Ejercicios propuestos del tema15:

Uniones atornilladas

15.1. Un tornillo de M20x2.5 de paso grueso y grado 8.8 está sometido a una carga

axial externa de 26.7kN. La precarga del tornillo es 111.25kN. La rigidez del tornillo y

de los elementos unidos son, respectivamente, kt=1.14E6N/mm y km=2.42E6N/mm. Se

pide:

a) calcular la tensión de precarga en el tornillo, y el par de apriete aproximado a

aplicar para obtener dicha precarga

b) calcular la tensión del tornillo al aplicar la carga axial externa, y comprobar si

se da el fallo.

15.2. La figura muestra la sección de un depósito a presión, en el cual la unión

atornillada debe soportar una fuerza de separación de 160.2kN. La rigidez del tornillo es

kt=9.13E5N/mm y el de los elementos km=1.57E6N/mm. Los tornillos son M16 de

paso grueso y grado 8.8. La precarga aplicada es del 75% de la tensión de prueba. Con

un coeficiente de seguridad CS=2, se pide determinar el número de tornillos que

necesita la unión:

a) si la fuerza de separación de 160.2kN está aplicado de forma permanente

b) si el depósito soporta ciclos de carga-descarga, fluctuando por tanto la fuerza

de separación entre 160.2kN y 0kN (σe=204MPa, kf=3).

15.3. La brida precargada de la figura está sometida a un momento flector de 1356Nm y

los 12 tornillos están colocados a un radio R de 100mm. Se pide estimar la carga que

presenta el tornillo más cargado, en función del valor de precarga de los tornillos y de la

constante de rigidez de la unión.

15.4. La unión atornillada de la Figura soporta una carga F=50kN. Los 5 tornillos son

de grado 5.8 de paso grueso. La chapa es de acero con tensión de fluencia de 300MPa.

El coeficiente de fricción en el contacto es μ=0.3. Se desea un coeficiente de seguridad

CS=1.5. Cotas en mm.

Si la unión no está precargada:

a) Determinar la métrica que deben tener de los tornillos (misma métrica para

todos los tornillos).

b) Determinar el espesor que debe tener la chapa.

Si la unión está precargada y se quiere que los tornillos no trabajen a cortante:

c) Determinar la métrica que deben tener de los tornillos (misma métrica para

todos los tornillos).

d) Determinar el espesor que debe tener la chapa.

75 75 212.5 100

200

F=50kN

50

R=37.5

40 48

15.5. Suponiendo que los tornillos son los encargados de llevarse toda la carga cortante

aplicada en la unión, encontrar el valor de la fuerza soportada por el tornillo que más

trabaja. Comprobar el fallo a cortante del tornillo (M20, grado 5.8) y el aplastamiento

de la chapa (8mm de espesor, tensión de fluencia 400MPa). ¿Qué precarga sería

necesaria en los tornillos para que la unión absorbiera toda la carga mediante fricción

entre elementos, si µ=0.3?

5000kg

10cm 8cm

8cm

16cm

5000kg

10cm 8cm

8cm

16cm