Pernos de alta-resistenciason los sujetadores principales-que soportan carga en la ingeniería de estructuras de acero, y la calidad de su instalación determina directamente la seguridad y durabilidad de todo el edificio. Según los datos de notificación de calidad de ingeniería del Ministerio de Vivienda y Desarrollo Urbano-Rural, más del 30% de los riesgos de seguridad estructural en proyectos de estructuras de acero se originan en una instalación de pernos-de alta-resistencia que no cumple con las normas.
Esta guía técnica integral ofrece un marco riguroso-de extremo a extremo-que abarca la selección estratégica, la pre-fabricación, la ejecución en el sitio-y la aceptación de control de calidad y control de calidad-estrictamente alineado con el código GB 50205-2020 actualizado. Como punto de referencia de la industria para la integridad de las estructuras de acero, sirve como referencia definitiva para que los ingenieros y contratistas internacionales garanticen el cumplimiento inflexible de los últimos estándares de calidad nacionales de China.
¿Por qué se utilizan pernos-de alta resistencia en las estructuras de acero?
Capacidad de carga ultra-alta-:fabricado con acero de alta-resistencia, capaz de soportar enormes fuerzas de tracción y corte.
Transferencia de fuerza de tipo-fricción:Los componentes se sujetan entre sí mediante pretensión y la resistencia al corte se logra mediante la fricción estática en las superficies de contacto, evitando así que el vástago del perno quede directamente sujeto a corte y deformación del cojinete.
Resistencia a cargas sísmicas y dinámicas:Bajo cargas alternas repetidas, como el viento o la acción sísmica, los pernos no son propensos a aflojarse y exhiben una buena disipación de energía y resistencia a la fatiga.
Instalación eficiente:La instalación es rápida, no requiere complejas-operaciones de soldadura en el sitio y puede acortar el cronograma de construcción.
Facilidad de reemplazo:En caso de que se produzcan daños o sea necesario realizar una adaptación, la extracción y el reemplazo son muy convenientes, lo que facilita el mantenimiento a largo plazo-.
Estándares de clasificación y selección de pernos de alta-resistencia
Los pernos-de alta resistencia que se utilizan habitualmente en la ingeniería de estructuras de acero se dividen en dos tipos principales. La selección incorrecta puede conducir directamente a fallas en la conexión, por lo que deben distinguirse estrictamente:
Pernos de alta resistencia-tipo fricción-
El tipo predeterminado para plantas industriales y edificios públicos, que depende de la fricción en las superficies de contacto de las placas conectadas para transferir cargas. ellos ofrecenbaja deformación y buena resistencia a la fatiga, haciéndolosAdecuado para todas las conexiones estructurales sísmicas y cargadas dinámicamente.Las calificaciones de desempeño se clasifican como Grado 8.8 y Grado 10.9.
Pernos de -tipo de rodamiento de alta-resistencia
Estos permiten el deslizamiento en la superficie de contacto y transfieren cargas a través del cojinete del vástago del perno y la resistencia al corte. EllosOfrecen mayor capacidad de carga pero mayor deformación., y sonsolo es adecuado para conexiones de estructuras secundarias no-cargadas dinámicamente ni-sísmicas.Están estrictamente prohibidos para juntas que soportan cargas estructurales primarias-.
Especificación central de selección:
Diámetro del perno
Para conexiones de estructuras primarias, se prefieren M20, M22 y M24. Está estrictamente prohibido el uso de diámetros M16 y menores en conexiones de juntas de soporte de carga primarias.
Selección de longitud
Después de apretar, el perno debe sobresalir 2 o 3 hilos más allá de la tuerca. Una longitud insuficiente no puede garantizar la fuerza de sujeción, mientras que una longitud excesiva aumenta los costes de material.
Requisitos coincidentes
Los pernos, tuercas y arandelas deben suministrarse como un juego combinado del mismo fabricante. Está estrictamente prohibido el uso mixto de productos de diferentes fabricantes o de diferentes lotes de producción.
Requisitos de protección contra la corrosión
Para ambientes exteriores y húmedos, se prefieren los pernos-galvanizados en caliente de alta-resistencia. Para ambientes interiores estándar, se pueden usar pernos con acabado-negro.
