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CAPITULO 2
UNIONES NO DESMONTABLES REMACHES
DEFINICIÓN Se llama remache a una pieza de sección transversal circular de acero dúctil forjado en el sitio para unir entre sí varias piezas de acero. El remache se fabrica con una cabeza especial, que se denomina cabeza manufacturada, instalada mediante una pistola remachadora la cual forma otra cabeza, durante la instalación. El proceso completo se llama remachado. El remachado es esencialmente un proceso de forja, que se ha desarrollado partiendo de un proceso de martillado a mano hasta llegar al método actual de colocación a máquina. El proceso de remachado pude ser realizado en caliente, normalmente para obras pequeñas realizadas en taller, o para remaches grandes (más de 1”) , o puede realizarse en frio, para remachados en campo (remaches de ½” a 7/8”). Inicialmente la cabeza de los remaches se conseguía a golpe de martillo, actualmente todo esta simplificado por el uso de maquinaria especial. Para realizar el remachado primero se perfora la chapa a unir, se coloca el remache (frio o caliente) en la perforación y se conforma la otra cabeza, tal como se muestra en la figura de abajo.
Elaborado por: Ing. Miguel A. Ruiz Orellana
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La utilización de los remaches esta difundida en la construcción de calderas, edificios, puentes, barcos y otros. Su conveniencia de utilización radica en la seguridad de la unión, y la adhesión o rozamiento generado en la conformación de los remaches.
TIPOS DE REMACHES Se puede clasificar los remaches por dos categorías: a. Por el tipo de carga que resisten. b. Por la forma del remache. Por el tipo de carga se tienen remaches a carga axial, y remaches a carga excéntrica, siendo que por la forma se encuentra remaches de cabeza semiesférica, cabeza avellanada, remaches huecos y remaches de cabeza de hongo. Siendo que en el diseño mecánico se encuentran más los de cabeza semiesférica se prestara especial atención en ellos. Los remaches de cabeza de hongo se utilizan para unir chapas muy delgadas, mientras que los remaches huecos además de unir chapas delgadas pueden ser utilizados para cuero, cartón u otros. En las figuras siguientes se muestran las formas típicas de los remaches.
NORMAS PARA EL DISEÑO DE UNIONES CO N REMACHES Las normas para el diseño de remaches están desarrolladas tanto por la AISC, la ASME, la ASTM, dentro las normas americanas, debiendo revisar la norma para realizar un diseño que amerite bastantes detalle. De acuerdo a esta, se recomienda los siguientes materiales para los remaches: ACERO ESTRUCTURAL
ASTM A141
ACERO DE ALTA RESISTENCIA
ASTM A195 o A502
En la norma DIN, se puede revisar los códigos DIN 660, DIN 124 y DIN 123.
Elaborado por: Ing. Miguel A. Ruiz Orellana
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TI P S DE FA L OS EN U IONES R MACHAD AS En la grafica siguiente se mu stra de for a general l s tipos de f llos de las uniones rem chas, reco ociendo: En el remache, f llo por cort dura (simp e, doble, tri le). En la placa, fall por aplastamiento, f llo por ru tura a ten ión y fallo por corte
n los
bord es.
CAL UL O DE
OS REMA CHES A C RG A AXI L
Cálc ul o del re mache a
sfuerzo
e corte
El re ache propiamente (el ástago) puede fallar por esfuerzo cortante, entonces:
τ
F 2 ⎛ π ⋅d ⎞
r
⎝ 4 Donde:
t: esfuerzo a misible a c rte del remache F: fuerza apli ada Dr: diámetro del remach
Elab rado por: In . Miguel A. uiz Orellana
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Cálc ul o de la placa a e fuerzo de tracción Por fecto de lo orificios aplicados a la placa para ue se inserten los rem ches, esta uede fallar a tracción, ntonces:
σy
F
( w − d r) ⋅ t
Donde: Sy:
esfuerzo admisible del m terial de la placa
w:
ancho de la placa
t:
espesor de la placa
Cálc ul o de la placa a e fuerzo de aplasta Com
resultado de la presión ejercid
iento
por el re ache, la
laca sufrir
un esfuer o de
aplastamiento, q e podría d sgarrar a la misma, esta verificamos con:
σc
F d r⋅ t
Donde: Sc:
Esfuerzo admisible de co presión
Cálc ul o de la placa a e fuerzo de cortante en lo s bo rdes La ecuación para calcular est esfuerzo c rtante en l orilla de la placa es: F
τ placa
a⋅ t
Donde: Tplaca: esfuerzo admisible a cort de la placa A:
distancia de je del rema he al borde de la placa.
Elab rado por: In . Miguel A. uiz Orellana
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Finalmente se debe verificar en el diseño de uniones por remaches, que las perforaciones no se encuentren muy cerca de los bordes, de forma básica (pues la norma específica varias consideraciones), se debe precautelar que del eje de simetría de la perforación, al borde en dirección de la fuerza exista 1,5 veces el diámetro del remache, y 2 veces el diámetro en su dirección transversal.
ARREGLOS DE LO S REMACHES Para calcular los arreglos de los remaches, se debe considerar dos aspectos: 1. Todos los remaches estarán absorbiendo la carga cortante. 2. La placa absorberá la carga solicitada de acuerdo a la disposición de las perforaciones realizadas (arreglo), notando lo siguiente: a.
A la altura del primer remache, la carga en la placa será del total de la solicitante.
b. En la filas siguientes la carga de la placa estará regida por la siguiente relación: Donde: Pactual
Pactual: carga actual n:
numero total de remaches
n0:
numero total de remaches en la junta anterior
n − n0 n
⋅P
EFICIENCIA DE LOS ARREGLOS La eficiencia de los arreglos se mide como relación del esfuerzo admisible mas bajo de los analizados respecto del esfuerzo nominal de la placa sin perforaciones, o su análogo expresado en fuerzas.
ef
σsolicitante σadmisible
ef
Padmenor Padmisible
Pese a ello por pruebas empíricas se ha demostrado que la eficiencia de los arreglos de las juntas remachadas nunca es superior al 85%.
Elaborado por: Ing. Miguel A. Ruiz Orellana
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CALCULO DE REMACHES A CARGA EXCENTRICA Sobre todo en diseño de estructuras para equipos y procesos, se encuentra remaches en perfiles estructurales, los cuales tienen las cargas excéntricas a los ejes y centros de los arreglos de los remaches, en ese caso el cálculo de las juntas se hace un poco más largo, teniendo que considerar el momento generado por la excentricidad. Para detallar el procedimiento se seguirá una memoria de cálculo.
Se indica la siguiente relación para encontrar la fuerza resultante generada por el momento resultante de una carga excéntrica:
Finalmente, si se quiere obtener la fuerza solicitante total ocasionada por una carga excéntrica, se deberá proceder según la relación: Fcortante + Fmomento
Fresul
F resul
P⋅ e⋅ d 1
P =
n
+
d 1
2 +
d 2
2
2
+
d n
BIBLIOGRAFIA Bresler, Lin. Diseño de Estructuras de Acero. Ed. Limusa. 1978 Frasner O. Elementos de Máquinas. Elaborado por: Ing. Miguel A. Ruiz Orellana
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