MXPA01004523A

MXPA01004523A - Tornillo de roscado.

Info

Publication number: MXPA01004523A
Application number: MXPA01004523A
Authority: MX
Inventors: Ulrich Hettich
Original assignee: Hettich Ludwig & Co
Priority date: 1998-11-05
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 2002-09-18
Also published as: ATE229133T1; CA2349358C; AU747933B2; WO2000028225A1; EP1127222B1; CA2349358A1; EP1127222A1; US6623228B1; AU5852899A; DE59903688D1; DE29819813U1; ES2188236T3

Abstract

La invencion se refiere a un tornillo de roscado para atornillarse dentro de un agujero pretaladrado en concreto, muro de ladrillo o similar. El tornillo de la invencion esta caracterizado porque la superficie de rosca del tornillo de soporte AOn del flanco de rosca de tornillo tensado que esta graduado a la longitud de la rosca de tornillo de soporte he y que se corta dentro de la pared del orificio del agujero pretaladrado se comporta como en la formula (1) en relacion con el diametro de agujero nominal (db) siendo k una constante del valor k ? 2.5.

Description

TORN ILLO DE ROSCADO La invención se refiere a un tornillo de roscado para ser atornillado dentro de un agujero pretaladrado en concreto, mampostería o si milar. Dicho tornil lo de roscado adaptado para ser atornillado dentro de concreto, mampostería o simi lar sin una espiga es conocido a partir del documento EP 0 623 759 B 1 . La geometría de la rosca en este caso está definida por los rangos de valores para la relación entre el diámetro externo y el diámetro de núcleo, la relación entre el diámetro externo y el paso de la rosca, y para el ángulo de flanco de la rosca . La geometría de rosca por tanto está determinada por tres parámetros que pueden ser seleccionados a partir de los rangos reclamados para obtener los tornillos que cumplirán con los requerimientos particulares en la práctica. Como es bien conocido, la capacidad de soporte de carga para anclajes en concreto puede describirse mediante una relación funcional entre la resistencia del concreto ßw, la longitud de rosca del soporte de carga o profundidad de anclaje he, y la carga de rotura F como se define mediante la siguiente ecuación (1 ) en donde m es una constante que tiene un valor de m = 13 para concreto no agrietado y m = 7 para concreto agrietado. Aunque los tornillos de roscado conocidos logran estas cargas estáticas, no pueden introducir las cargas correspondientes en concreto agrietado. Es el objeto de la invención idear un tornillo formador de rosca del tipo descrito inicia lmente de manera que se log ra una alta capacidad de transporte de carga incluso de concreto agrietado o mampostería. Este objeto se cumple, de acuerdo con la invención mediante la reivindicación 1 . Se proporciona un tornillo, el cual , cuando se utiliza, perm ite que las cargas transferibles en concreto o mampostería en las cuales hay grietas, especialmente las grietas dinámicas que pueden ocurrir, alcancen el nivel de capacidad de transporte de carga, tanto en concreto no agrietado como en el agrietado. La ¡nvención proporciona al ingeniero de diseño una ayuda de dimensionamiento simple para la configuración de rosca y ofrece al usuario un criterio simple de elección para seleccionar el tamaño de tornillo adecuado dependiendo de las circunstancias de carga particulares. La configuración de la rosca de un tornillo de acuerdo con la reivindicación 1 toma en cuenta que, en concreto agrietado, solamente ciertas presiones pueden ser transmitidas entre el flanco roscado y el concreto. Esto se basa en el hallazgo de que la superficie de soporte de carga general AO de los flancos de rosca en el concreto o la mampostería requeridos para introducir la carga deben ser proporcionales a la carga de rotura estática F de acuerdo con la ecuación (1 ).

AO = k' • he .1 5 (2) en donde k' es una constante. El valor de AO puede determinarse a partir de la siguiente relación: en donde da diámetro de rosca externo dbe dimensión de borde de broca de la herramienta de perforación para producir el agujero pretaladrado paso.

