Uniones 6 Ator 4 Esfuerzos 2011

UNIONES ATORNILLADAS IV.CLCULO DE ESFUERZOS.

(ADAPTADO EAE)

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

CLCULO DE ESFUERZOS EN UNIONES ATORNILLADAS

1.-INTRODUCCIN 2.-CONSIDERACIONES SOBRE EL DISEO 3.- MTODOS PLSTICOS. 4.-UNIONES A CORTANTE CENTRADO 5.-UNIONES A CORTANTE EXCNTRICO 6.-UNIONES A CORTANTE Y MOMENTO


1.- INTRODUCCIN.

EN ESTE TEMA SE DESARROLLAN LAS EXPRESIONES QUE PERMITEN CALCULAR LOS ESFUERZOS EN LAS UNIONES ATORNILLADAS

AS OBTENDREMOS LOS ESFUERZOS DE CLCULO FEd QUE ACTUAN SOBRE CADA CONECTOR (ROBLN O TORNILLO)

LOS ESFUERZOS DE CLCULO NO DEBEN SUPERAR A LOS ESFUERZOS DE AGOTAMIENTO. ES NECESARIO CONSIDERAR LOS VALORES MNIMOS DE LOS ESFUERZOS DE CLCULO (ART. 56.1 EAE)

RdEd FF


2.- CONSIDERACIONES SOBRE EL DISEO

LAS UNIONES ATORNILLADAS PUEDEN PROYECTARSE DE RESISTENCIA TOTAL O DE RESISTENCIA PARCIAL. EN ESTE LTIMO CASO DEBEN RESPETARSE LOS VALORES DE LOS ESFUERZOS MNIMOS INDICADOS EN EL PRRAFO ANTERIOR.

DEBEN RESPETARSE LAS DISPOSICIONES CONSTRUCTIVAS PARA EVITAR:

DESGARRAMIENTO CHAPA ABOLLADURA CHAPA CONCENTRACIN TENSIONES OXIDACIN CHAPA IMPOSIBILIDAD MANIOBRAR CON HERRAMIENTAS

REGLAS GENERALES:

ES PREFERIBLE UTILIZAR POCOS TORNILLOS GRANDES QUE MUCHOS PEQUEOS. EL ESPESOR DE LA PLACA Y LAS DISTANCIAS A BORDES DEBEN SER SUFICIENTES PARA QUE EL

DISEO VENGA CONDICIONADO POR LA RESISTENCIA A CORTE DEL TORNILLO (NO POR APLASTAMIENTO CHAPA)

POR ECONOMA SE DEBE IR A SEPARACIONES MNIMAS (DISPOSICIONES CONSTRUCTIVAS). UTILIZAR SEPARACIONES Y AGUJEROS NORMALIZADOS (PRONTUARIO)


2.- CONSIDERACIONES SOBRE EL DISEO (2/2) EL CLCULO DE ESFUERZOS PUEDE HACERSE POR MTODOS ELSTICOS Y PLSTICOS : MTODOS ELSTICOS :- BASADOS EN LA PROPORCIONALIDAD DEL ESFUERZO EN EL TORNILLO A LA DISTANCIA DEL MISMO A UN EJE O CENTRO DE GIRO.-PUEDEN UTILIZARSE SIEMPRE (DEL LADO DE LA SEGURIDAD).-EN CIERTOS CASOS SE UTILIZARN OBLIGATORIAMENTE (ART.58.10 EAE):

MTODOS PLSTICOS:- SE UTILIZAN HABITUALMENTE EN EL CLCULO DE UNIONES TRACCIONADAS, ESPECIALMENTE CON T. A. R.- EN EL CLCULO DE UNIONES A CORTANTE PUEDEN UTILIZARSE PARA CALCULAR LOS ESFUERZOS EN E. L. U. SI LA RESISTENCIA A CORTADURA DEL TORNILLO ES SUPERIOR A LA RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO.- EN EL CLCULO DE LOS ESFUERZOS DE E. L. S. DEBEN UTILIZARSE SIEMPRE LOS MTODOS ELSTICOS.


3.- MTODOS PLASTICOS (1/3).

CRITERIOS DE REPARTO DE ESFUERZOS



POSIBLES DISTRIBUCIONES PLSTICAS DE ESFUERZOS EN TORNILLOS.


4.- UNIONES A CORTANTE CENTRADO.(1/6)

EL ESFUERZO EXTERIOR PASA POR EL C. D. G. DE LOS CONECTORES Y PRODUCE CORTADURA EN LOS MISMOS.


4.- UNIONES A CORTANTE CENTRADO. (2/6)

REGLA DE DISEO CONVENCIONAL: EL ESFUERZO SE REPARTE ENTE LOS CONECTORES EN PROPORCIN A SUS AREAS RESPECTIVAS. ESTA HIPTESIS EQUIVALE A SUPONER QUE LA PLACA ES INFINITAMENTE RGIDA EN SU PLANO.

.cte="g .. cteGcte ii === t

tg

=======

ii

i

n

n

ii

ii A

PAR

AR

AR

AR

ARcte *....

2

2

1

1t

** PA

ARi

ii

= AAn

PR ii == si **

Ri* = F Ed: ESFUERZO QUE SOPORTA EL CONECTOR i

Ai :AREA CONECTOR i

P*: ESFUERZO TOTAL SOBRE LA CONEXIN

EN REALIDAD LA HIPTESIS DE PLACA INFINITAMENTE RGIDA NO ES CIERTA Y ES NECESARIO HACER ALGUNAS CORRECCIONES EN UNIONES LARGAS (L> 15 d).