Nota: Los pernos de grado 10.9 deben someterse a un proceso de des-hidrogenación durante el galvanizado-en caliente paraprevenir la fragilización por hidrógeno. Para proyectos de exportación, el recubrimiento Dacromet suele ser una alternativa más segura.
Tres tareas preparatorias principales antes de la instalación de pernos de alta-resistencia
Inspección y control de recepción de materiales.
Cada lote de pernos-de alta resistencia entregados al sitio debe seracompañado de documentos completos de certificación de calidad. Se realizarán muestreos de testigos y re-pruebas.de acuerdo con los requisitos del código para el coeficiente de torsión (tipo de cabeza hexagonal pesada) o la pretensión (tipo de giro-apagado).
Los pernos solo se pueden utilizar después de pasar la nueva-prueba. Los pernos deben almacenarse en un almacén seco y ventilado. Una vez abierto el embalaje original, los pernos deben agotarse el mismo día.El almacenamiento al aire libre-está estrictamente prohibido.No se deben utilizar pernos que estén oxidados, contaminados con aceite o grasa o que tengan roscas dañadas.
Tratamiento antideslizante-superficie Faying
El coeficiente de deslizamiento de la superficie de contacto de la conexión es un indicador de rendimiento fundamental para conexiones atornilladas de alta-resistencia.Q355El acero requiere un coeficiente de deslizamiento mínimo de0.45, mientrasQ235El acero requiere un mínimo de0.40. La limpieza con chorro de arena y el granallado son métodos de tratamiento que cumplen con el código-; Está estrictamente prohibido el cepillado manual con cepillo de alambre para eliminar el óxido.
Antes de la instalación,Las superficies de contacto deben limpiarse a fondo de pintura, aceite y óxido suelto.para asegurarse de que estén secos y limpios. Está estrictamente prohibida la aplicación de cualquier revestimiento sobre superficies en contacto. Se debe realizar una prueba de coeficiente de deslizamiento antes de que comience la instalación-a gran escala; La instalación sólo podrá realizarse a gran escala después de que los resultados de las pruebas se consideren aceptables.
Calibración de herramientas de construcción
La calibración-in situ se realizará antes de la construcción, yla desviación del par debe controlarse dentro de ±5%. La verificación del par se realizarátanto antes como después de cada turno. Está estrictamente prohibido el uso de llaves de inspección-no-no calibradas o vencidas.
La llave de corte eléctrica exclusiva para pernos de tipo torsión-destornilladora- también se debe inspeccionar periódicamente para garantizar que el extremo estriado se pueda cortar correctamente.Está estrictamente prohibido sustituir una llave estándar por una llave de corte específica.
Procedimientos básicos de construcción y requisitos del código de pernos de alta-resistencia
1. Especificaciones de instalación y alineación de orificios para pernos
el pernoLa dirección de inserción debe ser uniforme.durante todo el proyecto para facilitar la posterior inspección de calidad.Está estrictamente prohibido introducir pernos en agujeros con un martillo.para evitar daños en la rosca y deformación de la placa de conexión. Cuando se produce una desalineación del orificio, es obligatorio escariar con un escariador;Está estrictamente prohibido cortar agujeros con gas o quemar agujeros con arco.
Después de escariar,El diámetro del orificio no excederá el diámetro nominal del perno más 3,0 mm.. El número de agujeros escariados en cualquier junta no excederá el 25%.del número total de pernos en esa unión. La pared del orificio escariado debe estar lisa y libre de rebabas, y todas las virutas de metal deben eliminarse completamente antes de insertar el perno.
2.Requisitos de la secuencia de apriete
El principio de "apriete simétrico desde el centro de la articulación hacia afuera" debe seguirse estrictamente. Está estrictamente prohibido apretar desde los bordes hacia el centro para evitar que la placa de conexión se abulte en el medio y evitar un contacto incompleto en las superficies de contacto.
Todos los pernos en una sola unión deben completarlas tres etapas de apretado-ajuste, re-apriete y ajuste final dentro de las 24 horas. Los intervalos prolongados entre etapas están estrictamente prohibidos.
3.Estándares de control de par
Ajuste inicial
50% del par de apriete final.El propósito es hacer que las placas de conexión entren en pleno contacto y eliminar espacios.
