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Diseño y cálculo de uniones con
tornillos no pretensados
Apellidos, nombre Arianna Guardiola Víllora (aguardio@mes.upv.es)
Departamento Mecánica del Medio Continuo y Teoría de Estructuras
Centro Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Valencia
2
1 Resumen de las ideas clave
En este artículo se presentan las condiciones, disposiciones constructivas y
expresiones matemáticas que establece el Documento Básico Seguridad
Estructural Acero del Código Técnico de la Edificación (DB-SE-A) para diseñar y
calcular uniones atornilladas con tornillos no pretensados.
2 Introducción y objetivos
El DB-SE-A indica las solicitaciones a considerar para el cálculo de las uniones
rígidas y articuladas en estructuras de acero, las expresiones matemáticas a utilizar
para dimensionar los tornillos y las disposiciones constructivas que se deben cumplir
para poder aplicar dichas fórmulas y permitir la ejecución de las uniones.
En este artículo se presentan dichas expresiones y su aplicación a tres casos tipo,
de modo que cuando el alumno finalice la lectura de este documento será capaz
de diseñar y calcular una unión atornillada considerando las disposiciones de la
norma.
3 Solicitaciones a considerar en el diseño y cálculo
de una unión entre barras de acero.
En el diseño y cálculo de una unión entre barras de acero se consideran
solicitaciones diferentes para la unión, los tornillos y las chapas. En este apartado se
analizan los posibles esfuerzos que pueden solicitar a la unión y los elementos que
la conforman.
3.1 Solicitaciones en la unión
El DB-SE Acero establece que los esfuerzos para los que se deben dimensionar las
uniones son, en uniones articuladas el axil o cortante que las solicita y al menos el
33% del axil o cortante resistente plástico de la barra unida, mientras que las
uniones rígidas deberán transmitir el momento y cortante que las solicita y al
menos el 50% del cortante y momento resistente plástico de la barra unida. Esto es:
Solicitaciones a considerar en las uniones articuladas: VEd ó 33% Vpl,Rd
NEd ó 33% Npl,Rd
Solicitaciones a considerar en las uniones rígidas: MEd ó 50% Mpl,Rd
VEd ó 50% Vpl,Rd
3.2 Solicitaciones en los tornillos
Dependiendo del diseño de la unión, los tornillos estarán solicitados a cortante ó a
axil (tracción o compresión). Los tornillos solicitados a compresión no requieren
cálculo. La solicitación de tracción sobre el tornillo se representa por Ft,Ed mientras
que la solicitación de cortante se representa por Fv,Ed.
3.3 Solicitaciones en las chapas taladradas
Para poder ejecutar las uniones con tornillos es necesario taladrar las chapas, lo
que supone una merma de su sección resistente. Se deben comprobar las chapas
taladradas solicitadas a tracción, flexión o cortante. Las chapas taladradas
Uniones con tornillos no pretensados
Arianna Guardiola Víllora 3
solicitadas a compresión no se comprueban, ya que se considera que el área del
tornillo sustituye a la del taladro. En este documento sólo se incluye la
comprobación de las chapas taladradas solicitadas a tracción al ser la única que
hay que realizar para los casos tipo presentados en el epígrafe 5
4 Comprobaciones de los tornillos no pretensados
Las comprobaciones a realizar en los tornillos no pretensados dependen del
esfuerzo que los solicita. De este modo distinguimos entre tornillos solicitados a
cortante, tornillos solicitados a tracción y tornillos solicitados simultáneamente a
tracción y cortante.
4.1 Tornillos solicitados a cortante
4.1.1. Comprobación a corte
La condición que se debe cumplir es que la solicitación Fv,Ed ≤ Fv,Rd que es la
resistencia a cortante de un tornillo
Siendo , ,v Rd ub
M2
A
F n 0 5 f

   
Donde:
n número de planos de corte, de valor
1 para simple cortadura (figura 1) y 2
para doble cortadura (figura 2)
fub es la tensión ultima del acero de los
tornillos
Figura 1. Simple cortadura
Figura 2. Doble cortadura
A es el área del tornillo. Se toma Ad si el plano de corte está en el vástago del
tornillo o AS si el plano de corte está en la parte roscada del tornillo
gM2 = 1,25 es el coeficiente de minoración del acero estructural para uniones.
En el caso de los tornillos solicitados a cortante, ésta es la condición la que se utiliza
para predimensionar el número de tornillos necesarios para transmitir el esfuerzo.
Con objeto de facilitar este predimensionado así como la comprobación a
cortante, en las tablas 2 y 3 del Anejo A se ha calculado la resistencia de los
tornillos no pretensados de distintos diámetros y calidades de acero trabajando a
simple y doble cortadura.
4.1.2. Comprobación a aplastamiento
La condición que se debe cumplir es que la solicitación Fv,Ed ≤ Fb,Rd que es la
resistencia a aplastamiento de la chapa contra la caña del tornillo o del tornillo
contra la chapa, tal y como se muestra en la figura 3.
Siendo ,
, u
b Rd
M2
2 5 f d t
F


   
 ,
donde d es el diámetro del tornillo
Figura 3. Aplastamiento de las chapas
4
fu es la tensión última del acero de las chapas (410 N/mm2 para acero S 275)
gM2 = 1,25 es el coeficiente de minoración del acero estructural para uniones.
t es el espesor mínimo a aplastamiento, el menor entre t1 y t2 en simple
cortadura (figura 4) ó t1+t3 y t2 en doble cortadura (figura 5)
t1
t2
Figura 5. Espesor mínimo a aplastamiento en
simple cortadura
t2
t3
t1
Figura 6. Espesor mínimo a aplastamiento en doble
cortadura
a el menor de








 1
f
f
4
1
d3
p
d3
e
u
ub
0
1
0
1
;;;
Donde e1 es la distancia a borde
frontal y p1 la distancia entre
taladros en la dirección del
esfuerzo, tal y como se indica en la
figura 7.
e p p1 1 1
e1
Figura 7. Distancias en la dirección del esfuerzo
d0 es el diámetro del taladro, igual al del tornillo mas la holgura nominal. Los valores
de la holgura nominal para los diámetros habituales se recogen en la tabla 1 del
Anejo A.
Esta comprobación se suele cumplir, generalmente, sin problemas. De no ser así, se
puede aumentar el valor del coeficiente a aumentando las distancias e1 y p1
4.2 Tornillos solicitados a tracción
4.2.1. Comprobación a tracción
La condición que se debe cumplir es que la solicitación Ft,Ed ≤ Ft,Rd, resistencia a
tracción de un tornillo de valor:
Mb
s
ubRd,t
A
f9,0F


