encendido proyectos de estructuras de acero en el extranjero, la soldadura, no el diseño, suele ser el mayor dolor de cabeza en la obra.
Soldaduras, soldadores, inspección de soldaduras, precalentamiento en tiempo de lluvia y soldaduras realizadas bajo la presión programada: un problema en cualquier etapa puede retrasar el proyecto. Durante las últimas dos décadas, las conexiones atornilladas de alta resistencia se han convertido en una alternativa cada vez más común en proyectos internacionales.
Este artículo explica por qué a menudo se prefieren las conexiones atornilladas desde tres perspectivas: principios técnicos, ejecución del proyecto y toma de decisiones prácticas.
¿Por qué priorizar el empernado? La perspectiva del propietario del proyecto
Sin soldaduras in situ, menos dependencia del clima
Los miembros de acero se sueldan y recubren en fábrica; en el sitio, las cuadrillas solo atornillan los miembros y los levantan hasta su lugar. Es menos probable que las estaciones lluviosas, la humedad y el clima frío interrumpan la instalación. Esta es una razón clave por la que las soluciones atornilladas son cada vez más populares en mercados con condiciones climáticas variables, como Sudeste Asiático, África y Medio Oriente.
Menores requisitos de habilidades en el sitio
Las conexiones atornilladas de alta resistencia requieren llaves dinamométricas y procedimientos operativos estándar (POE), en lugar de soldadores altamente capacitados.
La escasez de soldadores locales es común en proyectos en el extranjero y, naturalmente, los propietarios se preocupan por los retrasos. Una solución atornillada elimina la disponibilidad y la habilidad del soldador del camino crítico.
Registros de calidad claros
La pretensión del perno, el coeficiente de torsión y el factor de deslizamiento se pueden medir con instrumentos en la fábrica y en el sitio, creando registros rastreables. Esto también facilita la verificación a los supervisores de obra y a las aseguradoras.
La calidad de la soldadura depende de la habilidad del soldador y de inspecciones como pruebas radiográficas (RT), pruebas ultrasónicas (UT) y pruebas de partículas magnéticas (MT), por lo que los resultados pueden variar más ampliamente.
Principios técnicos: cómo las conexiones atornilladas transfieren cargas
Conexiones de deslizamiento crítico versus conexiones tipo rodamiento
Las conexiones atornilladas de alta resistencia generalmente se dividen en dos categorías:
- Resbalamiento crítico Las conexiones transfieren carga a través de la fricción entre las placas conectadas. Una mayor pretensión y un mayor factor de deslizamiento aumentan la resistencia al deslizamiento.
- Tipo de rodamiento Las conexiones permiten un movimiento limitado entre las placas y transfieren la carga a través del soporte entre el vástago del perno y la pared del orificio. Pueden adaptarse a alguna deformación.
Las conexiones de deslizamiento crítico son comunes en proyectos internacionales porque limitan el movimiento, proporcionan alta rigidez y funcionan bien bajo cargas dinámicas.
Factor de deslizamiento
El factor de deslizamiento (μ) es un parámetro de diseño clave para uniones atornilladas y depende de la preparación de la superficie de las placas conectadas.
| Estándar | Preparación de la superficie | factor de deslizamiento |
| Estándar chino GB 50205 | Arenado + pintura inorgánica rica en zinc | Aprox. 0,45–0,50 |
| AISC (estándar estadounidense) | Clase A (escala de fábrica) | 0.30 |
| AISC (estándar estadounidense) | Clase B (revestimiento rico en zinc, arenado) | 0.50 |
| EN 1090 (norma europea) | Clases de superficie A–H | 0,30–0,50 |
Utilice el valor especificado por el código de diseño aplicable. Antes de la instalación en el sitio, se debe verificar el factor de deslizamiento.—Este es un elemento de inspección de rutina.
Grado de pretensión y fuerza
| Estándar | Grado | Resistencia a la tracción (MPa) |
| Estándar chino GB/T 3077 | 10.9S | Aprox. 1.040 |
| AISC | A490 | Aprox. 1.040–1.100 |
| AISC | A325 | Aprox. 725–825 |
| ES 1993 | 10.9 | Aprox. 1.040 |
El grado chino 10.9S y el AISC A490 se encuentran en un rango de resistencia a la tracción similar (alrededor de 1040 MPa), pero La composición química, la resistencia al impacto y el rango de espesor deben compararse con las especificaciones del proyecto.
Atornillado versus soldadura: una comparación a nivel de proyecto
| Aspecto | Pernos de alta resistencia | Soldadura en sitio |
| Precisión de fabricación en fábrica | Control estricto de las tolerancias de posición de los agujeros. | Alto |
| Requisitos de mano de obra en el sitio | Operador de llave dinamométrica | Soldador especializado + END |
| Impacto del clima | mínimo | Sensible al viento, la lluvia y la humedad. |
| Horario en el sitio | Corto (levantar + apretar) | Largo (soldadura + inspección) |
| inspección de calidad | Verificación de par (medible por instrumento) | UT/MT/RT (dependiente del personal) |
| Reparación de revestimiento | mínimo | Retoque sustancial en las articulaciones. |
| Desmontable | si | No |
| Costo | Los pernos son un poco más caros. | La mano de obra y la inspección pueden ser costosas |
| Aplicaciones típicas | Estructuras y revestimientos primarios/secundarios. | Empalmes en campo de luces largas y juntas arquitectónicas expuestas |
Ponga estas diferencias en términos de proyecto:
- El atornillado es generalmente más favorable para programar riesgo.
