Calculadora de capacidad de carga de tornillo en doble cortante

Estime la carga de rotura por cortante de un tornillo en doble cortante: la configuración estándar de horquilla, en la que el tornillo atraviesa el agujero de un rod end entre dos orejas del soporte.

FASTENER SHEAR STRENGTH · ASME B18.2.1 DIMENSIONS

Capacidad de carga de tornillo en doble cortante

Estima la carga de rotura por cortante de un tornillo en doble cortante: la configuración estándar de horquilla, en la que el tornillo atraviesa el agujero de un rod end entre dos orejas del soporte.

Diámetro del tornillo (D)
[Pulgadas]

Supone que el vástago sin rosca abarca ambos planos de cortante; una buena práctica de diseño de horquillas mantiene las roscas fuera del plano de cortante.

Grado / material del tornillo
τ ≈ 0.6 × UTS

Carga de cortante de trabajo (P)
[lbf]

Multiplicador dinámico de choque (Kd)
Guía SYZ

Capacidad estimada en doble cortante

35,343 lbf

Capacidad en cortante simple (un plano): 17,671 lbf

✔ Sf = 2.01 : 1 — margen adecuado según la guía de SYZ (Sf ≥ 2.0).

Modelo de ingeniería (aproximación, no una clasificación de cortante certificada)

Referencia estándar Los diámetros nominales de tornillos siguen ASME B18.2.1. Una resistencia a cortante ≈ 0.6 × la resistencia última a tracción es una aproximación de ingeniería muy usada, no un valor único normalizado; para la resistencia a cortante certificada, consulte los datos de ensayo de fijaciones ASTM F606 o la clasificación de cortante publicada por el fabricante.

Método de cálculo A = π/4·D² · Double Shear = 2 × A × τ · Sf = Capacity / (P × Kd)

Supuestos y limitaciones

Supone que el vástago del tornillo (no las roscas) abarca ambos planos de cortante; verifique que su longitud de agarre mantiene las roscas fuera de la unión.
τ≈0.6×UTS es una aproximación habitual, no un valor garantizado; la resistencia real a cortante varía según el proceso de fabricación y el lote de material.
No comprueba la falla por aplastamiento/desgarro del material del soporte o del rod end alrededor del agujero del tornillo: es un modo de falla distinto que puede imponerse antes de que el propio tornillo se cizalle.
No modela la fatiga, la precarga ni la contribución de la fricción de apriete a la capacidad de la unión.

DATOS DE REFERENCIA ESTÁTICOS

Referencia: capacidad en doble cortante por tamaño y grado de tornillo

Valores precalculados con la fórmula exacta usada arriba; útiles como consulta rápida sin volver a introducir datos.

Tamaño del tornillo	Grado 5 (~120 ksi)	Grado 8 (~150 ksi)	Métrico 12.9 (~177 ksi)	Alta resistencia, clase ~170 ksi
3/8″	15,904 lbf	19,880 lbf	23,415 lbf	22,531 lbf
7/16″	21,648 lbf	27,059 lbf	31,870 lbf	30,667 lbf
1/2″ (valor por defecto de la calculadora)	28,274 lbf	35,343 lbf	41,626 lbf	40,055 lbf
5/8″	44,179 lbf	55,223 lbf	65,041 lbf	62,586 lbf
3/4″	63,617 lbf	79,522 lbf	93,659 lbf	90,124 lbf
1″	113,097 lbf	141,372 lbf	166,504 lbf	160,221 lbf

EJEMPLO RESUELTO

Tornillo de horquilla de 1/2″ grado 8 bajo cargas de rallycross

Un rod end se monta en un soporte con un tornillo de 1/2″ grado 8 en doble cortante. La carga de cortante de trabajo estimada es de 8,000 lbf en condiciones de circuito de rendimiento.

Tornillo: 1/2″ de diámetro, grado 8 (resistencia a cortante τ ≈ 90 ksi).
Área de cortante por plano A = π/4×0.5² ≈ 0.196 in². Capacidad en cortante simple ≈ 17,671 lbf. Capacidad en doble cortante ≈ 35,343 lbf.
Carga de trabajo P = 8,000 lbf, Kd = 2.2 (circuito de rendimiento / golpes contra bordillos en rallycross).
Sf = 35,343 / (8,000 × 2.2) ≈ 2.01 : 1: supera el mínimo de la guía de SYZ (Sf ≥ 2.0), pero por muy poco.
Dado el escaso margen, compruebe también la capacidad de aplastamiento/desgarro del soporte o del rod end alrededor del agujero del tornillo: esta calculadora solo verifica el tornillo, no el material circundante.

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