As es la sección resistente de la parte roscada
fub es la tensión ultima del acero de los tornillos
Ft,Ed
Figura 8. Tornillo solicitado a
tracción
En las uniones con tornillos solicitados a tracción esta es la condición que se utiliza
para predimensionar el número de tornillos necesarios para transmitir el esfuerzo.
Con objeto de facilitar el predimensionado y dimensionado de los tornillos se ha
incluido en el Anejo A la tabla 4 en las que se ha calculado la resistencia de los
tornillos no pretensados de distintos diámetros y calidades de acero trabajando a
tracción.
Uniones con tornillos no pretensados
Arianna Guardiola Víllora 5
4.2.2. Comprobación a punzonamiento
La condición que se debe cumplir es que la
solicitación Ft,Ed ≤ Bp,Rd, resistencia a punzonamiento
de la cabeza o la tuerca del tornillo contra la chapa
(figura 9).
No es necesario hacer esta comprobación si el
menor espesor de la chapa bajo la cabeza o la
tuerca cumple la condición:
ub
min
u
fd
t
6 f
 
Ft,Ed
Ft,Ed
Figura 9. Punzonamiento
En la tabla 5 del Anejo A se tabulan los espesores mínimos de las chapas a unir.
4.3 Tornillos solicitados a tracción y cortante
simultáneamente
Los tornillos solicitados a tracción y cortante simultáneamente deben cumplir,
además de las condiciones de los epígrafes 4.1 y 4.2 la siguiente condición
adicional: , ,
, ,
,
,
v Ed t Ed
v Rd t Rd
F F
1 0
F 1 4 F
 

Siendo Fv,Ed y Ft,Rd los esfuerzos que solicitan al
tornillo, y Fv,Rd y Ft,Rd las resistencias a cortante y tracción respectivamente
(expresiones de los epígrafes 4.1.1 y 4.2.1 y tablas del Anejo A)
5 Aplicación práctica
En este apartado se incluyen los detalles constructivos y las comprobaciones a realizar
correspondientes a tres tipos de uniones atornilladas: la primera en la que los tornillos
trabajan a cortante, la segunda en la que los tornillos trabajan a tracción y la última en
la que los tornillos trabajan simultáneamente a tracción y cortante.
5.1 Unión articulada con tornillos solicitados a cortante
El nudo de la figura 10 corresponde a una unión articulada entre la barra de una
celosía formada por dos perfiles en L y una cartela.
La condición de articulación de la unión queda garantizada por la poca rigidez a
flexión de los angulares, y no depende del modo de disponer los tornillos.
Los perfiles en L de la figura 10(a) están solicitados a tracción mientras que los de la
figura 10(b) lo están a compresión. Las fases del proceso de dimensionado de la unión
son las siguientes:
e p p1 1 1
e1 e p p1 1 1
e1
NEdNEd NEd NEd
e2 e2
> 2d > 2d
d0
(a) (b)
Figura 10. Unión entre 2 angulares y una cartela
6
1. Determinación del esfuerzo a considerar en el dimensionado de la unión: Al tratarse
de una unión articulada, el esfuerzo a considerar será el mayor entre NEd y el 33% del
Npl, Rd del conjunto de los dos angulares.
2. Determinación del esfuerzo a considerar en el dimensionado de los tornillos: Los
tornillos están solicitados a cortante. Se trata de una unión a doble cortadura, y los
tornillos se deben comprobar a corte y a aplastamiento.
3. Predimensionado del número de tornillos. A partir del esfuerzo a considerar en la
unión, y utilizando la tabla 3 del Anejo A, se hace un predimensionado del número de
tornillos a utilizar. En este tipo de unión, si los perfiles son muy pequeños, puede haber
problemas a la hora de disponer los taladros, por lo que es preferible utilizar tornillos de
diámetros pequeños y aceros de buena calidad.
4. Comprobación de los tornillos a resistencia:
Se debe verificar la condición: Fv,Ed ≤ Fv,Rd donde Fv,Rd es la resistencia a doble
cortadura del tornillo elegido (tabla 3 Anejo A) multiplicada por el número de tornillos
dispuestos.
5. Comprobación de los tornillos a aplastamiento. Para poder realizar la comprobación
a aplastamiento, primero es necesario disponer los taladros en la unión. Las distancias
a bordes (e1 y e2) y entre taladros (p1) acotadas en la figura 10 deben cumplir las
siguientes condiciones:
, 0 1
40 4 t
1 2 d e 12 t
150 mm
 

   


; , 0 2
40 4 t
1 5 d e 12 t
150 mm
 

   


; 0 1
14 t
2,2 d p
200 mm

   

Siendo d0 el diámetro del taladro y t el menor espesor de las chapas a unir.
Además, para poder ejecutar la unión la distancia entre el taladro y el ala de la L
perpendicular a la superficie taladrada debería ser mayor al doble del diámetro del
tornillo utilizado, tal y como se indica en la figura 10. No obstante, en el caso de los
perfiles en L, si la altura del ala no es excesiva, se podría aceptar una disposición que
no cumpla esta última condición.
Una vez situados los taladros, se puede calcular el valor de a como el menor entre:








1;
f
f
;
4
1
d3
p
;
d3
e
u
ub
0
1
0
1
Y a continuación obtener la resistencia a aplastamiento por tornillo
,
, u
b Rd
M2
2 5 f d t
F


   

6. Comprobación de las chapas taladradas a tracción. Esta comprobación se debe
hacer sólo para la unión de la figura 10(a) ya que las chapas de la unión 10(b) están
solicitadas a compresión.
La comprobación consiste en verificar que el axil solicitación no supera la resistencia a
tracción de la sección bruta:
0M
y
RdplEd
fA
NN


 ,
Uniones con tornillos no pretensados
Arianna Guardiola Víllora 7
Y que el axil solicitación no supera la resistencia última de la sección neta:
 
