practica de maderas 1

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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