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Machine Translated by Google Especificación para Uso de juntas estructurales Pernos de alta resistencia 1 de agosto de 2014 (incluye errata de abril de 2015) Reemplaza la Especificación del 31 de diciembre de 2009 para uniones estructurales que usan pernos de alta resistencia. Preparado por el Comité RCSC A.1—Especificaciones y aprobado por el Consejo de Investigación sobre Conexiones Estructurales. www.boltcouncil.org CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES c/o AISC, One East Wacker Drive, Suite 700, Chicago, Illinois 60601 Machine Translated by Google 16.2-ii RCSC © 2014 por Consejo de Investigación sobre Conexiones Estructurales Reservados todos los derechos. Este libro o cualquier parte del mismo no debe reproducirse de ninguna forma sin el permiso por escrito del editor. La información presentada en esta publicación ha sido preparada de acuerdo con principios de ingeniería reconocidos y es solo para información general. Si bien se cree que es precisa, esta información no debe usarse ni depender de ella para ninguna aplicación específica sin un examen profesional competente y la verificación de su precisión, idoneidad y aplicabilidad por parte de un ingeniero, diseñador o arquitecto profesional con licencia. La publicación del material contenido en este documento no pretende ser una representación o garantía por parte del Consejo de Investigación sobre Conexiones Estructurales o de cualquier otra persona nombrada en este documento, de que esta información es adecuada para cualquier uso general o particular o de la ausencia de infracción de cualquier patente o patentes. Cualquiera que haga uso de esta información asume toda la responsabilidad derivada de dicho uso. Se debe tener cuidado al confiar en otras especificaciones y códigos desarrollados por otros organismos e incorporados por referencia en este documento, ya que dicho material puede modificarse o enmendarse de vez en cuando después de la impresión de esta edición. El Instituto no asume ninguna responsabilidad por dicho material más que referirse a él e incorporarlo por referencia en el momento de la publicación inicial de esta edición. Impreso en los Estados Unidos de América Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-iii PREFACIO El propósito del Consejo de Investigación sobre Conexiones Estructurales (RCSC) es: (1) Estimular y apoyar las investigaciones que se consideren necesarias y valiosas para determinar la idoneidad, resistencia y comportamiento de varios tipos de conexiones estructurales; (2) Promover el conocimiento de prácticas económicas y eficientes relacionadas con tales conexiones estructurales; y, (3) Preparar y publicar especificaciones relacionadas y otros documentos que sean necesarios para lograr su propósito. Los miembros del Consejo están formados por ingenieros estructurales calificados de instituciones académicas y de investigación, ingenieros de diseño en ejercicio, proveedores y fabricantes de componentes de sujetadores, fabricantes, montadores y autoridades de redacción de códigos. La primera Especificación aprobada por el Consejo, denominada Especificación para el montaje de juntas estructurales utilizando pernos de acero de alta resistencia, se publicó en enero de 1951. Desde entonces, el Consejo ha publicado diecisiete ediciones sucesivas. Cada uno se desarrolló a través de las deliberaciones y la aprobación de los miembros del Consejo en pleno y se basó en el uso exitoso anterior, los avances en el estado del conocimiento y los cambios en la práctica del diseño de ingeniería. Esta edición de la Especificación del Consejo para uniones estructurales que usan pernos de alta resistencia continúa la tradición de ediciones anteriores. Los principales cambios son: • Las disposiciones del Apéndice B se incorporaron directamente en la Sección 5 de la Especificación. • Se ajustaron las tolerancias para el método Turn-of-Tuerca. • Se agregaron definiciones de glosario para “pretensión”. • El recubrimiento F1136 en los pernos F1852 y F2280 se eliminó de la Tabla 2.1 en reconocimiento de que este recubrimiento no ha sido aprobado por ASTM para su uso en pernos TC. • Las ecuaciones críticas de deslizamiento en la Sección 5.4 se actualizaron para ser consistentes con el AISC Especificación. • Se proporcionó un lenguaje de aclaración para los requisitos de aprobación para tamaños de agujeros diferentes que los agujeros estándar. • La definición de unión ajustada fue redefinida a la definición de 2004 debido a problemas relacionados con los requisitos de tensión de giro de la tuerca. • La errata emitida en abril de 2015 consta de: o Sección 3.2.2(3), clase de deslizamiento corregida de superficies de contacto galvanizadas o Sección 8.1, requisitos corregidos para la condición de ajuste perfecto o Sección A4.2, ecuación sustituta provista para la referencia eliminada Además , se han realizado cambios tipográficos a lo largo de esta Especificación. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-iv Por el Consejo de Investigación sobre Conexiones Estructurales, Allen J. Harrold Salim V. Brahimi joe greenslade Presidente Vicepresidente Secretario/Tesorero Toby Anderson Rick Babik Rodney Lawrence Kruth L. Baxter Peter C. Birkemoe David W. Bogaty David Bornstein Richard C. Brown Bruce M. Butler Garret Geoffrey L. Kulak Chad M. Larson Bill R. Lindley, II Kenneth B. Lohr Hussam N. Mahmoud Curtis Mayes Carly McGee Jonathan C. O. Byrne Charles J. McGormley David L. Carter Helen H. Chen Robert J. Connor McKenzie Neil L. McMillan Jinesh K. Mehta Kevin Menke Bastiaan E. Cornelissen Eugene R. Mitchell Heath Chris Curven Nick E Mitchell Thomas M. Murray Trato Jamie Deckard Dean Justin Ocel Aaron Prchlik Gian G. Droddy Peter Dusicka A. Rassati James M. Ricles Thomas J. Schlafly Gerald E. Mattew R. Eatherton Douglas B. Ferrell John W. Fisher Patrick J. Fortney Karl H. Frank Michael C. Friel James Schroeder Rachel Shanley David F. Sharp Robert E. Shaw, Jr. B. Gialamas Rodney D. Gibble Bill Germuga Jerome F. Hajjar Robert A Hay III Todd Helwig Paul Herbst Ian C. Hodgson Charles E. Hundley Emmanuel P. Jefferson Ronald B. Johnson Charles J. Kanapicki Peter F. Victor Shneur W. Kasper Daniel J. Kaufman Lee Zapatero Jim Soma James S. Kennedy Richard James A. Swanson F. Knobloch Thomas S. Tarpy, Jr. William A. Thornton Raymond HR Tide Brad Tinney Todd C. Ude Amit H. Varma Floyd J. Vissat Charles J. Wilson Alfred F. Wong Joseph A. Yura Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16,2 pulgadas TABLA DE CONTENIDO Símbolos .................................................. .................................................... ...................... vii Glosario .......................... .................................................... ............................................... viii 1 Sección 1. Requisitos generales .............................................. ..................................... 1.1. Alcance ................................................. .................................................... ...................... 1 1.2. Cargas, factores de carga y combinaciones de carga ........................................... ................ 1 1.3. Diseño para la fuerza utilizando el diseño del factor de carga y resistencia (LRFD) .................. 1 1.4. Diseño para resistencia utilizando el diseño de resistencia permisible (ASD) .................................. 2 1.5. Normas y especificaciones a las que se hace referencia ............................................... ..................... 3 1.6. Información del dibujo .................................................. .......................................................... 4 Sección 2. Componentes del sujetador ............................................... .......................................... 5 2.1. Certificación del fabricante de componentes de sujetadores .................................. ... 5 2.2. Almacenamiento de componentes de sujetadores ............................................... ............................. 5 2.3. Pernos estructurales hexagonales pesados ............................................... ....................................... 6 2.4. Tuercas hexagonales pesadas ............................................. .................................................... ...... 13 2.5. Arandelas .................................................. .................................................... ................ 14 2.6. Dispositivos indicadores tipo arandela ............................................... ............................... 14 2.7. Conjuntos de pernos de control de tensión tipo torsión .................................. ......... 15 2.8. Sujetadores de diseño alternativo ............................................... ..................................... 16 Sección 3. Piezas atornilladas ............................................. .................................................... .. 17 3.1. Capas conectadas ................................................. .................................................... ..... 17 3.2. Superficies en contacto .................................................. .................................................... ..... 17 3.3. Orificios para pernos ................................................ .................................................... ............. 21 3.4. rebabas .................................................. .................................................... ..................... 25 Sección 4. Tipo de junta .............................................. .................................................... ..... 26 4.1. Juntas bien apretadas ............................................... ....................................................... 28 4.2. Juntas pretensadas .............................................. .................................................... 29 4.3. Juntas de deslizamiento crítico ............................................. .................................................... ... 29 Sección 5. Estados Límite en Uniones Atornilladas ........................................... ............................. 31 5.1. Resistencias nominales al corte y a la tracción ............................................... .......................... 32 5.2. Corte y tensión combinados ............................................... .................................. 35 5.3. Resistencia de carga nominal en los orificios de los pernos .................................. ..................... 36 5.4. Resistencia al deslizamiento de diseño ............................................... ............................................. 38 5.5. Fatiga por tracción .................................................. .................................................... ...... 42 Sección 6. Uso de arandelas ............................................... ................................................ 44 6.1. Juntas bien apretadas ............................................... .......................................................... 44 6.2. Juntas pretensadas y juntas de deslizamiento crítico ........................................... .................. 44 Sección 7. Verificación previa a la instalación ........................................... .......................... 47 7.1. Calibrador de tensión .................................................. .................................................... 47 7.2. Pruebas requeridas ................................................. .................................................... ... 49 Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-nosotros Sección 8. Instalación .................................................. .................................................... ... 51 8.1. Juntas bien apretadas ............................................... ............................................. 51 8.2. Juntas pretensadas y juntas de deslizamiento crítico ........................................... .................... 52 Sección 9. Inspección ............................................... .................................................... ..... 60 9.1. Juntas bien apretadas ............................................... ............................................... 60 9.2. Juntas pretensadas .............................................. .................................................... 60 9.3. Juntas de deslizamiento crítico ............................................. .................................................... ... 63 Sección 10. Arbitraje .............................................. .................................................... 64 Apéndice A. Método de prueba para determinar el coeficiente de deslizamiento para revestimientos utilizados en uniones atornilladas .................................. ......................... 66 A1. Provisiones generales ................................................ .................................................... 66 A2. Placas de ensayo y recubrimiento de las muestras ........................................... ..................... 67 A3. Pruebas de deslizamiento .................................................. .................................................... ............... 70 A4. Pruebas de fluencia de tensión .............................................. .......................................... 74 Referencias .................................................. .................................................... ..................... 77 Índice .................................................. .................................................... ............................. 81 Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-vii SÍMBOLOS Los siguientes símbolos se utilizan en esta Especificación. AB Área de la sección transversal basada en el diámetro nominal del perno, pulg.2 D Factor de probabilidad de deslizamiento como se describe en la Sección 5.4.2 De Multiplicador que refleja la relación entre la pretensión media del perno instalado y la pretensión mínima especificada del perno, Tm, como se describe en la Sección 5.4.1. fn Resistencia nominal (por unidad de área), ksi Fue Resistencia a la tracción mínima especificada (por unidad de área), ksi yo Momento de inercia del elemento armado con respecto al eje de pandeo (ver el Comentario de la Sección 5.4), in.4 L ls Longitud total del miembro armado (ver el Comentario a la Sección 5.4), pulg. Longitud de una conexión medida entre los centros extremos de los orificios para pernos paralelos a la línea de fuerza (consulte la Tabla 5.1), pulg. L.c. Distancia libre, en la dirección de la carga, entre el borde del orificio y el borde del orificio adyacente o el borde del material, pulg. Nótese bien Pudo Número de tornillos en la junta Resistencia requerida en compresión, kips; Esfuerzo axial de compresión en el elemento armado (ver el Comentario a la Sección 5.4), kips q Primer momento de área de un componente con respecto al eje de pandeo del miembro armado (ver el Comentario a la Sección 5.4), in.3 Rn Fuerza nominal, kips T Carga de servicio aplicada en tensión, kips Tm Pretensión mínima especificada de los pernos (para uniones pretensadas como se especifica en la Tabla 8.1), kips Que Resistencia requerida en tensión (carga de tensión mayorada), kips Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-viii Ver base de datos Resistencia requerida en cortante (carga cortante mayorada), kips Diámetro nominal del perno, pulg. t Espesor del material conectado, pulg. t´ Espesor total de rellenos o cuñas (consulte la Sección 5.1), pulg. Kansas Coeficiente de deslizamiento para un espécimen individual determinado de acuerdo con Apéndice A ÿ factor de resistencia ÿRn Fuerza de diseño, kips metro Coeficiente de deslizamiento medio Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-ix GLOSARIO Los siguientes términos se utilizan en esta Especificación. Cuando se usan, aparecen en cursiva para alertar al usuario de que el término está definido en este Glosario. Fuerza permitida. Resistencia nominal, Rn, dividida por el factor de seguridad, ÿ. Fuerza disponible. Resistencia de diseño o Resistencia admisible, según corresponda. Carga ASD. Carga debida a una combinación de carga en el código de construcción aplicable prevista para el diseño de resistencia admisible (diseño de tensión admisible). Superficie de contacto recubierta. Una superficie de contacto que ha sido imprimada, imprimada y pintada o protegida contra la corrosión, excepto mediante galvanización en caliente. Conexión. Conjunto de una o más juntas que se utiliza para transmitir fuerzas entre dos o más elementos. Contratista. La parte o partes responsables de proporcionar, preparar y ensamblar los componentes de sujeción y las partes conectadas que se describen en esta Especificación. Fuerza de diseño. ÿRn, la resistencia proporcionada por un elemento o conexión; el producto de la resistencia nominal, Rn, y el factor de resistencia ÿ. Ingeniero de Registro. El responsable del diseño de la estructura y de las aprobaciones que se requieren en esta Especificación (ver Sección 1.6 y el Comentario correspondiente). Montaje de sujetadores. Conjunto de elementos de fijación que se suministra, prueba e instala como una unidad. Superficie de contacto. El plano de contacto entre dos capas de una junta. Contacto firme. La condición que existe en una superficie de contacto cuando las capas están sólidamente asentadas una contra la otra, pero no necesariamente en contacto continuo. Superficie de contacto galvanizada. Una superficie de contacto que ha sido galvanizada en caliente. Agarre. El espesor total de las capas de una junta a través de la cual pasa el perno, sin incluir arandelas o indicadores de tensión directa. Guía. La Guía de criterios de diseño para juntas atornilladas y remachadas, 2.ª edición (Kulak et al., 1987). Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2x Perno de alta resistencia. Un perno ASTM A325 o A490, un perno de control de tensión de tipo giratorio ASTM F1852 o F2280 o un sujetador de diseño alternativo que cumpla con los requisitos de la Sección 2.8. Inspector. La parte responsable de asegurar que el contratista ha cumplido con las disposiciones de esta Especificación en la obra. Articulación. Conjunto atornillado con o sin materiales colaterales que se utiliza para unir dos elementos estructurales. Lote. En esta Especificación, el término lote se tomará como el dado en la Norma ASTM de la siguiente manera: Producto Norma ASTM Consulte la definición de lote en la sección ASTM A325 9.4 A490 11.4 Pernos convencionales Conjuntos de pernos de control de tensión de tipo retorcido F1852 13.4 F2280 3.1.1 A563 9.2 Arandelas F436 9.2 Indicadores de tensión directa tipo arandela compresible F959 10.2.2 Nueces Carga LRFD. Carga debida a una combinación de carga en el código de construcción aplicable prevista para el diseño de resistencia (diseño de factor de carga y resistencia). Fabricante. La parte o partes que producen los componentes del conjunto de elementos de fijación. Coeficiente de deslizamiento medio. µ, la relación entre la carga de corte por fricción en la superficie de contacto y la fuerza normal total cuando ocurre el deslizamiento. Fuerza Nominal. La capacidad de una estructura o componente para resistir los efectos de las cargas, según lo determinado por cálculos utilizando las resistencias y dimensiones de los materiales especificados y ecuaciones derivadas de los principios aceptados de la mecánica estructural o por pruebas de campo o pruebas de laboratorio de modelos a escala, permitiendo efectos de modelado y diferencias entre las condiciones de laboratorio y de campo. Pretensión (sustantivo). Nivel de tensión que se logra en un conjunto de sujetadores a través de su instalación, como se requiere para juntas pretensadas y de deslizamiento crítico. Pretensión (verbo). El acto de apretar un conjunto de sujetadores a un nivel requerido para juntas pretensadas y de deslizamiento crítico. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-xi Junta pretensada. Una junta que transmite cargas de corte y/o tensión en la que los pernos se han instalado de acuerdo con la Sección 8.2 para proporcionar una tensión previa en el perno instalado. Almacenamiento Protegido. La protección continua de componentes de sujetadores en contenedores cerrados en un refugio protegido como se describe en el Comentario a la Sección 2.2. Acción de palanca. Acción de palanca que existe en conexiones en las que la línea de aplicación de la carga aplicada es excéntrica al eje del perno, provocando la deformación del accesorio y una amplificación de la tensión axial en el perno. Fuerza requerida. El efecto de carga que actúa sobre un elemento o conexión determinado por análisis estructural a partir de las cargas mayoradas usando la combinación de carga crítica más apropiada. Observación de rutina. Seguimiento periódico de los trabajos en curso. Junta de corte/ rodamiento. Una junta apretada con precisión o una junta pretensada con pernos que transmiten cargas de corte y para la cual los criterios de diseño se basan en la resistencia al corte de los pernos y la resistencia portante de los materiales conectados. Junta de deslizamiento crítico. Una junta que transmite cargas de corte o cargas de corte en combinación con cargas de tracción en la que los pernos se han instalado de acuerdo con la Sección 8.2 para proporcionar una tensión previa en el perno instalado (fuerza de sujeción en las superficies de contacto), y con superficies de contacto que han sido preparado para proporcionar una resistencia calculable contra el deslizamiento. Articulación bien apretada. Una junta en la que se han instalado los pernos de acuerdo con la Sección 8.1. La condición de ajuste ceñido es la estanqueidad que se logra con unos pocos impactos de una llave de impacto o el esfuerzo total de un herrero que utiliza una llave inglesa ordinaria para poner las capas en contacto firme. Inicio de Obra. En cualquier momento antes de la instalación de pernos de alta resistencia en conexiones estructurales de acuerdo con la Sección 8. Enganche de rosca suficiente. Que el extremo del perno se extienda más allá o al menos al ras con la cara exterior de la tuerca; una condición que desarrolla la fuerza del perno. Proveedor. La parte que vende los elementos de fijación a la parte que los instalará en la obra. Calibrador de tensión. Un dispositivo indicador de tensión calibrado que se utiliza para verificar la aceptabilidad del método de pretensado cuando se especifica una junta pretensada o una junta de deslizamiento crítico . Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-xii Superficie de contacto sin recubrimiento. Una superficie de contacto que no haya sido imprimada, pintada ni galvanizada y que esté libre de escamas sueltas, suciedad y otros materiales extraños. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-1 ESPECIFICACIONES PARA JUNTAS ESTRUCTURALES USO DE PERNOS DE ALTA RESISTENCIA SECCIÓN 1. REQUISITOS GENERALES 1.1. Alcance Esta Especificación cubre el diseño de uniones atornilladas y la instalación e inspección de los conjuntos de componentes de sujetadores enumerados en la Sección 1.5, el uso de sujetadores de diseño alternativo según lo permitido en la Sección 2.8 y dispositivos indicadores tipo arandela alternativos según lo permitido en la Sección 2.6. 2, en juntas de acero estructural . Esta Especificación se relaciona solo con aquellos aspectos de los materiales conectados que influyen en el desempeño de los componentes del sujetador. Los Símbolos, el Glosario y los Apéndices forman parte de esta Especificación. Comentario: Esta Especificación trata principalmente de dos grados de resistencia de pernos de alta resistencia, ASTM A325 y A490, y de su diseño, instalación e inspección en juntas de acero estructural . Sin embargo, también se cubren los sujetadores equivalentes, como ASTM F1852 (equivalente a ASTM A325) y F2280 (equivalente a ASTM A490) conjuntos de pernos de control de tensión de tipo giratorio. No se puede confiar en estas disposiciones para sujetadores de alta resistencia de otra composición química, propiedades mecánicas o tamaño. Estas disposiciones no se aplican cuando la empuñadura incluye otro material que no sea acero; ni son aplicables a las varillas de anclaje. Esta Especificación se relaciona únicamente con el desempeño de los sujetadores en juntas de acero estructural y aquellos pocos aspectos del material conectado que afectan este desempeño. Muchos otros aspectos del diseño y fabricación de conexiones son de igual importancia y no deben pasarse por alto. Para obtener más información general sobre el diseño y los problemas relacionados con los pernos de alta resistencia y el material conectado, consulte los libros de texto de diseño de acero actuales y la Guía de criterios de diseño para juntas atornilladas y remachadas, 2.ª edición (Kulak et al., 1987). 1.2. Cargas, factores de carga y combinaciones de carga El diseño y la construcción de la estructura deben cumplir con una especificación de diseño de factor de carga y resistencia aplicable para estructuras de acero o con una especificación de diseño de resistencia permisible aplicable para estructuras de acero. Debido a que las combinaciones de cargas mayoradas representan las probabilidades reducidas de que las cargas máximas actúen concurrentemente, las resistencias de diseño dadas en esta Especificación no deben incrementarse. 1.3 Diseño para la fuerza mediante el diseño del factor de carga y resistencia (LRFD) El diseño de acuerdo con las disposiciones para el diseño del factor de carga y resistencia (LRFD) satisface los requisitos de esta Especificación cuando la resistencia de diseño de cada Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-2 componente estructural o ensamblaje iguala o excede la resistencia requerida determinada sobre la base de las combinaciones de carga LRFD. El diseño se realizará de acuerdo con la Ecuación 1.1 Ruÿ ÿRn (Ecuación 1.1) Dónde Ru = fuerza requerida usando combinaciones de carga LRFD Rn = fuerza nominal ÿ = factor de resistencia ÿRn = resistencia de diseño 1.4 Diseño para la fuerza usando el diseño de fuerza permisible (ASD) El diseño de acuerdo con las disposiciones para el diseño de resistencia permisible (ASD) satisface los requisitos de esta Especificación cuando la resistencia de diseño de cada componente o conjunto estructural es igual o excede la resistencia requerida determinada sobre la base de las combinaciones de carga ASD. El diseño se realizará de acuerdo con la Ecuación 1.2 Raÿ Rn / ÿ (Ecuación 1.2) Dónde Ra = fuerza requerida usando combinaciones de carga ASD Rn = fuerza nominal ÿ = factor de seguridad Rn/ ÿ = fuerza admisible Comentario: Esta Especificación está escrita en un formato dual que cubre tanto el diseño por factor de carga y resistencia (LRFD) como el diseño por resistencia admisible (ASD). Ambos enfoques proporcionan un método para proporcionar componentes estructurales de manera que no se exceda ningún estado límite aplicable cuando la estructura esté sujeta a todas las combinaciones de carga apropiadas. Cuando una estructura o componente estructural deja de cumplir el propósito previsto de alguna manera, se dice que ha excedido un estado límite. Los estados límite de resistencia se refieren a la capacidad de carga máxima y están relacionados con la seguridad. Los estados límite de servicio suelen estar relacionados con el rendimiento en condiciones normales de servicio y, por lo general, no están relacionados con la resistencia o la seguridad. El término “resistencia” incluye tanto los estados límite de resistencia como los estados límite de servicio. Aunque las cargas, los factores de carga y las combinaciones de carga no se especifican explícitamente en esta Especificación, los factores de seguridad y resistencia aquí se basan en las cargas, los factores de carga y las combinaciones de carga especificados en ASCE 7. Cuando el diseño se rige por otros criterios de carga, la seguridad y los factores de resistencia especificados en este documento deben ajustarse según corresponda. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-3 1.5 Normas y especificaciones referenciadas En este documento se hace referencia a las siguientes normas y especificaciones: Instituto Americano de Construcción de Acero Especificación para edificios de acero estructural, 22 de junio de 2010 Instituto Americano de Estándares Nacionales ANSI/ASME B18.2.6-10 Sujetadores para uso en aplicaciones estructurales ASTM Internacional Especificación estándar ASTM A123-13 para zinc (galvanizado en caliente) Recubrimientos en productos de hierro y acero Especificación ASTM A194-14 para tuercas de acero aleado y al carbono para pernos para alta Servicio a presión o alta temperatura, o ambos Especificación estándar ASTM A325-14 para pernos estructurales, acero, calor Tratado, 120/105 ksi Resistencia mínima a la tracción Especificación estándar ASTM A490-12 para acero estructural tratado térmicamente Pernos, resistencia mínima a la tracción de 150 ksi ASTM A563-07a(2014) Especificación estándar para tuercas de acero aleado y al carbono ASTM B695-04(2009) Especificación estándar para recubrimientos de zinc Depositado mecánicamente sobre hierro y acero Especificación estándar ASTM F436-11 para arandelas de acero endurecido Especificación estándar ASTM F959-13 para tipo de arandela compresible Indicadores de tensión directa para usar con sujetadores estructurales Especificación estándar ASTM F1136-11 para corrosión de zinc/ aluminio Recubrimientos protectores para sujetadores Especificación estándar ASTM F1852-14 para control de tensión tipo "Twist Off" Conjuntos de perno estructural/ tuerca/ arandela, acero, tratado térmicamente, 120/105 ksi Resistencia mínima a la tracción Especificación estándar ASTM F2280-14 para control de tensión tipo "Twist Off" Conjuntos de perno estructural/ tuerca/ arandela, acero, tratado térmicamente, 150 ksi Resistencia mínima a la tracción Especificación estándar ASTM F2329-13 para recubrimiento de zinc, inmersión en caliente, Requisitos para la aplicación a pernos, tornillos, Arandelas, Tuercas y Sujetadores Roscados Especiales Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles ASCE 7-10 Cargas mínimas de diseño para edificios y otras estructuras IFI: Instituto de Sujetadores Industriales IFI 144 (2000) Procedimientos de evaluación de pruebas para la calificación de revestimientos para uso en pernos estructurales de alta resistencia Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-4 SSPC: La Sociedad de Recubrimientos Protectores SSPC-PA2 (5/2012) Medición del espesor de recubrimiento seco con magnético calibres Comentario: La familiaridad con los requisitos de las especificaciones AISC, ASCE, ASME, ASTM y SSPC a las que se hace referencia es necesaria para la aplicación adecuada de esta Especificación. La discusión de las especificaciones a las que se hace referencia en este Comentario se limita a solo unos pocos elementos que se pasan por alto o se malinterpretan con frecuencia. 