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1. Ayudantía N°8
Uniones Apernadas

2. Uniones Apernadas
• Para los métodos de Factores de carga y de resistencia tenemos la
autorización del uso de pernos de alta resistencia, siendo estos.
• ASTM A325.
• ASTM A490.

3. Uniones Apernadas
• Donde los pernos A325 están disponibles en diámetros de 1,27 [Cm]
a los 3,87 [Cm], donde tendremos el tipo 1 y 3, siendo los diámetros
mas usados los siguientes:
• ¾ [Pulg] = 1,9 [Cm]
• (7/8) [Pulg] = 2,22 [Cm]
• 1 [Pulg] =2,54 [Cm]
Donde debemos evaluar que el tipo 1 es de uso general y para
temperaturas altas.
Mientras que el tipo 3 tiene una mejor resistencia a la corrosión,
siendo así para dejarlos a la intemperie.

4. Uniones Apernadas
• Donde los pernos A490 están disponibles en los mismos diámetros que el perno
anterior, pero teniendo diferencias en sus tipos, siendo.
Que el perno Tipo 1 es acero de aleación.
Mientras el perno Tipo 2 es acero de aleación con aumento de resistencia a la
corrosión atmosférica.
• Este tipo de pernos no debería ser galvanizado y debería tener cuidado al ser usado
en ambientes altamente corrosivos.
• Debemos recordar que estos son pernos de conexión estructural, por lo que tienen
roscas mas cortas que los pernos estándar.
• Podemos ver una diferencia, donde el A490 esta hecho de acero en aleación
mientras que el A325 es de acero al carbono medio, donde el perno A490 tendrá
mayor resistencia.
• Por otro lado debemos recalcar que no debería galvanizarse, esto por la deposición
mecánica o la galvanoplastia con zinc, esto provocando un riesgo potencial de la
fragilización por hidrogeno del perno.

5. Uniones Apernadas

6. Uniones Apernadas

7. Uniones Apernadas

8. Uniones Apernadas

9. Uniones Apernadas
Donde tendremos los siguientes términos:
• N: Hilos Incluidos en el Plano de Cizalle.
• X: Hilos Excluidos del Plano de Cizalle.
• S; Cizalle Simple.
• D: Cizalle Compuesto.

10. Uniones Apernadas

11. Uniones Apernadas

12. Uniones Apernadas
• Debemos saber las distancias mínimas, tanto por su espaciamiento
como las distancias a los bordes, ya que como sabemos estas
distancias geométricas pueden afectar gravemente el desempeño de
nuestro elemento.
• Espaciamiento Mínimo: Estas no deben ser menores a tres veces el
diámetro del Perno. (Siendo este diámetro la suma del perno y lo que
pasa).
• Distanciamiento al Borde: El distanciamiento esta indicado por la
tabla J3.4.

13. Uniones Apernadas

14. Uniones Apernadas

15. Uniones Apernadas

16. Uniones Apernadas

17. Uniones Apernadas
Ahora evaluaremos los tipos de pernos en corte.
Pernos de Tipo Aplastamiento: Este seria el esfuerzo que se trasmite
mediante el contacto de las piezas en las que conecte el Perno, puede
ser simple o múltiple.
Pernos de Deslizamiento Critico o Tipo Fricción: El esfuerzo se
transmite mediante el roce entre las partes conectas.

18. Uniones Apernadas
• Ahora evaluaremos los tipos de pernos en corte.
• Pernos de Tipo Aplastamiento: Este seria el esfuerzo que se trasmite
mediante el contacto de las piezas en las que conecte el Perno, puede
ser simple o múltiple.
• Pernos de Deslizamiento Critico o Tipo Fricción: El esfuerzo se
transmite mediante el roce entre las partes conectas.

19. Uniones Apernadas

20. Uniones Apernadas
Además tendremos Estados Limites, cual seria lo que controla el diseño
a la resistencia de las conexiones apernadas, donde tendremos:
Falla por Corte en el Plano.
Falla por Tracción en el Plano.
Falla por Aplastamiento del Material Conectado.
Falla por Arrancamiento del Bloque de Corte.

21. Uniones Apernadas
Falla por Corte en el Plano.
Este estado limite se refiere a la materialidad y dimensiones del
elemento a utilizar como también la cantidad de pernos y planos de
cizalle.
Donde como anteriormente habías visto estos elementos pueden
fallar al corte o a la fractura, siendo así que tendremos las siguientes
formulas.
𝑅𝑛 = 0,6𝐹𝑦𝐴𝑔
𝑅𝑛 = 0,6𝐹𝑢𝐴𝑛
𝜙 = 1
Ω = 1,5
𝜙 =0,75
Ω = 2
• Para Corte del Elemento.
• Para Fractura del
Elemento.

