Diseño para Fatiga - webaero

3. COMPORTAMIENTO ANTE
FATIGA DE UNIONES
ATORNILLADAS CARGADAS
A TRACCIÓN
A pesar de que el rendimiento ante fatiga
de un tornillo cargado axialmente no es satisfactorio,
esto no ocurre necesariamente así en el
caso de las uniones cargadas axialmente. En
este tipo de uniones, el rendimiento ante la fatiga
depende de la concepción de los detalles estructurales
y del pretensado aplicado en el tornillo.
3.1 El Principio del Efecto
del Pretensado
En las figuras 7 y 8 se ilustra el efecto del
pretensado, en el que se produce una carga a
tracción sobre una unión atornillada, para una
unión del ala. Por ejemplo, la unión en concreto
puede tratarse de una unión del ala a una sección
tubular (chimenea o torre). La distribución
de las fuerzas se compara entre las situaciones
con y sin pretensado de los tornillos. Se asume
que el espesor del ala es lo suficientemente
grande como para ignorar la flexibilidad de la flexión
y las posibles fuerzas de palanca.
Sin Pretensado
Cuando no hay pretensado (figura 7) y,
por lo tanto, no existe fuerza de contacto F c en
160
F b F b
2F t
2F t
F b
Figura 7 Conexión entre alas con tornillos sin precarga
l
las superficies enfrentadas de las alas, la fuerza
de tracción externa F t aplicada sobre la
conexión será transferida por la fuerza en los
tornillos F b . Por lo tanto, la variación de la fuerza
de tracción F t producirá una desviación de la
fuerza en los tornillos y, al mismo tiempo, un
desplazamiento de las alas. La unión puede
considerarse como un sistema de dos resortes,
tal como se indica.
Con Pretensado
En el caso de un pretensado con una
fuerza F v , esta fuerza estará inicialmente en
equilibrio con una fuerza de contacto F c en el
área de contacto de las alas (figura 8). Las dos
alas se comportarán como una pieza siempre
que la carga externa F t sea menor que el pretensado
F v .
Como resultado de esto, cuando se aplica
la carga externa, las fuerzas en los tornillos no
sufrirán modificaciones importantes. Tan sólo la
deformación elástica (principalmente una modificación
en el espesor) de las dos alas producirá
una alteración en la carga del tornillo. No obstante,
las alas son relativamente rígidas debido a
su área mucho mayor en comparación con el
área del tornillo.
Sin embargo, la carga de los tornillos disminuirá
rápidamente tan pronto como las super-
2F t
2F t
F b
F b
F t
Δl