1.6 Información de dibujo El Ingeniero de Registro especificará la siguiente información en los documentos del contrato: (1) La designación y el tipo de ASTM (Sección 2) del perno que se utilizará; (2) El tipo de junta (Sección 4) y; (3) La clase requerida de resistencia al deslizamiento si se especifican juntas de deslizamiento crítico. (Sección 4). Comentario: En esta Sección se proporciona un resumen de la información que el Ingeniero de Registro debe proporcionar en los documentos del contrato. La referencia entre paréntesis después de cada elemento enumerado indica la ubicación del requisito real en esta Especificación. Además, en esta Especificación se requiere la aprobación del Ingeniero de Registro en los siguientes casos: (1) Para la reutilización de pernos ASTM A325 no galvanizados (Sección 2.3.3); (2) Para el uso de dispositivos indicadores alternativos de tipo arandela que difieran de los que cumplen con los requisitos de la norma ASTM F959, incluidos los requisitos de instalación e inspección correspondientes proporcionados por el fabricante (Sección 2.6.2); (3) Para el uso de sujetadores de diseño alternativo, incluidos los requisitos de instalación e inspección correspondientes proporcionados por el fabricante (Sección 2.8); (4) Para el uso de revestimientos de superficies de contacto en juntas de deslizamiento crítico que proporcionen un coeficiente de deslizamiento medio determinado según el Apéndice A, pero que difiera de la Clase A o la Clase B (Sección 3.2.2(b)); (5) Para el uso de corte térmico de orificios para pernos producidos a mano alzada o para uso en juntas cargadas cíclicamente (Sección 3.3); (6) Para el uso de sobredimensionados (Sección 3.3.2), ranurados cortos (Sección 3.3.3) o largos agujeros ranurados (Sección 3.3.4) en lugar de agujeros estándar; (7) Para el uso de un valor de Du distinto de 1,13 (Sección 5.4). Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-5 SECCIÓN 2. COMPONENTES DE SUJETADORES 2.1. Certificación del fabricante de componentes de sujetadores Las certificaciones del fabricante que documenten la conformidad con las especificaciones aplicables requeridas en las Secciones 2.3 a 2.8 para todos los componentes de sujetadores utilizados en los conjuntos de sujetadores deben estar disponibles para el ingeniero de registro y el inspector antes del ensamblaje o montaje del acero estructural. Comentario: Se requiere la certificación del fabricante o proveedor de pernos, tuercas, arandelas y otros componentes de alta resistencia del conjunto de sujetadores para garantizar que los componentes que se utilizarán sean identificables y cumplan con los requisitos de las especificaciones aplicables de ASTM. 2.2. Almacenamiento de componentes de sujetadores Los componentes de sujetadores deben protegerse de la suciedad y la humedad en contenedores cerrados en el sitio de instalación. Solo se tomarán del almacenamiento protegido tantos componentes de sujetadores como se anticipe que se instalarán durante el turno de trabajo. Los componentes de sujetadores que no se incorporen al trabajo se devolverán al almacenamiento protegido al final del turno de trabajo. Los componentes de los sujetadores no deben limpiarse ni modificarse de la condición en que se entregaron. Los componentes de sujetadores que acumulan óxido o suciedad no deben incorporarse al trabajo a menos que sean recalificados como se especifica en la Sección 7. Los ensambles de pernos de control de tensión de tipo retorcido ASTM F1852 y F2280 y los sujetadores de diseño alternativo que cumplan con los requisitos de la Sección 2.8 no deben ser relubricados, excepto por el fabricante. Comentario: Los requisitos de almacenamiento protegido se especifican para pernos, tuercas, arandelas y otros componentes de sujeción de alta resistencia con la intención de que la condición de los componentes se mantenga lo más cerca posible de la condición de fabricación hasta que se instalen en el trabajo. Esto involucra: (1) El almacenamiento de los componentes del sujetador en contenedores cerrados para protegerlos de suciedad y corrosión; (2) El almacenamiento de los contenedores cerrados en un refugio protegido; (3) La extracción de componentes de sujetadores del almacenamiento protegido solo cuando sea necesario; y (4) La pronta devolución de los componentes de sujetadores no utilizados a un lugar de almacenamiento protegido. Para facilitar la fabricación, evitar la corrosión y facilitar la instalación, el fabricante puede aplicar varios recubrimientos y aceites que están presentes en las condiciones de fabricación. Como tal, la condición de los componentes del sujetador suministrados o el conjunto del sujetador no deben modificarse para que no sean adecuados para la instalación pretensada. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-6 Si los componentes de los sujetadores se ensucian, se oxidan o se alteran de otro modo en su estado original, es posible que no sean adecuados para la instalación pretensada. También es posible que un ensamble de sujetadores no pase los requisitos de verificación previa a la instalación de la Sección 7. Excepto para los ensambles de pernos de control de tensión de tipo retorcido ASTM F1852 y F2280 (Sección 2.7) y algunos sujetadores de diseño alternativo (Sección 2.8) , los componentes del sujetador pueden ser limpiados y lubricados por el fabricante o el montador. Debido a que la aceptabilidad de su instalación depende de la lubricación específica, los conjuntos de pernos de control de tensión de tipo retorcido ASTM F1852 y F2280 y algunos sujetadores de diseño alternativo son adecuados solo si el fabricante los lubrica. 2.3. Pernos estructurales hexagonales pesados 2.3.1. Especificaciones: Los pernos estructurales hexagonales pesados deben cumplir con los requisitos de ASTM A325 o ASTM A490. El ingeniero de registro deberá especificar la designación de ASTM y el tipo de perno (consulte la Tabla 2.1) que se utilizará. 2.3.2. Geometría: Las dimensiones de los pernos estructurales de hexágono pesado deben cumplir con los requisitos de ANSI/ASME B18.2.6. La longitud del perno utilizado debe ser tal que el extremo del perno se extienda más allá o al menos quede al ras con la cara exterior de la tuerca cuando se instale correctamente. 2.3.3 Reutilización: Los pernos ASTM A490, los conjuntos de pernos de control de tensión tipo torsión ASTM F1852 y F2280 y los pernos ASTM A325 galvanizados o recubiertos con Zn/Al inorgánico no se deben reutilizar. Cuando lo apruebe el ingeniero de registro, se permite reutilizar los pernos negros ASTM A325. Retocar o volver a apretar pernos que se hayan aflojado por la instalación de pernos adyacentes no se considerará una reutilización. Comentario: Las normas ASTM A325 y ASTM A490 prevén actualmente dos tipos (según la clasificación metalúrgica) de pernos de alta resistencia, suministrados en diámetros de 2 a 12 pulgadas inclusive. El tipo 1 cubre acero al carbono medio para pernos ASTM A325 y acero aleado para pernos ASTM A490. El tipo 3 cubre pernos de alta resistencia que tienen una mejor resistencia a la corrosión atmosférica y características de intemperie. (La referencia a los pernos Tipo 2 ASTM A325 y Tipo 2 A490, que aparecían en ediciones anteriores de esta Especificación, se eliminó tras la eliminación de una referencia similar dentro de las Especificaciones ASTM A325 y A490). Cuando no se especifica el tipo de perno, el fabricante puede suministrar el tipo 1 o el tipo 3. Tenga en cuenta que los conjuntos de pernos de control de tensión de tipo retorcido ASTM F1852 y ASTM F2280 se pueden fabricar con cabeza de botón o cabeza hexagonal; otros requisitos para estos conjuntos de sujetadores se encuentran en la Sección 2.7. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-7 Tabla 2.1. Grado y acabado de tuerca ASTM A563 aceptable y tipo y acabado de arandela ASTM F436 Diseño de Tuerca ASTM A563 d Grado y acabado d Acabado de perno pernos ASTM Escribe Arandela ASTM F436 anuncio Tipo y acabado C Liso (sin recubrimiento) 1 Galvanizado C, C3, D, DH y DH3; sencillo DH A325 Zn/Al Inorgánico, por ASTM F1136 Grado 3 3 C ; galvanizado y lubricado C DH ; Zn/Al Inorgánico, por ASTM F1136 Grado 5 Sencillo 1; sencillo 1; galvanizado 1; Zn/Al Inorgánico, por ASTM F1136 Grado 3 C3 y DH3; sencillo 3; sencillo C Liso (sin recubrimiento) C, C3, DH y DH3; sencillo 1; sencillo b 1 F1852 Mecánicamente Galvanizado 3 C ; galvanizado C3 y DH3; sencillo Sencillo DHc y DH3; sencillo Zn/Al Inorgánico, por ASTM F1136 Grado 3 3 Sencillo 1 Sencillo 3 Sencillo 1; galvanizado b mecánicamente y lubricado Sencillo 1 A490 DH C DH ; Zn/Al Inorgánico, por ASTM F1136 Grado 5 mecánicamente 3; sencillo 1; sencillo 1; Zn/Al Inorgánico, por ASTM F1136 Grado 3 DH3; sencillo DH C b 3; sencillo y DH3; sencillo 1; sencillo DH3; sencillo 3; sencillo b F2280 a b C d b Aplicable solo si se requiere una arandela en la Sección 6. Requerido en todos los casos bajo la tuerca según la Sección 6. Se permite la sustitución de tuercas ASTM A194 grado 2H en lugar de tuercas ASTM A563 grado DH. “Galvanizado”, como se usa en esta tabla, se refiere al galvanizado por inmersión en caliente de acuerdo con la norma ASTM F2329 o al galvanizado mecánico de acuerdo con la norma ASTM B695. y "Zn/Al inorgánico" como se usa en esta tabla se refiere a la aplicación de un revestimiento protector contra la corrosión de Zn/Al de acuerdo con la norma ASTM F1136 que ha cumplido con todos los requisitos de IFI-144. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-8 Las especificaciones ASTM exigen que los pernos estructurales de hexágono pesado regulares y los conjuntos de pernos de control de tensión de tipo retorcido estén marcados de manera distintiva. Ciertas marcas son obligatorias. Además de las marcas obligatorias, el fabricante puede aplicar marcas distintivas adicionales. Las marcas obligatorias y opcionales de muestra se ilustran en la Figura C-2.1. Las especificaciones ASTM permiten el galvanizado de pernos ASTM A325 pero no los pernos ASTM A490. De manera similar, la aplicación de zinc a los pernos ASTM A490 mediante metalización o recubrimiento mecánico no está permitida porque el efecto del galvanizado mecánico sobre la fragilización y el agrietamiento retardado de los pernos ASTM A490 no se ha investigado completamente hasta la fecha. Tuerca perno Tipo 1 tipo 3 Perno ASTM A325 Tres líneas radiales 120ÿ aparte son opcionales Perno ASTM F1852 Tres líneas radiales 120ÿ aparte son opcionales Perno ASTM A490 Perno ASTM F2280 Los arcos indican Tuerca ASTM A563 Grado C Los arcos con “3” indican Grado C3 Grado DH Grado D Grado DH3 1. XYZ representa la marca de identificación del fabricante. 2. Los conjuntos de pernos de control de tensión de tipo retorcido ASTM F1852 y ASTM F2280 también se producen con una cabeza hexagonal gruesa que tiene marcas similares. Figura C-2.1. Marcas requeridas para conjuntos aceptables de pernos y tuercas. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-9 En 2006 se completó una extensa investigación realizada de acuerdo con IFI-144 y se presentó al Comité de sujetadores F16 de ASTM (Informe de investigación F16 RR: F16-1001). La investigación demostró que el recubrimiento inorgánico de Zn/Al, cuando se aplica según los pernos de ASTM F1136 Grado 3 a ASTM A490, no causa agrietamiento retardado por fragilización interna por hidrógeno, ni acelera la fragilización por hidrógeno ambiental por absorción catódica de hidrógeno. Se determinó que este es un acabado aceptable para usarse en pernos Tipo 1 ASTM A325 y A490. Aunque estos pernos normalmente no se usan de esta manera, antes de incrustar pernos recubiertos con recubrimiento inorgánico de Zn/Al en el concreto, se debe confirmar que no haya impacto negativo (en el perno o el concreto) causado por la reacción del material previsto. mezcla de hormigón y el aluminio en el revestimiento. Los pernos y tuercas galvanizados de alta resistencia deben considerarse como un conjunto de sujetadores fabricados. En lo que respecta al conjunto de perno y tuerca galvanizados en caliente, se deben considerar cuatro factores principales para que las disposiciones de esta Especificación se comprendan y apliquen correctamente. Estos son: (1) El efecto del proceso de galvanizado en caliente sobre las propiedades mecánicas de los aceros de alta resistencia; (2) El efecto del roscado excesivo para recubrimientos galvanizados en caliente en la tuerca fuerza de pelado; (3) El efecto del galvanizado y la lubricación en el par requerido para pretensado; y, (4) requisitos de envío. Birkemoe y Herrschaft (1970) demostraron que, en la condición de galvanizado, el galvanizado aumenta la fricción entre las roscas del perno y la tuerca, así como la variabilidad de la tensión previa inducida por el par. Se obtiene un menor torque requerido y resultados más consistentes si se lubrican las tuercas. Por lo tanto, en la norma ASTM A325 se requiere que un perno galvanizado y una tuerca recubierta de Zn/Al inorgánico o galvanizada lubricada se ensamblen en una junta de acero con una arandela recubierta de manera equivalente y que el proveedor las pruebe antes del envío. Esta prueba debe mostrar que la tuerca galvanizada o recubierta de Zn/Al inorgánico con el lubricante provisto puede girarse desde la condición de ajuste apretado mucho más de la rotación requerida para la instalación pretensada sin desforrar. Este requisito se aplica a los sujetadores galvanizados por inmersión en caliente, galvanizados mecánicamente y revestidos con Zn/Al inorgánico. Los requisitos anteriores indican claramente que: (1) Los pernos y tuercas de alta resistencia galvanizados y con recubrimiento inorgánico de Zn/Al deben tratarse como un conjunto de sujetadores; (2) El proveedor debe suministrar tuercas que hayan sido lubricadas y probadas con los pernos de alta resistencia suministrados; (3) Las tuercas y los pernos de alta resistencia deben enviarse juntos en el mismo contenedor de envío; y, Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-10 (4) La compra de pernos galvanizados de alta resistencia y tuercas galvanizadas de proveedores independientes no está de acuerdo con la intención de las especificaciones de ASTM porque el control del roscado excesivo, la prueba y aplicación de lubricante y la responsabilidad del proveedor por el desempeño de el montaje claramente no se habría proporcionado según lo requerido. Debido a que algunos de los lubricantes utilizados para cumplir con los requisitos de las especificaciones ASTM son solubles en agua, se recomienda que los pernos y tuercas galvanizados de alta resistencia se envíen y almacenen en bolsas de plástico o en contenedores sellados de madera o metal. Los recipientes de sujetadores con lubricantes de cera caliente no deben someterse a calor que pueda causar el agotamiento o el cambio en las propiedades del lubricante. Tanto el proceso de galvanizado en caliente (ASTM F2329) como el proceso de galvanizado mecánico (ASTM B695) están reconocidos en ASTM A325. Los efectos de los dos procesos sobre las características de rendimiento y los requisitos para una instalación adecuada son claramente diferentes. Por lo tanto, la distinción entre los dos debe señalarse en los comentarios que siguen. De acuerdo con la norma ASTM A325, todos los componentes roscados del conjunto de sujetadores deben galvanizarse mediante el mismo proceso y la opción del proveedor se limita a un proceso por artículo sin procesos mixtos en un lote. Mezclar pernos de alta resistencia galvanizados por un proceso con tuercas galvanizadas por el otro puede resultar en un ensamblaje inviable. Los aceros en el rango de resistencia a la tracción de 200 ksi y superiores están sujetos a fragilización si se permite que el hidrógeno permanezca en el acero y el acero se somete a un alto esfuerzo de tracción. La resistencia mínima a la tracción de los pernos ASTM A325 es de 105 ksi o 120 ksi, según el diámetro, y los límites máximos de dureza dan como resultado resistencias a la tracción de producción muy por debajo del rango crítico. La resistencia máxima a la tracción para los pernos ASTM A490 se fijó en 170 ksi para proporcionar un margen de poco más del diez por ciento por debajo de 200 ksi. Sin embargo, debido a que los fabricantes deben apuntar su producción ligeramente más alta que el mínimo requerido, se deben anticipar pernos ASTM A490 cerca del rango crítico de resistencia a la tracción. Para los pernos negros de alta resistencia, esto no es motivo de preocupación. Sin embargo, si el perno está galvanizado por inmersión en caliente, la fractura frágil retardada en servicio es una preocupación debido a la posibilidad de que se introduzca hidrógeno durante la operación de decapado del proceso de galvanización por inmersión en caliente y el subsiguiente “sellado” del hidrógeno. por el revestimiento de zinc. También existe la posibilidad de absorción catódica de hidrógeno derivada del proceso de corrosión en determinados ambientes agresivos. Los pernos ASTM A325 y A490 se fabrican según las dimensiones especificadas en ANSI/ASME B18.2.6. Las dimensiones básicas, tal como se definen en la Figura C-2.2, se muestran en la Tabla C-2.1. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-11 Tabla C-2.1. Dimensiones de pernos y tuercas Diámetro Dimensiones de los pernos hexagonales pesados, pulg . Ancho de llave, F nominal del perno, db, pulg . Altura, H1 Longitud, T Hilo Dimensiones de tuercas hexagonales pesadas, pulg. Ancho de llave, W Altura, H2 2 d C 1 d 3164 s 1z 2564 14 1z 3964 en 14 yo 1a 14 4764 d 1v 3564 12 1v 5564 1 1s 3964 1w 1s 6364 18 1 metro 14 2G2 1a 2x A 24 12 norte 2 2a , 24 1 metro 2 1 7 1 7 64 32 2x 1 1132 2a 1 15 32 Las principales características geométricas de los pernos estructurales hexagonales pesados que los distinguen de los pernos de aplicación general son el tamaño de la cabeza y la longitud del cuerpo sin rosca. La cabeza del perno estructural de hexágono pesado se especifica para que sea del mismo tamaño que una tuerca de hexágono pesado del mismo diámetro nominal, de modo que el herrero pueda usar la misma llave o dado en la cabeza del perno y/o en la tuerca. Con la excepción específica de los pernos ASTM A325T totalmente roscados, como se explica a continuación, los pernos estructurales de hexágono pesado tienen longitudes roscadas más cortas que los pernos para aplicaciones generales. Al hacer que la longitud del cuerpo del perno sea la dimensión de control, ha sido posible excluir la rosca de todos los planos de corte cuando se desea, excepto en el caso de partes exteriores delgadas adyacentes a la tuerca. Figura C-2.2. Perno estructural de hexágono pesado y tuerca de hexágono pesado. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-12 Las longitudes roscadas más cortas provistas con pernos estructurales de hexágono pesado tienden a minimizar la parte roscada del perno dentro de la empuñadura. En consecuencia, también se debe tener cuidado para proporcionar una longitud de rosca adecuada entre la tuerca y la cabeza del perno para permitir una instalación adecuada sin atascar la tuerca en el descentramiento de la rosca. Dependiendo de los incrementos de las longitudes de los pernos suministrados, la rosca completa puede extenderse hasta la empuñadura para un conjunto sin arandelas hasta una pulgada para pernos de alta resistencia de 2, s, w, d, 14 y 12 pulgadas de diámetro y tanto como 2 pulg. para pernos de alta resistencia de 1, 18 y 1a pulg . de diámetro . Cuando el grosor de la capa más cercana a la tuerca es menor que las dimensiones de a pulg o 2 pulg dadas anteriormente, aún puede ser posible excluir las roscas del plano de corte, cuando sea necesario, dependiendo de la combinación específica de la longitud del perno. , agarre y número de arandelas utilizadas debajo de la tuerca (Carter, 1996). Si es necesario, el siguiente incremento de la longitud del perno se puede especificar con arandelas ASTM F436 en cantidad suficiente para excluir las roscas del plano de corte y garantizar que el conjunto se pueda instalar con las roscas adecuadas incluidas en el agarre para una instalación adecuada. Con la acumulación máxima de tolerancias de todos los componentes en el conjunto de sujetadores, el descentramiento de la rosca cruzará el plano de corte para la combinación crítica de longitud de perno y agarre utilizada para seleccionar las reglas generales anteriores para el espesor de capa requerido para excluir las roscas. Esta condición no es motivo de preocupación, sin embargo, por dos razones. En primer lugar, es muy poco probable que todas las tolerancias de los componentes se acumulen en sus valores máximos para justificar su consideración. En segundo lugar, incluso si se produjera la máxima acumulación, la pequeña reducción de la resistencia al corte debida a la presencia del descentramiento de la rosca (no una rosca completa) sería insignificante. Existe una excepción a los requisitos de longitud de rosca anteriores para los pernos ASTM A325, pero no para los pernos ASTM A490, ASTM F1852 o ASTM F2280 conjuntos de pernos de control de tensión de tipo retorcido. Los requisitos complementarios de la norma ASTM A325 permiten al comprador especificar un perno roscado en toda la longitud del vástago, cuando la longitud del perno es igual o inferior a cuatro veces el diámetro nominal. Esta excepción se proporciona para aumentar la economía a través de pedidos simplificados y control de inventario en la fabricación y montaje de algunas estructuras. Es particularmente útil en aquellas estructuras en las que la resistencia de la conexión depende de la resistencia portante del material conectado relativamente delgado en lugar de la resistencia al corte del perno, ya sea con roscas en el plano de corte o no. Tal como lo exige la norma ASTM A325, los pernos de alta resistencia que se ordenen de acuerdo con dichos requisitos complementarios deben estar marcados con el símbolo A325T. Para determinar la longitud requerida del perno, se debe agregar al agarre el valor que se muestra en la Tabla C-2.2 (es decir, el espesor total de todo el material conectado, sin incluir las arandelas). Para cada arandela ASTM F436 que se use, agregue E pulg.; para cada arandela biselada, agregue , in. Los valores tabulados brindan los márgenes apropiados para las tolerancias de fabricación y también brindan suficiente rosca Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-13 Tabla C-2.2. Incremento de selección de longitud de perno Para determinar la Diámetro longitud de perno requerida, nominal del perno, db, pulg . agregue a la empuñadura, pulg. 2 norte s d en 1 d 18 1 1¼ 18 1½ 1¼ 1s 1a 1¾ 1½ 1 día acoplamiento con una tuerca hexagonal pesada instalada. La longitud determinada por el uso de la Tabla C-2.2 debe ajustarse a las 4 pulgadas más cercanas. incremento de longitud (incremento de longitud de 2 pulgadas para longitudes superiores a 6 pulgadas). Se encuentra disponible una tabla más extensa para la selección de la longitud de los pernos basada en estas reglas (Carter, 1996). La instalación pretensada implica el alargamiento inelástico de la parte de la longitud roscada entre la tuerca y el descentramiento de la rosca. Los pernos ASTM A490 y los pernos galvanizados ASTM A325 poseen suficiente ductilidad para someterse a una instalación pretensada, pero no son suficientemente dúctiles para someterse a una segunda instalación pretensada. Sin embargo, los pernos negros ASTM A325 poseen suficiente ductilidad para someterse a más de una instalación pretensada como se sugiere en la Guía (Kulak et al., 1987). Como regla general simple, un perno negro ASTM A325 es adecuado para su reutilización si la tuerca se puede pasar por las roscas con la mano. 2.4. Tuercas hexagonales pesadas 2.4.1. Especificaciones: Las tuercas hexagonales pesadas deben cumplir con los requisitos de ASTM A563. El grado y acabado de dichas tuercas será el indicado en la Tabla 2.1. 2.4.2. Geometría: Las dimensiones de las tuercas hexagonales gruesas deben cumplir con los requisitos de ANSI/ASME B18.2.6. Comentario: Las especificaciones ASTM exigen que las tuercas hexagonales pesadas estén marcadas de manera distintiva. Ciertas marcas son obligatorias. Además de las marcas obligatorias, el fabricante puede aplicar marcas distintivas adicionales. los Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-14 las marcas obligatorias y las marcas opcionales de muestra se ilustran en la Figura C 2.1. El galvanizado por inmersión en caliente afecta la resistencia al desprendimiento del conjunto perno-tuerca porque, para acomodar los recubrimientos de zinc relativamente gruesos de espesor no uniforme en las roscas de los pernos, es una práctica habitual galvanizar por inmersión en caliente la tuerca ciega y luego golpear la tuerca. -Talla. Esto da como resultado una reducción del enganche de la rosca con la consiguiente reducción de la resistencia al pelado. Solo las tuercas endurecidas más fuertes tienen la resistencia adecuada para cumplir con los requisitos de resistencia de la rosca de ASTM después del roscado excesivo. Por lo tanto, como se especifica en la norma ASTM A325, solo la norma ASTM A563 de grado DH es adecuada para usar como tuercas galvanizadas. Este requisito no debe pasarse por alto si se compran tuercas no galvanizadas y luego se envían a un galvanizador local para el galvanizado por inmersión en caliente. Debido a que el proceso de galvanizado mecánico da como resultado un recubrimiento de zinc uniforme y uniformemente distribuido, las tuercas se pueden roscar sobredimensionadas antes del galvanizado en una cantidad menor que la requerida para el proceso de inmersión en caliente antes del galvanizado. A pesar de la película delgada del recubrimiento inorgánico de Zn/Al, puede ser necesario aterrajar las tuercas sobredimensionadas. Similar al galvanizado mecánico, el proceso da como resultado un revestimiento comparativamente uniforme y uniformemente distribuido. En ediciones anteriores, esta Especificación permitía el uso de tuercas ASTM A194 grado 2H en el mismo acabado que el permitido para tuercas ASTM A563 en los siguientes casos: con pernos ASTM A325 Tipo 1 lisos, Tipo 1 galvanizados y Tipo 3 lisos y con ASTM A490 Tornillos lisos tipo 1. Se eliminó la referencia a las tuercas ASTM A194 grado 2H luego de la eliminación de una referencia similar dentro de las especificaciones ASTM A325 y A490. Sin embargo, se debe tener en cuenta que las tuercas ASTM A194 grado 2H siguen siendo aceptables en estas aplicaciones, como se indica en la nota al pie de la Tabla 2.1, en caso de que estén disponibles. Las tuercas ASTM A563 se fabrican según las dimensiones especificadas en ANSI/ASME B18.2.6. Las dimensiones básicas, tal como se definen en la Figura C-2.2, se muestran en la Tabla C-2.1 2.5. Arandelas Las arandelas circulares planas y las arandelas biseladas cuadradas o rectangulares deben cumplir con los requisitos de la norma ASTM F436, excepto lo dispuesto en la Tabla 6.1. El tipo y acabado de dichas arandelas será el indicado en la Tabla 2.1. 2.6. Dispositivos indicadores tipo arandela Se permite el uso de dispositivos indicadores tipo arandela como se describe en las Secciones 2.6.1 y 2.6.2. 2.6.1. Indicadores de tensión directa tipo arandela compresible: Los indicadores de tensión directa tipo arandela compresible deben cumplir con los requisitos de la norma ASTM F959. 2.6.2. Dispositivos indicadores alternativos de tipo arandela: cuando lo apruebe el ingeniero de registro, se permite el uso de dispositivos indicadores alternativos de tipo arandela que difieran de los que cumplen con los requisitos de la norma ASTM F959. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-15 El fabricante debe preparar instrucciones detalladas de instalación en una especificación complementaria aprobada por el ingeniero de registro y debe proporcionar: (1) El carácter requerido y la frecuencia de la verificación previa a la instalación; (2) La alineación de los orificios de los pernos para permitir la inserción del perno sin dañar indebidamente las roscas; (3) La colocación de conjuntos de sujetadores en todos los tipos y tamaños de orificios, incluida la colocación y orientación de las arandelas alternativas y regulares; (4) El montaje sistemático de la junta, progresando desde la parte más rígida de la junta hasta que las capas conectadas estén en contacto firme; y (5) El subsiguiente pretensado sistemático de todos los pernos en la junta, progresando desde la parte más rígida de la junta de manera que minimice la relajación de los pernos previamente pretensados. El fabricante debe preparar instrucciones de inspección detalladas en una especificación complementaria aprobada por el ingeniero de registro y debe proporcionar: (1) Observación de las pruebas de verificación previas a la instalación requeridas; y (2) la observación de rutina subsiguiente para garantizar el uso adecuado del dispositivo indicador alternativo tipo arandela. 2.7. Conjuntos de pernos de control de tensión tipo torsión 2.7.1. Especificaciones: Los conjuntos de pernos de control de tensión de tipo retorcido deben cumplir con los requisitos de ASTM F1852 o F2280. El ingeniero de registro deberá especificar el tipo de perno (Tabla 2.1) que se utilizará. 2.7.2. Geometría: Las dimensiones del conjunto de pernos de control de tensión tipo torsión deben cumplir con los requisitos de ASTM F1852 o ASTM F2280. La longitud del perno utilizado debe ser tal que el extremo del perno se extienda más allá o al menos quede al ras con la cara exterior de la tuerca cuando se instale correctamente. Comentario: Es política del Consejo de Investigación sobre Conexiones Estructurales reconocer directamente solo aquellos componentes de sujetadores que se fabrican para cumplir con los requisitos de una especificación aprobada por ASTM. Antes de esta edición, la especificación RCSC preveía el uso de pernos ASTM A325 y A490, y conjuntos de pernos de control de tensión de tipo retorcido F1852 directamente y sujetadores de diseño alternativo que cumplen requisitos detallados similares a los de la Sección 2.8 cuando lo aprueba el ingeniero. de Registro. Con esta edición, los conjuntos de pernos de control de tensión de tipo retorcido ASTM F2280 ahora se reconocen directamente. Esencialmente, la norma ASTM F2280 relaciona un producto equivalente a la norma ASTM A490 con un método específico de instalación que es adecuado para usar en todos los tipos de juntas , como se describe en la Sección 8. También se ha retenido la disposición para su aprobación por parte de la Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-16 Ingeniero de registro de otros sujetadores de diseño alternativo que cumplan con los requisitos detallados en la Sección 2.8. Si está galvanizado, perno de control de tensión de tipo roscado ASTM F1852 En la norma ASTM F1852, se requiere que los ensamblajes sean galvanizados mecánicamente. 