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8/16/2019 Practica de Maderas 1
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UNIVERSIDAD AUTONOMA TOMAS FRIAS FACULTAD DE INGENIERÍAESTRUCTURAS DE MADERA INGENIERÍA CIVILCIV 244
1. FUNDAMENTACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE LOS
TORNILLOS
Teoría de la !"#o"e a$or"#lladaEn este apartado se hará una introducción sobre las uniones
atornilladas, y se describirán conceptos tan importantes como la
relación existente entre el par de apriete aplicado a la unión y la
tracción-compresión que se induce al aplicarla.
Finalmente, se verá el efecto que tiene sobre la unión una fuerza que
intenta separar las piezas unidas.
2.1.1 Pree"$a%#&" de la !"#o"e a$or"#llada
Entre todos los elementos de máquinas el tornillo es el más
frecuentemente empleado.
Aunque su utilización más habitual e importante es como elemento
de !ación entre piezas desmontables, tiene tambi"n otras
aplicaciones. Entre ellas tambi"n destacan la utilización como
transmisor de fuerzas para producir #randes esfuerzos lon#itudinales
mediante peque$os fuerzas perif"ricas %prensa de husillo, tornillo de
banco, etc.& y como transmisor de movimientos, por e!emplo en los
husillos #u'a.
(tras aplicaciones de los tornillos pueden ser en elementos de
medida %micrómetros&, para rea!ustar fu#as y des#astes, para
obturación de oricios %tapones&, etc. En otras ocasiones, al mismo
tiempo que se utiliza como elemento de !ación, sirve tambi"n para
el sellado de una cámara conteniendo l'quidos o #as.
)ebido a su #ran utilización, estos elementos están sometidos a una
extensa normalización. Existen diversos tipos de rosca normalizados.
Entre las roscas para elementos de !ación, los tipos más conocidos
en Europa son m"trica, m"trica na, la *hit+orth y *hit+orth na.
Existen otros muchos tipos, como la redondeada, que tiene un perl
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con radios amplios para disminuir las concentraciones de tensiones,
la rosca unicada, normalizada en Estados nidos, rosca para chapa,
rosca cortante, etc. 8ara la transmisión de fuerzas y movimientos se
utilizan distintos tipos de rosca, siendo las más conocidas, la rosca
trapecial y la rosca en diente de sierra. CARACTERIZACIÓN
EXPERIMENTAL DEL COMPORTAMIENTO DE UNIONES ATORNILLADAS
SOMETIDAS A TRACCIÓN 9
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En cuanto a los tornillos de !ación existen muy diversos tipos
normalizados, dependiendo de la rosca utilizada, las dimensiones, la
forma de la cabeza, la forma de la ca$a, etc. :omo e!emplo pueden
verse al#unos tipos de tornillos con distintas formas de cabeza, como
se muestra en la si#uiente #ura.
F#'!ra 1( T#)o de %a*e+a de $or"#llo
Cabezas: hexagonal (a! "e#on#a o alo$a#a (b! %&l'n#"&%a (#! g!
aellana#a (%! e! )* %o$b&na#as %on #&s+&n+os s&s+e$as #e a,"&e+e:
hexagonal (a o %-a#"a#a ,a"a llae &nglesa! "an-"a o en+alla (b! %! #
. Ph&ll&,s () ,a"a #es+o"n&lla#o"! ag-/e"o hexagonal (e ,a"a llae
Allen! $ole+ea#o (g ,a"a a,"&e+e $an-al0
En cuanto a las tuercas sucede al#o parecido, existen muy diversos
tipos normalizados, no solo por sus dimensiones, sino tambi"n por su
forma, con lo que se cubren las necesidades más variadas.
Entre las venta!as que pueden indicarse de las uniones atornilladas
son la posibilidad de monta!e y desmonta!e, además de la amplia
#ama de elementos normalizados que pueden utilizarse para
condiciones de traba!o muy diversas. (tra venta!a importante es la
abilidad de las uniones por la facilidad de fabricación y control de lascaracter'sticas de resistencia y tolerancias.
Aunque las uniones atornilladas son muy se#uras, a la hora de denir
el tipo de tornillo que debe ser utilizado, existen una serie de factores
que son importantes y que pueden hacer peli#rar la unión en caso de
no ser tenidos en cuenta. Entre estos factores pueden incluirse0
El desconocimiento de las fuerzas exteriores exactas que van a
producirse.
2os problemas que puedan presentarse si no se aprietan
adecuadamente. 2os tornillos de peque$o diámetro pueden romperse
fácilmente por apretarlos más de lo debido. En muchos casos, para
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controlar este apriete se usan llaves dinamom"tricas, que miden el
par aplicado, o arandelas con posibilidad de medir la presión, etc.
2a posibilidad de que la cabeza o la tuerca no apoyen en toda la
supercie, lo que har'a aparecer tensiones adicionales de ;exión.
8ara solucionar este problema, en al#unos casos pueden usarse
arandelas especiales cuyo espesor no es constante.
CARACTERIZACIÓN EXPERIMENTAL DEL COMPORTAMIENTO DE
UNIONES ATORNILLADAS SOMETIDAS A TRACCIÓN <
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2a posibilidad de aflo!amiento de la unión, bien sea por sacudidas
que puede resolverse con tuercas o arandelas especiales que impiden
el #iro, o por dilataciones t"rmicas que hacen perder apriete al
tornillo.
8osibles apariciones de choques o car#as variables que puedan
da$ar el tornillo de diversas formas.
(tro factor a considerar, que influirá en el material a utilizar en la
fabricación de los tornillos, son los posibles ataques electrol'ticos al
unir pieza de distintos materiales y el ambiente exterior, que puede
producir la oxidación.
8or =ltimo, para decidir sobre el tipo de tornillo a emplear deben
analizarse otros factores como son la frecuencia de monta!e y
desmonta!e, la posibilidad de usar un tipo de cabeza u otro en función
de la facilidad de monta!e, lu#ar de aplicación, espesor de la piezas a
unir, etc.
2.1.2 Par de a)r#e$e- a!$orre$e"%#&" re"d#/#e"$o
El m"todo tradicionalmente empleado para determinar la tensión a
que está sometido un tornillo es mediante la comprobación del par
aplicado en el apriete, aunque no es el m"todo más preciso. 8ara esto
suele emplearse una llave dinamom"trica, que no es más que una
llave con un elemento deformable, que permite conocer el par
aplicado como función de la deformación del elemento.
8ara el estudio de la tensión en función del apriete, se comenzará
estudiando el caso de una rosca de perl cuadrado, con un paso p, un
diámetro medio dm y un án#ulo de h"lice > %Fi#ura ?&, que mediante
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el #iro intenta hacer subir una pieza roscada que opone una fuerza F
%Fi#ura @&.
F#'!ra 2( Ro%a %!adrada CARACTERIZACIÓN EXPERIMENTAL DEL
COMPORTAMIENTO DE UNIONES ATORNILLADAS SOMETIDAS A
TRACCIÓN B
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F#'!ra ,( E$!d#o del a)r#e$e
:onsiderando un lete desarrollado %Fi#ura C&, se obtendr'a un plano
inclinado en una lon#itud i#ual a la de una circunferencia cuyo
diámetro se el diámetro medio y un án#ulo > %Fi#ura D&.
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