- Ofertas de soldadura mayor flexibilidad para juntas inusuales y ángulos ajustables.
Los proyectos internacionales suelen utilizar pernos para la mayoría de las conexiones y soldadura local para detalles especiales.
¿Cuándo sigue siendo necesaria la soldadura?
El atornillado no es una solución universal. La soldadura puede seguir siendo apropiada en tres casos típicos:
- Uniones empalmadas en campo en cerchas de luces largas:Es posible que los miembros grandes deban transportarse en secciones debido a restricciones de tamaño de transporte.
- Estructuras temporales que luego serán eliminadas.las conexiones atornilladas se pueden desmontar, mientras que las uniones soldadas no se pueden separar sin cortar.
- Juntas arquitectónicas expuestas con estrictos requisitos estéticos.Las soldaduras rectificadas pueden crear una apariencia perfecta, mientras que los pernos permanecen visibles.
Estos casos representan una proporción relativamente pequeña de muchos proyectos internacionales. Los pernos se pueden utilizar para la mayoría de las estructuras primarias y secundarias y soportes de revestimiento.
Protección contra la corrosión: una ventaja menos obvia del atornillado
Las reparaciones de revestimientos en sitios en el extranjero son un desafío común. Las uniones soldadas a menudo requieren retoques de pintura en el sitio, donde la humedad, la limpieza y la variación de temperatura dificultan igualar la calidad del recubrimiento de fábrica.
En el caso de conexiones atornilladas, las superficies de conexión se pueden recubrir en fábrica, reduciendo la necesidad de retoques en el sitio. Esto beneficia proyectos que involucran transporte marítimo, horarios largos y climas tropicales.
Esto es particularmente relevante para proyectos costeros expuestos a niebla salina, proyectos desérticos expuestos a arena y plantas químicas expuestas a atmósferas corrosivas.
Consejos prácticos para propietarios de proyectos
En la etapa de especificación de la licitación, aclare tres puntos con el instituto de diseño:
- Carga de trabajo de soldadura en sitio—menos del 30% del trabajo total es un objetivo razonable.
- Soldadura de fábrica—más del 80% de la soldadura de la conexión principal completada en la fábrica es un objetivo razonable.
- Grados de soldador y cantidades requeridas en el sitio:cuantos menos soldadores altamente capacitados se necesiten, mejor.
Las tres preguntas apuntan a la misma prioridad: ejecutabilidad del proyecto. En condiciones exteriores, una solución que pueda ejecutarse de manera confiable es más importante que una que sea teóricamente óptima.
Preguntas frecuentes
P1: ¿Las conexiones atornilladas de alta resistencia son más caras que la soldadura?
Los pernos en sí pueden costar un poco más que las soldaduras, pero la prefabricación en fábrica a escala reduce la brecha. Los costos generales del proyecto pueden ser similares; las principales diferencias son el ahorro de horarios y una calidad más consistente.
P2: ¿Todos los proyectos internacionales deberían priorizar el atornillado?
No. Es posible que aún sea necesario soldar las armaduras de gran luz empalmadas en campo, las estructuras temporales y las juntas arquitectónicas expuestas. Atornillado para estructuras primarias y secundarias con soldadura local para detalles especiales es una combinación común.
P3: ¿Las soluciones atornilladas imponen restricciones en el tamaño del transporte?
Sí. Los miembros conectados con pernos pueden ser enviado en secciones ensambladas más grandes en lugar de empalmarse en el sitio, por lo que cada pieza está limitada por las dimensiones de transporte. Los envíos internacionales de gran tamaño que utilizan contenedores abiertos o de estante plano pueden costar entre un 30 % y un 50 % más.
P4: ¿En qué se centran los inspectores al comprobar las uniones atornilladas?
Registros de verificación de torque, verificación de factor de deslizamiento y ángulo de apriete final. Todas las mediciones deben documentarse.
P5: ¿Una solución atornillada requiere un software de diseño específico?
No se requiere ningún software especial. Las herramientas comunes de diseño de estructuras de acero, como PKPM, 3D3S, MIDAS y STAAD.Pro, admiten cálculos de conexiones atornilladas de alta resistencia.
P6: ¿Las uniones atornilladas requieren mantenimiento periódico?
Sí. El par debe comprobarse periódicamente en entornos de alta temperatura o propensos a vibraciones. como plantas de energía, plantas químicas y cimientos de equipos. Para edificios industriales ordinarios, puede ser apropiado volver a verificar cada 5 a 10 años, sujeto a los requisitos del proyecto.
Qué significa esto para los propietarios de proyectos
- Menor riesgo de cronograma: Menos dependencia de la disponibilidad de soldadores locales, el clima y los cambios en la fuerza laboral.
- Registros de calidad claros: Conserve los valores de torsión, la verificación del factor de deslizamiento y los registros de ajuste final para cada conexión.
- Menores requisitos de mano de obra en el sitio: Los operadores capacitados en llaves dinamométricas pueden asumir el trabajo después de 1 o 2 días de capacitación.
- Inspección más sencilla: Las conexiones atornilladas se utilizan ampliamente según las normas europeas y estadounidenses, incluidas EN 1993 y AISC 360.
Las desventajas son que los pernos de alta resistencia cuestan un poco más que los pernos ordinarios y la fabricación en fábrica requiere tolerancias de posición de orificios más estrictas. Estos costos adicionales a menudo se compensan con un trabajo más corto en el sitio y un menor riesgo.
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