2.8. Sujetadores de diseño alternativo Cuando lo apruebe el ingeniero de registro, se permite el uso de sujetadores de diseño alternativo si: (1) Cumplir con los requisitos de materiales, fabricación y composición química de ASTM A325 o ASTM A490, según corresponda; (2) Cumplir con los requisitos de propiedades mecánicas de ASTM A325 o ASTM A490 en pruebas de tamaño completo; (3) Tener un diámetro del cuerpo y un área de soporte debajo de la cabeza del perno y la tuerca que sea igual o mayor que los proporcionados por un perno y una tuerca de las mismas dimensiones nominales especificadas en las Secciones 2.3 y 2.4; y (4) Se suministren y utilicen en el trabajo como un conjunto de sujetadores. Se permite que dichos sujetadores de diseño alternativo difieran en otras dimensiones de las de los pernos y tuercas de alta resistencia especificados. El fabricante debe preparar instrucciones detalladas de instalación en una especificación complementaria aprobada por el ingeniero de registro y debe proporcionar: (1) El carácter requerido y la frecuencia de la verificación previa a la instalación; (2) La alineación de los orificios de los pernos para permitir la inserción del sujetador de diseño alternativo sin daños indebidos; (3) La colocación de conjuntos de sujetadores en todos los orificios, incluida cualquier arandela requisitos según corresponda; (4) El montaje sistemático de la junta, progresando desde la parte más rígida de la junta hasta que las capas conectadas estén en contacto firme; y (5) El subsiguiente pretensado sistemático de todos los conjuntos de sujetadores en la junta, progresando desde la parte más rígida de la junta de una manera que minimice la relajación de los pernos previamente pretensados. El fabricante debe preparar instrucciones de inspección detalladas en una especificación complementaria aprobada por el ingeniero de registro y debe proporcionar: (1) Observación de las pruebas de verificación previas a la instalación requeridas; y, (2) La observación de rutina posterior para garantizar el uso adecuado de la sujetador de diseño alternativo. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-17 SECCIÓN 3. PIEZAS ATORNILLADAS 3.1. Capas conectadas Todas las capas conectadas que están dentro del agarre del perno y cualquier material que se use debajo de la cabeza o la tuerca deben ser de acero con superficies de contacto que no estén recubiertas, recubiertas o galvanizadas, como se define en la Sección 3.2. Los materiales comprimibles no deben colocarse dentro del agarre del perno. La pendiente de las superficies de las partes en contacto con la cabeza del tornillo y la tuerca debe ser igual o menor a 1:20 con respecto a un plano normal al eje del tornillo. Comentario: La presencia de juntas, aislamiento o cualquier material comprimible que no sean los revestimientos especificados dentro de la empuñadura impediría el desarrollo y/o retención de las pretensiones instaladas en los pernos, cuando sea necesario. Los conjuntos de pernos ASTM A325, A490, F1852 y F2280 son lo suficientemente dúctiles para deformarse en una superficie con una pendiente menor o igual a 1:20 con respecto a un plano normal al eje del perno. Las pendientes mayores no son deseables porque la flexión localizada resultante disminuye tanto la resistencia como la ductilidad del perno. 3.2. Superficies de contacto Las superficies de contacto y las superficies adyacentes a la cabeza del perno y la tuerca deben estar libres de suciedad y otros materiales extraños. Además, las superficies de contacto deberán cumplir con los requisitos de las Secciones 3.2.1 o 3.2.2. 3.2.1. Juntas apretadas cómodamente y juntas pretensadas : Las superficies de contacto de las juntas apretadas cómodamente y las juntas pretensadas , tal como se definen en las Secciones 4.1 y 4.2, pueden estar sin recubrimiento, recubiertas con recubrimientos de cualquier formulación o galvanizadas. Comentario: Tanto en uniones ajustadas a presión como en uniones pretensadas, la resistencia última depende del cortante transmitido por los pernos y el apoyo de los pernos contra el material conectado. Es independiente de cualquier resistencia friccional que pueda existir en las superficies de contacto. En consecuencia, dado que la resistencia al deslizamiento no es un problema, se permite que las superficies de contacto estén sin recubrir, recubiertas o galvanizadas sin tener en cuenta el coeficiente de deslizamiento obtenido. Para juntas pretensadas, se debe tener precaución en la especificación y aplicación de revestimientos gruesos dentro de la superficie de contacto. Aunque no se requiere resistencia al deslizamiento, los conjuntos de sujetadores en juntas con revestimientos gruesos o multicapa pueden presentar una pérdida significativa de tensión previa debido a la fluencia por compresión en revestimientos más blandos como epoxis, alquídicos, vinilos, acrílicos y uretanos. Se han realizado estudios previos de relajación de pernos utilizando acero sin recubrimiento con pernos negros o acero galvanizado con pernos galvanizados. Las superficies galvanizadas oscilaron hasta aproximadamente 4 mils de espesor, de las cuales aproximadamente la mitad del espesor Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-18 era la capa superficial comprimible de zinc puro blando. Las capas subyacentes de zinc-hierro son muy duras y exhibirían poca fluencia. Consulte la Guía, Sección 4.4. Las pruebas han indicado que se puede perder una pretensión significativa del perno cuando el espesor total del recubrimiento dentro de la junta se acerca a 15 milésimas de pulgada por superficie, y que los recubrimientos superficiales debajo de la cabeza del perno y la tuerca pueden contribuir a una reducción adicional de la pretensión. 3.2.2 Juntas de deslizamiento crítico: Las superficies de contacto de las juntas de deslizamiento crítico como se define en la Sección 4.3, incluidas las de las placas de relleno y las cuñas dentadas, deben cumplir con los siguientes requisitos: (1) Superficies de contacto sin recubrimiento: Las superficies de contacto sin recubrimiento deben estar libres de escamas, excepto escamas de laminación apretadas, y libres de recubrimientos, incluido el exceso de rociado involuntario, en áreas más cercanas al diámetro de un perno pero a no menos de 1 pulgada del borde de cualquier orificio. y en todas las áreas dentro del patrón de pernos o se limpiarán con chorro de arena (Clase B). (2) Superficies de contacto revestidas : Las superficies de contacto revestidas primero se limpiarán con chorro y posteriormente se recubrirán con un revestimiento que esté calificado de acuerdo con los requisitos del Apéndice A como revestimiento Clase A o Clase B, según se define en la Sección 5.4. Alternativamente, cuando estén aprobados por el ingeniero de registro, se permiten recubrimientos que proporcionen un coeficiente de deslizamiento medio que difiera de la Clase A o la Clase B cuando: (i) El coeficiente de deslizamiento medio µ se establece mediante ensayo de acuerdo con los requisitos en el Apéndice A; y, (ii) La resistencia al deslizamiento de diseño se determina de acuerdo con la Sección 5.4 usando este coeficiente, excepto que, para propósitos de diseño, no se debe usar un valor de µ mayor que 0.50. Las capas de juntas de deslizamiento crítico con superficies de contacto revestidas no se deben ensamblar antes de que el revestimiento se haya curado durante el tiempo mínimo que se usó en las pruebas de calificación. (3) Superficies de contacto galvanizadas : Las superficies de contacto galvanizadas primero se galvanizarán por inmersión en caliente de acuerdo con los requisitos de la norma ASTM A123 y, posteriormente, se rasparán mediante cepillado manual con alambre. No se permite el cepillado con alambre eléctrico. Cuando se prepara mediante rugosidad, la superficie de contacto galvanizada se designa como Clase A para el diseño. Comentario: Las juntas de deslizamiento crítico son aquellas juntas que tienen condiciones de superficie de contacto especificadas que, en presencia de la fuerza de sujeción proporcionada por los sujetadores pretensados, resisten una carga de diseño únicamente por fricción y sin desplazamiento en el punto de contacto. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-19 superficies. En consecuencia, es necesario preparar las superficies de contacto de manera que se consiga el rendimiento de deslizamiento deseado. Las superficies de acero limpias a escala de laminación (Clase A, consulte la Sección 5.4.1) y las superficies de acero limpiadas con chorro de arena (Clase B, consulte la Sección 5.4.1) se pueden usar dentro de juntas deslizantes críticas. Cuando se usa, es necesario mantener las superficies de contacto libres de recubrimientos, incluido el exceso de rociado involuntario. La corrosión a menudo ocurre en superficies de acero limpiadas con chorro de arena sin recubrimiento (Clase B, consulte la Sección 5.4.1) debido a la exposición entre el momento de la fabricación y el posterior montaje. En exposiciones atmosféricas normales, esta corrosión no es perjudicial y, de hecho, puede aumentar la resistencia al deslizamiento de la junta. Yuura et al. (1981) encontraron que el coeficiente de deslizamiento Clase B podía mantenerse hasta un año antes del ensamblaje conjunto . Polyzois y Frank (1986) demostraron que, para material de placa con espesor en el rango de una pulgada a una pulgada , la presión de contacto causada por la tensión previa de los pernos se concentra en las superficies de contacto en anillos anulares alrededor y cerca de los pernos. En este estudio, la pintura no calificada en las superficies de contacto alejadas del borde del orificio del perno por no menos de 1 pulgada ni el diámetro del perno no redujeron la resistencia al deslizamiento. Sin embargo, este probablemente no sería el caso para juntas que involucran material más grueso, particularmente aquellas con una gran cantidad de pernos en múltiples líneas de calibre; la pretensión mínima de los pernos de la Tabla 8.1 podría no ser adecuada para aplanar completamente y jalar el material más grueso para que entre en contacto apretado alrededor de cada perno. En cambio, la tensión previa del perno se equilibraría mediante la presión de contacto sobre las regiones de las superficies de contacto que están en contacto. Para tener en cuenta ambas posibilidades, en esta Especificación se requiere que todas las áreas entre los pernos estén libres de recubrimientos, incluido el exceso de rociado, como se ilustra en la Figura C-3.1. En la práctica, el área libre de revestimiento más pequeña se puede diseñar y proteger más fácilmente utilizando un enmascaramiento ubicado en relación con el patrón de orificios para pernos que en relación con los límites del área completa de contacto de la superficie de contacto con una distancia al borde variable e incierta. Además, la estrecha tira de recubrimiento alrededor del perímetro de la superficie de contacto minimiza el retoque de campo requerido del material sin recubrimiento fuera de la junta. Polyzois y Frank (1986) también investigaron el efecto de varios grados de rociado involuntario sobre la resistencia al deslizamiento. Se encontró que incluso una pequeña cantidad de rociado excesivo de pintura no calificada (es decir, no calificada como recubrimiento de Clase A o Clase B) dentro del área libre de recubrimiento especificada en cascarilla de laminación limpia puede reducir significativamente la resistencia al deslizamiento. Sin embargo, en superficies limpiadas con chorro, la presencia de una pequeña cantidad de exceso de rociado no fue tan perjudicial. Para simplificar, esta Especificación requiere que se prohíba todo exceso de rociado en áreas que deben estar libres de recubrimientos en juntas de deslizamiento crítico, independientemente de si la superficie es de acero limpio a escala de laminación o de acero limpiado con chorro de arena. En la edición de 1980 de esta Especificación, los nombres genéricos de los recubrimientos aplicados a las superficies de contacto fueron la base para las categorías de esfuerzos de trabajo admisibles en juntas críticas de deslizamiento (fricción) . Frank y Yura (1981) demostraron que los coeficientes de deslizamiento para recubrimientos descritos por un tipo genérico no son valores únicos para una descripción o producto de recubrimiento genérico determinado, sino que también dependen Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-20 según el tipo de vehículo utilizado. Pequeñas diferencias en la formulación de un fabricante a otro o de un lote a otro con un solo fabricante pueden afectar significativamente los coeficientes de deslizamiento si se cambian ciertas variables esenciales dentro de un tipo genérico. En consecuencia, no es realista asignar revestimientos a categorías con diferencias incrementales relativamente pequeñas entre categorías basándose únicamente en una descripción genérica. Figura C-3.1. Superficies de contacto de conexiones de deslizamiento crítico pintadas con pinturas no calificadas. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-21 Cuando las superficies de contacto de una junta de deslizamiento crítico deben protegerse contra la corrosión, se debe usar un recubrimiento calificado. Un recubrimiento calificado es aquel que ha sido probado de acuerdo con el Apéndice A, la única base para la calificación de cualquier recubrimiento que se utilice junto con esta Especificación. Los recubrimientos se pueden calificar de la siguiente manera: (1) Como revestimiento de Clase A según se define en la Sección 5.4; (2) Como revestimiento Clase B, según se define en la Sección 5.4; o, (3) Como un revestimiento con un coeficiente de deslizamiento µ medio de 0,30 (Clase A) pero no superior a 0,50 (Clase B). Se requiere una recalificación si se cambia cualquier variable esencial asociada con la preparación de la superficie, la fabricación de la pintura, el método de aplicación o los requisitos de curado. Consulte el Apéndice A. Para las juntas de deslizamiento crítico, las pruebas de revestimiento según lo prescrito en el Apéndice A incluyen pruebas de fluencia, que incorporan la relajación en el sujetador y el efecto del revestimiento mismo. Los usuarios deben verificar los espesores de recubrimiento utilizados en las pruebas del Apéndice A y asegurarse de que el espesor real del recubrimiento no exceda el probado. Ver Apéndice A, Comentario a la Sección A3. Frank y Yura (1981) también investigaron el efecto de variar el tiempo entre el recubrimiento de las superficies de contacto y el ensamblaje de la junta y el pretensado de los pernos para determinar si la pintura parcialmente curada seguía curándose dentro de la junta ensamblada durante un período de tiempo. Los resultados indicaron que todo el curado cesó efectivamente en el momento en que se ensambló la junta y la pintura que no estaba completamente curada en ese momento actuó como lubricante. La resistencia al deslizamiento de una junta que se ensambló después de un tiempo menor que el tiempo de curado utilizado en las pruebas de calificación se redujo severamente. Por lo tanto, el tiempo de curado antes de acoplar las superficies de contacto es un parámetro esencial que debe especificarse y controlarse durante la construcción. El coeficiente de deslizamiento medio para superficies limpias galvanizadas en caliente es del orden de 0,19 en comparación con un factor de alrededor de 0,33 para cascarilla de laminación limpia. Birkemoe y Herrschaft (1970) demostraron que este coeficiente de deslizamiento medio puede mejorarse significativamente mediante tratamientos como el cepillado manual con alambre o el granallado ligero con "cepillado". En cualquier caso, el tratamiento debe controlarse para lograr una rugosidad o rayado visible. El cepillado con alambre eléctrico no es satisfactorio porque puede pulir la superficie en lugar de hacerla áspera o quitar el revestimiento. La experiencia de campo y los resultados de las pruebas han indicado que los ensambles galvanizados pueden continuar deslizándose bajo una carga sostenida (Kulak et al., 1987; pp. 198-208). Los ensayos de juntas galvanizadas en caliente sometidas a carga sostenida muestran un comportamiento de tipo fluencia que no se observó en la aplicación de carga de corta duración o tipo fatiga. Véase también el Comentario al Apéndice A. 3.3. Orificios para pernos Las dimensiones nominales de los orificios estándar, sobredimensionados, de ranura corta y de ranura larga para pernos de alta resistencia deben ser iguales o menores que las que se muestran en la Tabla 3.1. Se permiten orificios más grandes que los que se muestran en la Tabla 3.1 cuando se especifica o Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-22 aprobado por el Ingeniero de Registro. Cuando el diseño completo de la conexión no se muestre en los planos de diseño estructural, se notificará al ingeniero de registro el tipo y las dimensiones de los orificios que se utilizarán. Los orificios sobredimensionados, las ranuras cortas no perpendiculares a la carga aplicada y las ranuras largas en cualquier dirección estarán sujetas a la aprobación del ingeniero de registro. Cualquier restricción sobre el uso de los tipos de agujeros permitidos en las Secciones 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3 y 3.3.4 deberá especificarse en los documentos de diseño. Se permiten agujeros cortados térmicamente producidos por medios guiados mecánicamente en juntas cargadas estáticamente. El perfil de rugosidad de la superficie del orificio no debe exceder las 1000 micropulgadas, tal como se define en ASME B46.1. Se permiten ranuras ocasionales de no más de z pulgadas de profundidad. Se permitirán orificios cortados térmicamente producidos a mano alzada en uniones cargadas estáticamente si lo aprueba el ingeniero de registro. Para uniones cargadas cíclicamente , se permitirán orificios cortados térmicamente si lo aprueba el ingeniero de registro. Comentario: Las notas a pie de página en la Tabla 3.1 prevén ligeras variaciones en las dimensiones de los orificios para pernos con respecto a las dimensiones nominales. Cuando las dimensiones de los orificios para pernos sean tales que excedan estas variaciones permitidas, el orificio para pernos debe tratarse como el siguiente tipo más grande. Es posible que se requieran ranuras más largas que las ranuras largas estándar para acomodar las tolerancias de construcción o las juntas de expansión. Es posible que se necesiten orificios sobredimensionados más grandes para adaptarse a las tolerancias o desalineaciones de la construcción. En los últimos dos casos, la Especificación no brinda orientación para una mayor reducción de las resistencias de diseño o las cargas admisibles. Las consideraciones de diseño de ingeniería deben incluir, como mínimo, los efectos de la distancia al borde, la sección neta, la reducción de la fuerza de sujeción en las juntas de deslizamiento crítico, los requisitos de las arandelas, la capacidad de carga y la deformación del orificio. Para orificios cortados térmicamente producidos a mano alzada, generalmente es necesario rectificar la superficie del orificio después del corte térmico para lograr un perfil máximo de rugosidad superficial de 1000 micropulgadas. Los orificios ranurados en juntas cargadas estáticamente se producen a menudo punzonando o perforando los extremos de los orificios y cortando térmicamente los lados de las ranuras mediante medios guiados mecánicamente. Los lados de tales ranuras deben estar pulidos, particularmente en las uniones de los cortes térmicos con los extremos de los agujeros. Para las uniones cargadas cíclicamente , los resultados de las pruebas han indicado que cuando no ocurre un deslizamiento importante en la unión, la falla por fatiga por fricción generalmente ocurre en la sección bruta antes de la falla por fatiga en la sección neta (Kulak et al., 1987, pp. 116, 117) . Por el contrario, cuando ocurre deslizamiento en las juntas de conexiones cargadas cíclicamente , la falla generalmente ocurre en la sección neta y el borde de un orificio para perno se convierte en el punto de inicio de la grieta (Kulak et al., 1987, pp. 118). Por lo tanto, para uniones cargadas cíclicamente diseñadas como críticas al deslizamiento, el método utilizado para producir agujeros para pernos (ya sea corte térmico o perforación) no debe influir en la carga de falla última, ya que la falla generalmente ocurre en la sección bruta cuando no ocurre un deslizamiento importante. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-23 3.3.1. Agujeros estándar: Se permite el uso de agujeros estándar en todas las capas de articulaciones Tabla 3.1. Dimensiones nominales del orificio del perno Diámetro Dimensiones nominales del orificio del perno a,b, pulg . nominal del perno, db, pulg . Estándar (diámetro) De ranura (ancho × largo) Sobredimensionado (diámetro) corta Ranurado largo (ancho × largo) 2 b s norte metro n × re n × 1b en metro , metro × 1 m × 1d d , 1z , × 18 , × 2x 1 1z 1¼ 1z × 1c 1z × 22 ÿ18 db + z s b × 14 segundo × norte db + c (db + z) × (db + a) (db + z) × (2,5db) a La tolerancia superior en las dimensiones nominales tabuladas no debe exceder Q pulg . Excepción: en el ancho de los orificios ranurados, se permiten ranuras de no más de z pulg . de profundidad . b Es aceptable el agujero ligeramente cónico que resulta naturalmente de las operaciones de punzonado con punzones y matrices correctamente acoplados. Comentario: Desde la primera publicación de esta Especificación se ha permitido el uso de orificios para pernos de z pulg . más grandes que el perno instalado en ellos. Allen y Fisher (1968) demostraron que se pueden permitir orificios más grandes para pernos de alta resistencia sin afectar negativamente la resistencia al cortante del perno o al apoyo del miembro. Sin embargo, la resistencia al deslizamiento puede reducirse si no se logra una pretensión adecuada inicialmente o si se relaja la pretensión del perno a medida que el material altamente comprimido cede en el borde del orificio o la ranura. 3.3.2. Orificios sobredimensionados: cuando lo apruebe el ingeniero de registro, se permiten orificios sobredimensionados en cualquiera o todas las capas de juntas de deslizamiento crítico, como se define en la Sección 4.3. Comentario: Las disposiciones para agujeros sobredimensionados en esta Especificación se basan en los hallazgos de Allen y Fisher (1968) y la preocupación adicional por las consecuencias de un deslizamiento de magnitud significativa que puede ocurrir según lo permitido por el agujero sobredimensionado. 3.3.3. Agujeros con ranuras cortas: Se permiten agujeros con ranuras cortas en cualquier capa en cada superficie de contacto de juntas ajustadas como se define en la Sección 4.1, juntas pretensadas como se define en la Sección 4.2 y juntas críticas deslizantes como se define en la Sección 4.3. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-24 siempre que la carga aplicada sea aproximadamente perpendicular (entre 80 y 100 grados) al eje de la ranura. Cuando el diseño completo de la conexión no se muestre en los planos de diseño estructural, se notificará al ingeniero de registro cuando se utilicen agujeros de ranura corta de esta manera. Cuando lo apruebe el ingeniero de registro, se permiten orificios ranurados cortos en más de una o todas las capas , juntas ajustadas como se define en la Sección 4.1 y juntas pretensadas como se define en la Sección 4.2, siempre que la carga aplicada sea aproximadamente perpendicular (entre 80 y 100 grados). ) al eje de la ranura y en cualquiera o todas las capas de juntas de deslizamiento crítico como se define en la Sección 4.3 sin tener en cuenta la dirección de la carga aplicada. Comentario: Para las conexiones de los extremos de las vigas, el uso de orificios ranurados cortos aproximadamente perpendiculares a la carga aplicada junto con pernos bien ajustados puede proporcionar la capacidad de corte y permitir que la viga gire de acuerdo con las suposiciones de diseño. La deformación de las conexiones puede ser un problema cuando la viga no está restringida lateral o torsionalmente por el piso, el techo u otra estructura. Las ranuras cortas se utilizan para tener en cuenta los ajustes menores en los miembros principales, como las diferencias de espesor del alma y la longitud del miembro. Esta práctica es lo suficientemente frecuente como para que esta especificación la reconozca y la permita, a menos que esté específicamente prohibida por el ingeniero de registro en los documentos de diseño. Esta especificación requiere que el ingeniero de registro sea notificado de los tipos y dimensiones de los orificios mostrando esta información en los planos detallados del taller u obteniendo la aprobación previa del ingeniero de registro. La disposición de limitar el uso de orificios ranurados cortos a una capa con pernos bien ajustados es para evitar el uso de orificios ranurados cortos en capas opuestas de una superficie de contacto. Todavía se permite el uso de orificios ranurados cortos con pernos bien ajustados en conexiones con varias capas que no comparten una superficie de contacto. Un ejemplo que estaría permitido con capas múltiples incluye las conexiones de los extremos de las vigas en los lados opuestos del alma de una columna. 3.3.4. Agujeros ranurados largos: Cuando estén aprobados por el ingeniero de registro, los agujeros ranurados largos se permiten en una sola capa en cualquier superficie de contacto individual de las juntas bien apretadas como se define en la Sección 4.1 y las juntas pretensadas como se define en la Sección 4.2, siempre que se aplique la la carga es aproximadamente perpendicular (entre 80 y 100 grados) al eje de la ranura. Cuando lo apruebe el ingeniero de registro, se permiten orificios ranurados largos en una sola capa en cualquier superficie de contacto individual de las juntas de deslizamiento crítico, como se define en la Sección 4.3, sin tener en cuenta la dirección de la carga aplicada. Las cuñas de dedo completamente insertadas entre las superficies de contacto de los elementos que transmiten carga de las juntas atornilladas no se consideran un elemento ranurado largo de una junta; ni se consideran una capa en ninguna superficie de contacto individual. Sin embargo, las cuñas de los dedos deben tener la misma superficie de contacto que el resto de las capas. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-25 Comentario: Véase el Comentario a la Sección 3.3.1. Las cuñas de dedos son dispositivos que a menudo se usan para permitir la alineación y la plomería de estructuras. Cuando estos dispositivos se insertan completa y correctamente, no tienen el mismo efecto sobre la relajación de la tensión previa del perno o el rendimiento de la conexión , como lo hacen los orificios con ranuras largas en una capa exterior. Cuando está completamente insertada, la cuña brinda soporte alrededor del 75 por ciento del perímetro del perno en contraste con el área muy reducida que existe con un perno que está centrado en una ranura larga. Además, las cuñas de los dedos siempre están rodeadas por ambos lados por el material conectado, lo que debería ser eficaz para cerrar el espacio entre los dedos. 3.4. Rebabas Se permite que queden rebabas menores o iguales a z pulgadas de altura en las superficies de contacto de todas las juntas. Las rebabas de más de z pulgadas de altura deben eliminarse o reducirse a z pulgadas o menos de las superficies de contacto de todas las juntas. Comentario: Polyzois y Yura (1985) y McKinney y Zwerneman (1993) demostraron que la resistencia al deslizamiento de las juntas no cambió o mejoró ligeramente por la presencia de rebabas. Por lo tanto, no es necesario eliminar las rebabas pequeñas (z pulgadas o menos). Por otro lado, las pruebas paralelas en el mismo programa demostraron que las rebabas grandes (más de z pulg .) podrían causar un pequeño aumento en la rotación de la tuerca requerida desde la condición de ajuste perfecto para lograr la pretensión especificada con el pretensado de giro de tuerca. método. Por lo tanto, la especificación requiere que todas las rebabas grandes se eliminen o se reduzcan en altura. Tenga en cuenta que antes del pretensado, se requiere el procedimiento de ajuste perfecto para que las capas entren en contacto firme. Si no se ha logrado un contacto firme después del ajuste debido a la presencia de rebabas, se requiere un ajuste adicional para aplanar las rebabas y poner las capas en contacto firme. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-26 SECCIÓN 4. TIPO DE JUNTA Para uniones con sujetadores que se cargan en cortante o cortante y tensión combinados, el ingeniero de registro deberá especificar el tipo de junta en los documentos del contrato como apretado apretado, pretensado o de deslizamiento crítico. Para juntas de deslizamiento crítico, también se debe especificar la clase requerida de resistencia al deslizamiento de acuerdo con la Sección 5.4. Para uniones con sujetadores que se cargan en tensión únicamente, el ingeniero de registro deberá especificar el tipo de unión en los documentos del contrato como apretada o pretensada. La Tabla 4.1 resume las aplicaciones y requisitos de los tres tipos de juntas . Tabla 4.1. Resumen de aplicaciones y requisitos para uniones atornilladas Carga Solicitud Transferir Articulación Superficie Escribe que se desvanece a,b Resistencia a la carga de corte por Deberes.? Instalar por Sección Arbitraje Inspeccionar por Sección Sección 10? ST No 8.1 9.1 No PT No 8.2 9.2 No 8.2 9.3 cortante/rodamiento Resistencia a cortante por cortante/apoyo. Se requiere tensión previa cizalla solamente del perno, pero por razones aparte de la resistencia al deslizamiento. Si es necesario Se requiere resistencia a la carga de corte por fricción en las superficies de contacto . d SC Sí para resolver la disputa Resistencia a la carga de corte por cortante/rodamiento. La carga de tensión es solo estático. Cortante y tensión combinados ST No 8.1 9.1 PT No 8.2 9.2 No C Resistencia a cortante por cortante/apoyo. Se requiere tensión previa del perno, pero por razones Si es necesario para resolver la disputa aparte de la resistencia al deslizamiento. Si es necesario Se requiere resistencia a la carga de corte por fricción en las superficies de contacto . Solo carga estática . Solo tensión C Todas las demás condiciones de tensión sólo cargando. d SC Sí 8.2 9.3 para resolver la disputa ST No 8.1 9.1 PT No 8.2 9.2 No Si es necesario para resolver la disputa a b C d Bajo tipo de junta : ST = apretada, PT = pretensada y SC = de deslizamiento crítico; Consulte la Sección 4. Consulte las Secciones 4 y 5 para conocer los requisitos de diseño para cada tipo de unión . Según la Sección 4.2, no se permite el uso de pernos ASTM A490 o F2280 en uniones ajustadas con cargas de tracción . Consulte la Sección 3.2.2. