10.6.13

MEDIOS DE UNIÓN DE ESTRUCTURAS METÁLICAS

MEDIOS DE UNIÓN
UNIÓN MEDIANTE ROBLONES
Un remache consiste en una espiga de diámetro D provista de una cabeza de asiento y destinada a introducirse a través de las paredes a enlazar previamente perforadas.
Tipos de costura. Forma de trabajo.
Por solapo: (Fig.7) es una unión mala pues por efecto de los esfuerzos se deforma (Fig.8) al tender a situarse las piezas en prolongación de sus ejes.


Por simple cubrejuntas: (Fig.9) es una unión mejor que la anterior. Su deformación (Fig.10) guarda una cierta simetría.


Por doble cubrejuntas: (Fig.11) las piezas se unen por dos cubrejuntas por lo que hay simetría de fuerzas y costuras. La deformación (Fig.12) es también simétrica. Es el tipo de unión que debe utilizarse preferentemente en construcciones metálicas.


Tipos de roblones
Se distinguen tres clases de cabezas de remache: cabeza esférica (A), cabeza bombeada (B) y cabeza plana (C).


Colocación:
Orden de colocación de los roblones: Se recomienda comenzar la colocación de los roblones por el centro de costura, y continuar hacia cada extremo alternativamente. En las costuras de varias filas paralelas de roblones la colocación se realizará simultáneamente en todas las filas.
Formación de la cabeza de cierre: Se recomienda formar la cabeza de cierre con máquina roblonadora de presión uniforme. Se autoriza formarla con martillo neumático, empleando buterola, y no por golpeo directo del martillo. Se prohíbe la colocación de roblones con maza de mano.
Comprobación de los roblones colocados: Después de efectuado el roblonado de una unión se dejará enfriar hasta alcanzar la temperatura ambiente, y se revisará antes de quitar las fijaciones de armado. Cada roblón se inspeccionará ocularmente, se verificarán sus dimensiones y se comprobará el rebote con un martillo de bola pequeño.
Calafateo de las juntas: No se permite el calafateo de los roblones, ni de las juntas más que en aquello elementos que en su utilización tengan que ser estancos.


Los roblones pueden disponerse en una fila (Fig. 15) o en varias filas hasta 4 ó 5 como máximo. En el caso de varias filas la disposición puede ser en marco real (Fig. 16) o a tresbolillo (Fig. 17).


UNIÓN MEDIANTE TORNILLOS
Forma de trabajo
Los tornillos son pernos roscados de cabeza generalmente hexagonal fileteados en su extremo para recibir la tuerca. Tanto los tornillos como la tuerca tienen rosca triangular.
Las dimensiones de los tornillos (diámetros, longitud de caña, longitud de roscado etc.…) tienen una gran relación entre si y vienen dadas en las tablas de la norma MV-106/1968.


Tipos de tornillos
Tornillos ordinarios: se designan con la sigla T, el diámetro d de la caña, la longitud l del vástago, el tipo de acero y la referencia a la Norma, estos dos últimos datos pueden suprimirse cuando sean innecesarios. El agujero debe ser 1mm mayor que el de la caña.
Ejemplo: Tornillo T 16 x 80, AHE, MV 106




Tornillos calibrados: Tienen la misma forma que los anteriores. Se diferencian del tornillo ordinario en que emplea acero más resistente y que al estar mejor acabado, su diámetro es solamente 0.3mm menos que el agujero. AL calcular, se dimensiona con el diámetro del taladro. Se designan con la sigla TC, el diámetro d de la espiga, la longitud l del vástago, el tipo de acero y la referencia a la Norma, estos dos últimos datos pueden suprimirse cuando sean innecesarios.


Otros tipos de tornillos
Tornillos avellanados: se puede emplear este tipo de tornillos en uniones tanto pretensados como sin pretensar. El pliego de condiciones incluirá la definición del avellanado y tolerancias de forma que el tornillo quede nominalmente enrasado con la superficie de la chapa exterior.
Tornillos calibrados y pernos de articulación: se pueden utilizar en uniones tanto pretensadas como sin pretensar. Las espigas de estos elementos deben ser de clase de tolerancia h 13 y los agujeros de la clase H 11 según ISO 286-2. La rosca de un tornillo o perno calibrado no debe estar incluida en el plano de cortante. Los agujeros para ser escariados posteriormente en obra, se harán inicialmente, al menos, 3 mm más pequeños.
Tornillos hexagonales de inyección: las características de este tipo de tornillos se definirán en el pliego de condiciones.
Notación en plano


Tornillos de alta resistencia (ar)
Los tornillos y tuercas de alta resistencia son similares, en su forma a los tornillos estudiados hasta ahora. Sin embargo, la transmisión de esfuerzos a través de ellos se efectúa de una forma distinta a los tornillos ordinarios o calibrados que sólo trabajan a compresión o a cortante.
Los tornillos AR se aprietan fuertemente engendrando una reacción de rozamiento entre las superficies en contacto de las piezas y se aprovecha este rozamiento para la transmisión de los esfuerzos, consiguiendo una mayor continuidad y por tanto un mejor enlace.


