Diseño para Fatiga - webaero

dadura, mientras que en el del tornillo es el fondo
de la rosca.
Debido a la presencia de la entalladura y
al elevado coeficiente de la concentración de
tensiones resultante, en la mayor parte de los
casos el comportamiento ante la fatiga apenas
se ve afectado por:
• El nivel medio de tensiones
• La calidad del material.
El que la influencia del nivel de la tensión
media sea despreciable es debido a la elevada
concentración de tensiones. En la primera ocurrencia
del nivel máximo de carga de un ciclo se
produce la fluencia en la entalladura. Entonces
los ciclos siguientes causan una desviación de la
tensión en la entalladura que tiene un valor máximo
igual a la resistencia a la fluencia, independientemente
del nivel medio de la tensión de la
carga en sí. Una excepción a este caso la constituye
la situación en la que la rosca del tornillo
está fabricada mediante laminación tras el tratamiento
térmico de los tornillos, lo cual produce
tensiones de compresión residuales en el fondo
de la rosca. En ese caso, el rendimiento ante la
fatiga es mejor a niveles bajos de la carga media.
El fenómeno de que el material
tenga un efecto despreciable se explica
por el hecho de que, a medida que la
resistencia del material mejora, la sensibilidad
a las entalladuras aumenta. Este
efecto se ilustra en la figura 5 [5], en la
que se proporciona la influencia de la
resistencia a la rotura por tracción sobre
la resistencia a la fatiga para diferentes
casos de entalladuras [5].
2.3 La Curva de Cálculo de
fatiga para Tornillos a
Tracción
A pesar de que la entalladura de
una soldadura (con sus mordeduras
marginales e inclusiones de escoria)
sea probablemente más fuerte que la
entalladura labrada o laminada de un
158
Carrera de tensión
a 10 6 ciclos
(N/mm 2)
fondo de rosca, la transferencia de la carga concentrada
entre la rosca del tornillo y la tuerca,
junto con la concentración de tensiones inherente,
puede traducirse en un rendimiento ante la
fatiga relativamente insatisfactorio.
Por lo tanto, en la clasificación del Eurocódigo
3 [4], las roscas y tornillos cargados axialmente
se colocan en una categoría igual a la categoría
inferior para los detalles soldados, la clase
36. Las líneas relevantes de cálculo para esta
categoría se ofrecen en la figura 6. La carrera de
tensión que se asigne en el eje vertical debe
basarse en el área de la tensión a tracción del
tornillo.
Tan sólo se menciona aquí que, de acuerdo
con la cláusula 9.7.3 del Eurocódigo 3, puede
utilizarse una curva de cálculo modificada para
roscas y tornillos.
Como puede verse a partir de la curva de
cálculo de la figura 6, el límite de fatiga de amplitud
constante para los tornillos es de 26 MPa.
Esto significa que, en el caso de una carga de
amplitud constante, no se producen daños por
fatiga cuando el rango de tensión es inferior a 26
PMa. En el caso de una amplitud variable, el límite
de fatiga es de 15 MPa.
500
400
300
200
100
Muestras mecanizadas
planas
200 400 600 800 1000
Resistencia a la rotura por tracción (N/mm 2 )
Figura 5 Influencia de la resistencia del material sobre la influencia a la
fatiga [5]