2M
unet
Rd,u
fA9,0
N



Siendo el área neta el área de los dos angulares
menos los dos taladros tal y como se muestra en
la figura 11.
d0
t
Figura 11. Area neta
7. Diseño del detalle constructivo: Una vez finalizadas todas las comprobaciones se
debe dibujar el detalle de la unión acotando las distancias a bordes y distancias entre
taladros e indicando el numero, diámetro y tipo de acero de los tornillos dispuestos.
5.2 Unión con tornillos solicitados a tracción
El diseño de la figura 11
corresponde a un nudo
articulado entre una barra
vertical solicitada a tracción y
una barra horizontal.
La condición de articulación
queda garantizada por la
disposición de los tornillos de
modo que la distancia entre los
tornillos extremos no supera los
dos tercios del canto del soporte.
Todos los tornillos están solicitados
a tracción, siendo las fases del
dimensionado de la unión las
siguientes:
*
fb t
2
3
hc
p
NEd
160
IPE
HEB
t
e
e
<
*
Figura 11. Unión articulada viga-soporte
1. Determinación del esfuerzo a considerar en el dimensionado de la unión: Al tratarse
de una unión articulada, el esfuerzo a considerar será el mayor entre NEd y el 33% del
Npl, Rd del soporte.
2. Determinación del esfuerzo a considerar en el dimensionado de los tornillos: Los
tornillos están solicitados a tracción y se deben comprobar a tracción y
punzonamiento.
3. Predimensionado del número de tornillos. A partir del esfuerzo a considerar en la
unión, y utilizando la tabla 4 del Anejo A, se hace un predimensionado del diámetro,
tipo de acero y número de tornillos a utilizar. En este tipo de unión, es posible que el
soporte, al estar solicitado a tracción sea muy pequeño, por lo que puede haber
problemas a la hora de disponer los tornillos. Siendo necesario resolver la unión con
sólo dos tornillos.
4. Comprobación de los tornillos a resistencia:
Se debe verificar la condición: Ft,Ed ≤ Ft,Rd donde Ft,Rd es la resistencia a tracción del
tornillo elegido (tabla 4 Anejo A) multiplicada por el número de tornillos dispuestos.
5. Comprobación de los tornillos a punzonamiento. No es necesario hacer esta
comprobación si los espesores de las chapas bajo la cabeza o la tuerca del tornillo son
8
mayores que: d·fub / 6·fu En la tabla 5 del Anejo A se recogen los mínimos espesores
admisibles para las chapas a unir (t y tfb en la figura 11)
6. Comprobación de las chapas taladradas. En este tipo de detalle no tiene sentido
esta comprobación.
7. Disposición de los tornillos: Debido a que los tornillos están solicitados a tracción, el
esfuerzo no es ni paralelo ni perpendicular a los bordes de las chapas, no siendo
posible determinar cual es el borde frontal y cual el lateral. En estos casos se deben
cumplir todas las limitaciones de distancias a bordes (e) y distancias entre taladros (p)
establecidas por la norma:
, ·
, ·
0
0
40 4 t
1 2 d
e 12 t
1 5 d
150 mm
 
 
   
 

0
0
2,2·d 14 t 14 10 140 mm
p
3·d 200 mm
    
  

Siendo d0 el diámetro del taladro y t el menor espesor de las chapas a unir (chapa
frontal y ala de la viga)
Además, para poder atornillar es necesario que la distancia del eje del taladro a
cualquier superficie perpendicular sea mayor o igual a dos diámetros (distancia
acotada con un * en la figura 11)
8. Diseño del detalle constructivo: Una vez finalizadas todas las comprobaciones se
debe dibujar el detalle de la unión acotando las distancias a bordes y distancias entre
taladros, indicando el numero, diámetro y tipo de acero de los tornillos dispuestos, así
como las dimensiones de la chapa frontal dispuesta.
5.3 Unión rígida con tornillos a tracción y cortante
El nudo de la figura 12 corresponde a una prolongación rígida entre vigas resuelta con
chapas frontales atornilladas. La unión está solicitada a flexión y cortante.
El esfuerzo cortante que solicita
a la unión se reparte por igual
entre todos los tornillos.
El momento flector que solicita
a la unión tracciona las alas
inferiores y comprime las
superiores, de modo que los
cuatro tornillos superiores están
solicitados a compresión (no
requiere cálculo) y los cuatro
inferiores a tracción.
Por tanto son los tornillos
inferiores los que en este caso
están solicitados a tracción y
cortante simultáneamente,
siendo las fases a seguir en el
proceso de dimensionado de
esta unión las siguientes:
V
T
C
Ed
MEd
d
p
p
e *
*
1
1
1
*
*
e1
*
e2
p2
MEd
tp
Figura 12. Prolongación rígida con chapa frontal atornillada
Por tanto son los tornillos inferiores los que en este caso están solicitados a tracción y
cortante simultáneamente, siendo las fases a seguir en el proceso de dimensionado de
esta unión las siguientes:
Uniones con tornillos no pretensados
Arianna Guardiola Víllora 9
1. Determinación del esfuerzo a considerar en el dimensionado de la unión: Al tratarse
de una unión rígida, el esfuerzo a considerar será el mayor entre VEd y el 50% del Vpl,Rd
en el extremo de la viga, y entre MEd y el 50% del Mpl,Rd de la viga a unir.
2. Determinación del esfuerzo a considerar en el dimensionado de los tornillos: Según
el diseño de la figura 12, los diez tornillos dispuestos están solicitados a cortante (unión
a simple cortadura) y los cuatro tornillos que unen las alas traccionadas (alas inferiores)
están además solicitados a tracción. Se comprobará uno de estos cuatro tornillos (los
mas desfavorables) a cortante, aplastamiento, tracción, punzonamiento y tracción y
cortante actuando simultáneamente.
El esfuerzo cortante en cada uno de los tornillos será igual al de la unión dividido por el
número de tornillos dispuestos (en este caso 10. Es decir: Fv,Ed = V/10
El axil de tracción que solicita a los tornillos que unen el ala inferior será igual a la fuerza
de tracción T de la figura 12 repartida entre los cuatro tornillos.
La fuerza de tracción T se obtiene dividiendo el momento flector a considerar en el
cálculo de la unión por la distancia entre los centros de gravedad de las alas de la
viga (cota d en la figura 12). Es decir: F = M/d y Ft, Ed = F/4
3. Predimensionado del número de tornillos.
En este tipo de unión, el axil de tracción se reparte, generalmente, entre los cuatro
tornillos dispuestos para unir el ala traccionada, de modo que, conocido el esfuerzo T,
se puede conocer el axil de tracción de cada uno de los tornillos y utilizar este valor
para predimensionar el tornillo. No conviene ajustar mucho este predimensionado, ya
que el tornillo también estará solicitado a cortante.
4. Comprobación de los tornillos: Se deben verificar cinco condiciones:
1. A tracción: Ft,Ed ≤ Ft,Rd (con los valores de Ft, Rd de la tabla 4)
2. A punzonamiento (tabla 5)
3. A cortante: Fv,Ed ≤ Fv,Rd (con los valores de Fv, Rd de la tabla 2)
4. A aplastamiento: Igual que en el epígrafe 5.2. el esfuerzo en los tornillos no es ni
perpendicular ni paralelo a los bordes de las chapas, por lo que deben cumplirse
todas las limitaciones constructivas. La condición es: Fv,Ed ≤ Fb,Rd
5. Comprobación combinada de tracción y cortante:
Se debe hacer la comprobación adicional: , ,
, ,
,
,
v Ed t Ed
v Rd t Rd
F F
1 0
F 1 4 F
 

