Un perno es un sujetador roscado externamente helicoidal capaz de apretarse o soltarse mediante una fuerza de torsión ( par ) a una tuerca correspondiente . El perno tiene una rosca macho externa que requiere una tuerca a juego con una rosca hembra preformada. [1]
La distinción entre perno y tornillo está mal definida. La distinción académica, según Machinery's Handbook , [2] está en su propósito previsto: los pernos están diseñados para pasar a través de un orificio sin rosca en un componente y sujetarse con la ayuda de una tuerca . Los tornillos, por el contrario, se utilizan en componentes que contienen su propia rosca o para cortar en ellos su propia rosca interior. Esta definición permite ambigüedad en la descripción de un sujetador dependiendo de la aplicación para la que realmente se usa, y los términos tornillo y perno son ampliamente utilizados por diferentes personas o en diferentes países para aplicarse al mismo sujetador o a diferentes sujetadores.
Los pernos se utilizan a menudo para hacer una unión atornillada . Esta es una combinación de la tuerca que aplica una fuerza de sujeción axial y también el vástago del perno que actúa como una clavija , sujetando la junta contra fuerzas de corte laterales . Por esta razón, muchos pernos tienen un vástago simple sin rosca (llamadolongitud de agarre ), ya que esto hace que la clavija sea mejor y más fuerte. La presencia del vástago sin rosca a menudo se ha dado como característica de pernos versus tornillos, [3] [ se necesita verificación ] pero esto es incidental a su uso, más que definitorio. [ cita necesaria ]
Cuando un sujetador forma su propia rosca en el componente que se está sujetando, se llama tornillo. [2] Esto es más obvio cuando la rosca es cónica (es decir, tornillos para madera tradicionales ), lo que excluye el uso de una tuerca, [2] o cuando se utiliza un tornillo para chapa u otro tornillo formador de rosca. Siempre se debe girar un tornillo para montar la junta. Muchos pernos se mantienen fijos en su lugar durante el ensamblaje, ya sea mediante una herramienta o mediante un diseño de perno no giratorio, como un perno de carro , y solo se gira la tuerca correspondiente. [2]
Los pernos utilizan una amplia variedad de diseños de cabeza, al igual que los tornillos. Están diseñados para acoplarse con la herramienta utilizada para apretarlos. En cambio, algunas cabezas de perno bloquean el perno en su lugar, de modo que no se mueve y solo se necesita una herramienta para el extremo de la tuerca.
Las cabezas de pernos comunes incluyen la hexagonal, la arandela hexagonal ranurada y la tapa hueca.
Los primeros pernos tenían cabezas cuadradas, formadas por forja . Todavía se encuentran, aunque mucho más común hoy en día es la cabeza hexagonal. Estos se sujetan y giran mediante una llave o casquillo , de los que existen muchas formas. La mayoría se sujetan desde un lado, algunos en línea con el perno. Otros pernos tienen cabezas en T y cabezas ranuradas. [4]
Muchos pernos utilizan un cabezal de destornillador, en lugar de una llave externa. Los destornilladores se aplican en línea con el sujetador, en lugar de hacerlo desde un lado. Son más pequeños que la mayoría de los cabezales de llave y normalmente no pueden aplicar la misma cantidad de torsión . A veces se supone que las cabezas de los destornilladores implican un tornillo y las llaves implican un perno, aunque esto es incorrecto. Los tirafondos, o tirafondos , por ejemplo, son tornillos grandes de cabeza cuadrada con una rosca de madera cónica , que se utilizan para fijar herrajes a la madera. Diseños de cabezas que se superponen a ambos pernos e incluyen cabezas Allen , Torx , hexagonales y estriadas. Estos diseños modernos abarcan una amplia gama de tamaños y pueden soportar un par de torsión considerable. Los sujetadores roscados con cabezas estilo destornillador a menudo se denominan tornillos para metales , ya sea que se usen con una tuerca o no. [ cita necesaria ]
Dependiendo de la resistencia y las circunstancias requeridas, se pueden utilizar varios tipos de materiales para los sujetadores. [5]
En general, el acero es el material más utilizado entre todos los elementos de fijación: 90% o más. [ cita necesaria ]
La sección 16.1, capítulo J-3 del Manual de diseño de acero de la 13.ª edición del Instituto Americano de Construcción en Acero ( AISC ) especifica los requisitos para conexiones estructurales atornilladas. [6] Los pernos estructurales reemplazaron a los remaches debido a la disminución del costo y al aumento de la resistencia de los pernos estructurales en el siglo XX. Las conexiones se forman con dos tipos de juntas: conexiones de deslizamiento crítico y conexiones de rodamiento. En conexiones de deslizamiento crítico, el movimiento de las piezas conectadas es una condición de servicio y los pernos se aprietan a una pretensión mínima requerida. El deslizamiento se evita mediante la fricción de la superficie de "enfrentamiento", es decir, el plano de corte del perno y donde dos miembros hacen contacto. Debido a que la fricción es proporcional a la fuerza normal , las conexiones deben dimensionarse con pernos numerosos y lo suficientemente grandes para proporcionar la capacidad de carga requerida . Sin embargo, esto disminuye en gran medida la capacidad de corte de cada perno en la conexión. El segundo tipo (y más común) de conexión es una conexión por rodamiento. En este tipo de conexión, los pernos transportan la carga a través de corte y sólo se aprietan hasta un "ajuste perfecto". Estas conexiones requieren menos pernos que las conexiones de deslizamiento crítico y, por lo tanto, son una alternativa menos costosa. Las conexiones de deslizamiento crítico son más comunes en placas de ala para empalmes de vigas y columnas y conexiones de momento crítico. Las conexiones tipo cojinete se utilizan en estructuras livianas y en conexiones de miembros donde el deslizamiento no es importante y la prevención de fallas estructurales es la restricción de diseño . Las conexiones de tipos de cojinetes comunes incluyen: pestañas de corte, soportes de vigas , placas de refuerzo en armaduras . [ cita necesaria ]
estándar de tornillo sae uss.