22. Uniones Apernadas
Falla por Tracción en el Plano.
Este estado limite se refiere a la materialidad y dimensiones del
elemento a utilizar como también la cantidad de pernos y planos de
cizalle.
Donde como anteriormente habías visto estos elementos pueden
fallar al Fluencia o a la Fractura, siendo así que tendremos las
siguientes formulas.
𝑅𝑛 = 𝐹𝑦𝐴𝑔
𝑅𝑛 = 𝐹𝑢𝐴𝑒
𝜙 = 0,9
Ω = 1,67
𝜙 =0,75
Ω = 2
• Para Fluencia del
Elemento.
• Para Fractura del
Elemento.

23. Uniones Apernadas
Falla por Aplastamiento del Material Conectado.
Este estado limite se refiere al comportamiento luego de hacer la
perforación al elemento, donde influye el diámetro del perno, el
diámetro que pasa, ya que se vera la deformación excesiva del
agujero.
Donde tendremos dos casos mediante ASD y LRFD para las
conexiones tipo estándar.
𝑅𝑛 = 1,2𝐿𝑐∗𝑡𝐹𝑢 ≤ 2,4𝑑 ∗ 𝑡𝐹𝑢
𝜙 =0,75
Ω = 2
• Considerando la deformación
de la Perforación.
• No considerando la
deformación de la Perforación. 𝑅𝑛 = 1,5𝐿𝑐∗𝑡𝐹𝑢 ≤ 3𝑑 ∗ 𝑡𝐹𝑢

24. Uniones Apernadas
Falla por Bloque de Corte.
Se define como un plano de falla a cortante y uno trasnversal a
tracción.
Donde tendremos dos casos mediante ASD y LRFD para las
conexiones tipo estándar.
𝑅𝑛 = 𝐹𝑦 ∗ 𝐴𝑔𝑡 + 0,6 ∗ 𝐹𝑢 ∗ 𝐴𝑠𝑛
𝜙 =0,75
Ω = 2
• Casi 1 (Área Grande a Cortante
y Área Pequeña a Tracción)
• Caso 2 (Área Grande a Tracción
y Área Pequeña a Corte).
𝑅𝑛 = 𝐹𝑢 ∗ 𝐴𝑛𝑡 + 0,6 ∗ 𝐹𝑦 ∗ 𝐴𝑠𝑔

25. Uniones Apernadas
Ejercicio.
• Tendremos un perfil L 40x60x2,5 (Plegado), aperando a una viga de unión, la
unión será realizadas por 14 pernos, teniendo un diámetro de uso de 5 [Cm],
donde se le agrego 2 [Cm] de paso, se usara un Acero A390-240ES, pernos A325-
N, y se tendrá una excentricidad de 25 [mm].
𝑅𝑛 = 1,2𝐿𝑐∗𝑡𝐹𝑢 ≤ 2,4𝑑 ∗ 𝑡𝐹𝑢
𝜙 =0,75
Ω = 2
𝑅𝑛 = 1,5𝐿𝑐∗𝑡𝐹𝑢 ≤ 3𝑑 ∗ 𝑡𝐹𝑢

26. Uniones Apernadas
Ejercicio.
• Lo primero que realizaremos es calcular el área gruesa de nuestro perfil.
𝐴𝑔1 = 40 ∗ 2,5 = 100 [𝐶𝑚2
]
𝐴𝑔2 = (60 − 2,5) ∗ 2,5 = 143,75 [𝐶𝑚2
]
𝐴𝑔 = 100 + 143,75 = 243,75 [𝐶𝑚2]

27. Uniones Apernadas
Ejercicio.
• Realizaremos por la aplicación del Estado Limite de Falla por Tracción en el
Plano la Fluencia, donde haremos las verificaciones.
𝑃𝑛 = 0,6 ∗ 𝐹𝑦𝐴𝑔
𝑃𝑛 = 0,6 ∗ 2400
𝐾𝑔
𝐶𝑚 2
∗ 243,75 𝐶𝑚2 = 351000 [𝐾𝑔]
𝑃𝑢 = 𝜙𝑃𝑛
𝑃𝑢 = 1 ∗ 351000 = 351000 𝐾𝑔 = 351 [𝑇]

