Verificación normativa de tornillos y tornillos pretensados según la norma china

Tornillos

Los tornillos se verifican según GB 50017, Cl. 11.4. La fuerza de tracción y cortante en cada tornillo se determina mediante análisis por elementos finitos. Las fuerzas de palanca se determinan mediante análisis por elementos finitos y se tienen en cuenta. Cada plano de cortante se verifica individualmente. La placa en el apoyo se verifica frente a la suma de fuerzas cortantes en los planos cercanos.

Resistencias de cálculo a tracción y cortante de un tornillo; f_ub[MPa] – resistencia última de un tornillo; derivada de la Tabla 4.4.6

Tornillo a tracción

Un tornillo sometido a una fuerza de tracción se calcula según Cl. 11.4.1.2 y debe satisfacer:

\[ N_t \le N_t^b = A_s \cdot f_t^b \]

donde:

• N_t – fuerza de tracción en un tornillo
• N_t^b – capacidad de cálculo a tracción
• \( A_s = \frac{\pi d_e^2}{4} \) – área de tensión de tracción de un tornillo
• d_e – diámetro efectivo de un tornillo en la sección roscada
• f_t^b – resistencia de cálculo a tracción de un tornillo

Tornillos a cortante

Un tornillo sometido a una fuerza cortante se calcula según Cl. 11.4.1.1 y debe satisfacer:

\[ N_v \le N_v^b = A_g \cdot f_v^b \]

donde:

• N_v – fuerza cortante en un tornillo en el plano analizado
• \( A_g = \frac{\pi d^2}{4} \) – área de la sección transversal bruta de un tornillo
• d – diámetro nominal de un tornillo
• f_v^b – resistencia de cálculo a cortante de un tornillo

Cada plano de cortante se verifica individualmente, es decir, el número de planos de cortante n_v = 1.

Tornillos a tracción y cortante combinados

Un tornillo cargado simultáneamente a cortante y tracción se calcula según Cl. 11.4.1.3 y debe satisfacer:

\[ \sqrt{\left ( \frac{N_v}{N_v^b} \right ) ^2 + \left ( \frac{N_t}{N_t^b} \right ) ^2} \le 1.0 \]

donde:

• N_v – fuerza cortante en un tornillo en el plano analizado
• N_t – fuerza de tracción en un tornillo
• N_v^b – resistencia de cálculo a cortante de un tornillo
• N_t^b – resistencia de cálculo a tracción de un tornillo

Tornillos a aplastamiento

Una placa sometida a una fuerza de aplastamiento debida a un tornillo a cortante se calcula según Cl. 11.4.1.1 y debe satisfacer:

\[ N_v \le N_c^b = d\cdot t \cdot f_c^b \]

donde:

• N_v – fuerza cortante que actúa sobre una placa; suma vectorial de las fuerzas cortantes en los planos cercanos
• d – diámetro nominal del tornillo
• t – espesor de la placa
• f_c^b – resistencia de cálculo a aplastamiento de una placa

Resistencia de cálculo a aplastamiento de una placa; f_u – resistencia última de una placa; derivada de la Tabla 4.4.6

Tornillos pretensados

El tornillo de alta resistencia en unión por rozamiento se calcula según Cl. 11.4.2.

Tornillos pretensados a tracción

La resistencia a tracción de un tornillo pretensado se determina como:

\[ N_t \le N_t^b = 0.8 \cdot P \]

donde:

• N_t – fuerza de tracción en un tornillo
• N_t^b – capacidad de cálculo a tracción
• P – pretensado de un tornillo de alta resistencia – Tabla 11.4.2-2

Tabla 11.4.2-2 – pretensado de un tornillo de alta resistencia P [kN]

Un tornillo pretensado que no figura en la Tabla 11.4.2-2 sometido a una fuerza de tracción se calcula según Cl. 11.4.1.2 y debe satisfacer:

\[ N_t \le N_t^b = A_s \cdot f_t^b \]

donde:

• N_t – fuerza de tracción en un tornillo
• N_t^b – capacidad de cálculo a tracción
• \( A_s = \frac{\pi d_e^2}{4} \) – área de tensión de tracción de un tornillo
• d_e – diámetro efectivo de un tornillo en la sección roscada
• f_t^b – resistencia de cálculo a tracción de un tornillo

Tornillos pretensados a cortante

La resistencia de cálculo a cortante de un tornillo pretensado se determina según Cl. 11.4.2.1:

\[ N_v \le N_v^b = 0.9 k \mu P \]

donde:

• N_v – fuerza cortante en el plano analizado
• N_v^b – resistencia de cálculo a cortante de un tornillo
• k – factor para los agujeros de los tornillos; k = 1 para agujeros normales, k = 0.85 para agujeros sobredimensionados, k = 0.6 para agujeros ranurados
• μ – coeficiente de deslizamiento en la interfaz de rozamiento tomado de la Tabla 11.4.2-1; editable en la configuración de la norma
• P = N_t^b / 0.8 – pretensado de un tornillo de alta resistencia para tornillos que no figuran en la Tabla 11.4.2-2

Cada plano de cortante se verifica individualmente, es decir, el número de planos de cortante n_f = 1.

Tornillos pretensados a tracción y cortante combinados

Un tornillo cargado simultáneamente a cortante y tracción se calcula según Cl. 11.4.2.3 y debe satisfacer:

\[ \frac{N_v}{N_v^b} + \frac{N_t}{N_t^b} \le 1.0 \]

donde:

• N_v – fuerza cortante en el plano analizado
• N_t – fuerza de tracción en un tornillo
• N_v^b – resistencia de cálculo a cortante de un tornillo
• N_t^b – resistencia de cálculo a tracción de un tornillo