Siendo Fv,Ed y Ft,Rd los esfuerzos que solicitan al tornillo, y Fv,Rd y Ft, Rd las resistencias a
cortante y tracción respectivamente (valores calculados en las tablas del Anejo A)
6. Comprobación de las chapas taladradas a tracción. En esta unión no tiene sentido
hacer esta comprobación
7. Comprobación de la rigidez de la chapa frontal. Al ser un nudo rígido se debe
garantizar que no se producen giros relativos entre las barras a unir. Sería necesario
comprobar la rigidez de la chapa frontal, y caso de no ser suficiente aumentar su
espesor. Es este documento no se incluye dicha comprobación al no ser objeto del
mismo.
8. Diseño del detalle constructivo: Una vez finalizadas todas las comprobaciones se
debe dibujar el detalle de la unión acotando las distancias a bordes y distancias entre
taladros e indicando el numero, diámetro y tipo de acero de los tornillos dispuestos.
10
6 Conclusión
A lo largo de este documento se han presentado las comprobaciones a realizar en los
tornillos no pretensados en función del esfuerzo que los solicita.
Para facilitar la comprensión del proceso, éste se ha presentado paso a paso en tres
ejemplos de aplicación práctica, cada uno de ellos con una solicitación diferente en
los tornillos.
7 Aplicación práctica propuesta
Dado el nudo A de la figura 13, se pide el diseño y
cálculo del mismo con tornillos.
El ejercicio propuesto tiene múltiples soluciones posibles.
En el anejo 2 de este documento se proponen algunas.
10kN
A
25 kN
HEB 140
IPE 300
8 Bibliografía
8.1 Libros:
[1] MINISTERIO de la VIVIENDA: “Documento Básico SE-A Acero”, Código Técnico de
Edificación y “Documento Básico SE Seguridad Estructural”, Disponible en:
http://www.codigotecnico.org
[2] Monfort Lleonart, J.: “Estructuras Metálicas en Edificación adaptado al CTE”
Editorial Universidad Politécnica de Valencia ISBN 84-8363-021-4
[3] Ejemplos prácticos resueltos en “Problemas de estructuras metálicas adaptados al
Código Técnico” capítulos 6 y 7. Autores: Monfort Lleonart, J. Pardo Ros, J.L., Guardiola
Víllora, A. Ed. Universidad Politécnica de Valencia. ISBN 978-84-8363-322-9
8.2 Otras fuentes:
[1] Polimedia “Clasificacion de las uniones atornilladas” Autora: Arianna Guardiola
Víllora. Disponible en: http://hdl.handle.net/10251/16429
[2] Polimedia “Criterios de diseño de las uniones en estructuras de acero para
edificación” Disponible en: http://hdl.handle.net/10251/7820
Autora: Arianna Guardiola Víllora.
8.3 Tablas y figuras
El contenido de todas las tablas ha sido calculado por Guardiola Víllora, A. con las
expresiones indicadas. Todos los dibujos incluidos en este documento han sido
realizados por Guardiola Víllora, A.
Uniones con tornillos no pretensados
Arianna Guardiola Víllora 11
ANEJO 1
Tabla 1. Holgura nominal de los taladros
M 10 M 12 M 16 M 20 M 24
1 mm 1 mm 2 mm 2 mm 2 mm
RESISTENCIA a CORTANTE TORNILLOS NO PRETENSADOS
Cuando el plano de corte está en el vástago
2
d
d
A A
4
 
 
,
, ub
v Rd
M2
0 5 f A
F n

 
 
Tabla 2. SIMPLE CORTADURA: n = 1
ACERO
TORNILLOS
ACERO
4.6
ACERO
5.6
ACERO
6.8
ACERO
8.8
ACERO 10.9
d(mm) fub = 400N/mm2
fub = 500N/mm2
fub = 600N/mm2
fub = 800N/mm2
fub = 1000N/mm2
M 10 10 78 12 480 N 15 600 N 18 720 N 24 960 N 31 200 N
M 12 12 113 18 080 N 22 600 N 27 120 N 36 160 N 45 200 N
M 16 16 201 32 160 N 40 200 N 48 240 N 64 320 N 80 400 N
M 20 20 314 50 240 N 62 800 N 75 360 N 100 480 N 125 600 N
M 24 24 452 72 320 N 90 400 N 108 480 N 144 640 N 180 800 N
Tabla 3. DOBLE CORTADURA: n = 2
ACERO
TORNILLOS
ACERO
4.6
ACERO
5.6
ACERO
6.8
ACERO
8.8
ACERO 10.9
d(mm) fub = 400N/mm2
fub = 500N/mm2
fub = 600N/mm2
fub = 800N/mm2
fub = 1000N/mm2
M 10 10 78 24 960 N 31 200 N 37 440 N 49 920 N 62 400 N
M 12 12 113 36 160 N 45 200 N 54 240 N 72 320 N 90 400 N
M 16 16 201 64 320 N 80 400 N 96 480 N 128 640 N 160 800 N
M 20 20 314 100 480 N 125 600 N 150 720 N 200 960 N 251 200 N
M 24 24 452 144 640 N 180 800 N 216 960 N 289 280 N 361 600 N
RESISTENCIA a TRACCION TORNILLOS NO PRETENSADOS
Tabla 4 ,
, ub s
t Rd
M2
0 9 f A
F

 

ACERO
TORNILLOS
ACERO
4.6
ACERO
5.6
ACERO
6.8
ACERO
8.8
ACERO 10.9
d(mm) fub = 400N/mm2
fub = 500N/mm2
fub = 600N/mm2
fub = 800N/mm2
fub = 1000N/mm2
M 10 10 58 16 704 N 20 880 N 25 056 N 33 408 N 41 760 N
M 12 12 84,3 24 278 N 30 348 N 36 417 N 48 556 N 60 696 N
M 16 16 157 45 216 N 56 520 N 67 824 N 90 432 N 113 040 N
M 20 20 245 70 560 N 88 200 N 105 840 N 141 120 N 176 400 N
M 24 24 353 101 664 N 127 080 N 152 496 N 203 328 N 254 160 N
COMPROBACION A PUNZONAMIENTO* PARA ACERO S 275  fu = 410
Tabla 5 min
ub
u
fd
t
6 f
 
ACERO
TORNILLOS
ACERO
4.6
ACERO
5.6
ACERO
6.8
ACERO
8.8
ACERO 10.9
*
No es necesario realizar la comprobación si el espesor de la chapa bajo la cabeza o
tuerca del tornillo es mayor que tmin
12
d(mm) fub = 400N/mm2
fub = 500N/mm2
fub = 600N/mm2
fub = 800N/mm2
fub = 1000N/mm2
M 10 10 tmin > 1,6 mm 2,0 mm 2,4 mm 3,2 mm 4,0 mm
M 12 12 tmin > 1,9 mm 2,4 mm 2,9 mm 3,9 mm 4,8 mm
M 16 16 tmin > 2,6 mm 3,2 mm 3,9 mm 5,2 mm 6,5 mm
M 20 20 tmin > 3,2 mm 4,0 mm 4,8 mm 6,5 mm 8,1 mm
M 24 24 tmin > 3,9 mm 48 mm 5,8 mm 7,8 mm 9,7 mm
ANEJO 2
La figura 14 muestra dos posibles diseños de la unión propuesta. Ambas soluciones
pueden realizarse con un número de tornillos mayor o menor dependiendo del
diámetro utilizado y la calidad del acero de los tornillos.
90
155
40 60
20
80 60
20
9033,9
41
10
IPE 300
HEB 140
12
6 M 12x45 6.8
80
75
40
40
32,5
HEB 140
140
34 160
IPE 300
HEB 140
10,7
10
30 30100
30
30
100
5555 50
25 46 2546
33
46,5
4 M 12x45 6.8
Figura 14. Posibles soluciones de la unión propuesta