Re-par de apriete
Igual al par de apriete-cómodo.Este paso comprueba si algún perno se ha aflojado después de apretarlo -y garantiza una distribución uniforme de la precarga en todos los pernos.
Par de apriete final
Calculado según la fórmula del código Tc=K x Pc x d.
Al finalizar el ajuste final, los pernos hexagonales pesados se marcarán con pintura para indicar el estado del ajuste final. Para pernos de tipo torcido-desacoplado-, el extremo estriado debe estar completamente cortado.
Nota:
K→ coeficiente de par
Pc → la fuerza de pretensión de diseño del perno
d → el diámetro nominal del perno
4.Control del entorno de construcción
La construcción esestrictamente prohibidodurante la lluvia o cuando las superficies de contacto estén húmedas.
Construcciónserá detenidocuando la temperatura ambiente cae por debajo de -10 grados.
Durante la construcción, aplicar pintura a los pernos esestrictamente prohibidoy pernosno debe estar contaminado por aceite o polvo.
En condiciones de viento fuerte-, fijación temporal de pernosdebe ser implementadopara evitar caídas.
Cinco problemas de calidad comunes y soluciones en la instalación de pernos de alta-resistencia
1.No conformidad con el coeficiente de torsión
Descripción del problema:La dispersión del coeficiente de torsión de los pernos del mismo lote de producción es excesivamente alta, lo que hace imposible garantizar una fuerza de sujeción constante.
Causas:corrosión de pernos, contaminación por aceite, almacenamiento superior a 6 meses o mezcla de productos de diferentes fabricantes.
Solución:todos los pernos que no pasen la re-prueba serán rechazados y retirados del sitio. Los pernos deben almacenarse en su embalaje original sellado y usarse dentro de las 24 horas posteriores a su apertura. Está estrictamente prohibido mezclar pernos, tuercas y arandelas de diferentes lotes de producción o de diferentes fabricantes.
2. Resistencia al deslizamiento de la superficie de contacto deficiente
Descripción del problema:el valor de la prueba del coeficiente de deslizamiento cae por debajo del requisito de diseño.
Causas:Grado insuficiente de eliminación de óxido, presencia de pintura o aceite en la superficie de contacto o deformación de la placa de conexión.
Solución:todas las superficies afectadas se volverán a-a limpiar con chorro de arena para lograr el estándar de eliminación de óxido Sa 2.5. El aceite y el óxido suelto se limpiarán minuciosamente con acetona. Las placas de conexión deformadas deberán enderezarse o reemplazarse. Se debe realizar una nueva prueba de coeficiente de deslizamiento y la construcción sólo podrá continuar después de que los resultados de la prueba se consideren aceptables.
3. Apretar demasiado-, apretar demasiado-y apretar mal los pernos
Descripción del problema:el par de apriete final no cumple con los requisitos especificados y algunos pernos no se han sometido al apriete final.
Causas:llave dinamométrica no calibrada, funcionamiento no-estándar del trabajador o ausencia de marcas de ajuste finales.
Solución:calibre la llave dinamométrica antes de cada turno. La inspección de torsión se realizará dos veces - 1 hora y 24 horas después del ajuste final. Los pernos mal-apretados se deberán volver a-apretar al par especificado; Los pernos-sobreapretados se reemplazarán por pernos nuevos. Cada perno se marcará con pintura inmediatamente después del ajuste final para eliminar el ajuste perdido.
4. Contacto incompleto de la placa de conexión
Descripción del problema:Entre las placas de conexión hay espacios y se puede insertar una galga de espesores.
Causas:secuencia de apriete incorrecta, deformación de la placa de conexión o presencia de residuos en la superficie de unión.
Solución:Siga estrictamente la secuencia de apriete simétrica desde el centro hacia afuera. Las placas de conexión deformadas se enderezarán mecánicamente. Antes de la instalación, limpie minuciosamente todos los residuos de las superficies de contacto. Cuando el espacio exceda los 0,5 mm, se insertarán placas de calce de acero para llenar el vacío.
5. Daño en la rosca y fractura del perno
Descripción del problema:las roscas de los pernos están dañadas o los pernos se fracturan durante el apriete final.
Causas:introducir pernos en los orificios mediante fuerza, material de pernos de calidad inferior o apretándolos demasiado.
