Conexiones apernadas

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1. Determinación del número de pernos (Nb) y/o 
verificar la resistencia de los mismos 
2. Disposición de los pernos en la conexión 
3. Verificación del diseño de la conexión 
4. Consideraciones de fabricación, montaje, inspección 
y costos 
CONEXIONES APERNADAS 
El proceso de diseño de conexiones apernadas 
consiste en el análisis de: 
Criterios de resistencia método LRFD 
Nb = 
carga de diseño 
resistencia de diseño 
La resistencia de diseño será el valor que se obtenga, según el caso, por: 
- Tracción 
- Corte 
- Corte y tracción simultáneos 
- Cargas aplicadas excéntricamente 
En la evaluación de estas resistencias se considera si la 
conexión es de Aplastamiento o de Deslizamiento crítico 
Disposición de los pernos de la conexión: 
El detalle de la conexión puede modificar su capacidad resistente, 
por lo tanto se debe prestar atención a los siguientes aspectos: 
- Separación entre pernos 
- Distancia de los agujeros a los bordes 
- Distancias que permitan colocar y apretar los pernos 
- Longitudes de prensado de los pernos 
Verificación del diseño de la conexión: 
1) Verificar la resistencia de diseño de los elementos conectados por: 
 tracción 
 - Cedencia en el área o sección total 
 - Rotura en el área o sección efectiva 
 Corte 
 - Cedencia en el área o sección total 
 - Rotura en el área o sección efectiva 
 Bloque cortante 
2) Verificar la resistencia de diseño de los pernos por: 
 Aplastamiento 
 Efecto de apalancamiento 
3) Verificar las conexiones de deslizamiento crítico para que: 
 No se produzca deslizamiento bajo las cargas de servicio 
 La resistencia al corte y al aplastamiento de la conexión debe ser 
mayor que las solicitaciones producidas por las cargas mayoradas 
Requisitos de resistencia método LRFD 
Tracción axial 
La resistencia de diseño de los pernos por tracción axial será: 
 Rnt =  Ft Ab 
Donde  = factor de reducción de la resistencia nominal = 0,75 
 Ft = Tensión nominal de tracción (ver tabla n° 1) 
 Ab= Area nominal del perno 
Tabla n° 1 
Corte 
La resistencia de diseño de los pernos en conexiones de 
aplastamiento será: 
 Rnv =  Fv Ab 
En la tabla n°2 se dan los valores de  Rnv 
Los pernos se identifican con el sufijo N si la parte roscada 
del perno está incluida en los planos del corte y con el sufijo 
X se la partecroscada está excluida de los planos de corte 
Tabla n° 2 
Conexiones de deslizamiento crítico. Estado límite de servicio 
Bajo las cargas de servicio la resistencia de diseño será: 
 Rnv =  Fnv Ab Ns 
 = 1 en conexiones con agujeros estándar, agrandados, de 
ranura corta y larga y de ranura larga cuando el eje largo del 
agujero es perpendicular a la línea de acción de la fuerza 
 = 0,85 en conexiones con agujeros de ranura larga cuyo eje 
largo del agujero es paralelo a la línea de acción de la fuerza 
Ns = número de planos de corte en la conexión 
Ab = área nominal del perno 
 = 1 
 = 0,85 
Tabla n° 3 
Conexiones de deslizamiento crítico. 
Estado límite agotamiento resistente 
Bajo las cargas mayoradas la resistencia de diseño al 
agotamiento resistente será: 
sbbstr NNTR  13,1
 = 1 para conexiones con agujeros estándar 
 = 0,85 para conexiones con agujeros agrandados y de ranura corta 
 = 0,70 para conexiones con agujeros de ranura larga normales a la dirección de 
la fuerza aplicada 
 = 0,60 para conexiones con agujeros de ranura larga paralelos a la dirección de 
la línea de acción de la fuerza aplicada 
 
 = coeficiente de deslizamiento promedio 
 = 0,33 para superficies Clase A: superficies no pintadas libres de óxidos de 
laminación 
= 0,50 para superficies Clase B: superficies no pintadas limpiadas con chorro a 
presión 
 = 0,40 para superficies Clase C: superficies galnanizadas en caliente o 
superficies rugosas 
Tb = carga mínima de pretensión de los pernos (ver tabla 5) 
Nb = número de pernos en la conexión 
Ns = número de planos de corte en la conexión 
Tabla n° 4 
Tabla n° 5 
Aplastamiento. 
Considerando la deformación del agujero, para agujeros normales o 
estándar, la resistencia al aplastamiento se calculará de la siguiente 
manera: 
Cuando d0 ≥ 1,5 db y s ≥ 3db 
ØRn = Ø 2,4 db t Fu 
Cuando d0 < 1,5 db o s < 3db 
ØRn = Ø d0 t Fu ≤ Ø 2,4 db t Fu 
ØRn = Ø [s – db / 2 ] t Fu ≤ Ø 2,4 db t Fu 
Para un solo perno o el agujero más cercano al borde de la conexión 
con dos a más pernos en la línea de acción de la fuerza 
Para el resto de los pernos 
Ø = 0,75 
t = espesor de la plancha 
Fu= resistencia nominal de agotamiento del material de la plancha 
db= diámetro nominal del perno 
d0 = distancia mínima de los centros de agujeros estándar a 
cualquiera de los bordes libres 
s = separación centro a centro entre agujeros estandar 
Tabla n° 6 
Deslizamiento crítico 
d0 
s 
db 
espesor t 
espesor t 
Elongación excesiva del agujero por deformación de la placa 
Desgarramiento de la placa 
Solicitaciones combinadas de tracción y corte 
- En las conexiones por aplastamiento la resistencia de diseño de los 
pernos será: 
ØRn = Ø Ft Ab 
Con Ø = 0,75 y la tensión nominal Ft dada en la tabla n° 7 
- En las conexiones por deslizamiento crítico la resistencia de diseño 
de los pernos en el estado límite de servicio será: 
ØRn = Ø Fnv Ab 
 = 1 en conexiones con agujeros estándar, agrandados, de 
ranura corta y de ranura larga cuando el eje largo del agujero es 
perpendicular a la línea de acción de la fuerza 
 = 0,85 en conexiones con agujeros de ranura larga cuyo eje 
largo es paralelo a la línea de acción de la fuerza 
Fnv = tensión de diseño dada en la tabla n° 7 
Tabla n° 7 
- En las conexiones por deslizamiento crítico la resistencia de diseño 
de los pernos en el estado límite de agotamiento resistente será: 