Para poder conseguir una buena transmisión por rozamiento es necesario que:
los agujeros tengan un diámetro 2 mm. mayor que el nominal del tornillo.
las superficies de contacto de las piezas estén limpias de rebabas o irregularidades así como de oxidación o herrumbre.
durante el montaje o la ejecución se protejan los elementos de la unión contra la corrosión, pues la cascarilla de óxido, que puede formarse, disminuiría el coeficiente de rozamiento.
Disposiciones generales y constructivas. Colocación
La situación de los tornillos en la unión debe contribuir a reducir la posibilidad de corrosión y pandeo local de las chapas, así como contemplar las necesidades de montaje e inspecciones futuras.
Los límites máximos y mínimos para las distancias entre ejes de agujeros o de éstos a los bordes de las piezas:
a) distancias mínimas:
En la dirección de la fuerza que se transmite:
- e1 ≥ 1,2 do del eje del agujero al borde de la pieza;
- p1 ≥ 2,2 do entre ejes de agujeros;
En la dirección perpendicular a la fuerza que se transmite:
- e2 ≥ 1,5 do del eje del agujero al borde de la pieza;
- p2 ≥ 3,0 do entre ejes de agujeros; siendo d0 el diámetro del agujero.
b) distancias máximas:
Al borde de la pieza:
Entre tornillos:
- en elementos a compresión será p ≤ 14 t y p ≤ 200 mm; siendo t el espesor en mm de la menor de las piezas que se unen;
- en elementos a tracción: filas exteriores pe ≤ 14 t y pe ≤ 200 mm; filas interiores pi ≤ 28 t y pi ≤ 400 mm.
En el caso de agujeros rasgados rigen los siguientes límites:
a) la distancia entre el eje de rasgado y cualquier borde no será inferior a 1,5 d0;
b) la distancia entre el centro del radio extremo al borde adyacente no será inferior a 1,5 d0.




Empalmes
Su objetivo es unir las piezas para aumentar su longitud, por lo que sus ejes quedan en prolongación.
El empalme debe resolverse con unión lo más rígida posible.
En caso de estar sometido a flexión, el módulo resistente del empalme, en la unión, debe ser equivalente al módulo de la pieza unida.
Si las piezas son perfiles y trabajan a tracción o compresión, deben emplearse cubrejuntas: de alas, de alma o alas y alma
Cuando las piezas trabajan a flexión es más conveniente evitar los empalmes, no obstante, si es preciso realizarlos, se harán en el punto de momento flector más pequeño y siempre empleando cubrejuntas de alma y platabandas para las alas (fig. 6.9).


Ensambles
Un caso común de unión atornillada es el de ensamble "por cruce", que se emplea en los "arrostramientos" que forman "cruces de San Andrés". Al calcular ambas piezas a esfuerzos de tracción y no considerar, por tanto, el efecto de pandeo, suelen emplearse para solucionarlos, piezas de menor sección, como los hierros planos. La unión, en estos casos, puede hacerse "por tabla", aunque las piezas quedan en distinto plano (Fig. 6-10.a) y no hay coplaneidad ni concurrencia, pero es una solución sencilla. Para que queden en el mismo plano, un recurso es "acodar" una de las piezas (fig. 6.10.b), pero la pieza acodada tiende a estirarse y enderezarse.


Más complicados de realizar son los ensambles de perfiles IPN y UPN, especialmente si estos son distintos. Si la unión se realiza en perfiles que soportan esfuerzos de tracción o compresión, los ensambles se hacen por medio de placas en el caso de UPN (fig. 6.11.a.) o bien de escuadras si se trata de IPN (fig. 6.11. b).


Cuando las fuerzas son normales a los ejes, como es el caso de uniones viga-soporte (fig. 6.12.a), se producen flexiones en las piezas que deben ser considerados. Por ejemplo, en el caso de producirse momentos fuertes, la conexión debe ser completa, uniendo tanto alas como alma, por medio de escuadras, placas, cartabones, etc. (fig. 6.12.b). Además hay que tener presente que si los esfuerzos de tracción son grandes hay que asegurarse que la caña del tornillo sea capaz de resistirlos.


Acoplamientos
Con el "acoplamiento" de piezas, se consigue aumentar la tipología de secciones disponibles en perfiles laminados simples, prácticamente sin problemas importantes de ejecución.