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Uniones atornilladas

  • 1. Diseño y cálculo de uniones con tornillos no pretensados Apellidos, nombre Arianna Guardiola Víllora (aguardio@mes.upv.es) Departamento Mecánica del Medio Continuo y Teoría de Estructuras Centro Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Valencia
  • 2. 2 1 Resumen de las ideas clave En este artículo se presentan las condiciones, disposiciones constructivas y expresiones matemáticas que establece el Documento Básico Seguridad Estructural Acero del Código Técnico de la Edificación (DB-SE-A) para diseñar y calcular uniones atornilladas con tornillos no pretensados. 2 Introducción y objetivos El DB-SE-A indica las solicitaciones a considerar para el cálculo de las uniones rígidas y articuladas en estructuras de acero, las expresiones matemáticas a utilizar para dimensionar los tornillos y las disposiciones constructivas que se deben cumplir para poder aplicar dichas fórmulas y permitir la ejecución de las uniones. En este artículo se presentan dichas expresiones y su aplicación a tres casos tipo, de modo que cuando el alumno finalice la lectura de este documento será capaz de diseñar y calcular una unión atornillada considerando las disposiciones de la norma. 3 Solicitaciones a considerar en el diseño y cálculo de una unión entre barras de acero. En el diseño y cálculo de una unión entre barras de acero se consideran solicitaciones diferentes para la unión, los tornillos y las chapas. En este apartado se analizan los posibles esfuerzos que pueden solicitar a la unión y los elementos que la conforman. 3.1 Solicitaciones en la unión El DB-SE Acero establece que los esfuerzos para los que se deben dimensionar las uniones son, en uniones articuladas el axil o cortante que las solicita y al menos el 33% del axil o cortante resistente plástico de la barra unida, mientras que las uniones rígidas deberán transmitir el momento y cortante que las solicita y al menos el 50% del cortante y momento resistente plástico de la barra unida. Esto es: Solicitaciones a considerar en las uniones articuladas: VEd ó 33% Vpl,Rd NEd ó 33% Npl,Rd Solicitaciones a considerar en las uniones rígidas: MEd ó 50% Mpl,Rd VEd ó 50% Vpl,Rd 3.2 Solicitaciones en los tornillos Dependiendo del diseño de la unión, los tornillos estarán solicitados a cortante ó a axil (tracción o compresión). Los tornillos solicitados a compresión no requieren cálculo. La solicitación de tracción sobre el tornillo se representa por Ft,Ed mientras que la solicitación de cortante se representa por Fv,Ed. 3.3 Solicitaciones en las chapas taladradas Para poder ejecutar las uniones con tornillos es necesario taladrar las chapas, lo que supone una merma de su sección resistente. Se deben comprobar las chapas taladradas solicitadas a tracción, flexión o cortante. Las chapas taladradas
  • 3. Uniones con tornillos no pretensados Arianna Guardiola Víllora 3 solicitadas a compresión no se comprueban, ya que se considera que el área del tornillo sustituye a la del taladro. En este documento sólo se incluye la comprobación de las chapas taladradas solicitadas a tracción al ser la única que hay que realizar para los casos tipo presentados en el epígrafe 5 4 Comprobaciones de los tornillos no pretensados Las comprobaciones a realizar en los tornillos no pretensados dependen del esfuerzo que los solicita. De este modo distinguimos entre tornillos solicitados a cortante, tornillos solicitados a tracción y tornillos solicitados simultáneamente a tracción y cortante. 4.1 Tornillos solicitados a cortante 4.1.1. Comprobación a corte La condición que se debe cumplir es que la solicitación Fv,Ed ≤ Fv,Rd que es la resistencia a cortante de un tornillo Siendo , ,v Rd ub M2 A F n 0 5 f      Donde: n número de planos de corte, de valor 1 para simple cortadura (figura 1) y 2 para doble cortadura (figura 2) fub es la tensión ultima del acero de los tornillos Figura 1. Simple cortadura Figura 2. Doble cortadura A es el área del tornillo. Se toma Ad si el plano de corte está en el vástago del tornillo o AS si el plano de corte está en la parte roscada del tornillo gM2 = 1,25 es el coeficiente de minoración del acero estructural para uniones. En el caso de los tornillos solicitados a cortante, ésta es la condición la que se utiliza para predimensionar el número de tornillos necesarios para transmitir el esfuerzo. Con objeto de facilitar este predimensionado así como la comprobación a cortante, en las tablas 2 y 3 del Anejo A se ha calculado la resistencia de los tornillos no pretensados de distintos diámetros y calidades de acero trabajando a simple y doble cortadura. 4.1.2. Comprobación a aplastamiento La condición que se debe cumplir es que la solicitación Fv,Ed ≤ Fb,Rd que es la resistencia a aplastamiento de la chapa contra la caña del tornillo o del tornillo contra la chapa, tal y como se muestra en la figura 3. Siendo , , u b Rd M2 2 5 f d t F        , donde d es el diámetro del tornillo Figura 3. Aplastamiento de las chapas
  • 4. 4 fu es la tensión última del acero de las chapas (410 N/mm2 para acero S 275) gM2 = 1,25 es el coeficiente de minoración del acero estructural para uniones. t es el espesor mínimo a aplastamiento, el menor entre t1 y t2 en simple cortadura (figura 4) ó t1+t3 y t2 en doble cortadura (figura 5) t1 t2 Figura 5. Espesor mínimo a aplastamiento en simple cortadura t2 t3 t1 Figura 6. Espesor mínimo a aplastamiento en doble cortadura a el menor de          1 f f 4 1 d3 p d3 e u ub 0 1 0 1 ;;; Donde e1 es la distancia a borde frontal y p1 la distancia entre taladros en la dirección del esfuerzo, tal y como se indica en la figura 7. e p p1 1 1 e1 Figura 7. Distancias en la dirección del esfuerzo d0 es el diámetro del taladro, igual al del tornillo mas la holgura nominal. Los valores de la holgura nominal para los diámetros habituales se recogen en la tabla 1 del Anejo A. Esta comprobación se suele cumplir, generalmente, sin problemas. De no ser así, se puede aumentar el valor del coeficiente a aumentando las distancias e1 y p1 4.2 Tornillos solicitados a tracción 4.2.1. Comprobación a tracción La condición que se debe cumplir es que la solicitación Ft,Ed ≤ Ft,Rd, resistencia a tracción de un tornillo de valor: Mb s ubRd,t A f9,0F   As es la sección resistente de la parte roscada fub es la tensión ultima del acero de los tornillos Ft,Ed Figura 8. Tornillo solicitado a tracción En las uniones con tornillos solicitados a tracción esta es la condición que se utiliza para predimensionar el número de tornillos necesarios para transmitir el esfuerzo. Con objeto de facilitar el predimensionado y dimensionado de los tornillos se ha incluido en el Anejo A la tabla 4 en las que se ha calculado la resistencia de los tornillos no pretensados de distintos diámetros y calidades de acero trabajando a tracción.