28. Uniones Apernadas
Ejercicio.
• Realizaremos por la aplicación del Estado Limite de Falla por Tracción en el
Plano la Fluencia, donde haremos las verificaciones.
𝑃𝑛 = 0,6 ∗ 𝐹𝑢𝐴𝑛𝑣
𝑃𝑛 = 0,6 ∗ 3900
𝐾𝑔
𝐶𝑚 2
∗ 181,25 𝐶𝑚2 = 424125 [𝐾𝑔]
𝑃𝑢 = 𝜙𝑃𝑛
𝑃𝑢 = 1 ∗ 424125 = 424125 𝐾𝑔 = 424,125 [𝑇]

29. Uniones Apernadas
Ejercicio.
• Realizaremos por la aplicación del Estado Limite de Falla por Tracción en el
Plano, donde haremos las verificaciones.
𝑃𝑛 = 𝐹𝑦𝐴𝑔
𝑃𝑛 = 2400
𝐾𝑔
𝐶𝑚 2
∗ 243,75 𝐶𝑚2 = 585000 [𝐾𝑔]
𝑃𝑢 = 𝜙𝑃𝑛
𝑃𝑢 = 0,9 ∗ 585000 = 526500 𝐾𝑔 = 526,5 [𝑇]

30. Uniones Apernadas
Ejercicio.
• Ahora calcularemos el Área Neta y el Área Efectiva.
• Tenemos tener presente que podemos tener diferentes tipos de rutas.
Diámetro de Perforación = 5 [𝐶𝑚]
𝐴𝑛1 = 𝐴𝑔 − 𝑡 ∗ 𝑛 ∗ 𝜙 + 𝑡 ∗
𝑖=1
𝑛−1
𝑠2
4𝑔
• Caso 1.
𝐴𝑛1 = 243,75 − 2,5 ∗ 3 ∗ 5 + 2,5 ∗
𝑖=1
𝑛−1
21,52
4 ∗ 15
𝐴𝑛1 = 243,75 − 2,5 ∗ 3 ∗ 5 + 2,5 ∗ 7,7041 + 7,7041 = 244,77 [𝐶𝑚2
]

31. Uniones Apernadas
Ejercicio.
• Ahora calcularemos el Área Neta y el Área Efectiva.
• Tenemos tener presente que podemos tener diferentes tipos de rutas.
Diámetro de Perforación = 5 [𝐶𝑚]
𝐴𝑛2 = 𝐴𝑔 − 𝑡 ∗ 𝑛 ∗ 𝜙 + 𝑡 ∗
𝑖=1
𝑛−1
𝑠2
4𝑔
• Caso 2.
𝐴𝑛2 = 243,75 − 2,5 ∗ 3 ∗ 5 + 2,5 ∗
𝑖=1
𝑛−1
21,52
4 ∗ 15
𝐴𝑛2 = 243,75 − 2,5 ∗ 3 ∗ 5 + 2,5 ∗ 7,7041 + 7,7041 = 244,77 [𝐶𝑚2
]

32. Uniones Apernadas
Ejercicio.
• Ahora calcularemos el Área Neta y el Área Efectiva.
• Tenemos tener presente que podemos tener diferentes tipos de rutas.
Diámetro de Perforación = 5 [𝐶𝑚]
𝐴𝑛3 = 𝐴𝑔 − 𝑡 ∗ 𝑛 ∗ 𝜙 + 𝑡 ∗
𝑖=1
𝑛−1
𝑠2
4𝑔
• Caso 3.
𝐴𝑛3 = 243,75 − 2,5 ∗ 4 ∗ 5 + 2,5 ∗
𝑖=1
𝑛−1
21,52
4 ∗ 15
𝐴𝑛3 = 243,75 − 2,5 ∗ 4 ∗ 5 + 2,5 ∗ 7,7041 + 7,7041 = 232,27 [𝐶𝑚2
]

33. Uniones Apernadas
Ejercicio.
• Tendremos todos los valores de Áreas Neta, donde nos quedaremos con la de
menor valor, ahora también sabemos que tenemos un perfil L el cual
contiene corte diferido.
𝑈 = 1 −
𝑋
𝐿
𝑈 = 1 −
2,5
15 ∗ 4
= 1 − 0,041 = 0,958
𝐴𝑛 = 232,27 − 2,5 ∗ 5 ∗ 5 = 169,77 [𝐶𝑚2
]
𝐴𝑒 = 𝐴𝑛 ∗ 𝑈 = 162,63 [𝐶𝑚2]