CMO AFECTA LA ELASTICIDAD DE LA CHAPA? PROVOCA UN INCREMENTO DE CARGA EN LOS TORNILLOS EXTREMOS(ESTUDIO VLIDO DESDE UN PUNTO DE VISTA CUALITATIVO)HIPTESIS ADMITIDAS EN ESTE ESTUDIO (HRENIKOFF, 1934):

MATERIALES ELSTICOS NO HAY FRICCIN EN LA SUPERFICIE DE UNIN LA TRANSFERENCIA DE FUERZAS ENTRE LAS PLACAS SE PRODUCE JUSTO

EN EL EJE DEL ROBLN LAS TENSIONES EN LA CHAPA ESTN UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDAS



D0D1D0

)1(' 1EA

Fss

+= )1('' 1EAFPss

-

+=

''' 10 ssa +D=+D= )1()1(1

01

1 EAFs

EAFPsa

++D=

-

++D= )2( 101 EAFPs

-

-D=D

Suponiendo que los roblones son elsticos e iguales:

10

11 )2(F

FP=D

-=Daa

: coeficiente de flexibilidad del robln, a determinar experimentalmente

)2()2( 111 EAFPsFFP

-

-=- aa

212 FFP +=


4.- UNIONES A CORTANTE CENTRADO. (5/6)SE RESUELVEN LAS ECUACIONES, OBTENIENDO F1 Y F2



LIMITACIN DEL VALOR MXIMO DE S=P1 (DISP. CONSTRUCTIVAS) UNIN MENOS DEFORMABLE.REDUCCIN DE LA RESISTENCIA DEL TORNILLO EN UNIONES LARGAS (L> 15 d)

DISPOSICIONES DE EAE PARA ESTE TIPO DE UNIONES:


5.- UNIONES A CORTANTE EXCNTRICO. (1/8)EN ESTE CASO LA FUERZA EXTERIOR NO PASA POR EL C.D.G. DE LOS TORNILLOS

EJEMPLOS :

EMPALME MEDIANTE CUBREJUNTAS DE ALMA

DEBIDO A LA EXCENTRICIDAD DE LA CARGA APARECE UN MOMENTO TORSOR (EN EL PLANO DE LA CONEXIN). TANTO EL TORSOR COMO EL CORTANTE ORIGINAN ESFUERZOS DE CORTE Y APLASTAMIENTO SOBRE LOS CONECTORES. EL ESFUERZO SOBRE CADA CONECTOR PUEDE OBTENERSE POR SUPERPOSICIN DEL ESTADO DE CORTANTE CENTRADO+MOMENTO TORSOR.


5.- UNIONES A CORTANTE EXCNTRICO. (2/8)

A) MTODO DE SUPERPOSICIN.

LOS ESFUERZOS EN LOS TORNILLOS PUEDEN OBTENERSE POR SUPERPOSICIN DEL ESTADO DE CORTANTE CENTRADO + ESTADO DE MOMENTO TORSOR.

(I) ESTADO DE CORTANTE CENTRADO

(II) ESTADO DE MOMENTO TORSOR (REILLY)

CRITERIO ELSTICO DE REPARTO DE ESFUERZOS ENTRE LOS TORNILLOS.A) MTODO DE SUPERPOSICINB) MTODO DEL C.I.R.

EN AMBOS MTODOS LOS RESULTADOS OBTENIDOS SON IDNTICOS.



--> EL CENTRO DE ROTACIN ES EL C.D.G. DE LOS CONECTORES



--> EL ESFUERZO EN EL TORNILLO ES PERPENDICULAR AL RADIO VECTOR DESDE EL C. D. ROTACIN Y PROPORCIONAL AL MDULO DE DICHO RADIO VECTOR.



--> LAS FUERZAS CALCULADAS DEBIDAS AL MOMENTO SE DEBEN COMPONER VECTORIALMENTE (REGLA DEL PARALELOGRAMO) CON LAS DEBIDAS AL CORTANTE CENTRADO PARA OBTENER EL ESFUERZO DE CLCULO SOBRE EL TORNILLO.

--> LOS TORNILLOS ESTN SOMETIDOS A ESFUERZOS VARIABLES. SE DEBEN COMPROBAR LOS MS DESFAVORABLES. EN CASO DE TORNILLOS IGUALES, BASTAR CON COMPROBAR EL MS SOLICITADO.

--> EL MTODO DE SUPERPOSICIN ES TIL EN UNIONES DE POCOS TORNILLOS. PARA UNIONES MS COMPLEJAS, ES PREFERIBLE UTILIZAR EL MTODO DEL C.I.R. QUE SE VE A CONTINUACIN.


5.- UNIONES A CORTANTE EXCNTRICO. (6/8)B) MTODO DEL C.I.R.



DESPEJANDO XI



ESFUERZO SOBRE EL TORNILLO: CASO DE TORNILLOS IGUALES

MS ALEJADO:MAYOR ESFUERZO


6.- UNIONES A CORTANTE Y MOMENTO.(1/2)

POR COMODIDAD DE CLCULO PUEDE UTILIZARSE TAMBIN EL MTODO DE LA SECCIN EQUIVALENTE

UNIN CON CHAPA FRONTAL Y TORNILLOS NO PRETENSADOS :

(NO MUY UTILIZADA) TAR PRETENSADOS

MTODO VLIDO PARA ELEMENTOS SUPUESTOS INDEFORMABLES:


6.- UNIONES A CORTANTE Y MOMENTO.(2/2)

SECCIN EQUIVALENTE(DE CLCULO)

DEFINE LA F.N.

I . .cA

FM tRdRd =

FUERZA DE TRACCIN EN EL TORNILLO MS ALEJADO.

MOMENTO DE AGOTAMIENTO DE LA UNIN.

A c. . I

MFt =

MOM. INERCIA.


Uniones 6 Ator 4 Esfuerzos 2011

Documents

Transcript of Uniones 6 Ator 4 Esfuerzos 2011