  • 5. Uniones con tornillos no pretensados Arianna Guardiola Víllora 5 4.2.2. Comprobación a punzonamiento La condición que se debe cumplir es que la solicitación Ft,Ed ≤ Bp,Rd, resistencia a punzonamiento de la cabeza o la tuerca del tornillo contra la chapa (figura 9). No es necesario hacer esta comprobación si el menor espesor de la chapa bajo la cabeza o la tuerca cumple la condición: ub min u fd t 6 f   Ft,Ed Ft,Ed Figura 9. Punzonamiento En la tabla 5 del Anejo A se tabulan los espesores mínimos de las chapas a unir. 4.3 Tornillos solicitados a tracción y cortante simultáneamente Los tornillos solicitados a tracción y cortante simultáneamente deben cumplir, además de las condiciones de los epígrafes 4.1 y 4.2 la siguiente condición adicional: , , , , , , v Ed t Ed v Rd t Rd F F 1 0 F 1 4 F    Siendo Fv,Ed y Ft,Rd los esfuerzos que solicitan al tornillo, y Fv,Rd y Ft,Rd las resistencias a cortante y tracción respectivamente (expresiones de los epígrafes 4.1.1 y 4.2.1 y tablas del Anejo A) 5 Aplicación práctica En este apartado se incluyen los detalles constructivos y las comprobaciones a realizar correspondientes a tres tipos de uniones atornilladas: la primera en la que los tornillos trabajan a cortante, la segunda en la que los tornillos trabajan a tracción y la última en la que los tornillos trabajan simultáneamente a tracción y cortante. 5.1 Unión articulada con tornillos solicitados a cortante El nudo de la figura 10 corresponde a una unión articulada entre la barra de una celosía formada por dos perfiles en L y una cartela. La condición de articulación de la unión queda garantizada por la poca rigidez a flexión de los angulares, y no depende del modo de disponer los tornillos. Los perfiles en L de la figura 10(a) están solicitados a tracción mientras que los de la figura 10(b) lo están a compresión. Las fases del proceso de dimensionado de la unión son las siguientes: e p p1 1 1 e1 e p p1 1 1 e1 NEdNEd NEd NEd e2 e2 > 2d > 2d d0 (a) (b) Figura 10. Unión entre 2 angulares y una cartela
  • 6. 6 1. Determinación del esfuerzo a considerar en el dimensionado de la unión: Al tratarse de una unión articulada, el esfuerzo a considerar será el mayor entre NEd y el 33% del Npl, Rd del conjunto de los dos angulares. 2. Determinación del esfuerzo a considerar en el dimensionado de los tornillos: Los tornillos están solicitados a cortante. Se trata de una unión a doble cortadura, y los tornillos se deben comprobar a corte y a aplastamiento. 3. Predimensionado del número de tornillos. A partir del esfuerzo a considerar en la unión, y utilizando la tabla 3 del Anejo A, se hace un predimensionado del número de tornillos a utilizar. En este tipo de unión, si los perfiles son muy pequeños, puede haber problemas a la hora de disponer los taladros, por lo que es preferible utilizar tornillos de diámetros pequeños y aceros de buena calidad. 4. Comprobación de los tornillos a resistencia: Se debe verificar la condición: Fv,Ed ≤ Fv,Rd donde Fv,Rd es la resistencia a doble cortadura del tornillo elegido (tabla 3 Anejo A) multiplicada por el número de tornillos dispuestos. 5. Comprobación de los tornillos a aplastamiento. Para poder realizar la comprobación a aplastamiento, primero es necesario disponer los taladros en la unión. Las distancias a bordes (e1 y e2) y entre taladros (p1) acotadas en la figura 10 deben cumplir las siguientes condiciones: , 0 1 40 4 t 1 2 d e 12 t 150 mm          ; , 0 2 40 4 t 1 5 d e 12 t 150 mm          ; 0 1 14 t 2,2 d p 200 mm       Siendo d0 el diámetro del taladro y t el menor espesor de las chapas a unir. Además, para poder ejecutar la unión la distancia entre el taladro y el ala de la L perpendicular a la superficie taladrada debería ser mayor al doble del diámetro del tornillo utilizado, tal y como se indica en la figura 10. No obstante, en el caso de los perfiles en L, si la altura del ala no es excesiva, se podría aceptar una disposición que no cumpla esta última condición. Una vez situados los taladros, se puede calcular el valor de a como el menor entre:         1; f f ; 4 1 d3 p ; d3 e u ub 0 1 0 1 Y a continuación obtener la resistencia a aplastamiento por tornillo , , u b Rd M2 2 5 f d t F        6. Comprobación de las chapas taladradas a tracción. Esta comprobación se debe hacer sólo para la unión de la figura 10(a) ya que las chapas de la unión 10(b) están solicitadas a compresión. La comprobación consiste en verificar que el axil solicitación no supera la resistencia a tracción de la sección bruta: 0M y RdplEd fA NN    ,