Una relación entre los diámetros indicados, el paso p de la rosca y ía superficie de soporte de carga AO de los flancos de rosca pueden establecerse mediante la ecuación (3). Si se relaciona la superficie de soporte de carga completa AO con la longitud de rosca de soporte de carga he, el resultado es una relación entre la superficie estandarizada AOn y la longitud de rosca de soporte de carga he con en donde k' es una constante y la dimensión del valor AOn está dado en mm. La longitud de la rosca he es proporcional al diámetro db de agujero pretaladrado. La ecuación (4), por lo tanto, puede rescribirse como AOn = k ^q (5) en donde k es una constante que tiene un valor de 1 < k < 2.5. La modalidad preferida del tornillo de roscado de acuerdo con la invención es uno con el cual el paso p de la rosca cumple la relación da - dbe P < 10 • (6) en donde da = es el diámetro de la rosca y dbe = es la dimensión del borde de broca de una herramienta de perforación para el agujero pretaladrado. En una modalidad práctica se prefiere seleccionar el diámetro del núcleo dk de la rosca mediante 0.2 a 1 mm más pequeño que el diámetro nominal db de agujero pretaladrado. La superficie de soporte de carga AO de los flancos roscados es una función del paso p, el diámetro de rosca externo da, y la dimensión de borde de broca dbe, como se indicó antes en la ecuación (3). Por tanto también la superficie estandarizada AOn relacionada con la longitud de la rosca de soporte de carga he depende de esos factores p, da y dbe. Un rango de valores de paso pequeños es de particular interés para el uso práctico de la invención. Para este rango, la relación entre el paso p y el diámetro de agujero nominal db es p < 5 p (7) En ei ra ngo de valores de paso pequeños q ue satisfacen la ecuación (7) el valor k puede seleccionarse en tanto que se hace un uso total del rango desde 1 < k < 2.5 sin importar los diámetros de rosca externa variables debidos a las tolerancias de fabricación . La dependencia indicada en la reivindicación 1 de la superficie de rosca de soporte de carga AOn sobre el diámetro de agujero nominal db depende de la magnitud del ángulo de flanco de la rosca . De acuerdo con otra modificación de la invención , un ángulo de rosca alfa > 5 ° se prefiere (cf. DI N 2244) . Si la rosca es de un diseño no simétrico los ángulos de diseño de flanco parcial, que medido cada uno con respecto a un plano transversal E tiene valores diferentes. Sin embargo, la suma de esos ángulos de flanco parciales deben también cumplir la relación de alfa . + alfa2 > 5 °. Un rango preferido de ángulos de flanco utilizados con el tornillo de acuerdo con la invención, o la .suma de ángulos de flanco parciales es 30 ° < alfa = 50 °. Un rango de 1 .75 < k < 2.0, especialmente un valor de aproximadamente k = 1 .75 se prefiere para la constante k. Este rango de k limitado o el valor k indicado han probado ser favorables en particular con tornillos que tienen diámetros mayores. Además, es ventajoso si el diámetro de roscar externo da está diseñado para ensancharse en forma cónica hacia la cabeza de tornillo en un ángulo de cono ß de entre 0° y 5°, por lo menos sobre parte de la extensión axial del tornillo, especialmente si las profundidades de fijación son mayores debido a que con ellas los agujeros previamente perforados se vuelven automáticamente cónicos. Dicho ensanchamiento cónico, puede ser proporcionado también para el núcleo de la rosca, ya sea como una alternativa a o junto con el ensanchamiento cónico del diámetro de rosca externo. Cuando se carga, el tornillo experimenta su mayor expansión cuando sale desde el agujero roscado. A fin de reducir las deformaciones peligrosas que ocurren ah í, particularmente la tensión de muesca, otra modalidad ventajosa del tornillo de acuerdo con la invención se forma con un perfil de rosca que cambia continuamente desde un perfil básico de borde agudo hasta un perfil de rosca redondo, por lo menos sobre parte de la extensión axial del tornillo. Este perfil de rosca redondo termina en ia ubicación de la mayor expansión del tornillo cargado, es decir en la transición desde la rosca al cuerpo del tornillo. A continuación se describirá la invención con mayor detalle, a manera de ejemplo, con referencia a los dibujos diagramáticos, en los cuales: La figura 1 es una vista en perspectiva de un tornillo 2 de acuerdo con la invención roscado dentro de un agujero parcialmente pretaladrado 1 en concreto o mampostería, con el orificio separado; La figura 2 es una ilustración del agujero pretaladrado 1 que tiene una rosca 3 cortada por el tornillo 2 , que muestra el orificio después de que el tornillo ha sido desenroscado de este pero de otra manera en la misma presentación que en la figura 1 ; Las figura 3 y 4 muestran cada una un diente de la rosca que tiene ángulos de flanco de diferente diseño, como puede implementarse con un tornillo de acuerdo con la invención ; Las figura 5 a 8 son vistas parciales en sección transversal de las porciones de rosca de diferentes modalidades de tornillos de acuerdo con la ¡nvención . Las dimensiones y tamaños esenciales de la geometría de rosca explicada anteriormente con referencia a las ecuaciones 1 a 5 son registradas para mejor ilustración en las figuras 1 y 2. De acuerdo con la ecuación 5 antes desarrollada, la superficie de soporte de carga AO depende de un parámetro geométrico solamente, es decir el diámetro nominal db del agujero pretaladrado y del valor de la constante k que se puede seleccionar entre el valor numérico 1 y el valor número 2.5. Esto da al ingeniero de diseño del tornillo un medio simple de dimensionamiento de los tamaños decisivos para la configuración de rosca, ofreciéndole una mayor amplitud de variación que el tornillo conocido descrito ¡nicialmente. El dimensionamiento dentro de la escala reivindicada para la constante k se hace siempre dentro de los límites de carga admisibles también en concreto agrietado. La figura 3 es una elevación en sección parcial de un tornillo de acuerdo con la invención, que muestra un diente de la rosca con flancos que son simétricos a un plano transversal E. El ángulo de flanco alfa (a) es en este caso de 50°. En los valores prácticos de alfa están sobre 5o, preferiblemente ubicándose en la escala de entre 30° y 50°, El diente de rosca mostrado en la figura 4 tiene flancos que están inclinados en diferentes ángulos alfa-t y alfa? con respecto al plano transversal E de manera que el diente de rosca no es simétrico con respecto al plano transversal E. El ángulo de flanco parcial alfa incluido entre el plano E y el flanco que confronta la dirección del tornillo es de 10°, considerando que el ángulo de flanco parcial alfa2 del flanco que confronta a la cabeza de tornillo es de aproximadamente 35°. Asimismo con esta configuración de diente de rosca asimétrica, la suma de los ángulos de flanco alfa-i, alfa? se ubica preferiblemente en el rango entre 30° y 50°. En las modalidades mostradas en las figuras 5 a 7, por lo menos a través de una porción , la porción de rosca del tornillo es ideada para tener una conicidad que incrementa hacia la cabeza del tornillo. Esto se logra en diferentes formas de acuerdo con las figuras 5 a 7: En la figura 5 el diámetro externo da se ensancha en forma cónica, en tanto que el diámetro del núcleo dk permanece constante. En otras palabras, la profundidad del diente se incrementa continuamente hacia la cabeza del tornillo, en la porción de rosca cónica. En la modalidad de acuerdo con la figura 6 el diámetro externo da es constante en el rango cónico también, en tanto que el diámetro de núcleo dk se ensancha en forma cónica.

