Tablas de tamaños de tornillos: diámetros de calibre, tamaños de orificios y clavos frente a tornillos

Comprensión del tamaño de los tornillos: cómo funciona el sistema de calibre

Los tamaños de tornillos en los Estados Unidos siguen un sistema de numeración de calibres donde un número de calibre más alto significa un diámetro mayor. Este sistema se aplica tanto a tornillos para madera como a tornillos para chapa, tornillos autorroscantes y tornillos para metales. La relación entre el número de calibre y el diámetro real se define mediante una fórmula fija:

Diámetro (pulgadas) = (Calibre × 0,013) 0,060

Esto significa que un tornillo n.º 0 tiene un diámetro mayor de 0,060 pulgadas y cada paso suma 0,013 pulgadas. Los tamaños más comunes que se encuentran en carpintería, construcción y metalurgia van del n.° 4 al n.° 14, siendo el n.° 8 y el n.° 10 los caballos de batalla para aplicaciones de fijación generales.

undemás del calibre, el tamaño del tornillo incluye longitud (medido desde la punta hasta el punto de apoyo más ancho de la cabeza: debajo de la cabeza para tornillos de cabeza plana, en la parte superior de la cabeza para estilos de cabeza redonda o plana) y hilos por pulgada (TPI) , que varía según la aplicación: tornillos de rosca gruesa para madera y materiales blandos, tornillos de rosca fina para metal y sustratos más duros.

¿De qué tamaño es un tornillo n.º 12 y otros diámetros de calibre comunes?

Usando la fórmula del calibre, un El tornillo n.º 12 tiene un diámetro mayor (rosca exterior) de 0,216 pulgadas. , o aproximadamente 7/32 de pulgada. Esto lo coloca entre el n.° 10 (0,190 pulgadas) y el n.° 14 (0,242 pulgadas), lo que lo convierte en un sujetador de alta resistencia utilizado en conexiones estructurales de madera, marcos de terrazas y aplicaciones de láminas de metal de gran calibre donde el n.° 10 carece de suficiente resistencia al corte.

A continuación se muestra la referencia del diámetro completo de los calibres de tornillo más utilizados:

Tenga en cuenta que el diámetro mayor es la medida a través de las crestas de la rosca exterior. el diámetro de la raíz (medido en la base de las roscas) es más pequeño y determina la resistencia al corte: un tornillo n.º 10 con un diámetro de raíz de aproximadamente 0,141 pulgadas resiste el corte de manera diferente a un sujetador de vástago liso de igual dimensión exterior.

¿Cuál es el diámetro de un tornillo n.° 10? Tamaño del orificio guía y del orificio de paso

A El tornillo n.º 10 tiene un diámetro mayor de 0,190 pulgadas (aproximadamente 3/16 de pulgada o 4,8 mm) . Es uno de los tamaños más utilizados en la construcción general y la carpintería: lo suficientemente grande como para proporcionar una resistencia de sujeción confiable en la mayoría de las juntas estructurales, y al mismo tiempo sigue siendo manejable para conducir sin dividir las dimensiones típicas de la madera.

Para cualquier tornillo, dos tamaños de orificios previos importan: el agujero piloto (perforado en el material que recibe las roscas del tornillo) y el agujero de paso (perforado en el miembro superior para que el vástago del tornillo pase libremente y apriete la junta). Para un tornillo n.º 10 específicamente:

• Orificio piloto en madera blanda: 3/32" (2,4 mm)
• Orificio piloto en madera dura: 7/64" (2,8 mm)
• Orificio de paso: 3/16" (4,8 mm): coincide exactamente con el diámetro principal para que las roscas no se enganchen en el miembro superior

Saltarse el orificio piloto en madera dura con un tornillo n.° 10 o más grande corre el riesgo de dividir la pieza de trabajo en la fibra final, particularmente en especies como el roble, el arce y el cerezo, donde la fibra de la madera es lo suficientemente densa como para generar una tensión circular significativa a medida que corta el hilo.

Tabla de tamaños de orificios para tornillos autorroscantes

Los tornillos autorroscantes cortan o forman sus propias roscas a medida que se introducen, pero aún requieren un orificio piloto del tamaño correcto en el material receptor. Sin el orificio piloto correcto, el tornillo pela el material (el orificio es demasiado grande) o se rompe bajo tensión de torsión (el orificio es demasiado pequeño). Los requisitos de tamaño de orificio varían según el tipo de material: la chapa metálica requiere un tamaño diferente al del plástico, y los autorroscantes de corte de roscas versus los de formación de roscas tienen requisitos diferentes dentro del mismo material.

Tamaños de orificios piloto para tornillos autorroscantes para chapa metálica (corte de rosca tipo B/tipo AB)

Tornillos autorroscantes formadores de roscas (trilobulares) Los utilizados en termoplásticos requieren orificios piloto ligeramente más grandes que los de corte de rosca, porque desplazan el material en lugar de cortarlo: el plástico desplazado necesita algún lugar para fluir. Consulte siempre las recomendaciones del fabricante de sujetadores específicos para los grados de plástico, ya que el tamaño del orificio piloto varía según el tipo de resina y el espesor de la pared.

Para tornillos con punta de perforación (autoperforantes) — identificado por una punta de punta de taladro en lugar de una forma cónica afilada; no se requiere perforación previa en láminas de metal hasta el espesor que la punta está clasificada para penetrar. Los tornillos con punta de perforación se clasifican según la cantidad de capas de metal que pueden penetrar: una punta n.° 3 maneja acero de hasta calibre 10 (0.135 pulgadas); una punta n.° 5 maneja placas de acero de hasta 3/8 pulgadas.

