fuerza perpendicular a una lnea radial del centroide del arreglo detornillos.

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En este caso se presenta la siguiente relacin:

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS:

Hibbeler, R. (2011). Mecnica de Materiales octava edicin. Mxico: Pearson.

Mott, R. (sf.). Resistencia de Materiales Aplicada tercera edicin. Mxico: Pearson.

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