  • 7. Uniones con tornillos no pretensados Arianna Guardiola Víllora 7 Y que el axil solicitación no supera la resistencia última de la sección neta:   2M unet Rd,u fA9,0 N    Siendo el área neta el área de los dos angulares menos los dos taladros tal y como se muestra en la figura 11. d0 t Figura 11. Area neta 7. Diseño del detalle constructivo: Una vez finalizadas todas las comprobaciones se debe dibujar el detalle de la unión acotando las distancias a bordes y distancias entre taladros e indicando el numero, diámetro y tipo de acero de los tornillos dispuestos. 5.2 Unión con tornillos solicitados a tracción El diseño de la figura 11 corresponde a un nudo articulado entre una barra vertical solicitada a tracción y una barra horizontal. La condición de articulación queda garantizada por la disposición de los tornillos de modo que la distancia entre los tornillos extremos no supera los dos tercios del canto del soporte. Todos los tornillos están solicitados a tracción, siendo las fases del dimensionado de la unión las siguientes: * fb t 2 3 hc p NEd 160 IPE HEB t e e < * Figura 11. Unión articulada viga-soporte 1. Determinación del esfuerzo a considerar en el dimensionado de la unión: Al tratarse de una unión articulada, el esfuerzo a considerar será el mayor entre NEd y el 33% del Npl, Rd del soporte. 2. Determinación del esfuerzo a considerar en el dimensionado de los tornillos: Los tornillos están solicitados a tracción y se deben comprobar a tracción y punzonamiento. 3. Predimensionado del número de tornillos. A partir del esfuerzo a considerar en la unión, y utilizando la tabla 4 del Anejo A, se hace un predimensionado del diámetro, tipo de acero y número de tornillos a utilizar. En este tipo de unión, es posible que el soporte, al estar solicitado a tracción sea muy pequeño, por lo que puede haber problemas a la hora de disponer los tornillos. Siendo necesario resolver la unión con sólo dos tornillos. 4. Comprobación de los tornillos a resistencia: Se debe verificar la condición: Ft,Ed ≤ Ft,Rd donde Ft,Rd es la resistencia a tracción del tornillo elegido (tabla 4 Anejo A) multiplicada por el número de tornillos dispuestos. 5. Comprobación de los tornillos a punzonamiento. No es necesario hacer esta comprobación si los espesores de las chapas bajo la cabeza o la tuerca del tornillo son
  • 8. 8 mayores que: d·fub / 6·fu En la tabla 5 del Anejo A se recogen los mínimos espesores admisibles para las chapas a unir (t y tfb en la figura 11) 6. Comprobación de las chapas taladradas. En este tipo de detalle no tiene sentido esta comprobación. 7. Disposición de los tornillos: Debido a que los tornillos están solicitados a tracción, el esfuerzo no es ni paralelo ni perpendicular a los bordes de las chapas, no siendo posible determinar cual es el borde frontal y cual el lateral. En estos casos se deben cumplir todas las limitaciones de distancias a bordes (e) y distancias entre taladros (p) establecidas por la norma: , · , · 0 0 40 4 t 1 2 d e 12 t 1 5 d 150 mm            0 0 2,2·d 14 t 14 10 140 mm p 3·d 200 mm          Siendo d0 el diámetro del taladro y t el menor espesor de las chapas a unir (chapa frontal y ala de la viga) Además, para poder atornillar es necesario que la distancia del eje del taladro a cualquier superficie perpendicular sea mayor o igual a dos diámetros (distancia acotada con un * en la figura 11) 8. Diseño del detalle constructivo: Una vez finalizadas todas las comprobaciones se debe dibujar el detalle de la unión acotando las distancias a bordes y distancias entre taladros, indicando el numero, diámetro y tipo de acero de los tornillos dispuestos, así como las dimensiones de la chapa frontal dispuesta. 5.3 Unión rígida con tornillos a tracción y cortante El nudo de la figura 12 corresponde a una prolongación rígida entre vigas resuelta con chapas frontales atornilladas. La unión está solicitada a flexión y cortante. El esfuerzo cortante que solicita a la unión se reparte por igual entre todos los tornillos. El momento flector que solicita a la unión tracciona las alas inferiores y comprime las superiores, de modo que los cuatro tornillos superiores están solicitados a compresión (no requiere cálculo) y los cuatro inferiores a tracción. Por tanto son los tornillos inferiores los que en este caso están solicitados a tracción y cortante simultáneamente, siendo las fases a seguir en el proceso de dimensionado de esta unión las siguientes: V T C Ed MEd d p p e * * 1 1 1 * * e1 * e2 p2 MEd tp Figura 12. Prolongación rígida con chapa frontal atornillada Por tanto son los tornillos inferiores los que en este caso están solicitados a tracción y cortante simultáneamente, siendo las fases a seguir en el proceso de dimensionado de esta unión las siguientes:
  • 9. Uniones con tornillos no pretensados Arianna Guardiola Víllora 9 1. Determinación del esfuerzo a considerar en el dimensionado de la unión: Al tratarse de una unión rígida, el esfuerzo a considerar será el mayor entre VEd y el 50% del Vpl,Rd en el extremo de la viga, y entre MEd y el 50% del Mpl,Rd de la viga a unir. 2. Determinación del esfuerzo a considerar en el dimensionado de los tornillos: Según el diseño de la figura 12, los diez tornillos dispuestos están solicitados a cortante (unión a simple cortadura) y los cuatro tornillos que unen las alas traccionadas (alas inferiores) están además solicitados a tracción. Se comprobará uno de estos cuatro tornillos (los mas desfavorables) a cortante, aplastamiento, tracción, punzonamiento y tracción y cortante actuando simultáneamente. El esfuerzo cortante en cada uno de los tornillos será igual al de la unión dividido por el número de tornillos dispuestos (en este caso 10. Es decir: Fv,Ed = V/10 El axil de tracción que solicita a los tornillos que unen el ala inferior será igual a la fuerza de tracción T de la figura 12 repartida entre los cuatro tornillos. La fuerza de tracción T se obtiene dividiendo el momento flector a considerar en el cálculo de la unión por la distancia entre los centros de gravedad de las alas de la viga (cota d en la figura 12). Es decir: F = M/d y Ft, Ed = F/4 3. Predimensionado del número de tornillos. En este tipo de unión, el axil de tracción se reparte, generalmente, entre los cuatro tornillos dispuestos para unir el ala traccionada, de modo que, conocido el esfuerzo T, se puede conocer el axil de tracción de cada uno de los tornillos y utilizar este valor para predimensionar el tornillo. No conviene ajustar mucho este predimensionado, ya que el tornillo también estará solicitado a cortante. 