3. UNIONES ATORNILLADAS

1 UNIONES ATORNILLADAS 15 3. UNIONES ATORNILLADAS COMPROBACI N DE LA UNI N El estudio de una uni n met lica cabe interpretarlo como el de una cadena en la que hay que verificar cada uno de sus eslabones o componentes (b sicas). Por ejemplo, en la uni n entre una viga y un pilar, estas componentes b sicas son: Resistencia a cortante de alma del pilar, resistencia a compresi n del alma del pilar, resistencia a tracci n del alma del pilar, resistencia a flexi n de las alas de un pilar, resistencia a flexi n de la chapa frontal, resistencia a compresi n del ala y alma de la viga, etc. Es obvio que la ausencia o el fallo de un eslab n o componente b sica de la cadena, invalida todo el sistema.

2 Modos de fallo Se tiene que comprobar que ninguno de los elementos que conforman la uni n, agota bajo las tensiones a las que se puede ver sometida la uni n. Seg n la forma en que trabaje la uni n, puede fallar por diferentes modos: a) La uni n podr a fallar por agotamiento del material de las chapas a unir en las paredes del taladro efectuado para alojar el tornillo. La resistencia frente al aplastamiento se expresa en funci n de la tensi n de rotura del acero de las chapas a unir y no de la tensi n del l mite el stico, debido a la existencia inevitable de valores altos en las deformaciones locales que hacen trabajar el material a tensiones m s all del l mite el stico. b) Tambi n se tiene que comprobar frente a cortadura, que este esfuerzo se produce cuando, en el v stago, las chapas unidas tratan de deslizar una con respecto a la otra.

3 C) En una uni n atornillada con los tornillos trabajando normalmente a su eje (por cortadura y aplastamiento) es preciso comprobar las piezas a unir cuando est n sometidas a tracci n, ya que los taladros son un debilitamiento que, si es excesivo, puede llevar a la rotura de la pieza por desgarramiento. d) En las UNIONES donde existen esfuerzos de tracci n en la direcci n del eje del tornillo, se tiene que comprobar la resistencia del tornillo, que depende, como es l gico, de la resistencia de c lculo del tornillo y de su rea. UNIONES ATORNILLADAS 16 e) Si la uni n trabaja a tracci n y a cortante, es necesario comprobar que no falle bajo esta solicitaci n combinada.

4 F) En los tornillos de alta resistencia pretensados. Frente a cargas perpendiculares al eje de los tornillos la uni n resiste mediante el rozamiento entre chapas favorecido por el esfuerzo de pretensado. Cuando la carga perpendicular alcanza el valor de la resistencia por rozamiento, la uni n desliza hasta que el v stago del tornillo entra en contacto con las paredes del taladro. A partir de este momento, la parte de las fuerzas exteriores no absorbidas por el rozamiento deber n serlo por el tornillo de alta resistencia trabajando a cortadura y aplastamiento Categor as de UNIONES ATORNILLADAS En la EAE y el EC3 las UNIONES ATORNILLADAS se clasifican, en funci n de la manera de trabajar de los tornillos, en cinco categor as (en el CTE no se explicita esta clasificaci n).

5 Cada una de estas categor as precisa de unas comprobaciones determinadas. Si los tornillos est n solicitados en direcci n normal a su eje (cortante) tenemos: Categor a A: Trabajan a cortadura y aplastamiento. Para UNIONES de esta categor a se permiten tornillos de cualquier calidad, incluso de alta resistencia sin pretensar o pretensados pero sin controlar su par de apriete. Categor a B: Resistentes al deslizamiento en En esta categor a se utilizar n tornillos de alta resistencia pretensados con apretado controlado. Categor a C: resistentes al deslizamiento en En el caso de tornillos solicitados seg n la direcci n de su eje (tracci n), tenemos: Categor a D: UNIONES con tornillos sin pretensar.

