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
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
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
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
RESISTENCIA DE DISEÑO DE LOS BULONES A CORTE EN UNIONES TIPO APLASTAMIENTO
Cuando la rosca esta excluida de los planos de corte
Rd = ø
m: planos de cortes por bulón
. 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
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
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
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