4. Comprobación de los tornillos: Se deben verificar cinco condiciones: 1. A tracción: Ft,Ed ≤ Ft,Rd (con los valores de Ft, Rd de la tabla 4) 2. A punzonamiento (tabla 5) 3. A cortante: Fv,Ed ≤ Fv,Rd (con los valores de Fv, Rd de la tabla 2) 4. A aplastamiento: Igual que en el epígrafe 5.2. el esfuerzo en los tornillos no es ni perpendicular ni paralelo a los bordes de las chapas, por lo que deben cumplirse todas las limitaciones constructivas. La condición es: Fv,Ed ≤ Fb,Rd 5. Comprobación combinada de tracción y cortante: Se debe hacer la comprobación adicional: , , , , , , v Ed t Ed v Rd t Rd F F 1 0 F 1 4 F    Siendo Fv,Ed y Ft,Rd los esfuerzos que solicitan al tornillo, y Fv,Rd y Ft, Rd las resistencias a cortante y tracción respectivamente (valores calculados en las tablas del Anejo A) 6. Comprobación de las chapas taladradas a tracción. En esta unión no tiene sentido hacer esta comprobación 7. Comprobación de la rigidez de la chapa frontal. Al ser un nudo rígido se debe garantizar que no se producen giros relativos entre las barras a unir. Sería necesario comprobar la rigidez de la chapa frontal, y caso de no ser suficiente aumentar su espesor. Es este documento no se incluye dicha comprobación al no ser objeto del mismo. 8. Diseño del detalle constructivo: Una vez finalizadas todas las comprobaciones se debe dibujar el detalle de la unión acotando las distancias a bordes y distancias entre taladros e indicando el numero, diámetro y tipo de acero de los tornillos dispuestos.
  • 10. 10 6 Conclusión A lo largo de este documento se han presentado las comprobaciones a realizar en los tornillos no pretensados en función del esfuerzo que los solicita. Para facilitar la comprensión del proceso, éste se ha presentado paso a paso en tres ejemplos de aplicación práctica, cada uno de ellos con una solicitación diferente en los tornillos. 7 Aplicación práctica propuesta Dado el nudo A de la figura 13, se pide el diseño y cálculo del mismo con tornillos. El ejercicio propuesto tiene múltiples soluciones posibles. En el anejo 2 de este documento se proponen algunas. 10kN A 25 kN HEB 140 IPE 300 8 Bibliografía 8.1 Libros: [1] MINISTERIO de la VIVIENDA: “Documento Básico SE-A Acero”, Código Técnico de Edificación y “Documento Básico SE Seguridad Estructural”, Disponible en: http://www.codigotecnico.org [2] Monfort Lleonart, J.: “Estructuras Metálicas en Edificación adaptado al CTE” Editorial Universidad Politécnica de Valencia ISBN 84-8363-021-4 [3] Ejemplos prácticos resueltos en “Problemas de estructuras metálicas adaptados al Código Técnico” capítulos 6 y 7. Autores: Monfort Lleonart, J. Pardo Ros, J.L., Guardiola Víllora, A. Ed. Universidad Politécnica de Valencia. ISBN 978-84-8363-322-9 8.2 Otras fuentes: [1] Polimedia “Clasificacion de las uniones atornilladas” Autora: Arianna Guardiola Víllora. Disponible en: http://hdl.handle.net/10251/16429 [2] Polimedia “Criterios de diseño de las uniones en estructuras de acero para edificación” Disponible en: http://hdl.handle.net/10251/7820 Autora: Arianna Guardiola Víllora. 8.3 Tablas y figuras El contenido de todas las tablas ha sido calculado por Guardiola Víllora, A. con las expresiones indicadas. Todos los dibujos incluidos en este documento han sido realizados por Guardiola Víllora, A.
  • 11. Uniones con tornillos no pretensados Arianna Guardiola Víllora 11 ANEJO 1 Tabla 1. Holgura nominal de los taladros M 10 M 12 M 16 M 20 M 24 1 mm 1 mm 2 mm 2 mm 2 mm RESISTENCIA a CORTANTE TORNILLOS NO PRETENSADOS Cuando el plano de corte está en el vástago 2 d d A A 4     , , ub v Rd M2 0 5 f A F n      Tabla 2. SIMPLE CORTADURA: n = 1 ACERO TORNILLOS ACERO 4.6 ACERO 5.6 ACERO 6.8 ACERO 8.8 ACERO 10.9 d(mm) fub = 400N/mm2 fub = 500N/mm2 fub = 600N/mm2 fub = 800N/mm2 fub = 1000N/mm2 M 10 10 78 12 480 N 15 600 N 18 720 N 24 960 N 31 200 N M 12 12 113 18 080 N 22 600 N 27 120 N 36 160 N 45 200 N M 16 16 201 32 160 N 40 200 N 48 240 N 64 320 N 80 400 N M 20 20 314 50 240 N 62 800 N 75 360 N 100 480 N 125 600 N M 24 24 452 72 320 N 90 400 N 108 480 N 144 640 N 180 800 N Tabla 3. DOBLE CORTADURA: n = 2 ACERO TORNILLOS ACERO 4.6 ACERO 5.6 ACERO 6.8 ACERO 8.8 ACERO 10.9 d(mm) fub = 400N/mm2 fub = 500N/mm2 fub = 600N/mm2 fub = 800N/mm2 fub = 1000N/mm2 M 10 10 78 24 960 N 31 200 N 37 440 N 49 920 N 62 400 N M 12 12 113 36 160 N 45 200 N 54 240 N 72 320 N 90 400 N M 16 16 201 64 320 N 80 400 N 96 480 N 128 640 N 160 800 N M 20 20 314 100 480 N 125 600 N 150 720 N 200 960 N 251 200 N M 24 24 452 144 640 N 180 800 N 216 960 N 289 280 N 361 600 N RESISTENCIA a TRACCION TORNILLOS NO PRETENSADOS Tabla 4 , , ub s t Rd M2 0 9 f A F     ACERO TORNILLOS ACERO 4.6 ACERO 5.6 ACERO 6.8 ACERO 8.8 ACERO 10.9 d(mm) fub = 400N/mm2 fub = 500N/mm2 fub = 600N/mm2 fub = 800N/mm2 fub = 1000N/mm2 M 10 10 58 16 704 N 20 880 N 25 056 N 33 408 N 41 760 N M 12 12 84,3 24 278 N 30 348 N 36 417 N 48 556 N 60 696 N M 16 16 157 45 216 N 56 520 N 67 824 N 90 432 N 113 040 N M 20 20 245 70 560 N 88 200 N 105 840 N 141 120 N 176 400 N M 24 24 353 101 664 N 127 080 N 152 496 N 203 328 N 254 160 N COMPROBACION A PUNZONAMIENTO* PARA ACERO S 275  fu = 410 Tabla 5 min ub u fd t 6 f   ACERO TORNILLOS ACERO 4.6 ACERO 5.6 ACERO 6.8 ACERO 8.8 ACERO 10.9 * No es necesario realizar la comprobación si el espesor de la chapa bajo la cabeza o tuerca del tornillo es mayor que tmin
  • 12. 12 d(mm) fub = 400N/mm2 fub = 500N/mm2 fub = 600N/mm2 fub = 800N/mm2 fub = 1000N/mm2 M 10 10 tmin > 1,6 mm 2,0 mm 2,4 mm 3,2 mm 4,0 mm M 12 12 tmin > 1,9 mm 2,4 mm 2,9 mm 3,9 mm 4,8 mm M 16 16 tmin > 2,6 mm 3,2 mm 3,9 mm 5,2 mm 6,5 mm M 20 20 tmin > 3,2 mm 4,0 mm 4,8 mm 6,5 mm 8,1 mm M 24 24 tmin > 3,9 mm 48 mm 5,8 mm 7,8 mm 9,7 mm ANEJO 2 La figura 14 muestra dos posibles diseños de la unión propuesta. Ambas soluciones pueden realizarse con un número de tornillos mayor o menor dependiendo del diámetro utilizado y la calidad del acero de los tornillos. 90 155 40 60 20 80 60 20 9033,9 41 10 IPE 300 HEB 140 12 6 M 12x45 6.8 80 75 40 40 32,5 HEB 140 140 34 160 IPE 300 HEB 140 10,7 10 30 30100 30 30 100 5555 50 25 46 2546 33 46,5 4 M 12x45 6.8 Figura 14. Posibles soluciones de la unión propuesta