CONEXIONES ATORNILLADAS
CARGADAS EXCÉNTRICAMENTE
Y REMACHES
EQUIPO 2
¿QUÉ ES UNA CONEXIÓN
ATORNILLADA EXCÉNTRICA?
Una conexión atornillada excéntricamente cargada es aquella donde la línea
de acción de la carga no pasa por el centroide del grupo de tornillos. Esto
genera un momento adicional que debe resistirse junto con la fuerza axial o
cortante.
Consecuencias:
Induce esfuerzos combinados (corte + torsión).
Requiere análisis mediante métodos especiales (superposición, centro de
rotación).
Usual en placas base, conexiones de vigas y columnas, y estructuras
metálicas articuladas.
MÉTODOS DE ANÁLISIS
Método del centro de rotación
Se asume que la placa rota alrededor de un punto fijo (centroide del
grupo de tornillos).
Cada tornillo resiste una fuerza proporcional a su distancia radial.
2. Método de superposición
Se separan los efectos de la carga:
Parte de la carga es paralela a la línea de acción → distribución
uniforme.
Otra parte es un momento → distribución no uniforme.
TORNILLOS A CORTE EXCÉNTRICO
Características:
La carga cortante se distribuye entre los tornillos dependiendo de
su posición.
Los tornillos más alejados del centro de rotación absorben más
carga.
Se suman los efectos de corte directo y del momento generado.
Diseño:
Verificación de esfuerzo de corte y aplastamiento.
AISC/ANSI especifica métodos de cálculo por resistencia última.
CORTE Y TENSIÓN – TIPO
APLASTAMIENTO
Fallas posibles:
Ruptura por corte del tornillo
Aplastamiento
de
la
placa
contra el tornillo
Block
shear
(desgarro
por
bloque)
Parámetros a revisar:
Diámetro del tornillo
Espesor de placa
Separación entre tornillos
Espaciado al borde
Fórmulas básicas
Corte del perno:
Aplastamiento:
CONEXIONES DE FRICCIÓN
¿Qué son?
Son conexiones que transfieren carga mediante fricción entre las superficies de
contacto, inducida por el pretensado del tornillo.
Ventajas:
Evitan deslizamientos (fundamentales en puentes y estructuras sísmicas).
No depende del contacto entre tornillo y borde del agujero.
Componentes:
Tornillos de alta resistencia (A325, A490).
Superficies de contacto preparadas (limpias y rugosas).
Control de torque o método de giro de tuerca.
Requisitos:
Factor de fricción especificado (usualmente > 0.3).
Método de instalación certificado.
CARGAS DE TENSIÓN EN JUNTAS
ATORNILLADAS
Las juntas sometidas a tracción concentran esfuerzos en los tornillos.
Modos de falla:
Falla del perno por tracción
Desgarro del agujero por la línea de tracción
Block shear
Cálculo:
Tracción pura:
Verificación de deformaciones aceptables.
Importante:
Asegurar que el área neta se base en el diámetro del agujero agrandado (incluye
tolerancia).
ACCIÓN SEPARADORA
La acción separadora ocurre cuando las cargas aplicadas tienden a levantar una
parte de la conexión.
Causas:
Cargas excéntricas verticales
Giro de la placa
Mala distribución de rigidez
Efectos:
Pérdida de contacto entre elementos
Concentración de esfuerzos en ciertos tornillos
Riesgo de falla prematura
Prevención:
Uso de tornillos pretensados
Refuerzo con soldaduras o rigidizadores
Control de flexión en placas
NOTAS HISTÓRICAS SOBRE
REMACHES
Breve historia:
Usados desde el siglo XIX hasta mediados del XX.
Instalación caliente → se introducía al rojo vivo y se formaba la cabeza con martillo
neumático.
Aplicaciones históricas:
Torres, puentes ferroviarios, estructuras industriales.
Ventajas:
Alta resistencia a la fatiga
Unión permanente
Desventajas:
Requiere mano de obra especializada
No se pueden desmontar
TIPOS DE REMACHES
RESISTENCIA DE CONEXIONES
REMACHADAS
RESISTENCIA DE CONEXIONES
REMACHADAS
Modos de falla:
1. Corte del remache
2. Aplastamiento de la placa
3. Desgarro o block shear
Fórmulas:
Corte:
Aplastamiento:
Consideraciones:
Si está en doble corte: se multiplica la resistencia.
Factores de seguridad mayores que en tornillos.
COMPARATIVA TORNILLOS VS
REMACHES
CONCLUSIONES
Las conexiones atornilladas cargadas excéntricamente son fundamentales en la
ingeniería civil, ya que requieren un análisis cuidadoso para resistir tanto fuerzas
directas como momentos inducidos. El uso de métodos como el del centro de
rotación permite distribuir adecuadamente las cargas entre los tornillos y evitar
fallas por exceso de esfuerzo.
Las conexiones por fricción, mediante tornillos pretensados, ofrecen ventajas
significativas en estructuras sometidas a cargas dinámicas o vibraciones, al prevenir
deslizamientos y mejorar el desempeño estructural.
Aunque los remaches han sido reemplazados por sistemas más modernos, siguen
siendo importantes en la restauración de estructuras históricas. Comprender el
comportamiento de estos elementos permite tomar decisiones de diseño más
seguras, eficientes y duraderas.