6 Para esta categor a se utilizar n tornillos ordinarios o de alta resistencia, aunque no se requiere pretensado. Categor a E: UNIONES con tornillos pretensados de alta resistencia. Se utilizar n s lo tornillos de alta resistencia con apretado controlado. UNIONES ATORNILLADAS 17 Categor a Comprobaciones Categor a A (tornillos sin pretensar) Resistencia a cortante Res. al aplastamiento ,,,,v Edv Rdv Edb RdFFFF Categor a B (pretensados ELS) Res. a cortante Res. al aplastamiento Res. al deslizamiento ,,,,,.,.v Edv Rdv Edb Rdv Ed sers Rd serFFFFFF Cortante Categor a C (pretensados ELU) Res. a cortante Res. al aplastamiento Res. axial de la chapa de uni n ,,,,,,v Edv Rdv Edb Rdv Ednet RdFFFFFN Categor a D (tornillos sin pretensar) Res.

7 A tracci n Res. a punzonamiento ,,,,t Edt Rdt Edp RdFFFB Tracci n Categor a E (tornillos pretensados) Res. a tracci n Res. a punzonamiento ,,,,t Edt Rdt Edp RdFFFB En la EAE el sufijo Ed es Sd. Tabla 1 5 Categor as de UNIONES ATORNILLADAS Expresiones para el c lculo de resistencias Tabla resumen de las expresiones para obtener las resistencias de c lculo. Resistencia a cortante ,2 vubsv RdMfA nF = donde: = excepto para tornillos , y ; en la EAE v = y en el CTE siempre toma el valor sin excepciones ubf= resistencia a tracci n del tornillo sA= es el rea resistente del v stago del tornillo, en el caso que ning n plano de corte pase por la zona roscada del tornillo se considera A ( rea del v stago del tornillo) n= n mero de planos de corte 2M = (coeficiente parcial de seguridad) UNIONES ATORNILLADAS 18 Resistencia a aplastamiento de la chapa 1,2 bub RdMk f d tF = donde: 11001min; ; = ; en la EAE y el CTEb = 22100emin.

8 D = ; en la EAE 1k= y en el CTE siempre toma el valor de uf=resistencia ltima del acero de la chapa d=di metro del v stago del tornillo t=menor espesor de las chapas que se unen Resistencia al deslizamiento .,3sp Cds RdMk nFF = donde: sk=factor que depende del tipo de agujeros que se utilicen, si son est ndar se toma igual a n=n mero de posibles planos de desplazamiento =coeficiente de rozamiento, su valor oscila entre y , en funci n del estado de las superficies de contacto . /p CdubsMFfA= =fuerza de pretensado; en la EAE varia la notaci n, .0p CdFN= , y en el CTE se sustituye ubf por 7ybubMff=.

9 3M =coeficiente parcial de seguridad que toma el valor de en general o en UNIONES h bridas o en UNIONES sometidas a fatiga Resistencia a tracci n 2,2 ubst RdMk fAF= donde: 2k= para tornillos sin cabeza avellanada Resistencia a punzonamiento , mpup RdMd t fB = donde: md=el menor di metro medio entre los c rculos circunscrito e inscrito a la tuerca o a la cabeza pt=espesor de la chapa Tabla 2 5 Expresiones para el c lculo de resistencias en UNIONES ATORNILLADAS UNIONES ATORNILLADAS 19 DISPOSICIONES CONSTRUCTIVAS EAE DB SE-A EC3 DIST. M NIMA 012,1de se recomienda 020,2de 012,1de 012,1de En la direcci n de la fuerza 012,2dp se recomienda 010,3dp 012,2dp 012,2dp 022,1de se recomienda 025,1de 025,1de 022,1de En la direcci n perpendi-cular a la fuerza 024,2dp se recomienda 020,3dp 020,3dp 024,2dp DIST.

10 M XIMA Al borde de la pieza e1 y e2 12150404t mmmmt + intemperie + mm ttmm15012440 404(intemperie)8125 (*)mmtt mm + Entre tornillos: en elementos a compresi n (p1 y p2 ) mmt20014 mmt20014 min14(*)175tmm Entre tornillos: en elementos a tracci n p1e y p2e mmt20014 filas exteriores p1i y p2i mmt40028 filas interiores Agujeros RASGADOS Las distancias e1, e2, p1 y p2 se medir n desde los centros de los semic rculos extremos. a) La distancia entre el eje de rasgado y cualquier borde no ser inferior a 1,5d0 b) La distancia entre el centro del radio extremo al borde adyacente no ser inferior a 1,5 d0 035,1de 045,1de Agujeros al TRESBO-LILLO En filas contiguas, los agujeros pueden estar dispuestos al tresbolillo.