Pernos de estructura de acerodifieren significativamente de los pernos mecánicos ordinarios en las formas de conexión, los mecanismos de soporte de fuerza y los procesos de construcción. Según los grados de tensión, las condiciones de servicio y los requisitos de diseño, las conexiones en la ingeniería de estructuras de acero se dividen principalmente en dos categorías: conexiones de pernos ordinarios y conexiones de pernos de alta-resistencia. Cada tipo de conexión varía mucho en cuanto a requisitos de precisión, estándares de diámetro de orificio, principios de fuerza-rodamiento y escenarios aplicables.
1. Conexiones de pernos comunes
Los pernos comunes se clasifican en tres grados de precisión: A, B y C según la precisión de fabricación. Los grados A y B son pernos refinados, mientras que el grado C es un perno tosco. A menos que se especifique lo contrario, los pernos rugosos de Grado C se adoptan por defecto para las conexiones convencionales en estructuras de acero de construcción. En términos de forma y estructura, los pernos comunes incluyen pernos de cabeza hexagonal, pernos de dos extremos, pernos de cabeza avellanada y otros tipos.
Los pernos en bruto de grado C presentan una baja precisión de mecanizado y un gran espacio libre para la pared. Se utilizan principalmente para el pre-ensamblaje de talleres de estructuras de acero, el pre-apriete de componentes remachados, el posicionamiento y fijación temporal antes de la instalación formal de pernos de alta-resistencia y la fijación temporal antes de la soldadura de nodos. Cuando se utilizan como pernos fijos, se deben apretar completamente después de la alineación de los componentes, con medidas anti-aflojamiento confiables equipadas para evitar que se aflojen y se desplacen durante la construcción.
1.1 Pernos refinados (Grado A/B)
Pernos refinadosPoseen alta precisión de mecanizado, pequeña tolerancia de tornillo y espacio mínimo de montaje, logrando un ajuste perfecto entre la varilla del tornillo y el orificio del perno. Tienen requisitos estrictos en cuanto a precisión en la realización de orificios y precisión en el mecanizado de varillas roscadas y deben asentarse mediante golpes suaves en lugar de golpes violentos durante la instalación. Los pernos refinados son adecuados para conexiones estructurales de precisión que requieren desmontaje y montaje frecuentes o que no se pueden remachar. Se aplican principalmente en el montaje de equipos mecánicos y rara vez se utilizan en la construcción de estructuras de acero.
2. Conexiones de pernos de alta-resistencia
Según los modos de diseño mecánico, los pernos-de alta resistencia para estructuras de acero se dividen en tipo de fricción-y tipo de soporte-. Los dos tipos son idénticos en material, especificaciones y propiedades mecánicas, diferenciándose sólo en los criterios de control de deslizamiento de diseño y los mecanismos de evaluación de fallas. En términos de formas estructurales, se clasifican en pernos hexagonales grandes de alta-resistencia y pernos de alta-resistencia tipo torsión.
2.1 Fricción-Tipo de conexión de perno de alta-resistencia
Los pernos-de alta resistencia-tipo fricción compactan las placas de conexión a través de la fuerza de tensión previa-del perno y transfieren cargas externas mediante la fricción estática generada en la superficie de contacto de las placas de acero. No se permite ningún deslizamiento en la junta de conexión y los pernos no soportan fuerzas de corte. Cualquier deslizamiento en la superficie de la placa se considera un fallo de conexión. Para mejorar el coeficiente de fricción, la superficie de contacto de los componentes de acero se puede tratar mediante chorro de arena y granallado para formar una superficie oxidada uniforme, lo que mejora la resistencia al deslizamiento y optimiza la disposición de los pernos. El diámetro del orificio de montaje de los pernos-de alta resistencia-del tipo fricción es de 1,5 mm a 2,0 mm mayor que el diámetro nominal del perno.
2.2 Conexión de perno-tipo de rodamiento-de alta resistencia
Los pernos-de alta resistencia-tipo rodamiento transfieren cargas basándose en la fricción de la superficie de la placa en condiciones de trabajo normales. Cuando la carga excede la capacidad de carga de fricción, se permite un deslizamiento menor de la junta y la tensión es soportada y transferida conjuntamente por la resistencia al corte de las varillas de los pernos y la presión de carga de las paredes de los orificios de las placas. Sus modos de falla son consistentes con los de los pernos comunes, es decir, falla por corte del perno o falla por aplastamiento del cojinete de placa de acero. El diámetro del orificio de montaje de los pernos-de alta resistencia-tipo rodamiento es de 1,0 mm a 1,5 mm mayor que el diámetro nominal del perno. Se da prioridad a las perforadoras CNC y las plantillas de perforación para perforar orificios con precisión y garantizar la precisión de la posición del orificio.
Diferencias principales entre los dos tipos de pernos de alta-resistencia: Los pernos-de fricción adoptan un criterio de diseño antideslizante con mayor margen de seguridad y estabilidad, adecuados para estructuras sometidas a cargas de vibración, cargas dinámicas y condiciones de soporte de carga-importantes; Los pernos tipo cojinete- permiten un deslizamiento limitado y presentan una mayor capacidad de carga, aplicable para estructuras de carga estática.
2.3 Conjunto de perno hexagonal grande de alta-resistencia
Un conjunto completo de perno hexagonal grande de alta-resistencia consta de un perno de alta-resistencia, una tuerca y dos arandelas.
Antes de la construcción formal, se utilizan pernos toscos para la fijación temporal y la alineación precisa de los componentes. Después de la calibración, los pernos en bruto del grupo de pernos se reemplazan con pernos de alta-resistencia secuencialmente desde el centro hacia ambos lados, seguido del apriete inicial, el apriete repetido y el apriete final. Se instalará una arandela a cada lado de la varilla del perno durante el montaje.
Estándares de torque de construcción: El torque de apriete inicial es el 50% del torque de apriete final; el par de apriete repetido es igual al par de apriete final, lo que elimina los espacios de montaje y uniformiza la fuerza de pre-tensión del perno. La fórmula de cálculo para el par de apriete final: Tc=K×Pc×d. Donde: Tc=par de apriete final (N·m); K=coeficiente de torsión; Pc=fuerza de pre-tensión de construcción (kN); d=diámetro nominal del perno (mm). Las llaves dinamométricas deben calibrarse antes de cada uso para garantizar la precisión de la construcción.
2.4 Conjunto de perno de alta resistencia tipo Torshear-
Un tipo de corte de torsión completoperno de alta-resistenciaEl conjunto se compone de un perno de torsión, una tuerca y una arandela, con una sola arandela instalada en el lado de la tuerca en lugar de arandelas de doble-.
La fórmula de cálculo para el par de apriete inicial: Tc=0.065×Pc×d. Donde: Tc=par de apriete inicial (N·m); Pc=fuerza de pre-tensión de construcción (kN); d=diámetro nominal del perno (mm). Se adopta una llave de torsión especial para el ajuste final, que se completa una vez que se desenrosca la cola de flor de ciruelo en el extremo del perno. Los pernos de torsión presentan una alta capacidad de control de la calidad de la construcción, con una supervisión de calidad centrada en la inspección y el control del proceso completo-.
