Uniones Atornilladas

EJERCICIO DE ANALISIS Y DIMENSIONAMIENTO DE UNA UNIÓN ATORNILLADA
ASIGNATURA ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS DE ACERO

Diciembre del 2012 Realizado por: EMERIC ANTONIO TERRAZAS BANDALA PILAR RONDÓN GRIJALBA ROSA MORA DÍAZ

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Se presenta una unión atornillada entre una viga, IPE360 soldada a una chapa frontal de 240x500mm2 y 28mm de espesor, y un pilar HEB400. Lostornillos son de acero 10.9, el pilar y la chapa frontal son de acero S235 y el de la viga es S355.

Se solicita realizar la comprobación de las siguientes comprobaciones de la unión atornillada utilizando un único diámetro.

2. COMPROBACIÓN DE LOS TORNILLOS

2.1 Distancia entre agujeros Suponemos para la distribución inicial unos tornillos de M20, con lo que el diámetro del tornillo es 20mm (d) yel agujero de 22mm (do) (artículo 58.3). Si en alguna de las comprobaciones se debe cambiar el diámetro deberemos volver a comprobar las distancias. Según el EAE-11, artículo 58.4, nos propone las siguientes distancias: Distancia e1 p1 e2 p2 Mínimo obligatorio 26,40mm 48,40mm 26,40mm 52,80mm Mínimo recomendable 44,00mm 66,00mm 33,00mm 66,00mm Máximo ambiente normal 125mm 200mm 125mm 200mm

Ladistancia mínima del eje del taladro a cualquier superficie paralela a dicho eje deberá ser superior a 2d que en nuestro caso son 40mm.

Se adjunta croquis con la distribución escogida:

2.2 Comprobación a cortante (58.6 EAE) Decidimos que el esfuerzo a cortante lo va a soportar los tornillos inferiores, con lo que cada tornillo deberá soportar 80 kN/2tornillos = 40 kN/tornillo El plano decorte se encuentra fuera de la zona roscada del vástago. La resistencia a cortante del tornillo de M20, calidad 10.9 será la definida por la siguiente expresión: Fv,Rd = (0,6 x fub x A x n)/ɣM2 Fv,Rd =(0,6*1000*314*1)/1,25 = 150.720,0 N → 150,72 kN >80 kN OK

A(M20) = 314 mm² n (número de planos de corte) = 1 fub (10.9) = 1000 N/mm² 2.3 Comprobación a aplastamiento (58.6 EAE) Fb,Rd=(α x β x fu x dx t)/ɣM2 Fb,Rd=(0,6667 x 2,5 x 340 x 20 x 24)/1,25 = 217.610,88 N → 217,61 kN >80kN OK

•

α es el menor de los siguientes valores:
e1 / 3do = 44 / 66 = 0,6667 p1 / 3do – 0,25 = 94 / 66 – 0,25 = 1,174 fub / fu = 1000 / 400 = 2,50 1,00

•

β es el menor de los siguientes valores:
2,8 e2 / do – 1,7 = 2,8 x 70 / 22 – 1,7 = 7,21 1,4 p2 / do – 1,7 = 1,4 x 90 /22 – 1,7 = 4,02 2,5

• • •Fu resistencia a tracción del material de la pieza = 340 N/mm2 d diámetro del tornillo = 20mm t es el espesor de la pieza = 28mm

2.4 Comprobación a tracción (58.7 EAE) La fuerza a tracción debida al momento va a ser resistida por los 6 tornillos superiores. Decidimos que los 6 tornillos superiores van a resistir el mismo esfuerzo de tracción.

Ft = 320 kNm / 0,307m = 1042,35 kN / 6tornillos =173,72 kN / tornillo

La resistencia a tracción de un tornillo de M20 es, Ft,Rd = (0,9 x fub x As)/γM2 Ft,Rd = (0,9 x 1000 x 245)/1,25 = 176.400,00 N → 176,40 kN, OK

La interacción cortante – tracción (58.7.1 EAE) con el reparto de esfuerzos propuesto no se produce. 2.5 Comprobación a punzonamiento de una chapa de espesor t sobre la que actúa un tornillo sometido a tracción (58.7 EAE) Noserá preciso realizar la comprobación si se cumple:

tmin > (d x fub) / (6 x fu) = (20 x 1000) / (6 x 400) = 8,34mm < 28mm OK

2.6 Resistencia al deslizamiento (58.8 EAE) La resistencia al deslizamiento de un tornillo pretensado de alta resistencia será: Fs,Rd = (Ks x n x

µ x No) / γM3

Fs,Rd = (1 x 1 x 0,40 x 171,50) / 1,25 = 54,88 kN / tornillo, OK

Ks = 1 n=1 µ = 0,40 N0 = 0,70 x fub xAs = 0,70 x 1000 x 245 = 171.500,00 N → 171,50 kN 2.7 Comprobación de la unión según 56.1 Se deberá garantizar que los tornillos soportan 1/3 Vp = 0.20 x Aw x fy 1/3 Vp = 0,2 x 3514 mm2 x 355 N/mm2 = 249.494,0 N = 249,50 kN Cada tornillo de M20 soporta un esfuerzo cortante de 150,72 kN, los dos tornillos inferiores aguantan 301,44 kN. No es necesario repartir el cortante con el resto de...