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-27 Comentario: Cuando fue aprobada por primera vez por el Consejo de Investigación sobre Conexiones Estructurales, en enero de 1951, la "Especificación para el ensamblaje de juntas estructurales usando pernos de alta resistencia" simplemente permitía la sustitución de un número similar de pernos ASTM A325 por acero ASTM A1411 conducido en caliente. remaches del mismo diámetro nominal. Además, se requería que todos los pernos estuvieran pretensados y que todas las superficies de contacto estuvieran libres de pintura; por lo tanto, satisface los requisitos para una junta de deslizamiento crítico según la definición actual. Tal como se revisó en 1954, se requería que la omisión de pintura se aplicara solo a “juntas sujetas a inversión de tensión, impacto o vibración, o a casos en los que la redistribución de la tensión debido al deslizamiento de la junta no sería deseable”. Esta relajación de la disposición anterior reconoció el hecho de que, en muchas aplicaciones, el movimiento de las partes conectadas que hacen que los pernos se apoyen contra los lados de sus orificios no es de ninguna manera perjudicial. Las uniones atornilladas luego se designaron como "tipo de rodamiento", "tipo de fricción" o "tensión directa". Con la edición de 1985 de esta Especificación, estas designaciones se cambiaron a "corte/cojinete", "deslizamiento crítico" y "tensión directa", respectivamente, y se permitió la instalación ajustada para muchas juntas de corte/ cojinete. También se permiten juntas ajustadas para aplicaciones calificadas que involucren pernos ASTM A325 en tensión directa. Si se utilizan pernos no pretensados en el tipo de unión que coloca los pernos en cortante, la carga se transfiere por cortante en los pernos y la tensión de soporte en el material conectado. En el estado límite último, la falla ocurrirá por falla a cortante de los pernos, por falla por aplastamiento del material conectado o por falla del elemento mismo. Por otro lado, si se utilizan pernos pretensados en una junta de este tipo, la fuerza de fricción que se desarrolla entre las capas conectadas inicialmente transferirá la carga. Hasta que se exceda la fuerza de fricción, no hay cortante en los pernos ni tensión de apoyo en los componentes conectados. Un mayor aumento de la carga coloca a los pernos en cortante y contra el material conectado en apoyo, tal como ocurría cuando se usaban pernos no pretensados. Dado que se sabe que la pretensión en los pernos se habrá disipado en el momento en que ocurra la falla por cortante del perno (Kulak et al., 1987; p. 49), el estado límite último de una unión atornillada pretensada es el mismo que el de una unión por lo demás idéntica . unión que utiliza pernos no pretensados. Debido a que las consecuencias del deslizamiento en apoyo varían de una aplicación a otra, la determinación de si una unión puede designarse como ajustada o pretensada o si debe designarse como de deslizamiento crítico es mejor dejarla a juicio y una decisión por parte de el ingeniero de registro. En el caso de uniones con tres o más pernos en orificios con solo una pequeña holgura, generalmente no existe la libertad de deslizamiento. Es probable que las tolerancias de fabricación y los procedimientos de montaje normales sean tales que uno o más pernos estén soportando incluso antes de que se aplique una carga adicional. Tal es el caso de los agujeros estándar y de los agujeros ranurados cargados transversalmente al eje de la ranura. Las juntas que deben ser juntas de deslizamiento crítico incluyen: (1) Aquellos casos en los que el movimiento de deslizamiento teóricamente podría exceder una cantidad que el ingeniero de registro considere que afecta la capacidad de servicio de la estructura o, a través de una distorsión excesiva, puede causar una reducción en la resistencia o la estabilidad, aunque el 1 ASTM A141 (descontinuado en 1967) se identificó como A502 Grado 1 (descontinuado en 1999). Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-28 la resistencia a la fractura de la conexión y la fluencia del miembro pueden ser adecuadas; y, (2) Aquellos casos en los que se deba evitar el deslizamiento de cualquier magnitud, como en uniones sujetas a una inversión de carga significativa y uniones entre elementos de miembros armados en compresión en los que cualquier deslizamiento podría causar una reducción de la rigidez a la flexión requerida para la estabilidad de el miembro edificado. En esta Especificación, las disposiciones para el diseño, instalación e inspección de uniones atornilladas dependen del tipo de unión especificado por el Ingeniero de Registro. En consecuencia, se requiere que el Ingeniero de Registro identifique el tipo de unión en los documentos del contrato. 4.1. Juntas apretadas cómodamente Excepto lo requerido en las Secciones 4.2 y 4.3, se permiten juntas apretadas cómodamente . Los pernos en las uniones ajustadas deben diseñarse de acuerdo con las disposiciones aplicables de las Secciones 5.1, 5.2 y 5.3, instalarse de acuerdo con la Sección 8.1 e inspeccionarse de acuerdo con la Sección 9.1. Como se indica en la Sección 4 y la Tabla 4.1, los requisitos para la condición de la superficie de contacto no se deben aplicar a las juntas apretadas. Comentario: Reconociendo que la resistencia última de una conexión es independiente de la tensión previa del perno y del movimiento de deslizamiento, existen numerosos casos prácticos en el diseño de estructuras donde, si ocurre un deslizamiento, no será perjudicial para la capacidad de servicio de la estructura. Además, hay casos en los que es deseable el deslizamiento de la junta para permitir la rotación en una junta o para minimizar la transferencia de momento. Para prever estos casos y al mismo tiempo hacer uso de la resistencia al corte de los pernos de alta resistencia, se permiten uniones ajustadas . La cantidad máxima de deslizamiento que puede ocurrir en una unión es, teóricamente, igual al doble de la holgura del orificio. En términos prácticos, se observa en la experiencia de laboratorio y de campo que es mucho menor; por lo general, alrededor de la mitad de la holgura del orificio. Las imprecisiones aceptables en la ubicación de los orificios dentro de un patrón de pernos generalmente hacen que uno o más pernos estén en apoyo en la condición inicial sin carga. Además, incluso con orificios perfectamente colocados, el método habitual de montaje hace que el peso de los elementos conectados ponga algunos de los pernos en apoyo directo en el momento en que el miembro se apoya en pernos flojos y la grúa de elevación se desengancha. Una carga adicional en la misma dirección no causaría un deslizamiento adicional significativo de la junta . También se permiten uniones ajustadas a presión para aplicaciones con carga estática que involucren pernos ASTM A325 y conjuntos de pernos de control de tensión tipo torsión ASTM F1852 en tensión directa. Sin embargo, no se permite la instalación ajustada para estos sujetadores en aplicaciones que impliquen carga no estática, ni para aplicaciones que impliquen pernos ASTM A490 y conjuntos de pernos de control de tensión de tipo retorcido ASTM F2280. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-29 4.2. Juntas pretensadas Se requieren juntas pretensadas en las siguientes aplicaciones: (1) Juntas en las que se requiere tensión previa del sujetador en la especificación o código que invoca esta Especificación; (2) Juntas que están sujetas a una inversión de carga significativa; (3) Uniones que están sujetas a carga de fatiga sin inversión de la carga dirección; (4) Juntas con pernos ASTM A325 o F1852 que están sujetas a fatiga por tracción; y, (5) Juntas con pernos ASTM A490 o F2280 que están sujetas a tensión o cortante y tensión combinados, con o sin fatiga. Los pernos en juntas pretensadas sujetas a cortante deben diseñarse de acuerdo con las disposiciones aplicables de las Secciones 5.1 y 5.3, instalarse de acuerdo con la Sección 8.2 e inspeccionarse de acuerdo con la Sección 9.2. Los pernos en uniones pretensadas sujetas a tracción o cortante y tracción combinados deben diseñarse de acuerdo con las disposiciones aplicables de las Secciones 5.1, 5.2, 5.3 y 5.5, instalarse de acuerdo con la Sección 8.2 e inspeccionarse de acuerdo con la Sección 9.2. Como se indica en la Sección 4 y la Tabla 4.1, los requisitos para las condiciones de la superficie de contacto no deben aplicarse a las juntas pretensadas. Comentario: Según las disposiciones de algunas otras especificaciones, se requiere que ciertas conexiones de cortante estén pretensadas, pero no se requiere que sean de deslizamiento crítico. Se dan varios casos, por ejemplo, en la sección J1.10 de la especificación AISC (AISC, 2010) en los que ciertas uniones atornilladas en las conexiones de los cojinetes se deben pretensar independientemente de si el potencial de deslizamiento es una preocupación o no. La especificación AISC requiere que las juntas estén pretensadas en las siguientes circunstancias: (1) Empalmes de columnas en edificios con altas proporciones de altura a ancho; (2) Conexiones de miembros que brindan arriostramiento a columnas en edificios altos; (3) Conexiones varias en edificios con grúas de más de 5 toneladas de capacidad; y, (4) Conexiones para soportes de maquinaria en funcionamiento y otras fuentes de impacto. o inversión del estrés. Cuando se desea pretensión por razones distintas a la necesidad de evitar el deslizamiento, se debe especificar una junta pretensada en los documentos del contrato. 4.3. Juntas de deslizamiento crítico Las juntas de deslizamiento crítico se requieren en las siguientes aplicaciones que involucran corte o corte y tensión combinados: Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-30 (1) Uniones que están sujetas a carga de fatiga con inversión de la carga dirección; (2) Juntas que utilizan orificios de gran tamaño; (3) Juntas que utilizan agujeros ranurados, excepto aquellas con carga aplicada aproximadamente normal (dentro de 80 a 100 grados) a la dirección de la dimensión larga de la ranura; y (4) Juntas en las que el deslizamiento en las superficies de contacto sería perjudicial para el desempeño de la estructura. Los pernos en juntas de deslizamiento crítico deben diseñarse de acuerdo con las disposiciones aplicables de las Secciones 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 y 5.5, instalarse de acuerdo con la Sección 8.2 e inspeccionarse de acuerdo con la Sección 9.3. Comentario: En ciertos casos, el deslizamiento de una unión atornillada en cortante bajo cargas de servicio sería indeseable o debe evitarse. Claramente, las uniones que están sujetas a una carga de fatiga inversa deben ser críticas para el deslizamiento, ya que el deslizamiento puede dar como resultado un movimiento hacia adelante y hacia atrás de la unión y la posibilidad de una falla por fatiga acelerada. A menos que se pretenda el deslizamiento, como se desea en una junta de expansión deslizante, el deslizamiento en juntas con orificios ranurados largos paralelos a la dirección de la carga aplicada podría ser lo suficientemente grande como para invalidar los análisis estructurales que se basan en la suposición de pequeños desplazamientos. Para uniones sujetas a carga de fatiga con respecto al cortante de los pernos que no implica una inversión de la dirección de la carga, existen dos alternativas para el cálculo de fatiga. El diseñador puede proporcionar una junta de deslizamiento crítico que se proporcione sobre la base del rango de tensión aplicado en la sección bruta, o una junta pretensada que se proporcione sobre la base del rango de tensión aplicada en la sección neta. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-31 ARTÍCULO 5. ESTADOS LÍMITE EN UNIONES ATORNILLADAS La resistencia al corte disponible y la resistencia a la tracción disponible de los pernos se determinarán de acuerdo con la Sección 5.1. La interacción de cortante y tensión combinados en los pernos debe limitarse de acuerdo con la Sección 5.2. La resistencia portante disponible de las partes conectadas en los orificios para pernos se determinará de acuerdo con la Sección 5.3. Cada una de estas resistencias disponibles deberá ser igual o superior a la resistencia requerida. La carga axial en pernos sujetos a tracción o cortante y tracción combinados se calculará considerando los efectos de la carga de tracción aplicada externamente y cualquier tensión adicional resultante de la acción de palanca producida por la deformación de las partes conectadas. Cuando se requiere resistencia al deslizamiento en las superficies de contacto sujetas a cortante o cortante y tensión combinados, la resistencia al deslizamiento se debe verificar ya sea al nivel de carga LRFD o al nivel de carga ASD, a opción del ingeniero de registro. Cuando el deslizamiento de la junta bajo las cargas aplicadas afectaría la capacidad de la estructura para soportar las cargas, la resistencia disponible determinada de acuerdo con la Sección 5.4 deberá ser igual o mayor que la resistencia requerida. Además, las conexiones de deslizamiento crítico deben cumplir con los requisitos de resistencia de las juntas de corte/soporte . Por lo tanto, también deberán cumplirse los requisitos de resistencia de las Secciones 5.1, 5.2 y 5.3. Cuando los pernos estén sujetos a la aplicación cíclica de tensión axial, el esfuerzo determinado de acuerdo con la Sección 5.5 deberá ser igual o mayor que el esfuerzo debido al efecto de las cargas de servicio, incluyendo cualquier tensión adicional resultante de la acción de palanca producida por la deformación del partes conectadas. Comentario: Esta sección de la Especificación proporciona los requisitos de diseño para pernos de alta resistencia en uniones atornilladas . Sin embargo, esta información no pretende brindar una cobertura completa del diseño de conexiones atornilladas de alta resistencia. Otras consideraciones de diseño de importancia para el desempeño satisfactorio del material conectado, como la ruptura por cortante del bloque, el desfase por cortante, la acción de palanca y la rigidez de la conexión y su efecto en el desempeño de la estructura, están fuera del alcance de esta Especificación y Comentario. El diseño de uniones atornilladas que transmiten cortante requiere considerar la resistencia al cortante de los pernos y la resistencia portante del material conectado. Si dichas juntas se designan como juntas de deslizamiento crítico, también se debe comprobar la resistencia al deslizamiento. Esta verificación de capacidad de servicio se puede realizar en el nivel de carga LRFD o en el nivel de carga ASD. Independientemente del nivel de carga que se seleccione para la verificación de la resistencia al deslizamiento, el criterio de diseño es la prevención del deslizamiento en el rango de carga de servicio. Los parámetros que influyen en la resistencia al corte de las uniones atornilladas incluyen: (1) Parámetros geométricos: la relación entre el área neta y el área bruta de las partes conectadas, la relación entre el área neta de las partes conectadas y el área total resistente al corte de los pernos y la longitud de la junta; y, (2) Parámetro del material: la relación entre el límite elástico y la resistencia a la tracción del partes conectadas. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-32 Usando modelos matemáticos y pruebas físicas, fue posible estudiar las influencias de estos parámetros (Kulak et al., 1987; pp. 89-116 y 126-132). Estos mostraron que, según las reglas que existían en ese momento, las uniones más largas (ya menudo las más importantes) tenían el factor de seguridad más bajo, aproximadamente 2.0 basado en la resistencia última. En general, las uniones atornilladas diseñadas de acuerdo con las disposiciones de esta Especificación tendrán una mayor confiabilidad que los miembros que conectan. Esto ocurre principalmente porque los factores de resistencia utilizados en los estados límite para el diseño de uniones atornilladas se eligieron para proporcionar una confiabilidad mayor que la utilizada para el diseño de elementos. Además, el estado límite de resistencia de control en el miembro estructural, como la fluencia o la deflexión, generalmente se alcanza mucho antes que el estado límite de resistencia en la conexión, como la resistencia al corte del perno o la resistencia portante del material conectado. Los requisitos de instalación varían según el tipo de junta e influyen en el comportamiento de las juntas dentro del rango de carga de servicio; sin embargo, esta influencia se ignora en todos los cálculos de resistencia. No es necesario considerar los esfuerzos de tracción secundarios que se pueden producir en los pernos en las juntas de corte/ soporte, como la flexión de las conexiones de doble ángulo para acomodar la rotación del extremo de la viga simple. A veces es necesario usar pernos de alta resistencia y soldaduras en ángulo en la misma conexión, particularmente como resultado de un trabajo de reparación. Cuando estos elementos de fijación actúan en el mismo plano de corte, la resistencia combinada es función de si los pernos están apretados o pretensados, la ubicación de los pernos en relación con los orificios en los que están ubicados y la orientación de las soldaduras de filete. Las soldaduras de filete pueden ser paralelas o transversales a la dirección de la carga. Manuel y Kulak (1999) proporcionan un enfoque que se puede utilizar para calcular la resistencia de diseño de dichas uniones. 5.1. Resistencias nominales al corte y a la tracción Las resistencias al corte y a la tracción no deben reducirse por la pretensión del perno instalado. Para las uniones, las resistencias nominales a cortante ya tracción se tomarán como la suma de las resistencias de los pernos individuales. La resistencia de diseño en cortante o tensión para un perno ASTM A325, A490, F1852 o F2280 es ÿRn, donde ÿ= 0,75 y la resistencia permisible en cortante o tensión es Rn,/ÿ, donde ÿ = 2,00 y: ÿ R nFA nota (Ecuación 5.1) Dónde Rn = resistencia nominal (resistencia al corte por plano de corte o resistencia a la tracción) de un perno, kips; Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-33 Tabla 5.1. Resistencias nominales por unidad de área de pernos Resistencia nominal por unidad de área, Fn, ksi Condición de carga aplicada ASTM A325 o F1852 90 Estático Tensión ASTM A490 o F2280 113 a Consulte la Sección 5.5 Fatiga Hilos Ls ÿ 38 pulg. 54 68 L > 38 pulg. 45 56 Ls ÿ 38 pulg. 68 84 L > 38 pulg. 56 70 incluidos en el plano de corte Cortar a,b Roscas excluidas del plano de corte a b Excepto lo requerido en la Sección 5.2. La reducción para los valores de Ls > 38 pulg. se aplica solo cuando la unión tiene carga en el extremo, como placas de empalme en el ala de una viga o columna. Fn = resistencia nominal por unidad de área de la Tabla 5.1 para las condiciones de carga aplicadas apropiadas, ksi, ajustada por la presencia de rellenos como se requiere a continuación, y Ab = área de la sección transversal basada en el diámetro nominal del perno, pulg.2 Cuando un perno que transporta carga pasa a través de rellenos o cuñas en un plano de corte que tienen un espesor igual o menor a 4 pulgadas, se debe usar Fn de la Tabla 5.1 sin reducción. Cuando un perno que transporta carga pasa a través de rellenos o calzos de más de 4 pulgadas de espesor, la conexión debe diseñarse de acuerdo con uno de los siguientes procedimientos: (1) Fn de la Tabla 5.1 se debe multiplicar por el factor [1 - 0.4(t´ - 0.25)] pero no menos de 0.85, donde t´ es el espesor total de los rellenos o cuñas, en pulgadas; (2) Los rellenos o cuñas se extenderán más allá de la junta y la extensión de relleno o cuña se asegurará con suficientes pernos para distribuir uniformemente la fuerza total en el elemento conectado sobre la sección transversal combinada del elemento conectado y los rellenos o cuñas. ; (3) El tamaño de la junta se debe aumentar para acomodar una cantidad de pernos que sea equivalente a la cantidad total requerida en (2) anterior; o, (4) La junta se debe diseñar como una junta de deslizamiento crítico utilizando superficies Clase A con pretensado de giro de tuerca; o, (5) La junta se debe diseñar como una junta de deslizamiento crítico utilizando un revestimiento de clase B. superficies. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-34 Comentario: Las resistencias nominales al corte ya la tracción de los pernos ASTM A325, F1852, A490 y F2280 se dan en la Tabla 5.1. Estos valores se basan en el trabajo de un gran número de investigadores en todo el mundo, como se informa en la Guía (Kulak et al., 1987; Tide, 2010). La resistencia al corte nominal se basa en la observación de que la resistencia al corte de un solo perno de alta resistencia es aproximadamente 0,62 veces la resistencia a la tracción de ese perno (Kulak et al., 1987; pp. 44-50). Además, se aplica un factor de reducción de 0,90 a juntas de hasta 38 pulgadas de largo para tener en cuenta un aumento en la fuerza del perno debido a efectos secundarios menores que resultan de la simplificación de suposiciones hechas en el modelado de estructuras que son comúnmente aceptadas en la práctica (p. ej. conexiones atornilladas de armadura asumidas articuladas en el modelo de análisis). Los efectos de segundo orden, como los que resultan de la acción de las cargas aplicadas sobre la estructura deformada, deben tenerse en cuenta mediante un análisis de segundo orden de la estructura. Como se indica en la tabla 5.1, la resistencia al corte promedio de los pernos en juntas de más de 38 pulgadas de largo se reduce en un factor de 0,75 en lugar de 0,90. Este factor explica tanto la distribución no uniforme de la fuerza entre los pernos en una junta larga como los efectos secundarios menores discutidos anteriormente. Tenga en cuenta que el factor de reducción de 0,75 no se aplica en los casos en los que la distribución de la fuerza es esencialmente uniforme a lo largo de la unión, como las uniones atornilladas en una conexión a cortante en el extremo de una viga de placa profunda. La relación promedio entre la resistencia nominal al corte de los pernos con roscas incluidas en el plano de corte y la resistencia nominal al corte de los pernos con roscas excluidas del plano de corte es 0,83 con una desviación estándar de 0,03 (Frank y Yura, 1981). De forma conservadora, se utiliza un factor de reducción de 0,80 para tener en cuenta la reducción de la resistencia al corte de un perno con roscas incluidas en el plano de corte pero calculado con el área correspondiente al diámetro nominal del perno. El caso de un tornillo en doble cortante con una sección no roscada en un plano de cortante y una sección roscada en el otro plano de cortante no está contemplado en esta Especificación por dos razones. Primero, la forma en que se comparte la carga entre estas dos áreas de corte diferentes es incierta. En segundo lugar, la falta de certeza del detallista en cuanto a la orientación de la ubicación de los pernos podría dejar ambos planos de corte en la sección roscada. Por lo tanto, si los hilos se incluyen en un plano de corte, se hace la suposición conservadora de que los hilos se incluyen en todos los planos de corte. La resistencia a la tracción de un perno de alta resistencia es el producto de su máxima resistencia a la tracción por unidad de área y parte del área a través de la parte roscada. Esta área, denominada área de tensión de tracción, es una cantidad derivada que es una función del tamaño y el paso relativos de la rosca. Para los tamaños habituales de pernos estructurales, es aproximadamente el 75 por ciento del área transversal nominal del perno. Por lo tanto, las resistencias nominales a la tracción por unidad de área que se dan en la tabla 5.1 son 0,75 veces la resistencia a la tracción del material del perno. De acuerdo con la Ecuación 5.1, el área nominal del perno se usa para calcular la resistencia de diseño o la resistencia admisible en tensión. Las resistencias así calculadas están destinadas a formar la base para la comparación con la tensión del perno aplicada externamente más cualquier tensión adicional Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-35 que resulta de la acción de palanca que se produce por la deformación de los elementos conectados. Si se utilizan pernos pretensados en una unión que carga los pernos en tensión, surge la pregunta de si la tensión previa y la tensión aplicada son aditivas. Debido a que las partes comprimidas se descargan durante la aplicación de la fuerza de tracción externa, el aumento en la tensión del perno es mínimo hasta que las partes se separan (Kulak et al., 1987; pp. 263-266). Por lo tanto, habrá un pequeño aumento en la fuerza del perno por encima de la carga de pretensión bajo cargas de servicio. Después de que las partes se separan, el perno actúa como miembro de tensión, como se esperaba. Los pernos pretensados tienen torsión presente durante el proceso de instalación. Una vez que se completa la instalación, cualquier torsión residual es bastante pequeña y desaparecerá por completo cuando el sujetador se cargue hasta el punto de separación de la placa. Por lo tanto, no hay dudas sobre la interacción torsión-tensión cuando se considera la resistencia última a la tracción de un perno de alta resistencia (Kulak et al., 1987; pp. 41-47). Cuando se requiere, se induce la tensión previa en un perno imponiendo un pequeño alargamiento axial durante la instalación, como se describe en el Comentario de la Sección 8. Cuando la unión se carga posteriormente en cortante, tensión o cortante y tensión combinados, los pernos sufrirán deformaciones significativas antes de la instalación. a fallas que tienen el efecto de anular el pequeño alargamiento axial que se introdujo durante la instalación, eliminando así la tensión previa. Las mediciones realizadas en las pruebas de laboratorio confirman que la pretensión que se mantendría si se eliminara la carga aplicada es esencialmente cero antes de que el perno falle por cortante (Kulak et al., 1987; pp. 93-94). Por lo tanto, las resistencias a la tracción y al corte de un perno no se ven afectadas por la presencia de una pretensión inicial en el perno. Véase también el Comentario a la Sección 5.5. Las pruebas de conexiones de 24 pernos A490 de 18 diámetros indicaron que la reducción en la resistencia al corte de los pernos en conexiones con relleno, como se requiere en la Sección 5.1 (1), se limita al 85 %. (Borello et al., 2009). La revisión de los datos disponibles sobre conexiones críticas para el deslizamiento reveló que las conexiones con superficies Clase A pretensadas por Turn-of-Nut y las conexiones con superficies Clase B brindan suficiente confiabilidad contra el deslizamiento para eliminar la necesidad de sujetar los rellenos fuera de la conexión o reducir el corte del perno. capacidad. (Grondín et al., 2008). 5.2. Corte y tensión combinados Cuando las cargas combinadas de corte y tensión son transmitidas por un ASTM A325, perno A490, F1852 o F2280, la interacción de estado límite mayorada será: 2 ÿ ÿÿTÿ ÿ ÿÿ ÿ ÿ ÿ ÿ R ÿÿ ÿ ÿÿ ÿ norte 2 EN en ÿ R t 1ÿ en norte ÿ en (Ecuación 5.2a) Dónde Que = resistencia requerida en tensión (carga de tensión factorizada) por perno, kips; Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-36 Vu = resistencia requerida en corte (carga de corte mayorada) por perno, kips; (ÿRn)t = resistencia de diseño en tracción determinada de acuerdo con la Sección 5.1, kips; y, (ÿRn)v = resistencia de cálculo a cortante determinada de acuerdo con Sección 5.1, kips. Cuando las cargas combinadas de corte y tensión son transmitidas por un ASTM A325, perno A490, F1852 o F2280, la interacción de estado límite permisible será: 2 ÿ ÿÿ T ÿ a ÿ ÿÿ ÿ / ÿ / R ÿ ÿÿÿ ÿ 2 EN a ÿ ÿ norte ÿ t R ÿ ÿ 1 ÿ norte en (Ecuación 5.2b) Dónde Ta = resistencia requerida en tensión (carga de tensión de servicio) por perno, kips; = Va (Rn/ ÿresistencia )t = resistencia requerida a la tracción en cortante admisible (cargadeterminada cortante de servicio) de acuerdo porcon perno, la Sección kips; 5.1, kips; y, (Rn/ÿ)v= resistencia admisible en cortante determinada de acuerdo con Sección 5.1, kips. Comentario: Cuando tanto las fuerzas de corte como las fuerzas de tracción actúan sobre un perno, la interacción puede expresarse convenientemente como una solución elíptica (Chesson et al., 1965) que incluye los elementos del perno que actúan solo en corte y el perno que actúa solo en tensión. . Aunque la solución elíptica proporciona la mejor estimación de la resistencia de los pernos sujetos a cortante y tensión combinados y, por lo tanto, se usa en esta Especificación, la naturaleza de la solución elíptica es tal que se puede aproximar convenientemente usando tres líneas rectas (Carter et al. , 1997). Las ediciones anteriores de esta especificación han usado tales representaciones lineales para la conveniencia de los cálculos de diseño. En efecto, la ecuación de interacción elíptica muestra que, para fines de diseño, no se produce una interacción significativa hasta que cualquiera de los componentes de la fuerza supere el 20 por ciento de la resistencia límite de ese componente. 