bb
sbbstr
NT
Tu
NNTR
13,1
113,1 
 = 1 para conexiones con agujeros estándar 
 = 0,85 con agujeros agrandados y de ranura corta 
 = 0,70 con agujeros de ranura larga normales a la dirección de la fuerza 
 = 0,60 con agujeros de ranura larga paralelos a la dirección de la fuerza 
 = coeficiente de deslizamiento promedio 
 = 0,33 para superficies Clase A 
 = 0,50 para superficies Clase B 
 = 0,40 para superficies Clase C 
Tb = carga mínima de pretensión de los pernos (ver tabla 5) 
Nb = número de pernos en la conexión 
Ns = número de planos de corte en la conexión 
Tu = resistencia de tracción requerida bajo cargas mayoradas 
ver tabla n° 4 
Resistencia de diseño de los elementos conectados 
- Tracción 
En las conexiones apernadas se verifica que las planchas y otros 
elementos conectados tengan la resistencia de diseño adecuada, 
determinada según los siguientes criterios: 
- Corte 
- Bloque cortante 
Cedencia:  Rn = 0,90 Fy A 
Rotura:  Rn = 0,75 Fu Ae 
Cedencia:  Rn = 0,90 (0,60Fy )A 
Rotura:  Rn = 0,75 (0,60Fu )Anc 
Cuando Fu Ant ≥ 0,60 Fu Anc Cuando Fu Ant < 0,60 Fu Anc 
 Rn = Ø ( 0,60 Fy Av + Fu Ant )  Rn = Ø ( 0,60 Fu Anc + Fy At ) 
Ejercicio 1: Determinar el número de pernos de Ø ¾” en agujeros estándar y de 
calidad A325, requeridos para desarrollar la capacidad total de las planchas de acero 
de Fy = 4570 kg/cm2 y Fu = 5620 kg/cm2. La superficie de la conexión clasifica 
como Clase B. La relación Carga Variable a Carga Permanente es CV = 4 CP. Los 
pernos deben colocarse en dos líneas paralelas a la fuerza. 
N 
N/2 
N/2 6 mm 
6 mm 
9 mm 
N N 
Vista en planta 
Vista lateral 
152 mm 
Resistencia de las planchas: 
Cedencia por tracción en el área total de la plancha de 9 mm 
 N =  Fy A 
 N = 0,90 x 4570 x (0,9x15,2) = 56266 kg 
An =[ A – Nb(db +1/8)] tp 
Rotura por tracción en el área neta de la plancha de 9 mm 
An = 9,68 cms
2 
Entonces, An = 9,68 cm2 
An =[ 15,2 – 2(3/4 +1/8)2,54] 0,9 
Máximo valor de An = 0,85 A = 0,85 x (0,9x15,2) = 11,63 cm
2 
 N = 0,75 x5260 x 9,68 = 40801 kg 
Como 40801 < 56266, la resistencia de las planchas es 40801 kg 
Nu = 1,2 CP + 1,6 CV = 40801 kg
 
CP = 5369 kg 
10260 kg/perno 
Nb = 
26843 kg 
Bajo cargas de servicio, la capacidad de un perno A-325 Ø ¾” en corte doble para 
superficie clase B: 
Ns = 2 
1,2 CP + 1,6 (4CP) = 40801 kg 
Carga de servicio N = CP + CV = 5369 + 4(5369) = 26843 kg 
 Rnv =  Fv Ab Ns 
  Fv = 1200 kg/cm
2 (Tabla n° 3) Superficie clase A 
 Ab = 2,85 cm
2 (Tabla n° 3) 
  Fv = 1200 x 0,5 / 0,33 = 1800 kg/cm
2 Superficie clase B 
 Rnv = 10260 kg/por cada perno 
Nb = 2,62 pernos = 3 pernos 
En el estado límite de agotamiento resistente, la capacidad de un perno A-325 Ø 
¾” en corte doble para superficie clase B: 
asumimos d0 ≥ 1,5 db y s ≥ 3db 
ØRn = Ø 2,4 db t Fu 
- Aplastamiento. 
ØRn = 0,75 x 2,4 x 1,91 x 0,9 x 5620 
ØRn = 17390 kg/por cada perno 
17390 kg/perno 
Nb = 
40801 kg 
Nb = 2,35 pernos = 3 pernos 
sbbstr NNTR  13,1
- Corte (deslizamiento crítico). 
sbbstr NNTR  13,1
Ø = 1 (agujero estándar) 
 = 0,5 (superficie clase B) 
Ns = 2 (2 planos de corte) 
Tb = 12700 kg/cm
2 (ver tabla n° 5) 
Nb = 1 (asumimos 1 perno) 
Ø Rstr = 14351 kg/por cada perno 
14351 kg/perno 
Nb = 
40801 kg 
Nb = 2,84 pernos = 3 pernos 
En este caso, priva la condición de agotamiento resistente sobre 
la carga de servicio. Por razones de simetría es conveniente usar 
4 pernos en dos líneas.