Diseño en ingenieria mecanica de Shigley

436 PARTE TRES Diseño de elementos mecánicos
Figura 8-23
Modos de falla por carga
cortante de una conexión con
pernos o remaches: a) carga
cortante; b) flexión del remache;
c) corte del remache;
d) falla de tensión de los elementos;
e) apoyo del remache
sobre los elementos, o apoyo
de los elementos sobre el
remache; f) desgarramiento
por cortante; g) desgarramiento
por tensión.
a)
b) c) d)
e) f) g)
suposición, porque no se sabe con exactitud cómo se distribuye la carga en el remache o las
deformaciones relativas de éste y los elementos. Aunque esta ecuación puede usarse para determinar
el esfuerzo flexionante, en raras ocasiones se emplea en el diseño; en vez de eso su
efecto se compensa mediante un incremento del factor de seguridad.
En la figura 8-23c se presenta la falla del remache por cortante puro; el esfuerzo en el
remache es
τ = F A
(8-50)
donde A es el área de la sección transversal de todos los remaches en el grupo. Una práctica
estándar en el diseño estructural consiste en emplear el diámetro nominal del remache, en vez
del diámetro del agujero, aunque un remache colocado en caliente se expande y casi llena el
agujero.
En la figura 8-23d se ilustra la ruptura de uno de los elementos o placas conectadas por
tensión pura. El esfuerzo de tensión es
σ = F A
(8-51)
donde A es el área neta de la placa, es decir, el área reducida por una cantidad igual al área
de todos los agujeros de los remaches. Para materiales frágiles y cargas estáticas, y para materiales
dúctiles o frágiles cargados a fatiga, deben incluirse los efectos de la concentración
del esfuerzo. Ciertamente, la utilización de un perno con una precarga inicial y, algunas veces
un remache, pondrá el área alrededor del agujero en compresión y de esta manera tenderá a
anular los efectos de la concentración del esfuerzo, pero a menos que se tomen medidas definidas
para asegurar que la precarga no se relaje, el diseño se realiza de manera conservadora,
como si el efecto total de la concentración del esfuerzo estuviera presente. Los efectos de la
concentración del esfuerzo no se toman en cuenta en el diseño estructural, porque las cargas
son estáticas y los materiales dúctiles.