5.3. Resistencia de carga nominal en los orificios para pernos Para las uniones, la resistencia de carga nominal debe tomarse como la suma de las resistencias del material conectado en los orificios para pernos individuales. La resistencia portante de diseño es ÿRn, donde ÿ = 0,75 y la resistencia portante admisible es Rn,/ÿ, donde ÿ = 2,00 del material conectado en un orificio para perno estándar, orificio para perno sobredimensionado, orificio para perno con ranura corta independiente del Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-37 dirección de la carga o un orificio para perno ranurado largo con la ranura paralela a la dirección de la carga del cojinete y: (1) cuando la deformación del orificio del perno con la carga de servicio es una consideración de diseño; R 1.2 L tF ÿ con norte ÿ 2.4 d tF este (Ecuación 5.3) (2) cuando la deformación del orificio del perno con la carga de servicio no es un diseño consideración; R 1.5 L tF d tF ÿ 3 ÿ con bu norte (Ecuación 5.4) La resistencia de carga de diseño es ÿRn, donde ÿ = 0,75 y la resistencia de carga admisible es Rn/ÿ, donde ÿ = 2,00 del material conectado en un orificio para perno de ranura larga con la ranura perpendicular a la dirección de la carga de carga y: RL tF d tF ÿ 2 ÿ n con bu (Ecuación 5.5) En las Ecuaciones 5.3, 5.4 y 5.5, Rn = resistencia nominal (resistencia portante del material conectado), kips; Fu = resistencia a la tracción mínima especificada por unidad de área del material conectado, ksi; Lc = distancia libre, en la dirección de la carga, entre el borde del orificio y el borde del orificio adyacente o el borde del material, pulg.; db = diámetro nominal del perno, pulg.; y, t = espesor del material conectado, pulg. Comentario: La presión de contacto en la interfaz entre un perno y el material conectado se puede expresar como una tensión de apoyo sobre el perno o sobre el material conectado. El material conectado es siempre crítico. Para simplificar, el área de apoyo se expresa como el diámetro del perno multiplicado por el espesor del material conectado en apoyo. El valor rector de la tensión de apoyo se ha determinado a partir de una extensa investigación experimental y se derivó una limitación adicional de la resistencia del caso de un perno en el extremo de un elemento de tensión o cerca de otro sujetador. Las ecuaciones de diseño se basan en los modelos presentados en la Guía (Kulak et al., 1987; pp. 141-143), excepto que la distancia libre a otro orificio o borde se usa en la formulación de la especificación en lugar del espaciado de los pernos o el extremo. distancia como se usa en la Guía (ver Figura C-5.1). La ecuación 5.3 se deriva de pruebas (Kulak et al., 1987; pp. 112-116) que mostraron que el alargamiento total, Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-38 incluyendo la deformación de apoyo local, de un agujero estándar que se carga para obtener la resistencia última igual a 3dbtFu en la Ecuación 5.4 era del orden del diámetro del perno. Este alargamiento aparente del orificio se debe en gran medida a la deformación por rodamiento del material que se encuentra inmediatamente adyacente al perno. El valor más bajo de 2.4dbtFu en la Ecuación 5.3 proporciona un estado límite de resistencia de carga que se puede lograr con una deformación razonable (4 pulgadas ). Por lo tanto, se utilizaron los límites de resistencia y deformación para evaluar conjuntamente los resultados de las pruebas de resistencia de los cojinetes para el diseño. Cuando los agujeros ranurados largos se orientan con la dimensión larga perpendicular a la dirección de la carga, aumenta el componente de flexión de la deformación en el material entre agujeros adyacentes o entre el agujero y el borde de la placa. La resistencia de carga nominal está limitada a 2dbtFu, lo que nuevamente proporciona un estado límite de resistencia de carga que se puede lograr con una deformación razonable. La resistencia portante de diseño se ha expresado como la de un solo perno, aunque en realidad es la del material conectado que está inmediatamente adyacente al perno. Al calcular la resistencia portante de diseño de una parte conectada, la resistencia portante total de la parte conectada puede tomarse como la suma de las resistencias portantes de los pernos individuales. Figura. C-5.1. Formulación de la resistencia al rodamiento. 5.4. Resistencia al deslizamiento del diseño Las conexiones críticas para el deslizamiento deben diseñarse para evitar el deslizamiento y para los estados límite de las conexiones tipo rodamiento de acuerdo con las Secciones 5.1, 5.2 y 5.3. Cuando el deslizamiento es crítico Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-39 pernos pasan a través de los rellenos, todas las superficies de contacto sujetas a deslizamiento deben estar preparadas para lograr la resistencia al deslizamiento de diseño. En los niveles de carga LRFD, la resistencia al deslizamiento de diseño es ÿRn y en los niveles de carga ASD, la resistencia al deslizamiento admisible es Rn/ÿ, donde Rn, ÿ y ÿ se definen a continuación. La resistencia al deslizamiento nominal por tornillo para el estado límite de deslizamiento se determinará como sigue: Rn = ÿDu hfTbns ksc (Ecuación 5.6) Para agujeros de tamaño estándar y ranurados cortos perpendiculares a la dirección de la carga ÿ = 1,00 (LRFD) ÿ = 1,50 (ASD) Para agujeros sobredimensionados y ranurados cortos paralelos a la dirección de la carga ÿ = 0,85 (LRFD) ÿ = 1,76 (ASD) Para agujeros ranurados largos ÿ = 0,70 (LRFD) ÿ = 2,14 (TEA) Donde ÿ = coeficiente de deslizamiento medio para superficies Clase A o B, según corresponda, y determinado como sigue, o según lo establecido por ensayos: (1) Para superficies de Clase A (superficies de acero con escamas de laminación limpias y sin pintar o superficies con revestimientos de Clase A sobre acero granallado o superficies rugosas y galvanizadas en caliente) ÿ = 0,30 (2) Para superficies Clase B (superficies de acero limpiadas a chorro sin pintar o superficies con revestimientos Clase B sobre acero limpiado a chorro) ÿ = 0,50 desde = 1,13; un multiplicador que refleje la relación entre la pretensión media de los pernos instalados y la pretensión mínima especificada de los pernos; el uso de otros valores puede ser aprobado por el ingeniero de registro. Tb = tensión mínima del sujetador dada en la Tabla 8.1, kips hf = factor para rellenos, determinado de la siguiente manera: Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-40 (1) Donde no se hayan agregado rellenos o pernos para distribuir las cargas en el relleno hf = 1,0 (2) Cuando no se hayan agregado pernos para distribuir la carga en el relleno: (i) Para un relleno entre partes conectadas hf = 1,0 (ii) Para dos o más rellenos entre partes conectadas hf = 0,85 ns = número de planos de deslizamiento requeridos para permitir que la conexión se deslice T ksc=1 en ÿ ÿ0 (LRFD) ÿ0 (TEA) DTn ubb = 1 1,5 toneladas a ÿ DTn ubb Dónde Ta = fuerza de tensión requerida usando combinaciones de carga ASD, kips Tu = fuerza de tensión requerida utilizando combinaciones de carga LRFD, kips nb = número de pernos que soportan la tensión aplicada Comentario: La resistencia nominal Rn representa la resistencia media, que es una función del coeficiente de deslizamiento medio µ y la pretensión mínima especificada del perno (fuerza de sujeción) Tm. El multiplicador 1.13 en la Ecuación 5.6 explica la relación estadística entre la resistencia al deslizamiento calculada y los resultados históricos de las pruebas medidas. En ausencia de otros datos de pruebas de campo, este valor se utiliza para todos los métodos. Para la mayoría de las aplicaciones, la suposición de que la resistencia al deslizamiento en cada sujetador es igual y se suma a la de los otros sujetadores se basa en el hecho de que todas las ubicaciones deben desarrollar la fuerza de deslizamiento antes de que pueda ocurrir un deslizamiento total de la junta en ese plano. De manera similar, las fuerzas desarrolladas en varios planos de deslizamiento no necesariamente se desarrollan simultáneamente, pero se puede suponer que todas las resistencias al deslizamiento deben movilizarse en cada plano antes de que ocurra el deslizamiento total de la junta . La resistencia nominal en la Sección 5.4 da como resultado una confiabilidad consistente con la confiabilidad del diseño de elementos estructurales. El ingeniero no debería necesitar diseñar con una mayor confiabilidad en aplicaciones estructurales normales. Los siguientes comentarios reflejan el pensamiento colectivo del Consejo y se proporcionan como orientación y una indicación de la intención de la Especificación (ver también el Comentario a las Secciones 4.2 y 4.3): Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-41 (1) En miembros ensamblados a compresión, tales como puntales de doble ángulo en armaduras, un pequeño deslizamiento relativo entre los elementos, especialmente en las conexiones de los extremos, puede aumentar la longitud efectiva de la sección transversal combinada a la de los componentes individuales y significativamente reducir la resistencia a la compresión del puntal. Por lo tanto, la conexión entre los elementos en los extremos de los miembros armados se verifica para evitar el deslizamiento, ya sea que se requiera o no una junta de deslizamiento crítico para la capacidad de servicio. Según Sherman y Yura (1998), la resistencia al deslizamiento requerida es 0.008PuLQ/ I, donde Pu es la fuerza de compresión axial en el miembro armado, kips, L es la longitud total del miembro armado, pulg. , Q es el primer momento de área de un componente con respecto al eje de , y yo es el momento de inercia pandeo del elemento armado, pulg.3 del miembro armado alrededor del eje de pandeo, pulg.4 ; (2) En uniones con orificios ranurados largos paralelos a la dirección de la carga aplicada, la unión está diseñada para evitar el deslizamiento; sin embargo, el efecto de las cargas mayoradas que actúan sobre la estructura deformada (deformada por la cantidad máxima de deslizamiento en las ranuras largas en todas las ubicaciones) debe incluirse en el análisis estructural; y (3) En uniones sujetas a fatiga, el diseño debe basarse en criterios de carga de servicio y la resistencia al deslizamiento de diseño de la especificación de diseño cíclico vigente porque la fatiga es una función del desempeño de la carga de servicio en lugar de la carga mayorada. Una gran cantidad de datos desarrollados a través de investigaciones patrocinadas por el Consejo y otros han sido analizados estadísticamente para proporcionar información mejorada sobre la probabilidad de deslizamiento de las juntas en las que los pernos se han pretensado según los requisitos de la Tabla 8.1. Se encontró que dos variables, el coeficiente de deslizamiento medio de las superficies de contacto y la tensión previa del perno, afectan la resistencia al deslizamiento de las juntas. Los estudios de campo (Kulak y Birkemoe, 1993) de pernos instalados en varias aplicaciones estructurales indican que las pretensiones de la Tabla 8.1 se lograron como se anticipó en la investigación de laboratorio. Un examen de los datos del coeficiente de deslizamiento para una amplia gama de condiciones de superficie indica que los datos se distribuyen normalmente y que la desviación estándar es esencialmente la misma para cada clase de condición de superficie. Esto significa que se deben aplicar diferentes factores de reducción a las clases de superficies con diferentes coeficientes de deslizamiento medios ( cuanto menor sea el valor medio del coeficiente de fricción, menor (más severo) será el factor de reducción apropiado) para proporcionar una confiabilidad equivalente de la resistencia al deslizamiento. Los datos de la fuerza de sujeción de los pernos indican que las tensiones previas de los pernos se distribuyen normalmente para cada método de tensión previa. Sin embargo, los datos también indican que el valor medio de la tensión previa del perno es diferente para cada método. Si se usa el método de llave calibrada para pretensar los pernos ASTM A325, el valor medio de la pretensión de los pernos es aproximadamente 1,13 veces la pretensión mínima especificada en la Tabla 8.1. Si se utiliza el método de pretensión de giro de tuerca, la pretensión media es aproximadamente 1,35 veces la pretensión mínima especificada para pernos ASTM A325 y aproximadamente 1,26 para pernos ASTM A490. Los efectos combinados de la variabilidad del coeficiente de deslizamiento medio y la pretensión del perno se han tenido en cuenta aproximadamente en el valor único del factor de probabilidad de deslizamiento Du en la ecuación para la resistencia al deslizamiento nominal. Esto implica que el deslizamiento no ocurrirá con un índice de confiabilidad, beta, de al menos 2.6 independientemente del método de pretensado. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-42 El método de instalación de la llave calibrada tiene como objetivo una pretensión específica del perno, que es un 5 por ciento mayor que el valor mínimo especificado en la Tabla 8.1. Por lo tanto, independientemente de la resistencia real de los pernos de producción, este valor objetivo es único para un grado de sujetador dado. Por otro lado, el método de instalación con giro de tuerca impone un alargamiento en el sujetador. En consecuencia, la resistencia inherente de los pernos que se instalen se reflejará en la pretensión resultante porque este alargamiento llevará el sujetador a su límite proporcional bajo torsión y tensión combinadas. Como resultado de estas diferencias, el valor medio y la naturaleza de la distribución de frecuencias de las pretensiones para los dos métodos de instalación difieren. Las instalaciones con giro de tuerca dan como resultado niveles medios de pretensión más altos que las instalaciones con llave calibrada. Las pretensiones del perno de control de tensión giratorio y del indicador de tensión directa son similares a las de la llave calibrada. Estas diferencias se tuvieron en cuenta cuando se desarrollaron los criterios de diseño para juntas de deslizamiento crítico . En cualquiera de los métodos de instalación anteriores, se puede esperar que una parte del conjunto del perno (la parte roscada del perno dentro de la longitud de agarre y/o las roscas enganchadas de la tuerca y el perno) alcancen la región de comportamiento inelástico. Esta distorsión permanente no tiene ningún efecto indeseable sobre el comportamiento posterior del perno. Aunque la filosofía de diseño para juntas de deslizamiento crítico supone que no se deslizan cuando están sujetas a cargas en el rango de servicio, es obligatorio que las juntas de deslizamiento crítico también cumplan con los requisitos de las Secciones 5.1, 5.2 y 5.3. Por lo tanto, deben cumplir con los requisitos de resistencia para resistir las cargas mayoradas como uniones de corte/ soporte. La Sección 3.2.2(b) permite al ingeniero de registro autorizar el uso de superficies de contacto con un coeficiente de deslizamiento medio, µ, inferior a 0,50 (Clase B) y distinto de 0,30 (Clase A). Esta autorización requiere que el coeficiente de deslizamiento medio se determine de acuerdo con ÿ , el Apéndice A. Antes de la edición de 1994 de esta Especificación, µ para superficies galvanizadas se tomaba como 0,40. Este valor se redujo a 0,35 en la edición de 1994 para una mejor concordancia con la investigación disponible (Kulak et al., 1987; pp. 78-82) y a 0,30 en la edición de 2014 para ser coherente con los coeficientes de deslizamiento citados anteriormente. 5.5. Fatiga de tracción La tensión de tracción en el perno que resulta de la aplicación cíclica de cargas de servicio aplicadas externamente y la fuerza de palanca, si la hay, pero no la tensión previa, no debe exceder la tensión de la Tabla 5.2. El diámetro nominal del perno se utilizará para calcular la tensión del perno. Las partes conectadas deben estar proporcionadas de modo que la fuerza de palanca calculada no exceda el 30 por ciento de la carga aplicada externamente. Las uniones que están sujetas a carga de fatiga por tracción deben especificarse como pretensadas de acuerdo con la Sección 4.2 o de deslizamiento crítico de acuerdo con la Sección 4.3. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-43 Tabla 5.2. Esfuerzo de tracción máximo para carga de fatiga a , ksi Esfuerzo máximo de los pernos para el diseño con cargas de servicio Número de ciclos ASTM A325 o F1852 No más de 20.000 45 57 De 20.000 a 500.000 40 49 31 38 Más de 500.000 a ASTM A490 o F2280 Incluidos los efectos de la acción de palanca, si los hubiere, pero excluida la pretensión. Comentario: Como se describe en el Comentario de la Sección 5.1, los pernos de alta resistencia en uniones pretensadas que están nominalmente cargadas en tensión experimentarán poco, si es que lo tienen, incremento en el esfuerzo axial bajo cargas de servicio. Por esta razón, los pernos pretensados no se ven afectados negativamente por la aplicación repetida de tensión de tracción de carga de servicio. Sin embargo, se debe tener cuidado para asegurar que la fuerza de palanca calculada sea una parte relativamente pequeña de la tensión total aplicada en el perno (Kulak et al., 1987; p. 272). Las disposiciones que cubren la fatiga de los pernos en tensión se basan en los resultados de investigaciones en las que varios conjuntos de pernos individuales y juntas con pernos en tensión fueron sometidos a cargas externas repetidas que produjeron fallas por fatiga de los sujetadores pretensados. En esta investigación se investigó una gama limitada de efectos de palanca. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-44 SECCIÓN 6. USO DE ARANDELAS 6.1. Juntas bien apretadas No se requieren arandelas en juntas bien apretadas, excepto como se requiere en las Secciones 6.1.1 y 6.1.2. 6.1.1. Superficies inclinadas: Cuando la cara exterior de la junta presente una pendiente mayor a 1:20 con respecto a un plano normal al eje del perno, se utilizará una arandela biselada ASTM F436 para compensar la falta de paralelismo. 6.1.2. Orificio ranurado: cuando se produce un orificio ranurado en una capa exterior, se debe usar una arandela ASTM F436 o una arandela de placa común de c pulgadas de espesor según sea necesario para cubrir completamente el orificio. 6.2. Juntas pretensadas y juntas de deslizamiento crítico No se requieren arandelas en juntas pretensadas y juntas de deslizamiento crítico, excepto lo requerido en las Secciones 6.1.1, 6.1.2, 6.2.1, 6.2.2, 6.2.3, 6.2.4 y 6.2 .5. 6.2.1. Límite elástico mínimo especificado del material conectado inferior a 40 ksi: cuando se pretensan pernos ASTM A490 o F2280 en material conectado con un límite elástico mínimo especificado inferior a 40 ksi, se deben usar arandelas ASTM F436 debajo de la cabeza del perno y la tuerca, excepto que se No se necesita una arandela debajo de la cabeza de un perno giratorio de cabeza redonda ASTM F2280. 6.2.2. Pretensado con llave calibrada: cuando se utiliza el método de pretensado con llave calibrada, se debe utilizar una arandela ASTM F436 debajo del elemento torneado. 6.2.3. Pretensado de pernos de control de tensión tipo torsión: Cuando se utiliza el método de pretensado de pernos de control de tensión tipo torsión, se debe usar una arandela ASTM F436 debajo de la tuerca como parte del conjunto de sujetadores. 6.2.4. Pretensado con indicador de tensión directa: cuando se utiliza el método de pretensado con indicador de tensión directa, se debe usar una arandela ASTM F436 de la siguiente manera: (1) Cuando se gira la tuerca y el indicador de tensión directa se ubica debajo de la cabeza del perno, se debe usar una arandela ASTM F436 debajo de la tuerca; (2) Cuando se gira la tuerca y el indicador de tensión directa está ubicado debajo de la tuerca, se debe usar una arandela ASTM F436 entre la tuerca y el indicador de tensión directa; (3) Cuando se gira la cabeza del perno y el indicador de tensión directa se ubica debajo de la tuerca, se debe usar una arandela ASTM F436 debajo de la cabeza del perno; y, Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-45 Tabla 6.1. Requisitos de arandelas para juntas atornilladas pretensadas y de deslizamiento crítico con orificios ranurados y de gran tamaño en la capa exterior Tipo de agujero en la capa exterior Diámetro nominal ASTM del perno, db, pulg . Designacion A325 o F1852 de gran tamaño de ranura corta ranurado largo a c pulg. arandela de placa gruesa o 2–12 ASTMF436 barra continua ÿ1 b,c Arandela ASTM F436 A490 o F2280 >1 ASTM F436 a, b, d extra gruesa con una arandela de placa gruesa de una pulgada b, c o barra continua a Este requisito no se aplicará a cabezas de conjuntos de pernos de control de tensión de cabeza redonda que cumplan con los requisitos de la Sección 2.7 y proporcionen un diámetro de círculo de apoyo que cumpla con los requisitos de ASTM F1852 o F2280. b Ver ASTM F436 Sección 1.2.2.4. Múltiples arandelas con un espesor combinado de c pulgadas o mayor no cumplen con este requisito. C La placa de arandela o barra debe ser de material de acero de grado estructural, pero no necesita endurecerse. d Como alternativa, se puede usar una arandela plana de una pulgada de espesor y una arandela F436 de espesor ordinario. No es necesario endurecer la arandela de placa. (4) Cuando se gira la cabeza del perno y el indicador de tensión directa está ubicado debajo de la cabeza del perno, se debe usar una arandela ASTM F436 entre la cabeza del perno y el indicador de tensión directa. 6.2.5. Orificio ranurado o sobredimensionado: Cuando se produce un orificio ranurado o sobredimensionado en una capa exterior, los requisitos de las arandelas deben ser los indicados en la Tabla 6.1. La arandela utilizada deberá ser de tamaño suficiente para cubrir completamente el orificio. Comentario: Es importante que los planos de taller y los detalles de conexión reflejen claramente el número y la disposición de las arandelas cuando se requieran, especialmente las arandelas endurecidas gruesas o las arandelas planas que se requieren para algunas aplicaciones de agujeros ranurados. El grosor total de las arandelas en la empuñadura afecta la longitud del perno que se debe suministrar y utilizar. La función principal de las arandelas es proporcionar una superficie endurecida que no se excoria debajo del elemento torneado, en particular para los métodos de pretensado basados en torsión, como el método de pretensado de llave calibrada y el método de pretensado de perno de control de tensión de tipo torcido. Las arandelas planas circulares que cumplen con los requisitos de la norma ASTM F436 brindan una superficie endurecida que no se desgasta y un aumento en el área de soporte que es aproximadamente un 50 por ciento más grande que la proporcionada por una tuerca o cabeza de perno hexagonal pesado. Sin embargo, las pruebas han demostrado que las arandelas de espesor estándar de E pulgadas tienen una influencia menor en la distribución de presión de la pretensión inducida del perno. Además, ellos Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-46 mostró que se requiere un espesor mayor cuando se utilizan pernos ASTM A490 con material que tiene una resistencia a la fluencia mínima especificada inferior a 40 ksi. Esto es necesario para mitigar los efectos de la fluencia local del material en la vecindad del área de contacto de la cabeza y la tuerca. El requisito de arandelas endurecidas de espesor estándar, cuando se especifican tales arandelas, no se aplica a los sujetadores de diseño alternativo que incorporan una superficie de apoyo debajo de la cabeza del mismo diámetro que la arandela endurecida. Con la revisión de 2011 de la norma ASTM F436, las arandelas especiales ASTM F436 de c pulgadas de espesor ahora se denominan "extra gruesas". Se requieren arandelas extra gruesas ASTM F436 para cubrir orificios de ranura corta y sobredimensionados en capas externas, cuando se usan pernos ASTM A490 o F2280 de diámetro mayor a 1 pulgada, excepto según lo permitido por las notas a pie de página a y d de la Tabla 6.1. Se encontró que esto era necesario para distribuir la alta presión de sujeción para evitar el colapso del perímetro del agujero y permitir el desarrollo de la fuerza de sujeción deseada. La investigación preliminar ha demostrado que se produce una deformación similar pero menos severa cuando hay orificios ranurados o sobredimensionados en las capas interiores. La reducción de la fuerza de sujeción puede compensarse con el "afinado", que tiende a aumentar la resistencia al deslizamiento. Estos efectos se acentúan en juntas de capas delgadas . Cuando se producen orificios con ranuras largas en una capa exterior, se requieren arandelas planas o barras continuas de ÿ de pulgada de espesor y una arandela ASTM F436 en la Tabla 6.1. Este requisito puede cumplirse con material de cualquier grado estructural. Alternativamente, se puede utilizar cualquiera de las siguientes opciones: (1) El uso de material con Fy superior a 40 ksi eliminará la necesidad de proporcionar también arandelas ASTM F436 de acuerdo con los requisitos de la Sección 6.2.1 para pernos ASTM A490 o F2280 de cualquier diámetro; o, (2) El material con Fy igual o menor a 40 ksi se puede usar con arandelas ASTM F436 de acuerdo con los requisitos de la Sección 6.2.1. Esta especificación requería anteriormente una arandela debajo de las cabezas de los pernos con un área de soporte más pequeña que la proporcionada por una arandela ASTM F436. Las pruebas indican que la pretensión lograda con un perno que tiene el diámetro mínimo del círculo de soporte ASTM F1852 o F2280 es la misma que la de un perno con el diámetro del círculo de soporte más grande igual al tamaño de una arandela ASTM F436, siempre que el tamaño del orificio cumpla con los Limitaciones de la especificación RCSC (Schnupp, 2003). Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-47 SECCIÓN 7. VERIFICACIÓN PREVIA A LA INSTALACIÓN Los requisitos de esta Sección se aplicarán solo como se indica en la Sección 8.2 para verificar que los conjuntos de elementos de fijación y los procedimientos de instalación de pretensado funcionen según lo requerido antes de la instalación. 7.1. Calibrador de tensión Se utilizará un calibrador de tensión cuando se vayan a instalar pernos en juntas pretensadas y juntas de deslizamiento crítico para: (1) Confirmar la idoneidad del conjunto de sujetadores completo, incluida la lubricación, para la instalación pretensada; y, (2) Confirmar el procedimiento y el uso adecuado por parte del personal de empernado del método de pretensado que se utilizará. La precisión de un calibrador de tensión hidráulica debe confirmarse mediante la calibración al menos una vez al año. Comentario: Un calibrador de tensión es un dispositivo que indica la pretensión que se desarrolla en un perno. Debe estar fácilmente disponible siempre que se vayan a pretensar pernos de alta resistencia . Un calibrador de tensión de pernos es esencial para: (1) La verificación previa a la instalación de la idoneidad del conjunto de elementos de fijación, incluida la lubricación aplicada por el fabricante o especialmente aplicada, para desarrollar la pretensión mínima especificada; (2) Verificación de la idoneidad y el uso correcto del método de pretensado especificado para ser utilizado; (3) Determinación del par de instalación para el pretensado de la llave calibrada método; y, (4) Determinar un par de arbitraje como se especifica en la Sección 10, si es necesario para resolver la disputa. Los calibradores de tensión hidráulica sufren una ligera deformación durante el pretensado de los pernos. Por lo tanto, cuando los pernos se pretensan de acuerdo con la Sección 8.2.1, la rotación de la tuerca correspondiente a una lectura de pretensión dada puede ser algo mayor de lo que sería si el mismo perno se pretensara en un conjunto de acero sólido. Dicho de otra manera, la lectura de un calibrador de tensión hidráulica tiende a subestimar la pretensión que una rotación dada del elemento torneado induciría en un perno en una junta pretensada. Los indicadores directos de tensión (DTI) se pueden usar como calibradores de tensión, excepto en el caso de una instalación con giro de tuerca. Este método es especialmente útil, entre otros, para pernos que son demasiado cortos para caber en un calibrador de tensión hidráulica. Los DTI que se utilizarán para las pruebas de verificación primero deben tener la Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-48 Tabla 7.1 Pretensión mínima de los pernos para la verificación previa a la instalación Pretensión mínima del perno para a Diámetro Verificación previa a la instalación, kips nominal del perno, db, pulg . ASTM A325 y F1852 a ASTM A490 y F2280 2 13 s 20 25 en 29 37 d 41 51 1 54 67 18 59 84 14 75 107 1a 89 127 12 108 155 dieciséis Igual a 1,05 veces la pretensión mínima del perno especificada en la Tabla 8.1, redondeada al kip más cercano. espacio promedio determinado para el nivel específico de pretensión requerido por la Tabla 7.1, medido con una aproximación de 0,001 pulg. Esto se denomina “espacio calibrado”. Dichas mediciones deben realizarse para cada lote de DTI que se utilice para las pruebas de verificación, denominado "lote de verificación". Luego, el conjunto de sujetadores se puede instalar en un orificio de tamaño estándar con el DTI de verificación adicional. Se sigue el procedimiento de pretensado prescrito y se verifica que la brecha promedio en el DTI de verificación sea igual o menor que la brecha calibrada para el lote de verificación. Para la instalación con llave calibrada, el DTI de verificación debe colocarse en el extremo del sujetador opuesto a la llave de instalación. Para la instalación de pernos giratorios, el DTI de verificación debe colocarse debajo de la cabeza del perno, con una arandela ASTM F436 adicional entre la cabeza del perno y el DTI de verificación, y no se permite que la cabeza del perno gire. Para la instalación de DTI, el DTI de verificación debe colocarse en el extremo opuesto a la ubicación del DTI de producción. Esta técnica no se puede utilizar para el método de giro de tuerca porque la deformación del DTI consume una parte de los giros proporcionados. Para la verificación previa a la instalación de tuercas giratorias de pernos demasiado cortos para caber en un dispositivo de calibración hidráulica, es adecuado instalar el conjunto de sujetadores en una placa sólida con el orificio del tamaño adecuado y aplicar las vueltas requeridas. No se requiere verificación para la pretensión lograda para cumplir con la Tabla 7.1. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-49 7.2. Pruebas requeridas Una muestra representativa de no menos de tres conjuntos de sujetadores completos de cada combinación de diámetro, longitud, grado y lote que se usará en el trabajo se debe verificar en el sitio de instalación en un calibrador de tensión para verificar que el método de pretensado desarrolla un pretensión igual o superior a la especificada en la Tabla 7.1. Se utilizarán arandelas en los conjuntos de verificación previa a la instalación según se requiera en el trabajo de acuerdo con los requisitos de la Sección 6.2. Si la pretensión real desarrollada en cualquiera de los conjuntos de sujetadores es menor que la especificada en la Tabla 7.1, las causas deben determinarse y resolverse antes de usar los conjuntos de sujetadores en el trabajo. Se permite la limpieza, lubricación y nueva prueba de estos conjuntos de sujetadores, excepto los conjuntos de pernos de control de tensión de tipo retorcido ASTM F1852 o F2280 (consulte la Sección 2.2), siempre que todos los conjuntos se traten de la misma manera. Las llaves de impacto, si se usan, deben tener la capacidad adecuada y suministrarse con suficiente aire para realizar el pretensado requerido de cada perno en aproximadamente 10 segundos para pernos de 14 pulg. diámetro, y dentro de aproximadamente 15 segundos para pernos más grandes. Comentario: Los componentes de sujetadores enumerados en la Sección 1.5 se fabrican bajo especificaciones ASTM separadas, cada una de las cuales incluye tolerancias que son apropiadas para el componente individual cubierto. Si bien estas tolerancias están destinadas a proporcionar un ajuste razonable y factible entre los componentes cuando se usan en un conjunto, el efecto acumulativo de las tolerancias individuales permite una variación significativa en las características de instalación del conjunto de sujetadores completo. La intención de esta Especificación es que la responsabilidad recaiga en el proveedor por el desempeño adecuado del conjunto de sujetadores, cuyos componentes pueden haber sido producidos por más de un fabricante. Cuando se requiere una instalación pretensada, es fundamental tener en cuenta los efectos de la acumulación de tolerancias, el estado de la superficie y la lubricación. Por lo tanto, se requieren pruebas de verificación previas a la instalación del conjunto de elementos de fijación completos, como se indica en la Sección 8, para garantizar que los conjuntos de elementos de fijación y el método de instalación que se utilizará en el trabajo proporcionen una pretensión que supere las especificadas en la Tabla 8.1. Sin embargo, no pretende simplemente verificar la conformidad con las especificaciones individuales de ASTM. Se reconoce en esta Especificación que se encuentra una dispersión natural en los resultados de las pruebas de verificación previas a la instalación que se requieren en la Sección 8. Además, se reconoce que las pretensiones desarrolladas en las pruebas de una muestra representativa de los componentes de sujetadores que se instalarán en el trabajo deben ser ligeramente más altas para brindar confianza de que la mayoría de los conjuntos de sujetadores lograrán la pretensión mínima requerida como se indica en la Tabla 8.1. . En consecuencia, la pretensión mínima a utilizar en la verificación previa a la instalación es 1,05 veces la requerida para la instalación e inspección, redondeada al kip más cercano. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-50 Las pruebas de verificación previas a la instalación de los pernos y tuercas tal como se reciben también son un requisito en esta Especificación debido a los casos de pernos y tuercas falsificados y de baja resistencia. Las pruebas de verificación previas a la instalación proporcionan un medio práctico para garantizar que no se incorporen al trabajo conjuntos de sujetadores que no cumplan con los requisitos. La experiencia en muchos proyectos ha demostrado que los pernos y/o tuercas que no cumplen con los requisitos de la especificación ASTM aplicable se habrían identificado antes de la instalación si se hubieran probado como un conjunto en un calibrador de tensión. Se habría evitado el gasto de reemplazar los pernos instalados en la estructura cuando los pernos no conformes se descubrieran en una fecha posterior. Además, las pruebas de verificación previas a la instalación aclaran al equipo de empernado y al inspector la implementación adecuada del método de pretensado seleccionado y la idoneidad del equipo de instalación. También identificará las posibles fuentes de problemas, como la necesidad de lubricación para evitar fallas de los pernos debido a la combinación de un alto par de torsión con tensión, ensamblajes de baja resistencia resultantes de un exceso de roscado excesivo de tuercas galvanizadas en caliente u otras fallas para cumplir con la resistencia o requisitos de geometría de las especificaciones ASTM aplicables. Los requisitos de verificación previa a la instalación en esta Sección suponen que los conjuntos de sujetadores así verificados serán pretensados antes de que la condición de los conjuntos de sujetadores, el equipo y la estructura de acero hayan cambiado significativamente. La investigación realizada por Kulak y Undershute (1998) sobre conjuntos de pernos de control de tensión de tipo retorcido de varios fabricantes mostró que las pretensiones instaladas podrían ser una función del tiempo y las condiciones ambientales de almacenamiento y exposición. El rendimiento reducido de estos pernos fue causado por un deterioro de la lubricidad de los conjuntos. Además, todo pretensado del perno que se consiga mediante el giro de la tuerca (o de la cabeza) se ve afectado por la presencia de par, cuyo exceso se ha demostrado que afecta negativamente al desarrollo del pretensado deseado. Por lo tanto, se requiere que la condición de los conjuntos de sujetadores se replique en la verificación previa a la instalación. Cuando el tiempo de exposición entre la colocación de conjuntos de sujetadores en el trabajo de campo y el subsiguiente pretensado de esos conjuntos de sujetadores es motivo de preocupación, la verificación previa a la instalación se puede realizar en conjuntos de sujetadores retirados del trabajo o en conjuntos de sujetadores adicionales que, en ese momento de colocación, fueron reservados para experimentar el mismo grado de exposición. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-51 SECCIÓN 8. INSTALACIÓN Antes de la instalación, los componentes del sujetador se almacenarán de acuerdo con la Sección 2.2. Para las uniones designadas en los documentos del contrato como uniones ajustadas, los pernos se instalarán de acuerdo con la Sección 8.1. Para juntas designadas en los documentos del contrato como pretensadas o de deslizamiento crítico, los pernos se instalarán de acuerdo con la Sección 8.2. 8.1. Juntas bien apretadas Todos los orificios de los pernos deben estar alineados para permitir la inserción de los pernos sin dañar indebidamente las roscas. Se colocarán pernos en todos los orificios con arandelas colocadas como se requiere en la Sección 6.1 y tuercas roscadas para completar el ensamblaje. La compactación de la junta hasta que quede ajustada debe progresar sistemáticamente desde la parte más rígida de la junta. La condición de ajuste ceñido es la estanqueidad que se logra con unos pocos impactos de una llave de impacto o el esfuerzo total de un herrero que utiliza una llave inglesa ordinaria para poner las capas en contacto firme. Comentario: Como se discutió en el Comentario de la Sección 4, las uniones atornilladas en la mayoría de las conexiones de cortante y en muchas conexiones de tracción se pueden especificar como uniones apretadas. La condición de ajuste perfecto generalmente se logra con unos pocos impactos de una llave de impacto, la aplicación de una llave dinamométrica eléctrica hasta que la llave comience a desacelerarse o el esfuerzo total de un trabajador con una llave inglesa ordinaria. Es posible que se requiera más de un ciclo a través del patrón de pernos para lograr una junta bien apretada. Las estrías de los pernos de control de tensión de tipo retorcido se pueden torcer o dejar en su lugar en uniones bien ajustadas. Las pretensiones reales que dan como resultado sujetadores individuales en uniones bien apretadas variarán de una unión a otra según el grosor, la planitud y el grado de paralelismo de las capas conectadas, así como el esfuerzo aplicado. En la mayoría de las uniones, las capas de las uniones que involucran material de grosor y planitud ordinarios pueden ponerse en contacto completo a niveles de pretensión relativamente bajos. Sin embargo, en algunas uniones en material grueso o en material con rebabas grandes, puede que no sea posible lograr un contacto continuo en toda el área de la superficie de contacto como se logra comúnmente en uniones de placas más delgadas. Esto generalmente no es perjudicial para el rendimiento de la junta. Tal como se usa en la Sección 8.1, el término “daño indebido” significa daño que sería suficiente para hacer que el producto no sea apto para el uso previsto. La definición de una junta apretada con precisión se cambió temporalmente en la especificación de 2009 y ahora ha vuelto a la misma definición especificada en 2004. Si bien la definición de 2009 era adecuada para la inspección de conexiones de rodamientos, se encontró que esa definición era inadecuada para definir un punto de partida adecuado para el método de giro de tuerca. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-52 8.2. Juntas pretensadas y juntas de deslizamiento crítico Se debe usar uno de los métodos de pretensado de las Secciones 8.2.1 a 8.2.4, excepto cuando se utilicen sujetadores de diseño alternativo que cumplan con los requisitos de la Sección 2.8 o dispositivos indicadores alternativos de tipo arandela que cumplan con los requisitos de Se utilizan la Sección 2.6.2, en cuyo caso, se deben seguir las instrucciones de instalación proporcionadas por el fabricante y aprobadas por el Ingeniero de Registro . Tabla 8.1. Pretensión mínima de pernos, juntas pretensadas y de deslizamiento crítico Diámetro Perno mínimo especificado a Pretensión, Tm, kips nominal del perno, db, pulg . ASTM A325 y F1852 a ASTM A490 y F2280 2 12 15 s 19 24 en 28 35 d 39 49 1 51 64 18 56 80 14 71 102 1a 85 121 12 103 148 Igual al 70 por ciento de la resistencia a la tracción mínima especificada de los pernos según se especifica en las Especificaciones ASTM para pruebas de pernos ASTM A325 y A490 de tamaño completo con roscas UNC cargadas en tensión axial, redondeadas al kip más cercano. Cuando no sea práctico girar la tuerca, se permite pretensar girando la cabeza del perno mientras se previene la rotación de la tuerca, siempre que se cumplan los requisitos de la arandela de la Sección 6.2. Se debe proporcionar una pretensión que sea igual o mayor que el valor de la Tabla 8.1. Los procedimientos de verificación previa a la instalación especificados en la Sección 7 se realizarán utilizando conjuntos de sujetadores que sean representativos de la condición de aquellos que serán pretensados en el trabajo. Se deben realizar pruebas previas a la instalación para cada lote de ensamblaje de sujetadores antes del uso de ese lote de ensamblaje en el trabajo. Las pruebas se realizarán al inicio de la obra. Para el pretensado de llave calibrada, esta prueba se realizará diariamente para la calibración de la llave de instalación. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-53 Comentario: La pretensión mínima para los pernos ASTM A325 y A490 es igual al 70 por ciento de la resistencia a la tracción mínima especificada. Como se tabula en la Tabla 8.1, los valores se han redondeado al kip más cercano. En esta Especificación se proporcionan cuatro métodos de pretensado sin preferencia. Se puede confiar en que cada método proporcionará resultados satisfactorios cuando se implemente concienzudamente con los componentes del conjunto de sujetadores especificados en buenas condiciones. Sin embargo, debe reconocerse que el mal uso o abuso es posible con cualquier método. Con todos los métodos, es importante instalar primero pernos en todos los orificios de la junta y compactar la junta hasta que las capas conectadas estén en contacto firme. Solo después de completar esta operación se puede pretensar la junta de forma fiable. Tanto la fase inicial de compactación de la junta como la fase posterior de pretensado deben comenzar por el punto más rígido o rígido. En algunas juntas en material grueso, puede que no sea posible lograr un contacto continuo en toda el área de la superficie de contacto , como se logra comúnmente en juntas de placas más delgadas. Esto no es perjudicial para el rendimiento de la junta. Si la pretensión especificada está presente en todos los pernos de la junta completa, la fuerza de sujeción, que es igual al total de las pretensiones en todos los pernos, se transferirá a los lugares que están en contacto y la junta será completamente efectiva para resistir deslizarse por fricción. Si se pretensan pernos individuales en una sola operación continua en una unión que no ha sido previamente compactada o ajustada adecuadamente, la pretensión en los pernos que se pretensan primero puede relajarse o eliminarse mediante el pretensado de pernos adyacentes. La reducción resultante en la fuerza de sujeción total reducirá la resistencia al deslizamiento. En el caso de recubrimientos galvanizados por inmersión en caliente, especialmente si la junta consta de muchas capas de material revestido de forma gruesa, la relajación de la tensión previa de los pernos puede ser significativa y puede ser necesario volver a tensar los pernos después de la tensión previa inicial. Munse (1967) mostró que se produjo una pérdida de pretensión de aproximadamente el 6,5 por ciento en las placas y pernos galvanizados debido a la relajación, en comparación con el 2,5 por ciento en las juntas sin recubrimiento. Esta pérdida de pretensión del perno se produjo en cinco días; la pérdida registrada a partir de entonces fue insignificante. O bien esta pérdida puede permitirse en el diseño, o la pretensión puede volver al nivel prescrito volviendo a pretensar los pernos después de un período inicial de "asentamiento". Como se indica en la Guía (Kulak et al 1987; p. 61), “…parece razonable esperar un aumento en la relajación de la fuerza del cerrojo a medida que se reduce la longitud de la empuñadura . De manera similar, aumentar el número de capas para una longitud de agarre constante también podría conducir a un aumento en la relajación del perno”. 8.2.1. Pretensado con giro de tuerca: Todos los pernos deben instalarse de acuerdo con los requisitos de la Sección 8.1, con las arandelas colocadas como se requiere en la Sección 6.2. Posteriormente, la rotación de tuerca o cabeza especificada en la Tabla 8.2 se debe aplicar a todos los conjuntos de sujetadores en la junta, progresando sistemáticamente desde el más Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-54 parte rígida de la junta de una manera que minimice la relajación de los pernos pretensados previamente. Se evitará que la parte no girada por la llave gire durante esta operación. Una vez completada la aplicación de la rotación de la tuerca requerida para el pretensado, no se permite girar la tuerca en la dirección de aflojamiento, excepto con el propósito de retirar completamente la tuerca individual. Tabla 8.2. Rotación de la tuerca desde la condición de ajuste a,b ajustado para el pretensado de giro de la tuerca Disposición de caras exteriores de piezas atornilladas C Longitud del perno Ambas caras normales al eje del tornillo No más de 4db Más de 4db pero no más de Una cara normal al eje del perno, otra inclinada no más de d 1:20 Ambas caras con una pendiente de no más de 1:20 desde la normal hasta el perno d eje 3 turnos 2 turnos q vuelta 2 turnos q vuelta tu turno q vuelta tu turno 1 turno 8db Más de 8db pero no más de 12db a La rotación de la tuerca es relativa al perno, independientemente del elemento (tuerca o perno) que se esté girando. Para todas las rotaciones de tuerca requeridas, la tolerancia es de más 60 grados (6 vueltas) y menos 30 grados. b C Aplicable solo a juntas en las que todo el material dentro de la empuñadura sea acero. Cuando la longitud del perno exceda los 12 db, la rotación requerida de la tuerca se determinará mediante pruebas reales en un calibrador de tensión adecuado que simule las condiciones del acero de ajuste sólido. d Arandela biselada no utilizada. montaje de sujetadores. Dichos conjuntos de sujetadores no se deben reutilizar excepto según lo permitido en la Sección 2.3.3. Comentario: El método de pretensado con giro de tuerca da como resultado pretensiones de pernos más uniformes que las que generalmente se obtienen con los métodos de pretensado controlados por par. El control de la deformación que alcanza la región inelástica del comportamiento del perno es inherentemente más fiable que un método que depende del control del par. Sin embargo, la implementación adecuada depende de garantizar que la unión esté correctamente compactada antes de aplicar el giro parcial requerido y que la cabeza del perno (o la tuerca) esté bien sujeta cuando se gire la tuerca (o la cabeza del perno). Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-55 La marca de coincidencia de la tuerca y el extremo saliente del perno después de un ajuste perfecto puede ser útil en el proceso de instalación posterior y, sin duda, es una ayuda para la inspección. Como se indica en la Tabla 8.2, no hay investigaciones disponibles que establezcan la rotación de tuerca requerida para longitudes de perno superiores a 12 db. El giro requerido para dichos pernos se puede establecer caso por caso utilizando un calibrador de tensión. Investigaciones significativas indican que, en rotaciones que excedan las especificadas en la Tabla 8.2, el nivel de pretensión en el perno seguirá estando por encima de la pretensión mínima especificada. Además, es probable que la tensión previa permanezca alta hasta justo antes de que se desenrosque el sujetador. El margen de rotación contra la torsión es grande. A325 y A490 pernos de d pulg . de diámetro y 52 pulg . de largo con 8 pulgadas de hilo en la empuñadura fueron probados. La condición de instalación para pernos de esta longitud y diámetro es 2 vueltas más allá del ajuste. Los pernos del A325 no fallaron hasta que pasaron alrededor de 1 vuelta y los pernos del A490 no fallaron hasta que pasaron alrededor de 14 vueltas. Los pernos con roscas adicionales en la empuñadura exhibirían ductilidad adicional y tolerancia a la rotación excesiva. Las tuercas sin tratamiento térmico (A563 Grados C, C3 y D) fabricadas cerca del rango inferior de resistencia y dureza permitidas pueden desgastarse si el perno se aprieta mucho más allá del nivel especificado de pretensión. Para los pernos A325, las tuercas con una dureza de 89 HRB o superior deben tener una resistencia adecuada al desgaste de las roscas. Para los pernos A490, solo se utilizan tuercas tratadas térmicamente. Debe evitarse una rotación excesiva deliberada para minimizar el riesgo de inducir el pelado de la tuerca con tuercas de baja dureza y el agrietamiento de la tuerca con tuercas de alta dureza y tratadas térmicamente. El desprendimiento o agrietamiento de la tuerca se consideraría causa de rechazo del sujetador instalado. 8.2.2. Pretensión de la llave calibrada: Los procedimientos de verificación previos a la instalación especificados en la Sección 7 se deben realizar diariamente para la calibración de la llave de instalación. No se deben utilizar los valores de par determinados a partir de tablas o de ecuaciones que afirmen relacionar el par con la pretensión sin verificación. Todos los pernos se instalarán de acuerdo con los requisitos de la Sección 8.1, con las arandelas colocadas como se requiere en la Sección 6.2. Posteriormente, el par de instalación determinado en la verificación previa a la instalación del conjunto de sujetadores (Sección 7) se aplicará a todos los pernos de la unión, progresando sistemáticamente desde la parte más rígida de la unión de manera que se minimice la relajación de los pernos previamente pretensados. pernos Se evitará que la parte no girada por la llave gire durante esta operación. La aplicación del par de instalación no necesita producir una rotación relativa entre el perno y la tuerca mayor que la rotación especificada en la Tabla 8.2. Comentario: La dispersión en la pretensión instalada puede ser significativa cuando se utilizan métodos de instalación controlados por torque. Las variables que afectan la relación entre torque y pretensión incluyen: Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-56 (1) El acabado y la tolerancia en las roscas del perno y la tuerca; (2) La uniformidad, grado y condición de lubricación; (3) Las condiciones del taller o del lugar de trabajo que contribuyen al polvo, la suciedad o la corrosión en las roscas; (4) La fricción que existe en grado variable entre el elemento torneado (la cara de la tuerca o el área de apoyo de la cabeza del perno) y la superficie de apoyo; (5) La variabilidad de los parámetros de suministro de aire en las llaves de impacto que resulta de la longitud de las líneas de aire o el número de llaves que operan desde el mismo fuente; (6) El estado, la lubricación y el suministro de energía de la llave de torsión, que pueden cambiar dentro de un turno de trabajo; y (7) La repetibilidad del desempeño de cualquier llave que detecte o responda al nivel del torque aplicado. En la primera edición de esta Especificación, que se publicó en 1951, se incluyó una tabla de relaciones de torque a pretensión para pernos de varios diámetros. Pronto se demostró en la investigación que se debe anticipar una variación en el torque a la pretensión de hasta ±40 por ciento a menos que la relación se establezca individualmente para cada lote de perno, diámetro y condición del sujetador. Por lo tanto, en la edición de 1954 de esta Especificación, se retiró el reconocimiento de relaciones entre torque y pretensión en forma de valores tabulados o ecuaciones. Sin embargo, el reconocimiento del método de pretensado con llave calibrada se mantuvo hasta 1980, pero con el requisito de que el par requerido para la instalación se determinara específicamente para los pernos que se instalan diariamente. El reconocimiento del método se retiró en 1980 debido a la continua controversia que resultó de la falta de cumplimiento por parte de los usuarios de los requisitos para el uso válido del método durante la instalación y la inspección. En la edición de 1985 de esta Especificación, se restableció el método de pretensado con llave calibrada, pero con más énfasis en los requisitos detallados que deben seguirse cuidadosamente. Para el pretensado de llaves calibradas, las llaves deben calibrarse: (1) Diario; (2) Cuando se cambia el lote de cualquier componente del conjunto de sujetadores ; (3) Cuando se relubrica el lote de cualquier componente del conjunto de sujetadores ; (4) Cuando se noten diferencias significativas en la condición de la superficie del perno roscas, tuercas o arandelas; o, (5) Cuando se altera cualquier componente principal de la llave, incluida la lubricación, la manguera y el suministro de aire. También es importante que: (1) Los componentes de los sujetadores estén protegidos de la suciedad y la humedad en el taller o lugar de trabajo según lo requiere la Sección 2; Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-57 (2) Se utilicen arandelas como se especifica en la Sección 6; y (3) El tiempo entre el retiro del almacenamiento protegido y la calibración de la llave y el pretensado final sea mínimo. 8.2.3. Pretensado de pernos de control de tensión de tipo torcido: Se deben usar conjuntos de pernos de control de tensión de tipo torcido que cumplan con los requisitos de ASTM F1852 o F2280. Todos los conjuntos de sujetadores deben instalarse de acuerdo con los requisitos de la Sección 8.1 sin cortar el extremo estriado y con las arandelas colocadas como se requiere en la Sección 6.2. Si se corta un extremo estriado durante esta operación, se debe quitar y reemplazar el conjunto de sujetadores . Posteriormente, todos los pernos en la junta deben pretensarse con la llave de instalación de pernos de control de tensión del tipo de torsión, progresando sistemáticamente desde la parte más rígida de la junta de manera que minimice la relajación de los pernos pretensados previamente. Comentario: Los conjuntos de pernos de control de tensión de tipo retorcido de las normas ASTM F1852 y F2280 tienen un extremo estriado que se extiende más allá de la parte roscada del perno. Durante la instalación, este extremo estriado se sujeta con un mandril de llave especialmente diseñado y proporciona un medio para girar la tuerca en relación con el perno. Este producto, de hecho, se basa en un método de instalación controlado por torsión al que se aplican las variables del conjunto de sujetadores que afectan la torsión que se analizaron en el Comentario de la Sección 8.2.2, excepto para la calibración de la llave, porque la torsión se controla dentro del conjunto de sujetadores. Los conjuntos de pernos de control de tensión de tipo retorcido deben usarse en la condición en que se entregaron, limpios y lubricados, como se especifica en la Sección 2. El cumplimiento de los requisitos de esta Especificación, especialmente los de almacenamiento, limpieza y verificación, es necesario para su correcto funcionamiento. usar. 8.2.4. Pretensado con indicador de tensión directa: Se deben utilizar indicadores de tensión directa que cumplan con los requisitos de la norma ASTM F959. Los procedimientos de verificación previos a la instalación especificados en la Sección 7 deberán demostrar que, cuando la tensión previa en el perno alcanza la requerida en la Tabla 7.1, el espacio no es menor que el espacio de inspección del trabajo de acuerdo con la norma ASTM F959. Todos los pernos se instalarán de acuerdo con los requisitos de la Sección 8.1, con las arandelas colocadas como se requiere en la Sección 6.2. El instalador deberá verificar que las protuberancias del indicador de tensión directa no se hayan comprimido a un espacio menor que el espacio de inspección del trabajo durante esta operación, y si esto ha ocurrido, el indicador de tensión directa deberá ser removido y reemplazado. Posteriormente, todos los pernos de la junta se pretensarán, progresando sistemáticamente desde la parte más rígida de la junta de manera que minimice la relajación de los pernos previamente pretensados. El instalador deberá verificar que las protuberancias del indicador de tensión directa se hayan comprimido a un espacio menor que el espacio de inspección del trabajo. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-58 Comentario: Los indicadores de tensión directa ASTM F959 se reconocen en esta Especificación como un dispositivo indicador de tensión de perno. Los indicadores de tensión directa son dispositivos endurecidos con forma de arandela que incorporan pequeñas protuberancias en forma de arco en la superficie de apoyo que están diseñadas para deformarse de manera controlada cuando se someten a una carga de compresión. Durante la instalación, se debe tener cuidado para garantizar que los arcos indicadores de tensión directa estén orientados para apoyarse contra la superficie de apoyo endurecida de la cabeza del perno o la tuerca, o contra una arandela plana endurecida si se usa debajo del elemento torneado, ya sea que ese elemento torneado sea el tuerca o el perno. El uso y la orientación adecuados se ilustran en la Figura C-8.1. En algunos casos, se puede requerir más de un solo ciclo de pretensado parcial sistemático para deformar las protuberancias del indicador de tensión directa al espacio especificado por el fabricante. Si los espacios no se cierran o cuando se cambia el lote de la arandela , se debe realizar otro procedimiento de verificación utilizando el calibrador de tensión . Siempre que las capas conectadas estén en contacto firme, la compresión parcial de las protuberancias indicadoras de tensión directa se toma comúnmente como una indicación de que se ha logrado la condición de ajuste perfecto. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-59 Figura C-8.1. Uso y orientación adecuados del indicador de tensión directa ASTM F959 Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-60 SECCIÓN 9. INSPECCIÓN Cuando se requiera inspección en los documentos del contrato, el inspector se asegurará, mientras el trabajo esté en curso, de que se cumplan los requisitos de esta Especificación. Cuando no se requiera inspección en los documentos del contrato, el contratista se asegurará, mientras el trabajo esté en curso, de que se cumplan los requisitos de esta Especificación. Para las juntas designadas en los documentos del contrato como juntas ajustadas, la inspección se realizará de acuerdo con la Sección 9.1. Para las juntas designadas en los documentos del contrato como pretensadas, la inspección se realizará de acuerdo con la Sección 9.2. Para las juntas designadas en los documentos del contrato como de deslizamiento crítico, la inspección se realizará de acuerdo con la Sección 9.3. 9.1. Juntas bien apretadas Antes de comenzar el trabajo, se debe asegurar que todos los componentes de sujetadores que se utilizarán en el trabajo cumplan con los requisitos de la Sección 2. Posteriormente, se debe asegurar que todas las capas conectadas cumplan con los requisitos de la Sección 3.1 y todos los orificios para pernos cumplen los requisitos de las Secciones 3.3 y 3.4. Después de ensamblar las conexiones , se debe asegurar visualmente que las capas de los elementos conectados se hayan puesto en contacto firme y que se hayan utilizado arandelas como se requiere en la Sección 6. Se debe determinar que todos los pernos en la unión se han apretado lo suficiente para evitar que las tuercas giren sin el uso de una llave. No se requiere más evidencia de conformidad para uniones bien apretadas. Cuando la inspección visual indique que es posible que el sujetador no se haya apretado lo suficiente como para evitar que se quite la tuerca con la mano, el inspector deberá verificar físicamente esta condición para el sujetador. Comentario: Los requisitos de inspección para uniones ajustadas a presión consisten en la verificación de que se usaron los componentes de sujeción correctos, que los elementos conectados se fabricaron correctamente, que la unión atornillada se colocó en contacto firme y que las tuercas no se pudieron quitar sin el uso de una llave. . Debido a que no se requiere tensión previa, más allá de lo que se requiere para garantizar que la tuerca no pueda quitarse del perno sin el uso de una llave, para el desempeño adecuado de una junta bien apretada, los pernos instalados no deben inspeccionarse para determinar la tensión real . pretensión instalada. Asimismo, los procedimientos de arbitraje descritos en la Sección 10 no son aplicables. 9.2. Juntas pretensadas Para juntas pretensadas, se debe realizar la siguiente inspección además de la requerida en la Sección 9.1: (1) Cuando se utiliza el método de pretensión de giro de tuerca para la instalación, el la inspección deberá estar de acuerdo con la Sección 9.2.1; (2) Cuando se utilice el método de pretensado con llave calibrada para la instalación, la inspección deberá realizarse de acuerdo con la Sección 9.2.2; Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-61 (3) Cuando se utiliza el método de pretensado de pernos de control de tensión de tipo twist-off para la instalación, la inspección debe realizarse de acuerdo con la Sección 9.2.3; (4) Cuando se utilice el método de pretensado con indicador de tensión directa para la instalación, la inspección deberá realizarse de acuerdo con la Sección 9.2.4; y (5) Cuando se utilicen sujetadores de diseño alternativo que cumplan con los requisitos de la Sección 2.8 o dispositivos indicadores alternativos de tipo arandela que cumplan con los requisitos de la Sección 2.6.2, la inspección deberá realizarse de acuerdo con las instrucciones de inspección proporcionadas por el fabricante y aprobado por el Ingeniero de Registro. Comentario: Cuando las juntas se designan como pretensadas, no están sujetas a los mismos requisitos de inspección del tratamiento de la superficie de contacto que se especifica para las juntas de deslizamiento crítico en la Sección 9.3. 