34. Uniones Apernadas
Ejercicio.
• Realizaremos por la aplicación del Estado Limite de Falla por Tracción en
el Plano, con la respectiva Verificación.
𝑃𝑛 = 𝐹𝑢𝐴𝑒
𝑃𝑛 = 3900
𝐾𝑔
𝐶𝑚 2
∗ 162,63 𝐶𝑚2 = 634294,67 [𝐾𝑔]
𝑃𝑢 = 𝜙𝑃𝑛
𝑃𝑢 = 0,75 ∗ 634294,67 = 475721 𝐾𝑔 = 475,72 [𝑇]

35. Uniones Apernadas
Ejercicio.
• Realizaremos por la aplicación de la Resistencia al Corte de los Pernos, y
se realizara su respectiva verificación.
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑇𝑎𝑏𝑙𝑎 = 159 𝐾𝑛 = 15,9 [𝑇]
𝑃𝑢 = 𝜙𝑃𝑛
𝑃𝑢 = 15,9 ∗ 14 = 222,6[𝑇]
• Este es un valor que podemos ver de la tabla,
donde el valor mas cercano a nuestro perno es el
valor de 1(1/8)

36. Uniones Apernadas
Ejercicio.
• Realizaremos por la aplicación de la Resistencia al Aplastamiento, y se
realizara su respectiva verificación.
𝑃𝑢 = 𝜙𝑃𝑛
𝑃𝑢 = 0,75 ∗ 778050 = 583537 = 583,537[𝑇]
• En criterio se considerara la deformación en la
perforación del Perno.
𝑅𝑛 = 1,2𝐿𝑐 ∗ 𝑡𝐹𝑢 ≤ 2,4𝑑 ∗ 𝑡𝐹𝑢
𝑅𝑛 = 1,2 ∗ 66,5 ∗ 2,5 ∗ 3900 ≤ 2,4 ∗ 3 ∗ 2,5 ∗ 3900 ∗ 14
𝑅𝑛 = 778050 ≤ 982800

37. Uniones Apernadas
Ejercicio.
• Realizaremos por la aplicación de la Resistencia al Bloque de Corte, y se
realizara su respectiva verificación.
𝑃𝑢 = 𝜙𝑅𝑛
𝑃𝑢 = 0,75 ∗ 494188,77 = 370641,57 = 370,64 [𝑇]
• Caso 1.
𝑅𝑛 = 𝐹𝑦 ∗ 𝐴𝑔𝑡 + 0,6 ∗ 𝐹𝑢 ∗ 𝐴𝑛𝑠
𝑅𝑛 = 2400 ∗ 192,72 + 0,6 ∗ 3900 ∗ 13,5205
𝑅𝑛 = 494187,6
𝐴𝑔𝑡 = 243,75 − 2,5 ∗ 1 ∗ 5 − 2,5 ∗ 7,7041 + 7,7041 = 192,7295 [𝐶𝑚2
]
𝐴𝑛𝑠 = 2,5 ∗ 7,7041 + 7,7041 − 2,5 ∗ 2 ∗ 5 = 13,5205 [𝐶𝑚2
]

38. Uniones Apernadas
Ejercicio.
• Realizaremos por la aplicación de la Resistencia al Bloque de Corte, y se
realizara su respectiva verificación.
𝑃𝑢 = 𝜙𝑃𝑛
𝑃𝑢 = 0,75 ∗ 628841,85 = 471631,38 = 471,63 [𝑇]
• Caso 2.
𝑅𝑛 = 3900 ∗ 167,72 + 0,6 ∗ 2400 ∗ 13,5205
𝑅𝑛 = 628841,85
𝑅𝑛 = 𝐹𝑢 ∗ 𝐴𝑛𝑡 + 0,6 ∗ 𝐹𝑦 ∗ 𝐴𝑔𝑠
𝐴𝑛𝑡 = 232,27 − 2,5 ∗ 3 ∗ 5 − 2,5 ∗ 7,7041 + 7,7041 = 156,24[𝐶𝑚2]
𝐴𝑔𝑠 = 2,5 ∗ 7,7041 + 7,7041 − 2,5 ∗ 2 ∗ 5 = 13,5205 [𝐶𝑚2
]

39. Uniones Apernadas
Ejercicio.
• En Resumen, La resistencia al Bloque de
Corte, por ende esta termina controlando el
diseño.
Ítem Falla Valor (T)
1 Falla por Tracción
en el Plano la
Fluencia
318,09
2 Falla por Tracción
en el Plano
475,72
3 Resistencia al
Corte de los
Pernos
222,6
4 Resistencia al
Aplastamiento
583,5
5 Resistencia al
Bloque de Corte
370,64