Diseño para Fatiga - webaero

4. FATIGA DE UNIONES
ATORNILLADAS CARGADAS
A CORTANTE
En la figura 2, se muestra un ejemplo simplificado
de una unión atornillada cargada a cortante.
La carga se transfiere de una tira a la otra
por medio de las platabandas. Para llevar a cabo
el montaje de la unión es posible utilizar tornillos
que no estén pretensados y tornillos que sí que
lo estén. Ambas situaciones tienen su propio
modo de transferencia de la carga y de mecanismo
de rotura.
4.1 El Principio de la
Transferencia de Carga
Tornillos No Pretensados
En el caso de tornillos no pretensados, las
fuerzas se transfieren mediante el apoyo de las
chapas contra la espiga del tornillo y, consecuentemente,
mediante el cortante en la espiga
del tornillo tal y como se indica en la figura 2a.
No es posible utilizar este tipo de unión cuando
la carga variable cambia de signo, puesto que la
holgura entre los agujeros y la espiga permite
que se produzcan grandes desplazamientos
repetidamente.
La transferencia de carga en este tipo de
unión está muy concentrada en el emplazamiento
en el que la espiga se apoya contra los agujeros,
tal y como se indica en las figuras 2a y 12a.
Tornillos Pretensados
En los casos en que los tornillos están
pretensados, las fuerzas se transfieren mediante
la fricción de las superficies de las chapas. A los
tornillos que transfieren la carga mediante fricción
se los denomina Tornillos de Alta
Resistencia (HSFG) (figura 12b). Con el fin de
obtener el grado suficiente de las tensiones a
compresión que permita la transferencia de la
carga mediante fricción, es necesario utilizar tornillos
de alta resistencia y un apriete controlado.
La transferencia de la carga mediante fricción
se produce en la totalidad del área en la que
FATIGA DE UNIONES ATORNILLADAS…
están presentes las tensiones de compresión,
debido al pretensado del tornillo, tal y como se
indica en las figuras 2b y 12b. Por lo tanto, la
transferencia de carga no está tan concentrada
como en el caso de los tornillos no pretensados.
Las uniones con tornillos HSFG también pueden
utilizarse allí donde la carga variable cambia de
signo.
4.2 Concentración de Tensiones
Alrededor de los Agujeros
Tornillos No Pretensados
En el caso de los tornillos no pretensados
se producirá una concentración de tensiones en
los agujeros similar a la que se indica en la figura
12a.
La concentración de la tensión se produce
como resultado del hecho de que hay un agujero
en una chapa sometida a tensiones.
Además, la espiga del tornillo introduce la carga
de manera muy concentrada.
Tornillos Pretensados
En el caso de los tornillos pretensados, no
se produce una concentración de tensiones en
los agujeros. Las tensiones pueden ser incluso
menores que la tensión nominal que se indica en
la figura 12b.
Esto se debe al hecho de que, en el agujero,
una parte de la carga ya ha sido transferida.
Además, la cabeza del tornillo y la tuerca reducirán
la deformación del agujero.
4.3 Emplazamiento del
Agotamiento
Tornillos No Pretensados
Debido a la concentración de tensiones
en el agujero, es posible que se produzca una
fisura por fatiga en este lugar (véase la figura
12a). Otra posibilidad consiste en el colapso del
tornillo como resultado del esfuerzo cortante
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