9.2.1. Pretensado con giro de tuerca: El inspector deberá observar las pruebas de verificación previas a la instalación requeridas en la Sección 8.2. Posteriormente, se debe asegurar mediante observación de rutina que el equipo de empernado rote correctamente el elemento torneado en relación con el elemento no torneado en la cantidad especificada en la Tabla 8.2. Alternativamente, cuando los conjuntos de sujetadores se marcan después del ajuste inicial de la junta pero antes del pretensado, se permite la inspección visual después del pretensado en lugar de la observación de rutina. No se requieren más pruebas de conformidad. Una pretensión superior al valor especificado en la Tabla 8.1 no será motivo de rechazo. Una rotación que exceda los valores requeridos, incluyendo la tolerancia, especificados en la Tabla 8.2 no será causa de rechazo. Comentario: La marcación del conjunto durante la instalación, como se explica en el Comentario de la Sección 8.2.1, mejora la capacidad de inspeccionar los pernos que se han pretensado con el método de pretensado con giro de tuerca. Los lados de las tuercas y las cabezas de los pernos que han sido impactados lo suficiente como para inducir la pretensión mínima de la Tabla 8.1 aparecerán ligeramente martillados. El método de pretensión de giro de tuerca, cuando se aplica correctamente y se verifica durante la construcción, proporciona pretensiones instaladas más confiables que las pruebas de inspección posteriores. Por lo tanto, la inspección adecuada del método consiste en que el inspector observe las pruebas de verificación previas a la instalación requeridas de los conjuntos de sujetadores y el método que se utilizará, seguido de un control del trabajo en curso para garantizar que el método se aplique de manera rutinaria y adecuada. o inspección visual de conjuntos marcados con coincidencias. Se han encontrado algunos problemas con el método de pretensión de giro de tuerca con pernos galvanizados en caliente. En algunos casos, los problemas se han atribuido a un lubricante especialmente efectivo aplicado por el fabricante para garantizar que los pernos y tuercas en stock cumplan con los requisitos de la especificación ASTM para pruebas de giros mínimos de sujetadores galvanizados. Las pruebas en el lugar de trabajo en el calibrador de tensión demostraron que el lubricante redujo Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-62 el coeficiente de fricción entre el perno y la tuerca en la medida en que "el esfuerzo completo de un herrero que usa una llave común para pernos" para apretar la unión de manera ajustada indujo realmente la pretensión completa requerida. Además, debido a que las tuercas se podían quitar con una llave inglesa común, el inspector consideró erróneamente que estaban mal pretensadas. Los pernos de alta resistencia excesivamente lubricados pueden requerir un par de torsión significativamente menor para inducir la pretensión especificada. La verificación previa a la instalación requerida revelará este problema potencial. Por el contrario, la ausencia de lubricación o la falta de un roscado excesivo adecuado puede provocar el agarrotamiento de las roscas de la tuerca y el perno, lo que provocará una falla por torsión del perno a menos de la pretensión especificada. Para tales situaciones, el uso de un calibrador de tensión para verificar los conjuntos de pernos que se instalarán será útil para establecer la necesidad de lubricación. 9.2.2. Pretensión de llave calibrada: El inspector deberá observar las pruebas de verificación previas a la instalación requeridas en las Secciones 8.2 y 8.2.2. Posteriormente, se debe asegurar mediante observación de rutina que el equipo de empernado aplica correctamente la llave calibrada al elemento torneado. No se requieren más pruebas de conformidad. Una pretensión superior al valor especificado en la Tabla 8.1 no será motivo de rechazo. Comentario: Para una inspección adecuada del método, es necesario que el inspector observe las pruebas de verificación previas a la instalación requeridas de los conjuntos de sujetadores y el método que se utilizará, seguidas de un control del trabajo en curso para garantizar que el método se utilice de manera rutinaria. y correctamente aplicado dentro de los límites de tiempo entre la retirada del almacenamiento protegido y el pretensado final. 9.2.3. Pretensado de pernos de control de tensión tipo torsión: el inspector deberá observar las pruebas de verificación previas a la instalación requeridas en la Sección 8.2. Posteriormente, se debe asegurar mediante la observación de rutina que los extremos estriados se cortan correctamente durante la instalación por parte del equipo de empernado. No se requieren más pruebas de conformidad. Una pretensión superior al valor especificado en la Tabla 8.1 no será motivo de rechazo. Comentario: El extremo estriado cortado de un conjunto de perno de control de tensión de tipo retorcido instalado simplemente significa que en algún momento el perno estuvo sujeto a un par de torsión adecuado para causar el corte. Si, de hecho, todos los sujetadores se pretensan individualmente en una sola operación continua sin antes apretarlos correctamente, pueden dar una indicación engañosa de que los pernos se han pretensado correctamente. Por lo tanto, es necesario que el inspector observe las pruebas de verificación previas a la instalación requeridas de los conjuntos de sujetadores, y que se demuestre la capacidad de aplicar tensión parcial antes del giro. A esto le sigue el seguimiento del trabajo en curso para garantizar que Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-63 que el método se aplica de forma rutinaria y adecuada dentro de los límites de tiempo entre la extracción del almacenamiento protegido y el giro final del extremo estriado. 9.2.4. Pretensado del indicador de tensión directa: El inspector deberá observar las pruebas de verificación previas a la instalación requeridas en las Secciones 8.2 y 8.2.4. Posteriormente, pero antes del pretensado, se debe asegurar mediante observación de rutina que la galga de espesores apropiada se acepta en al menos la mitad de los espacios entre las protuberancias del indicador de tensión directa y que las protuberancias están correctamente orientadas hacia afuera del trabajo. Si se acepta el calibrador de espesores apropiado en menos de la mitad de los espacios, el indicador de tensión directa debe ser removido y reemplazado. Después del pretensado, se debe asegurar por medio de la observación de rutina que la galga de espesores adecuada no puede entrar en al menos la mitad de los espacios entre las protuberancias. No se requieren más pruebas de conformidad. Una pretensión superior a la especificada en la Tabla 8.1 no será motivo de rechazo. Comentario: Cuando la junta se aprieta inicialmente de forma ajustada, las protuberancias en forma de arco indicadoras de tensión directa generalmente se comprimirán parcialmente. Siempre que la operación de ajuste perfecto provoque que la mitad o más de los espacios entre estas protuberancias en forma de arco se acerquen a 0,015 pulgadas o menos (0,005 pulgadas o menos para los indicadores de tensión directa revestidos), se debe reemplazar el indicador de tensión directa. Solo después de esta operación inicial se deben pretensar los pernos de manera sistemática. Si los pernos se instalan y pretensan en una sola operación continua, los indicadores directos de tensión pueden dar al inspector una indicación engañosa de que los pernos se pretensaron correctamente. Por lo tanto, es necesario que el inspector observe las pruebas de verificación previas a la instalación requeridas de los conjuntos de sujetadores con los indicadores de tensión directa correctamente ubicados y el método que se utilizará. Después de esta operación, el inspector debe monitorear el trabajo en curso para asegurarse de que el método se aplique de forma rutinaria y adecuada. 9.3. Juntas de deslizamiento crítico Antes del montaje, se debe verificar visualmente que las superficies de contacto de las juntas de deslizamiento crítico cumplan con los requisitos de la Sección 3.2.2. Posteriormente, se realizará la inspección requerida en el numeral 9.2. Comentario: Cuando las juntas se especifican como de deslizamiento crítico, es necesario verificar que la condición de la superficie de contacto cumpla con los requisitos especificados en los documentos del contrato antes del montaje de la junta y que los pernos estén debidamente pretensados después de haber sido instalados. En consecuencia, los requisitos de inspección para las juntas críticas deslizantes son idénticos a los especificados en la Sección 9.2, con requisitos adicionales de inspección del estado de la superficie correspondiente. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-64 SECCIÓN 10. ARBITRAJE Cuando se sospecha después de la inspección de acuerdo con la Sección 9.2 o la Sección 9.3 que los pernos en juntas pretensadas o de deslizamiento crítico no tienen la pretensión adecuada, se permite el siguiente procedimiento de arbitraje. (1) Se debe instalar en un calibrador de tensión una muestra representativa de cinco conjuntos de pernos y tuercas de cada combinación de diámetro, longitud, grado y lote en cuestión. El material debajo del elemento torneado debe ser el mismo que el de la instalación real, es decir, acero estructural o arandela endurecida. El perno debe pretensarse parcialmente a aproximadamente el 15 por ciento de la pretensión especificada en la Tabla 8.1. Posteriormente, se pretensará el perno al valor mínimo especificado en la Tabla 8.1; (2) Se debe aplicar al perno pretensado una llave de torque manual que indique el torque por medio de un cuadrante, o una que pueda ajustarse para dar una indicación de que se ha alcanzado un torque definido. Debe determinarse el par de torsión necesario para girar la tuerca o la cabeza del perno cinco grados (aproximadamente 1 pulgada a 12 pulgadas de radio) con respecto a su componente de acoplamiento en la dirección de apriete. El par de arbitraje se determinará rechazando los valores alto y bajo y promediando los tres restantes; y, (3) Los pernos representados por la muestra anterior se deben ensayar aplicando, en la dirección de apriete, el par de torsión de arbitraje al 10 por ciento de los pernos, pero no menos de dos pernos, seleccionados al azar en cada unión en cuestión. Si no se gira la cabeza de la tuerca o del perno en relación con su componente de acoplamiento mediante la aplicación del par de torsión de arbitraje, la junta debe aceptarse como debidamente pretensada. Si se requiere la verificación de la tensión previa de los pernos después del transcurso de un período de tiempo y la exposición de las juntas completadas, se utilizará un procedimiento de arbitraje alternativo que sea apropiado para la situación específica. Si cualquier tuerca o perno se gira en relación con su componente de acoplamiento por un intento de aplicación del par de torsión de arbitraje, se deben probar todos los pernos en la junta . Aquellos pernos cuya tuerca o cabeza se gire en relación con su componente de acoplamiento mediante la aplicación del par de torsión de arbitraje deberán ser retensados por el fabricante o montador y reinspeccionados. Alternativamente, el fabricante o montador, a su elección, puede volver a tensar todos los pernos en la junta y luego volver a enviar la junta para su inspección. Comentario: Cuando la tensión previa del perno se arbitra usando llaves de torque después del pretensado, tal arbitraje está sujeto a todas las incertidumbres de la instalación de llaves calibradas controladas por torque que se discuten en el Comentario de la Sección 8.2.2. Además, la confiabilidad del arbitraje posterior de la llave dinamométrica se reduce por la ausencia de muchos de los controles que son necesarios para minimizar la variabilidad de la relación torque-pretensión, tales como: Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-65 (1) El uso de arandelas endurecidas2 ; (2) Atención cuidadosa a la lubricación; y, (3) La incertidumbre del efecto del paso del tiempo y la exposición en la instalación condición. Además, en muchos casos, tal arbitraje puede tener que basarse en un par de arbitraje que se determina usando pernos que solo se puede suponer que son representativos de los pernos usados en el trabajo real o usando pernos que se quitan de las juntas completadas. En última instancia, dicho arbitraje puede rechazar erróneamente los pernos que se sometieron a un procedimiento de instalación implementado correctamente. El procedimiento de arbitraje contenido en esta Especificación se proporciona, a pesar de sus limitaciones, como el más factible disponible en este momento. El arbitraje utilizando un extensómetro ultrasónico o uno mecánico capaz de medir los cambios en la longitud de los pernos se puede realizar en una muestra de pernos que sea representativa de los que se han instalado en la obra. Varios fabricantes producen equipos específicamente para esta aplicación. El uso de técnicas apropiadas, que incluye la calibración, puede producir una medición muy precisa de la pretensión real. El método implica la medición del cambio en la longitud del perno durante la liberación de la tuerca, combinado con una calibración de carga del conjunto de sujetador retirado o un cálculo teórico de la fuerza correspondiente a la liberación elástica medida o "estiramiento". Se requiere la reinstalación del perno soltado o la instalación de un perno de reemplazo. La versión requerida sugiere que el uso directo de extensómetros como herramienta de inspección se use solo en los casos más críticos. El problema de la reinstalación puede requerir el reemplazo de pernos a menos que se pueda aplicar el par de torsión lentamente con una llave manual o hidráulica, lo que permitirá restaurar el alargamiento original. 2 Por ejemplo, debido a que la confiabilidad del método de pretensado con giro de tuerca no depende de la presencia o ausencia de arandelas debajo del elemento torneado, generalmente no se requieren arandelas, excepto por otras razones, como se indica en la Sección 6. Por lo tanto, en el ausencia de arandelas, después de hecho, el arbitraje basado en el torque es particularmente poco confiable cuando se ha utilizado el método de pretensión de giro de tuerca para la instalación. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-66 APÉNDICE A. MÉTODO DE PRUEBA PARA DETERMINAR EL DESLIZAMIENTO COEFICIENTE PARA REVESTIMIENTOS UTILIZADOS EN UNIONES ATORNILLADAS SECCIÓN A1. PROVISIONES GENERALES A1.1. Propósito y alcance El propósito de este procedimiento de prueba es determinar el coeficiente de deslizamiento medio de un revestimiento para uso en el diseño de juntas de deslizamiento crítico. La adherencia a este método de prueba establece que la deformación por fluencia del recubrimiento debido tanto a la fuerza de sujeción del perno como al esfuerzo cortante de la junta de carga de servicio son tales que el recubrimiento brindará un desempeño satisfactorio bajo carga sostenida. Comentario: El Consejo de Investigación sobre Conexiones Estructurales el 14 de junio de 1984 aprobó por primera vez el método de prueba desarrollado por Yura y Frank (1985). Desde entonces, ha sido revisado para incorporar los cambios resultantes de los años intermedios de experiencia con el método de prueba, y ahora se incluye como un apéndice de esta Especificación. Se ha descubierto que el coeficiente de deslizamiento bajo carga estática a corto plazo es independiente de la magnitud de la fuerza de sujeción, las variaciones en el espesor del revestimiento y el diámetro del orificio del perno. Los métodos de ensayo propuestos están diseñados para proporcionar la información necesaria para evaluar la idoneidad de un recubrimiento para juntas de deslizamiento crítico y para determinar el coeficiente de deslizamiento medio que se utilizará en el diseño de las juntas. La prueba inicial de las muestras de compresión proporciona una medida de la dispersión del coeficiente de deslizamiento. Las pruebas de fluencia están diseñadas para medir el comportamiento de fluencia del revestimiento bajo las cargas de servicio, determinado por el coeficiente de deslizamiento del revestimiento basado en los resultados de la prueba de compresión. La prueba de deslizamiento realizada al final de la prueba de fluencia es para garantizar que la pérdida de fuerza de sujeción en el perno no reduzca la carga de deslizamiento por debajo de la asociada con el coeficiente de deslizamiento de diseño. Se especifican pernos ASTM A490, ya que la pérdida de fuerza de sujeción es mayor para estos pernos que para los pernos ASTM A325. La calificación del revestimiento para su uso en una estructura con un espesor promedio de 2 milésimas de pulgada menos que el que se usará para la muestra de prueba es para garantizar que una acumulación casual del revestimiento debido a un exceso de rociado y otras causas no ponga en peligro el rendimiento del revestimiento. A1.2. Definición de Variables Esenciales Las variables esenciales son aquellas que, si cambian, requerirán una nueva prueba del revestimiento para determinar su coeficiente de deslizamiento medio. Las variables esenciales y la relación de estas variables con las limitaciones de aplicación del recubrimiento para juntas estructurales se dan a continuación. La prueba del coeficiente de deslizamiento se repetirá si hay algún cambio en estas variables esenciales. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-67 A1.2.1. Intervalo de tiempo: El intervalo de tiempo entre la aplicación del recubrimiento y el momento de la prueba es una variable esencial. El intervalo de tiempo debe registrarse en horas y cualquier procedimiento especial de curado detallado. El curado de acuerdo con las recomendaciones publicadas por el fabricante no se consideraría un procedimiento de curado especial. Los recubrimientos están calificados para uso en conexiones estructurales que se ensamblan después del recubrimiento por un tiempo igual o mayor que el intervalo utilizado en las muestras de prueba. Las condiciones especiales de curado utilizadas en los especímenes de prueba también se aplicarán al uso del recubrimiento en las conexiones estructurales. A1.2.2. Espesor del recubrimiento: El espesor del recubrimiento es una variable esencial. El espesor promedio máximo del recubrimiento, según SSPC PA2 (SSPC 1993; SSPC 1991), permitido en las superficies de contacto es de 2 milésimas de pulgada menos que el espesor promedio, redondeado a la milésima entera más cercana, del recubrimiento que se usa en las muestras de prueba. A1.2.3. Composición del revestimiento y método de fabricación: La composición del revestimiento, incluidos los diluyentes utilizados, y su método de fabricación son variables esenciales. A1.3. Nueva prueba Un revestimiento que no cumpla con los requisitos de la prueba de fluencia o deslizamiento posterior a la fluencia en la Sección A4 puede volver a probarse de acuerdo con los métodos de la Sección A4 con un coeficiente de deslizamiento más bajo sin repetir las pruebas estáticas a corto plazo especificadas en la Sección A3. Las variables esenciales permanecerán sin cambios en la nueva prueba. SECCIÓN A2. PLACAS DE PRUEBA Y RECUBRIMIENTO DE LAS MUESTRAS A2.1. Placas de prueba Las placas de muestra de prueba para las pruebas estáticas a corto plazo se muestran en la Figura A1. Las placas tienen un grosor de 4 pulg. × 4 pulg. × s pulg., con un orificio de 1 pulg. de diámetro perforado 12 pulg. ± z pulg . desde un borde. Las placas de muestra de prueba para las pruebas de fluencia se muestran en la Figura A2. Las placas tienen un espesor de 4 pulg. × 7 pulg. × s pulg. con dos orificios de 1 pulg. de diámetro perforados a 12 pulg . ± 2 pulg . de cada extremo. Los bordes de las placas pueden estar fresados, laminados o cortados con sierra; No se permiten bordes cortados térmicamente. Las placas deben ser lo suficientemente planas para asegurar que estarán en contacto razonablemente completo sobre la superficie de apoyo. Se eliminarán todas las rebabas, labios o bordes ásperos. La disposición de las placas de muestra para la prueba se muestra en la Figura A2. Las placas se fabricarán con un acero con un límite elástico mínimo especificado de entre 36 y 50 ksi. Si se desean especímenes con más de un perno, la superficie de contacto por El perno debe ser de 4 pulg. × 3 pulg., como se muestra para el espécimen de un solo perno en la Figura A1. Comentario: El uso de orificios para pernos de 1 pulgada de diámetro en los especímenes es para garantizar que haya suficiente espacio disponible para el deslizamiento. Las tolerancias de fabricación, la acumulación de recubrimiento en los orificios y las tolerancias de ensamblaje tienden a reducir las holguras aparentes. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-68 A2.2. Recubrimiento de la muestra Los recubrimientos deben aplicarse a las muestras de una manera que sea consistente con la que se usará en la aplicación estructural real prevista. El método de aplicación del revestimiento y la preparación de la superficie se indicarán en el informe de ensayo. Los especímenes deben recubrirse con un espesor promedio que sea 2 mils mayor que el espesor máximo que se utilizará en la estructura en ambas superficies de la placa (superficies de contacto y exteriores). El espesor del recubrimiento total y de la imprimación, si se usa, se medirá en la superficie de contacto de los especímenes. El espesor se medirá de acuerdo con SSPC-PA2 (SSPC, 1993; SSPC, 1991). Se deben hacer dos lecturas puntuales (seis lecturas de calibre) para cada superficie de contacto. El espesor promedio general de las tres placas que componen un espécimen es el espesor promedio del espécimen. Este valor se reportará para cada espécimen. Se debe calcular y reportar el espesor promedio del recubrimiento de los especímenes de fluencia. El tiempo entre la aplicación del recubrimiento y el ensamblaje de la muestra debe ser el mismo para todas las muestras dentro de ±4 horas. El tiempo medio se calculará y comunicará. Figura A-1. Probeta de ensayo de deslizamiento por compresión. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-69 Figura A-2. Ensamblaje de probetas de ensayo de fluencia. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-70 SECCIÓN A3. PRUEBAS DE DESLIZAMIENTO Los métodos y procedimientos descritos en este documento se utilizan para determinar experimentalmente el coeficiente de deslizamiento medio bajo carga estática a corto plazo para uniones atornilladas de alta resistencia. El coeficiente de deslizamiento medio se determinará ensayando un juego de cinco especímenes. Comentario: La carga de deslizamiento medida en esta configuración produce directamente el coeficiente de deslizamiento, ya que la fuerza de sujeción se controla y mide directamente. Se ha encontrado que el coeficiente de deslizamiento resultante se correlaciona con las pruebas de tensión y compresión de muestras atornilladas. Sin embargo, las pruebas de especímenes atornillados revelaron que la fuerza de sujeción puede no ser constante sino que disminuye con el tiempo debido a la fluencia por compresión del recubrimiento en las superficies de contacto y debajo de la tuerca y la cabeza del perno. La reducción en la fuerza de sujeción puede ser considerable para juntas con alta fuerza de sujeción y revestimientos gruesos (hasta un 20 por ciento de pérdida). Esta reducción en la fuerza de sujeción provoca una reducción correspondiente en la carga de deslizamiento. La reducción resultante en la carga de deslizamiento se debe considerar en el procedimiento utilizado para determinar las cargas de deslizamiento permisibles de diseño para el revestimiento. La pérdida de fuerza de sujeción es una característica del recubrimiento. En consecuencia, no puede explicarse por un aumento en el factor de seguridad o una reducción en la fuerza de sujeción utilizada para el diseño sin penalizar indebidamente a los recubrimientos que no presentan este comportamiento. A3.1. Configuración de la prueba de compresión La configuración de la prueba que se muestra en la Figura A3 tiene dos componentes de carga principales, uno para aplicar una fuerza de sujeción a las placas de la muestra y otro para aplicar una carga de compresión a la muestra para que la carga se transfiera a través de las superficies de contacto por fricción. A3.1.1. Sistema de fuerza de sujeción: El sistema de fuerza de sujeción consta de una varilla roscada de ÿ de pulgada de diámetro que atraviesa la muestra y un pistón de compresión con orificio central. Se usa una tuerca DH de grado ASTM A563 en ambos extremos de la varilla y se usa una arandela endurecida en cada lado de la muestra de prueba. Entre el ariete y la muestra hay una tuerca DH de grado ASTM A563 de ÿ de pulgada de diámetro especialmente modificada en la que se han taladrado las roscas para que se deslice con poca resistencia a lo largo de la varilla. Cuando se bombea aceite al ariete del orificio central, el vástago del pistón se extiende, forzando así la tuerca especial contra una de las placas exteriores de la muestra. Esta acción pone tensión en la varilla roscada y aplica una fuerza de sujeción a la muestra, simulando así el efecto de un perno pretensado. Si el diámetro del ariete del orificio central es superior a 1 pulgada, serán necesarias arandelas de placa adicionales en los extremos del ariete. El sistema de fuerza de sujeción deberá tener la capacidad de aplicar una carga de al menos 49 kips y deberá mantener esta carga durante el ensayo con una precisión de 0,5 kips. Comentario: El coeficiente de deslizamiento se puede determinar fácilmente utilizando la configuración de prueba de perno hidráulico incluida en esta Especificación. El sistema de fuerza de sujeción simula la acción de sujeción de un perno pretensado de alta resistencia. El ariete central Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-71 aplica una fuerza de sujeción a la muestra, simulando la debida a un perno pretensado. A3.1.2. Sistema de carga de compresión: se aplicará una carga de compresión a la muestra hasta que se produzca el deslizamiento. Esta carga de compresión se debe aplicar con una máquina de prueba de compresión o un marco de reacción usando un dispositivo de carga hidráulica. El dispositivo de carga y los elementos de soporte necesarios deberán poder soportar una fuerza de 120 kips. El sistema de carga de compresión deberá tener una precisión mínima del 1 por ciento de la carga de deslizamiento. Figura A-3. Configuración de la prueba de deslizamiento por compresión. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-72 A3.2. Instrumentación A3.2.1. Fuerza de sujeción: La fuerza de sujeción debe medirse dentro de 0,5 kips. Esto se logra midiendo la presión en el ariete calibrado o colocando una celda de carga en serie con el ariete. A3.2.2. Carga de compresión: La carga de compresión se medirá durante el ensayo mediante la lectura directa de una máquina de ensayo de compresión, una celda de carga en serie con el espécimen y el dispositivo de carga de compresión o lecturas de presión en un ariete de compresión calibrado. A3.2.3. Deformación por deslizamiento: se medirá el desplazamiento de la placa central en relación con las dos placas exteriores. Este desplazamiento, llamado “deslizamiento” por simplicidad, será el promedio o el que ocurre en la línea central del espécimen. Esto se puede lograr usando el promedio de dos calibres colocados en los dos bordes expuestos del espécimen o monitoreando el movimiento del cabezal de carga en relación con la base. Si se utiliza el último método, se debe tener debidamente en cuenta cualquier holgura que pueda estar presente en el sistema de carga antes de la aplicación de la carga. Las deflexiones deben medirse con relojes de calibre o cualquier otro dispositivo calibrado que tenga una precisión de al menos 0,001 pulg. A3.3. Procedimiento de prueba El espécimen se instalará en la configuración de prueba como se muestra en la Figura A3. Antes de aplicar la fuerza de sujeción hidráulica, las placas individuales deben colocarse de modo que estén en pleno contacto de rodamiento o cerca de él con la varilla roscada de ÿ de pulgada en una dirección opuesta a la carga de compresión planificada para garantizar una deformación por deslizamiento evidente. . Se debe tener cuidado al colocar las dos placas exteriores de modo que la muestra quede perpendicular a la base con ambas placas en contacto con la base. Una vez colocadas las placas, se acoplará el ariete del orificio central para producir una fuerza de sujeción de 49 kips. La fuerza de sujeción aplicada debe mantenerse dentro de ±0,5 kips durante la prueba hasta que se deslice. ocurre. La cabeza esférica de la máquina de carga por compresión debe ponerse en contacto con la placa central del espécimen después de aplicar la fuerza de sujeción. La cabeza esférica u otro dispositivo apropiado asegura la carga concéntrica. Cuando se aplica 1 kip o menos de carga de compresión, los calibradores de deslizamiento deben estar enganchados o fijados. El propósito de acoplar el(los) calibre(s) de deflexión, después de aplicar una carga ligera, es eliminar de la lectura de deslizamiento la deformación inicial del asentamiento del espécimen. Cuando los medidores de deslizamiento estén en su lugar, la carga de compresión se debe aplicar a una velocidad que no exceda los 25 kips por minuto ni las 0,003 pulgadas de desplazamiento de deslizamiento por minuto hasta que se alcance la carga de deslizamiento. La prueba debe terminar cuando se registra un deslizamiento de 0,05 pulgadas o más. La relación carga-deslizamiento debe ser monitoreada preferiblemente de forma continua en un trazador XY durante todo el ensayo, pero en lugar de datos continuos, se deben registrar suficientes datos de carga-deslizamiento para evaluar la carga de deslizamiento definida a continuación. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-73 A3.4. Carga deslizante La respuesta carga-deslizamiento típica se muestra en la Figura A4. Generalmente se observan tres tipos de curvas y la carga de deslizamiento asociada con cada tipo se define de la siguiente manera: Curva (a) La carga de deslizamiento es la carga máxima, siempre que este máximo ocurra antes de que se registre un deslizamiento de 0,02 pulg. Curva (b) La carga de deslizamiento es la carga a la que la tasa de deslizamiento aumenta repentinamente. Curva (c) La carga de deslizamiento es la carga correspondiente a una deformación de 0,02 pulg. Esta definición se aplica cuando las curvas de carga frente a deslizamiento muestran un cambio gradual en la respuesta. Figura A-4. Definición de carga de deslizamiento. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-74 A3.5. Coeficiente de deslizamiento El coeficiente de deslizamiento para un espécimen individual ks debe calcularse como sigue: ks fuerza de sujeción ÿ 2ÿ (Ecuación A3.1) de la carga de deslizamiento Se debe informar el coeficiente de deslizamiento medio µ para un conjunto de cinco especímenes. A3.6. Métodos de prueba alternativos Se permiten métodos de prueba alternativos para determinar el deslizamiento, siempre que la precisión de la medición de la carga y la sujeción satisfagan las condiciones presentadas en las secciones anteriores. Por ejemplo, la carga de deslizamiento se puede determinar a partir de una configuración de prueba de tipo tensión en lugar de una configuración de prueba de tipo compresión, siempre que el área de superficie de contacto por perno de la muestra de prueba sea la misma que se muestra en la Figura A1. La fuerza de sujeción de al menos 49 kips se puede aplicar por cualquier medio, siempre que la fuerza se pueda establecer dentro de ± 1 por ciento. Comentario: Se pueden usar muestras y procedimientos de prueba alternativos siempre que la precisión de la medición de la carga y la geometría de la muestra se mantengan según lo prescrito. Por ejemplo, los pernos con galgas extensiométricas generalmente pueden proporcionar la precisión deseada. Sin embargo, los pernos que se pretensan con el método de giro de tuerca, llave calibrada, sujetador de diseño alternativo o método de pretensado con indicador de tensión directa generalmente muestran demasiada variación para cumplir con el requisito de ± 1 por ciento de la prueba de deslizamiento. SECCIÓN A4. PRUEBA DE CREEP DE TENSIÓN El método de prueba descrito tiene por objeto garantizar que el revestimiento no sufrirá una deformación por fluencia significativa bajo una carga de servicio sostenida. La prueba también indica la pérdida de fuerza de sujeción en el perno debido a la compresión o fluencia del revestimiento. Se van a ensayar tres especímenes duplicados. Comentario: La deformación por fluencia de la junta atornillada bajo la carga de corte aplicada también es una característica importante y una función del recubrimiento aplicado. Los recubrimientos más gruesos tienden a deslizarse más que los recubrimientos más delgados. La tasa de deformación por fluencia aumenta a medida que la carga aplicada se acerca a la carga de deslizamiento. Numerosas pruebas han demostrado que la tasa de fluencia no es constante con el tiempo, sino que disminuye con el tiempo. Después de aproximadamente 1000 horas de carga, la deformación por fluencia adicional es insignificante. A4.1. Configuración de la prueba Deben usarse especímenes de tipo tensión, como se muestra en la Figura A2. Los especímenes replicados se unirán en un solo arreglo similar a una cadena, usando pernos sueltos, de manera que se aplique la misma carga a todos los especímenes. Los especímenes se ensamblarán de modo que las placas de especímenes se apoyen contra el perno en una Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-75 dirección opuesta a la carga de tensión aplicada. Se debe tener cuidado en el ensamblaje de los especímenes para asegurar que la línea central de los orificios utilizados para aceptar los pernos esté alineada con los pernos utilizados para ensamblar la unión. El nivel de carga, especificado en la Sección A4.2, debe mantenerse constante dentro de ±1 por ciento mediante resortes, mantenedores de carga, servocontroladores, peso muerto u otro equipo adecuado. Los pernos utilizados para sujetar los especímenes deben ser pernos ASTM A490 de ÿ de pulgada de diámetro. Todos los pernos deben provenir del mismo lote. La fuerza de sujeción en los pernos será de un mínimo de 49 kips. La fuerza de sujeción se determinará calibrando la fuerza del perno con el alargamiento del perno, si se utilizan pernos estándar. Como alternativa, se permiten conjuntos de sujetadores especiales que controlan la fuerza de sujeción por otros medios, como el par de apriete calibrado de los pernos o galgas extensiométricas. Se realizará un mínimo de tres calibraciones de pernos utilizando la técnica seleccionada para la determinación de la fuerza de los pernos. Se calculará e informará el promedio de la calibración de tres pernos. El método de medición de la fuerza del perno debe garantizar que la fuerza de sujeción esté dentro de ±2 kips del valor promedio. El deslizamiento relativo entre las placas exteriores y las placas centrales debe medirse con una precisión de 0,001 pulg. Estos deslizamientos deben medirse en ambos lados de cada espécimen. A4.2. Procedimiento de prueba La carga que se colocará en la muestra de fluencia es la siguiente: Rs ÿ 2 ÿ ttT 1.5 (Ecuación A4.1) Dónde ÿ t = coeficiente de deslizamiento medio para la categoría particular de coeficiente de deslizamiento bajo consideración Tt = fuerza de perno medida del perno de sujeción La carga se colocará sobre la muestra y se mantendrá durante 1000 horas. La deformación por fluencia de una muestra se calcula utilizando la lectura promedio de los dos desplazamientos a cada lado de la muestra. La diferencia entre el promedio después de 1000 horas y la lectura promedio inicial tomada dentro de la media hora después de cargar las muestras se define como la deformación por fluencia de la muestra. Este valor se reportará para cada espécimen. Si la deformación por fluencia de cualquier espécimen supera las 0,005 pulgadas, el recubrimiento ha fallado la prueba del coeficiente de deslizamiento utilizado. El revestimiento se puede volver a ensayar utilizando muestras nuevas de acuerdo con esta Sección con una carga correspondiente a un valor más bajo del coeficiente de deslizamiento. Si el valor de la deformación por fluencia es inferior a 0,005 pulgadas para todos los especímenes, los especímenes deben cargarse en tensión a una carga que sea igual a la fuerza de sujeción promedio multiplicada por el coeficiente de deslizamiento de diseño multiplicado por 2, ya que hay dos planos de deslizamiento. La deformación por deslizamiento promedio que ocurre con esta carga debe ser inferior a 0,015 pulgadas para los tres especímenes. Si la deformación es mayor que esta Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-76 valor, se considera que el revestimiento no ha cumplido los requisitos para el coeficiente de deslizamiento medio particular utilizado. Se informará el valor de la deformación para cada espécimen. Comentario: Ver Comentario en la Sección A1.1. Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-77 REFERENCIAS Allen, RN y JW Fisher, 1968, "Juntas atornilladas con orificios ranurados o de gran tamaño", Revista de la División Estructural, vol. 94, No. ST9, septiembre, ASCE, Reston, VA. Instituto Americano de Construcción en Acero, 2010, Especificación para Acero Estructural Edificios, AISC, Chicago, IL. Birkemoe, PC y DC Herrschaft, 1970, "Puentes galvanizados atornillados: aceptación de ingeniería cercana", Ingeniería civil, abril, ASCE, Reston, VA. Borello, Denavit, Hajjar, 2009, “Comportamiento de conexiones críticas de deslizamiento de acero empernado con rellenos”, UIUC. Brahimi, Salim, 2006, “Calificación de DACROMETÿ para uso con pernos estructurales de alta resistencia ASTM A490”, IBECA Technologies Corp., Informe de investigación ASTM F16 RR: F16-1001. 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Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-80 Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-81 ÍNDICE Sujetadores de diseño alternativo .............................................. ............................................ 16 Tipo de arandela indicadora alternativa dispositivo ................................................. .................... 14 Arbitraje .............................. .................................................... ...................................... 64 Fuerza de carga .................................................. .................................................... ........... 36 Orificios para pernos 36 Resistencia de carga .................................................... .................................................... ....... en Uso de .............................................. .................................................... .......................... 21 Pretensado de pernos ............... .................................................... ............................................. 52 Uso de pretensado de llave calibrada ............................................... .......................... 55 Uso del pretensado del indicador de tensión directa ............ .................................................... ..... 57 Uso del pretensado con giro de tuerca .................................. .................................................... 53 Uso de pretensado de pernos de control de tensión de tipo twist-off .................................. ............ 57 Uniones atornilladas, estados límite en ............................... Piezas .................................................... .......... 31 atornilladas .................................... .................................................... ............................. 17 Pernos Sujetadores de diseño alternativo .............................................. ....................................................... 16 Geometría . .................................................... .................................................... ....................... 6 Estructura hexagonal pesada ...................... .................................................... .................................... 6 6 Reutilizar ............. .................................................... .................................................... .................. Especificaciones ................................................. .................................................... .................. 6 Conjuntos de pernos de control de tensión de tipo retorcido .................. .......................................... 15 rebabas ..... .................................................... .................................................... ....................... 25 Pretensado de llave calibrada Inspección de ................................................ .................................................... ................... 62 Instalación mediante .......................... .................................................... .......................... 55 Uso de 44 .................................................... .................................................... ......... arandelas en Calibrador, tensión .......... .................................................... ............................................. 47 Certificación de elementos de fijación componentes, fabricante .................................................. ..... 5 Recubrimientos Sobre superficies de contacto .............................................. .................................................... .......... 17 Método de ensayo para determinar el coeficiente de deslizamiento para ............................... ........................ 66 Cortante y tracción combinados .................. .................................................... .................. 35 Componentes, fijación ........................... .................................................... .......................... 5 Indicadores de tensión directa tipo arandela compresible .................. .................................. 14 Capas conectadas .............. .................................................... .. Diseño Resistencia de apoyo en los orificios de los pernos .................................. ............................................. 36 Combinación de cortante y tracción .................................................... .......................................... 35 Generalidades ...... .................................................... .................................................... ................... 31 Resistencia al corte .......................... .................................................... ..................................... 32 Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-82 Resistencia al deslizamiento ................................................ .................................................... .......... 38 Fatiga por tracción ............................... .................................................... .................................. 42 Resistencia a la tracción .............. .................................................... .......................................... 32 Directo indicadores de tensión Tipo de arandela compresible, general ........................................... .......................................... 14 Inspección de ......... .................................................... .................................................... ........ 63 Instalación usando ....................................... .................................................... ..................... 57 Uso de arandelas con ............................... .................................................... ............................. 44 Información de dibujo ................ .................................................... ..................................... 4 Sujetadores Diseño alternativo ............................................... .................................................... ........... 16 Certificación del fabricante de .................................... .................................................... ........ 5 Almacenamiento de ....................................... .................................................... .................................. 5 Fatiga, tracción ............ .................................................... .................................................... 42 Superficies de contacto .............................................. .................................................... ............. 17 revestido .................................................. .................................................... .......................... 18 Galvanizado ...................... .................................................... .......................................... 18 pulgadas juntas pretensadas ............................................. .................................................... ..... 17 En juntas de deslizamiento crítico ....................................... .................................................... .......... 18 En juntas bien apretadas .................................. .................................................... .......................... 17 Sin recubrir .......................... .................................................... ............................................. 18 Superficies de contacto galvanizadas ............................................... ............................................. 18 Requisitos generales .. .................................................... .................................................... 1 Geometría Pernos .................................................. .................................................... .......................... 6 13 Tuercas ............... .................................................... .................................................... ............... Conjuntos de pernos de control de tensión de tipo retorcido .................................. ........................ 15 Tuercas hexagonales pesadas ............................................. .................................................... ............... 13 Pernos estructurales hexagonales pesados .................. .................................................... ............... 6 Agujeros Tornillo ................................................. .................................................... .......................... 21 De ranura larga .............. .................................................... .................................................... ... 24 Sobredimensionado .............................................. .................................................... .......................... 23 Sobredimensionado, uso de arandelas con ................. .................................................... ..................... 45 De ranura corta ......................... .................................................... .......................................... 23 Ranurado, uso de arandelas con . .................................................... .................................. 44,45 Estándar .......... .................................................... .................................................... ............. 23 Dispositivos indicadores Tipo de arandela alternativa .............................................. .................................................... ... 14 Conjuntos de pernos de control de tensión de tipo retorcido .................................. ............................ 15 Tipo arandela .................. .................................................... .................................................... 14 Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-83 Inspección .................................................. .................................................... ..................... 60 De pretensado de llave calibrada ............................................... ................................... 62 Del pretensado del indicador de tensión directa ....... .................................................... ............... 63 De uniones pretensadas ............................... .................................................... ..................... 60 De juntas de deslizamiento crítico ....................... .................................................... .............................. 63 De uniones bien apretadas ............. .................................................... .................................. 60 De pretensado por giro de tuerca ........................................... ............................................. 61 Del pretensado de pernos de control de tensión de tipo twist-off .................................. .......... 62 Instalación ................................ .................................................... .................................... 51 En juntas pretensadas ............................................... .................................................... ...... 52 En juntas de deslizamiento crítico .................................. .................................................... .......... 52 En uniones bien apretadas ........................... .................................................... ....................... 51 Utilización de pretensado de llave calibrada .................. .................................................... .... 55 Uso del pretensado del indicador de tensión directa .................................. ............................. 57 Uso del pretensado con giro de tuerca ............... .................................................... .................. 53 Uso de pretensado de pernos de control de tensión de tipo twist-off .................. .................................... 57 Articulaciones Estados límite .................................................... .................................................... ............... en Pretensado ............................................... .................................................... ..................... 29 31 Superficies de contacto en ......................... .................................................... ............................. 17 Inspección de ................................................ .................................................... ............... 60 52 Instalación en .................................................... .................................................... ............ Deslizamiento crítico .............................................. .................................................... ....................... 29 18 .................................................... .................................................... ..... Superficies en contacto en Inspección de ............................................... .................................................... .............63 52 Instalación en .................................................... .................................................... ............ Apretado hasta el tope ............................................... .................................................... .......... 28 Superficies de contacto ............................... .................................................... ............................ 17 Inspección de ................... .................................................... ............................................ 60 51 Instalación en .................................................... .................................................... ............ Escribe ................................................. .................................................... ............................... 26 Estados límite en uniones atornilladas ............................................... ............................................. 31 Cargas .. .................................................... .................................................... .......................... 1 Combinaciones .................................................. .................................................... ................... 1 Factores .............................. .................................................... .......................................... 1 Largo -agujeros ranurados General ............................................... .................................................... ............................. 24 Uso de arandelas con ................. .................................................... .................................... 44,45 Certificación del fabricante de los componentes de los sujetadores .................................. ......... 5 Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google 16.2-84 Nueces Geometría .................................................. .................................................... ....................... 13 Pesado hexagonal ....................... .................................................... ............................................... 13 Especificaciones . .................................................... .................................................... ............. 13 Agujeros de gran tamaño General ................................................. .................................................... .......................... 23 Uso de arandelas con ............... .................................................... .................................... 45 Partes, atornilladas ............................................... .................................................... ................... 17 Capas, unidas........................... .................................................... .................................. 17 Verificación previa a la instalación ........... .................................................... ............................. 47 Uniones pretensadas Superficies en contacto en ............................................... .................................................... ........... 17 Generalidades ....................................... .................................................... ...................................... 29 Inspección de ......... .................................................... .................................................... ........ 60 52 Instalación en Uso .................................................... de arandelas en Uso de pretensado .................................................... de llave ............... 44 .................................................... .................................................... ......... calibrada .................................. ............................................. 55 Uso de tensión directa -indicador pretensado ............................................... .................. 57 Uso del pretensado con giro de tuerca .................. .................................................... ............... 53 Uso de pretensado de pernos de control de tensión de tipo retorcido .................. .......................... 57 Referencias .................................................. .................................................... .................. 76 Requisitos generales .......................... .................................................... ......................... 1 Reutilización, pernos .................. .................................................... ............................................. 6 Cortante, resistencia nominal ............................................... .................................................... 32 Agujeros ranurados cortos General ............................................... .................................................... .......................... 23 Uso de arandelas con ............. .................................................... ..................................... 44,45 Coeficiente de deslizamiento para recubrimientos, ensayo para determinar .. .................................................... ... 66 Juntas de deslizamiento crítico 18 .................................................... .................................................... ........ Superficies en contacto en general .............................................. .................................................... ............................. 29 Inspección de .................. .................................................... ............................................. 63 52 Instalación en Uso .................................................... de arandelas en .................................................... ............... 44 .................................................... .................................................... ......... Antideslizante ........................................... .................................................... ..................... 38 Orificio ranurado, uso de arandelas con .................. .................................................... ...... 44,45 Juntas bien apretadas Superficies en contacto en ............................................... .................................................... ........... 17 Generalidades ....................................... .................................................... ...................................... 28 Inspección de ......... .................................................... .................................................... ........ 60 Instalación en .................................................... .................................................... ............... Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES 51 Machine Translated by Google 16.2-85 Juntas bien apretadas (continuación) Uso de arandelas en .................................................... .................................................... ......... 44 Especificaciones Pernos .................................................. .................................................... .......................... 6 Generalidades ................ .................................................... .................................................... ........... 3 13 Tuercas ............................... .................................................... ............................................ Conjuntos de pernos de control de tensión de tipo retorcido .................................. ........................ 15 Arandelas .......................... .................................................... .................................................... 14 Agujeros estándar ............................................... .................................................... ............... 23 Normas ............................... .................................................... ....................................... 3 Almacenamiento de componentes de fijación ...... .................................................... ............................. 5 Fuerza Combinación de cortante y tensión ............................................... ............................................. 35 Cojinete .. .................................................... .................................................... ....................... 36 Cortante ......................... .................................................... .................................................... ... 32 Resistencia al deslizamiento ............................................. .................................................... .................... 38 Tracción ................................ .................................................... .......................................... 32 Tracción fatiga ................................................. .................................................... ............... 42 Superficies, revestimiento ............................... .................................................... ............................. 17 Resistencia de diseño a la tracción ............................................... .................................................... .. 32 Fatiga por tracción .............................................. .................................................... ................... 42 Calibrador de tensión ............................... .................................................... .......................... 47 Ensayo, coeficiente de deslizamiento para recubrimientos ................. .................................................... ............ 66 Pretensado con giro de tuerca Inspección de ................................................ .................................................... ................... 61 Instalación mediante .......................... .................................................... ................................ 53 Conjuntos de pernos de control de tensión de tipo retorcido Geometría .................................................. .................................................... ....................... 15 Inspección de ........................ .................................................... .......................................... 62 Instalación mediante .... .................................................... .................................................... ...... 57 Especificaciones .......................................... .................................................... ....................... 15 Uso de .................................................... .................................................... ......... arandelas en 44 Superficies de contacto sin recubrimiento ............................................... .......................................... 18 Uso de arandelas .................................................. .................................................... ............. 44 Verificación, preinstalación ............................................... ............................................. 47 Arandelas General ................................................. .................................................... .......................... 14 Uso de ............... .................................................... .................................................... ...... 44 Dispositivos indicadores tipo arandela .................................. ............................................... 14 Especificación para juntas estructurales con pernos de alta resistencia, 1 de agosto de 2014 CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES Machine Translated by Google www.boltcouncil.org CONSEJO DE INVESTIGACIÓN SOBRE CONEXIONES ESTRUCTURALES c/o AISC, One East Wacker Drive, Suite 700, Chicago, Illinois 60601 AISC 348-14