Tabla de tamaños de tornillos para madera de cabeza plana: diámetro de la cabeza y dimensiones del avellanado

Los tornillos para madera de cabeza plana (también llamados tornillos de cabeza avellanada) tienen una parte inferior cónica que queda al ras o debajo de la superficie de la madera cuando se introducen en un avellanado del tamaño adecuado. Conociendo el diámetro de la cabeza es esencial para seleccionar la broca de avellanado correcta: un avellanador demasiado estrecho deja la cabeza sobresaliendo de la superficie; demasiado ancho crea un espacio visible alrededor de la cabeza que acumula residuos y debilita la articulación estética y estructuralmente.

El ángulo estándar incluido en un avellanador de tornillo para madera de cabeza plana es 82° para tornillos para madera (frente a 90° para tornillos para metales). Usar una broca avellanadora de 90° en tornillos para madera dejará la cabeza ligeramente orgullosa. Las brocas combinadas de avellanado y orificio piloto, que se venden por tamaño de calibre de tornillo, perforan el orificio piloto, el orificio de paso y el avellanado en una sola pasada y son la forma más rápida de garantizar la geometría correcta para cada calibre.

Por qué utilizar clavos en lugar de tornillos: el caso estructural y práctico

Los tornillos son más fuertes al retirarse (sacar hacia afuera): sus roscas generan mucha más fuerza de sujeción que el vástago de un clavo liso. pero Los clavos superan a los tornillos en resistencia al corte. , la resistencia a las fuerzas que actúan perpendicularmente al eje del sujetador, y esta es la dirección de carga crítica en la mayoría de las aplicaciones de marcos estructurales. Comprender cuándo cada tipo de sujetador es la elección correcta evita fallas estructurales y de ingeniería excesiva.

Resistencia al corte: donde los clavos tienen una clara ventaja

Un clavo común estándar 16d (vástago de 3,5" × 0,162") tiene un valor de diseño de corte simple de aproximadamente 141 libras según la NDS (Especificación de diseño nacional para la construcción con madera) . Un tornillo para madera comparable del n.º 10 del mismo diámetro soporta aproximadamente entre 90 y 110 libras con un solo corte, entre un 25 y un 35 % menos. La razón es el material: los clavos están hechos de acero con bajo contenido de carbono que se deforma plásticamente bajo carga (dúctil), se dobla antes de romperse y absorbe energía. La mayoría de los tornillos para madera están endurecidos, lo que los hace quebradizos al cortarlos: se rompen en lugar de doblarse, sin previo aviso antes de fallar.

Esta es la razón por la que los códigos de construcción, incluidos el IRC y el IBC, especifican clavos, no tornillos, para las conexiones estructurales: revestimiento de pared a montantes, viga de borde a placa de alféizar, amarres para huracanes, soportes de vigas y conexiones de vigas LVL. Reemplazar tornillos en estas ubicaciones sin una revisión de ingeniería es una violación del código y una posible responsabilidad estructural.

Velocidad y costo en aplicaciones de gran volumen

Una clavadora neumática para marcos clava un clavo 16d en menos de un segundo, sin necesidad de taladrar previamente ni cambiar las brocas. Una pistola atornilladora que atornilla un tornillo estructural con una capacidad de sujeción equivalente tarda entre 3 y 5 segundos por sujetador con un orificio piloto del tamaño correcto, o corre el riesgo de partir la madera sin uno. Al armar un sistema de piso residencial estándar que requiere entre 800 y 1200 sujetadores, la diferencia de velocidad se mide en horas. Los clavos también cuestan significativamente menos por sujetador: los clavos comunes 16d a granel cuestan aproximadamente entre $ 0,02 y $ 0,04 cada uno, frente a $ 0,15 y $ 0,50 para tornillos estructurales de capacidad comparable.

Tolerancia de carga dinámica

Los clavos toleran cargas cíclicas y dinámicas (vibración, movimiento sísmico, viento y expansión/contracción térmica) mejor que los tornillos. Sus vástagos lisos permiten un ligero movimiento dentro de la fibra de madera sin aflojarse ni fracturarse. Los clavos con vástago anillado y en espiral combinan esta ductilidad con una resistencia a la extracción significativamente mejorada, lo que los convierte en el estándar para revestimiento de techos, instalación de contrapisos y aplicaciones de madera tratada donde ambos factores son importantes.

Cuando los tornillos son la elección correcta

Los tornillos son superiores donde Resistencia a la retirada, desmontaje o alineación precisa. son los requisitos principales: instalación del gabinete, tablas de la terraza (donde la resistencia al paso bajo el tránsito peatonal es importante), bisagras de las puertas, fijación de herrajes y cualquier aplicación que requiera una remoción futura sin daños. El acoplamiento roscado de los tornillos también une firmemente las superficies unidas durante el atornillado, algo que los clavos no pueden replicar sin una sujeción adicional.

La regla práctica: usar Clavos para marcos estructurales, revestimientos y cualquier conexión regida por cargas de corte o programas de clavado de códigos de construcción. . uso tornillos para trabajos de acabado, herrajes, ensamblajes que requieren desmontaje futuro y juntas no estructurales donde la resistencia al retiro es la demanda principal .