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Especificações para a instalação de parafusos em estruturas de aço.
Na engenharia de estruturas de aço, parafuso A conexão, enquanto método de montagem principal, tem sua qualidade de instalação diretamente relacionada à segurança e durabilidade da edificação. As especificações de instalação para parafusos de estrutura de aço Não são apenas um conjunto de normas técnicas, mas também a pedra angular para garantir a qualidade do projeto. De acordo com as normas vigentes, as ligações aparafusadas devem atender aos três principais indicadores de resistência, rigidez e estabilidade. Qualquer falha em qualquer uma dessas ligações pode levar ao risco de falha estrutural. Por exemplo, quando o desvio de pré-carga dos parafusos de alta resistência excede 10%, a capacidade de carga do nó pode diminuir em mais de 15%. O sistema padrão forma um controle de circuito fechado desde a seleção de materiais até as técnicas de construção: parafusos, porcas e arruelas precisam formar pares de conexão correspondentes, o tratamento da superfície de fricção precisa atingir o padrão de remoção de ferrugem de grau Sa2.5 e a sequência de instalação segue o princípio de difusão do centro para a periferia. Essa exigência refinada decorre das características únicas de suporte de carga das estruturas de aço: quando um grupo de parafusos suporta a carga em conjunto, o erro de instalação de um único parafuso amplificará o impacto geral por meio da redistribuição de tensões. Portanto, as restrições aparentemente rigorosas na especificação, como a tolerância do diâmetro do furo de ±0,5 mm e o torque de aperto final de ±10%, são na verdade limites de segurança que foram verificados por meio de um grande número de projetos de engenharia. Em termos de seleção de materiais, a compatibilidade dos pares de parafusos de ligação em estruturas de aço afeta diretamente o desempenho dos nós. A especificação estipula claramente que parafusos, porcas e arruelas de alta resistência devem ser do mesmo lote de produtos e seus materiais devem estar em conformidade com os padrões de aço-liga, como 20MnTiB ou 40Cr, com um grau de resistência de no mínimo 10,9. Essa correspondência rigorosa pode evitar a atenuação da força de pré-carga causada por diferenças nos processos de tratamento térmico. Por exemplo, quando parafusos de lotes diferentes são misturados, a flutuação do coeficiente de torque pode exceder o limite superior de projeto de 0,15. Para conexões por fricção, a superfície chanfrada da arruela deve ser instalada voltada para a superfície cônica da porca. Ao aumentar a área de contato, a tensão pode ser dispersada. Experimentos mostram que essa medida pode aumentar o coeficiente de atrito da junta em 8% a 12%. Para conexões de parafusos comuns, deve-se seguir o princípio das arruelas duplas: uma arruela plana deve ser colocada em cada lado da cabeça do parafuso e da porca. Se for necessária uma função antiafrouxamento, podem ser adicionadas arruelas de pressão no lado da porca, mas o número total não deve exceder três para evitar a concentração de tensão localizada causada pelo empilhamento das arruelas.Vale ressaltar que a especificação proíbe especificamente o uso misto de parafusos de torque-cisalhamento e parafusos de cabeça sextavada grande no mesmo nó, visto que os mecanismos de controle de pré-carga dos dois tipos de parafusos são diferentes. A mistura deles levará a uma distribuição desigual da força axial. Dados medidos mostram que o desvio pode chegar a mais de 20% do valor padrão. O tratamento da posição do furo antes da instalação do parafuso é um processo preparatório fundamental para garantir a qualidade da conexão. A especificação estipula que todos os furos para parafusos devem ser pré-fabricados na fábrica utilizando equipamentos CNC. No local da obra, somente alargadores ou limas são permitidos para o acabamento, e o diâmetro dos furos alargados não deve exceder 1,2 vezes o diâmetro nominal dos parafusos. Por exemplo, o diâmetro máximo do furo para parafusos M20 só pode ser expandido até 24 mm. Ultrapassar esse limite pode reduzir a espessura da placa de conexão, resultando em uma diminuição de aproximadamente 18% na capacidade de carga ao cisalhamento. Em casos de desalinhamento do furo causado por erros de fabricação, o corte a gás para alargamento é estritamente proibido. É necessário utilizar um alargador para aparar e remover as rebarbas. Os resíduos de limalha de ferro aumentam significativamente o risco de contaminação da superfície de atrito. As restrições para as fixações temporárias são igualmente rigorosas: o número de parafusos de instalação não deve ser inferior a um terço do número total de parafusos de fixação e não deve ser inferior a 2, e o uso de pregos de fixação deve ser controlado em até 30% dos parafusos temporários. Esse controle proporcional não só garante a estabilidade do posicionamento dos componentes, como também evita a ocupação excessiva dos furos pelos pregos, o que poderia afetar a penetração. parafusos de alta resistência. Na construção real, o método de rosqueamento progressivo, que consiste em rosquear primeiro os parafusos nas duas extremidades e depois complementar o parafuso do meio, é frequentemente adotado. Isso pode reduzir o impacto forçado causado pelo desvio na posição do furo e aumentar a taxa de sucesso do rosqueamento do