En la figura 7 finalmente, tanto el diámetro de núcleo dk como el diámetro externo da de la rosca se ensanchan en forma cónica hacia la cabeza del tornillo. El ángulo de cono en todos lo casos se ubica en el rango de 0 ° < ß < 5 °. La mayor elongación del tornillo ocurre en la región donde la rosca sale del agujero de rosca correspondiente. En esta región , las tensiones de muesca en particular se vuelven mayores. Por esta razón la rosca es redondeada progresivamente en la dirección de la cabeza del tornillo (no mostrado) en la zona marcada A en la modalidad mostrada en la figura 8, al mismo tiempo que se está ensanchando. Esto es efectivo para reducir los picos de las tensiones de muesca, particularmente grandes en esta área con los tornillos que están sujetos a tensiones invertidas repetidas. La falla a la fatiga se evita de esta manera. Las características descritas en la especificación, reivindicaciones y dibujos puede ser esencial para la implementación de la invención en sus diferentes modificaciones tanto individual como en combinación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un tornillo de roscado para ser atornillado dentro de un agujero pretaladrado en concreto, mampostería o similar, caracterizado porque la superficie de rosca de soporte de carga AOn del flanco de rosca cargado, cuya superficie está estandarizada a la longitud de rosca de soporte de carga he y cortada en la pared del agujero pretaladrado depende del diámetro nominal db del agujero pretaladrado como sigue:

AOn = k«Vdb en donde k es una constante la cual es el valor es 1 < k < 2.5. 2. El tornillo de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque el paso p de la rosca satisface la relación p < 10«da-dbe 2 en donde da = es el diámetro de rosca y dbe = es la dimensión del borde de broca de una herramienta de perforación para el agujero pretaladrado.

3. El tornillo de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el paso p de la rosca depende del diámetro nominal db como sigue: p < 5« 3Vdbe« k

4. El tornillo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la rosca tiene un ángulo II de flanco alfa > 5 °.

5. El tornillo de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque por lo menos un ángulo de flanco parcial es

6. El tornillo de conformidad con la reivindicación 4 o 5 caracterizado porque el ángulo de flanco o el ángulo de flanco parcial es 30 ° < alfa = 50 °.

7. El tornillo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la constante k se ubica en el rango de 1.75 < k < 2.0 especialmente teniendo un valor de k = 1.75.

8. El tornillo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el diámetro de rosca externo (da) está diseñado para ensancharse en forma cónica hacia la cabeza del tornillo por lo menos sobre una parte de la extensión axial del tornillo.

9. El tornillo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el diámetro de núcleo de la rosca (dk) está diseñado para ensancharse en forma cónica hacia del cabeza del tornillo por lo menos sobre una parte de la extensión axial del tornillo.

10. El tornillo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque, empezando desde un perfil básico de borde agudo, el perfil de rosca cambia continuamente dentro de un perfil de rosca redondeado por lo menos sobre parte de la extensión axial del tornillo, el perfil de rosca redondeado que termina en la ubicación de mayor alargamiento del tornillo cargado, es decir, en la transición de la rosca al eje de tornillo. RESU M E N La ¡nvención se refiere a un tornillo de roscado para atornillarse dentro de un agujero pretaladrado en concreto, muro de ladrillo o similar. El tornil lo de la invención está caracterizado porque la superficie de rosca del tornillo de soporte AOn del flanco de rosca de tornillo tensado que está graduado a la longitud de la rosca de tornillo de soporte he y que se corta dentro de la pared del orificio del agujero pretaladrado se comporta como en la fórmula (I) en relación con el diámetro de agujero nominal (db) siendo k una constante del valor k < 2.5. £>'/ ?S 23