Solución:está estrictamente prohibido martillar pernos; donde se produzca una desalineación del orificio, escariar con un escariador. Se reemplazarán todos los pernos fracturados y se volverá a probar el material de los pernos. El par de apriete final deberá controlarse estrictamente y está estrictamente prohibido-apretar demasiado.
Seis criterios de aceptación de calidad para la instalación de pernos de alta-resistencia
Aceptación de documentación
Los documentos de certificación del material de los pernos, los informes de re-pruebas, los informes de pruebas del coeficiente de deslizamiento, los registros de calibración de la llave dinamométrica y los registros de construcción deben estar completos y en orden.
Aceptación Visual
La dirección de inserción del perno deberá ser uniforme, con 2 a 3 roscas expuestas más allá de la tuerca. No se perderá ningún ajuste ni se aflojarán los pernos. Las marcas de ajuste finales deberán ser claras y completas.
Aceptación de par
Para pernos hexagonales pesados, se deberá inspeccionar una muestra aleatoria del 10 % de las juntas (con un mínimo de 10 juntas). Se considera aceptable una desviación del par dentro de ±10 %.
Giro-Apagado-Tipo de aceptación de perno
La tasa de corte-extremo-de la estría deberá alcanzar el 99 % o más. Los pernos cuyos extremos estriados no se hayan cortado se someterán a una inspección de torsión de acuerdo con la norma para pernos hexagonales pesados.
Aceptación de superficie de contacto
Las placas de conexión estarán en estrecho contacto. Cuando se verifica con una galga de espesores de 0,3 mm, la profundidad de inserción no debe exceder los 20 mm.
Aceptación de protección contra la corrosión
Al finalizar el ajuste final, se debe aplicar pintura anticorrosión de manera uniforme a las cabezas de los pernos, las tuercas y las superficies de contacto de las placas de conexión. No se perderá ninguna capa ni se combará.
La instalación de pernos de alta-resistencia es un vínculo fundamental de control de calidad en la construcción de estructuras de acero - no hay lugar para la más mínima negligencia. GNEE ha establecido un-proceso completo-sistema de gestión de calidad de instalación de pernos de alta resistencia. Desde la recepción del material, pasando por la-instalación in situ hasta la aceptación final, cada etapa cumple estrictamente con los estándares nacionales. Se asignan inspectores de calidad dedicados para brindar-supervisión a tiempo completo durante todo el proceso, garantizando la calidad de la conexión en cada junta y salvaguardando la seguridad estructural del edificio.
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La selección adecuada de pernos, los procedimientos de instalación, el control de torsión y la inspección de calidad son fundamentales para la seguridad y el rendimiento-a largo plazo de las estructuras de acero. Si necesita asesoramiento técnico, soporte de ingeniería o una solución de estructura de acero personalizada, nuestros ingenieros experimentados están listos para ayudarlo en su proyecto desde el diseño hasta la entrega.
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Preguntas frecuentes:
¿Qué es un perno de alta-resistencia?
Los pernos de alta resistencia están hechos de acero al carbono de alta-resistencia o de acero de aleación templado. Los materiales de alta-resistencia tienden a ofrecer una capacidad de tracción y corte significativamente mayor en comparación con los pernos de acero al carbono ordinarios (por ejemplo, Grado 4.6).
¿Se pueden soldar pernos-de alta resistencia?
No. En la gran mayoría de los casos, soldar pernos-de alta resistencia está estrictamente prohibido.
Motivo: la alta temperatura generada por la soldadura alterará la microestructura-tratada térmicamente y comprometerá las propiedades mecánicas del perno que se adquirieron originalmente mediante el tratamiento térmico, lo que provocará una reducción de la resistencia o una fractura frágil.
¿Se pueden reutilizar los pernos-de alta resistencia?
Tipo de fricción-: generalmente, los pernos-de alta resistencia que han sido pretensados no se deben reutilizar (según AISC 360-16 y EN 1993-1-8) para su reutilización después de que su instalación inicial haya alcanzado la pretensión especificada.
Disposición del código específico: los pernos en conexiones-cargadas bajo tensión o en ubicaciones de alto-esfuerzo en particular deben reemplazarse directamente por otros nuevos después de su extracción para evitar fallas por fatiga.