parafuso para mais de 98%. Para componentes inclinados, deve-se reservar um espaço de trabalho de 5° a 10°. Devem ser utilizadas buchas estendidas para auxiliar na roscagem e evitar danos às roscas dos parafusos devido às restrições de ângulo. O processo de aperto dos parafusos é um elo técnico fundamental na instalação de estruturas de aço. As normas exigem claramente a adoção de um método de aperto faseado para garantir a distribuição uniforme da pré-carga. Para conexões de parafusos comuns, o aperto deve ser simétrico, do centro para as extremidades. O torque de aperto deve ser controlado com uma chave dinamométrica, e o número de voltas na rosca exposta deve ser mantido entre 2 e 3. As conexões de parafusos de alta resistência são ainda mais rigorosas e devem seguir um processo de aperto em duas etapas: o torque de aperto inicial deve atingir de 60% a 80% da força axial padrão, e o aperto final deve ser concluído no mesmo dia. Para nós grandes, também é necessário um reaperto. Tomemos como exemplo o parafuso de alta resistência M20. Seu torque de aperto inicial é de aproximadamente 176,5 N·m, e o torque de aperto final precisa atingir 294,2 N·m, com um desvio que não exceda ±10%. A sequência de tensionamento segue o princípio da prioridade de rigidez, ou seja, estende-se da parte mais restrita da estrutura até a extremidade livre e, no mesmo nó, o tensionamento ocorre de forma a se propagar do centro para a periferia. Essa sequência pode prevenir eficazmente a perda de força axial causada pela deformação da chapa de aço. Os dados medidos mostram que a uniformidade da força axial da sequência padrão é 35% maior do que a do aperto aleatório. Para parafusos do tipo torque-cisalhamento, o aperto final é considerado adequado quando a cabeça em forma de estrela é removida. O número de parafusos que permanecem soltos não deve exceder 5% do total. Na construção civil, o método de marcação por cores é frequentemente usado para distinguir entre o aperto inicial e o aperto final dos parafusos. Por exemplo, usa-se branco para marcar o aperto inicial e vermelho para marcar o aperto final, evitando assim erros de aperto. Em áreas com espaço limitado, deve-se usar uma chave de soquete alongada para garantir a transmissão precisa do torque. O comprimento do soquete geralmente não deve exceder 1,5 vezes o diâmetro do parafuso. Na ligação por parafusos de estruturas de aço, o tratamento das superfícies de fricção é um elemento fundamental para garantir o desempenho antiderrapante dos nós. As normas exigem que as superfícies de contato sejam mantidas secas e limpas. Manchas de óleo, ferrugem ou resíduos de tinta são estritamente proibidos. Medidas de impermeabilização devem ser tomadas durante a construção em dias chuvosos. Os métodos de tratamento da superfície de fricção incluem jateamento de areia (jateamento com granalha), limpeza com escova de aço, etc. Sua rugosidade deve atingir Ra=25-75μm, e o valor do coeficiente de atrito não deve ser inferior a 1,13 vezes o valor de projeto.Por exemplo, após o tratamento de jateamento de areia de grau Sa2.5, o coeficiente antiderrapante da superfície de fricção pode atingir de forma estável valores acima de 0,45, enquanto que, quando limpa apenas com uma escova de arame, esse valor pode ser inferior a 0,35. Durante a construção, deve-se dar especial atenção à proteção da superfície de atrito para evitar contaminação secundária ou danos. Quaisquer arranhões ou respingos de escória de soldagem podem levar a uma redução de 15% a 20% na capacidade de carga do nó. Para nós soldados no local, a especificação estipula que a distância entre a área de operação de soldagem e a superfície de conexão do parafuso deve ser superior a 100 mm para evitar que a zona afetada pelo calor altere o desempenho da superfície de fricção. A etapa de aceitação é a última linha de defesa para o controle de qualidade da instalação de parafusos em estruturas de aço. As normas exigem a realização de múltiplas inspeções em cada ponto crítico. Para parafuso de alta resistência Nas conexões, verificações pontuais de torque devem ser realizadas em 10% dos nós. Ao utilizar o método de torque para detecção, o desvio do torque de aperto final não deve exceder ±10%. A aceitação de parafusos de torque-cisalhamento é diretamente indicada pela quebra da cabeça em forma de flor de ameixa. A proporção de parafusos intactos deve ser controlada em até 5%, e o comprimento da rosca exposta deve ser mantido entre 2 e 3 voltas. O teste do coeficiente de atrito é um item de inspeção obrigatório. Corpos de prova de dupla fricção são utilizados para os testes de carga, e o valor médio não deve ser inferior a 1,13 vezes o valor de projeto. O valor mínimo de um único corpo de prova também não deve ser inferior ao valor de projeto. Para conexões aparafusadas comuns, os pontos principais a verificar são se a junta está de acordo com o princípio da junta dupla, se a direção de inserção dos parafusos é uniforme e se é necessário usar um calibrador de folga para detectar a folga da placa de conexão. Se a folga exceder 1 mm, é preciso instalar uma junta de ajuste. Todos os dados de aceitação devem ser registrados por escrito, incluindo informações essenciais como valores de detecção de torque, condições de tratamento da superfície de fricção e sequência de aperto dos parafusos, que servirão como base legal para a aceitação do projeto.