Nota importante del experto: Este es un texto educativo de archivo, no una especificación de diseño actual, un cálculo estático ni instrucciones de fabricación y ensamblaje. El dimensionamiento y ejecución de estructuras de acero debe seguir las reglamentaciones y normas vigentes, el proyecto de un ingeniero autorizado, la documentación del fabricante, el control de materiales y uniones soldadas o mecánicas, así como las medidas de seguridad prescritas.
El diseño y construcción de estructuras de acero no forma parte de la oferta pública actual de Savo Kusić. El foco de producción actual consiste en ventanas de madera, ventanas de madera y aluminio y puertas personalizadas.
En las construcciones de acero existen varillas, vigas, vasijas, soportes superficiales, etc. compuestos por perfiles válidos. Las conexiones deben conectar perfiles individuales de tal manera que formen partes estructurales que actúen como una sola unidad. Esto sólo se consigue si las conexiones pueden transferir de forma segura las tensiones que se producen entre las piezas individuales. Cuando sólo hay presión en la conexión entre las dos partes, la tensión se transfiere por contacto directo entre los medios de conexión y el elemento. Además de las conexiones fijas, también existen conexiones móviles que permiten determinados movimientos (juntas, tacos centrales, extractores, rodamientos, etc.).
Remaches
Sobre los remaches sólo se dirá lo básico, porque hoy en día casi no se utilizan: han sido sustituidos por tornillos. Se trata de tapones, similares a clavos, que se ubican en las aberturas de las piezas a unir para luego remachar. Los remaches en bruto (fig. 1) están hechos de acero redondo laminado. En las construcciones de acero, los remaches están remachados con un brillo rojo brillante. Al remachar, la cabeza de remache en bruto existente se apoya bien con una herramienta adecuada. A la cabeza del extremo se le da forma con un martillo, generalmente accionado neumáticamente, sólo después de que el cuello del remache esté completamente accionado. Para la calidad del remachado, es muy importante que el cuello del remache llene completamente los agujeros. El diámetro del remache es 1mm más pequeño que el diámetro del orificio, el cuello del remache debe compactarse mediante presión o punzones antes de que la cabeza del extremo tome forma.
Fig. 1 - a) Remache crudo; b) Remache con cabeza semicircular; c) Remache con cabeza avellanada; d) Remache con cabeza semicircular para calderas
Esfuerzo y resistencia de remaches individuales (estático)
Conexiones de corte (fig. 2) constituyen el campo de aplicación más importante de los remaches en estructuras de acero. Según el número de secciones del cuello del remache cargadas por corte, se distinguen conexiones de una pieza, de dos piezas y de varias piezas (fig. 3). Con la conexión mostrada en la fig. 4 (conexión de doble corte) hay un estado de voltaje simétrico.
Fig. 2
Fig. 3 - Conexión de una y dos piezas
Las presiones entre la puerta y el marco de los orificios dependen del espesor de los remaches y de las dimensiones de las piezas unidas; su distribución viene dada por la fig. 4a. Para el cálculo práctico, se asumió una distribución uniforme de voltaje sobre el espesor de la chapa (fig. 4b). La distribución de tensiones alrededor de la circunferencia del cuello del remache se muestra en la fig. 4c. Para el dimensionamiento, se calcula con una distribución uniforme sobre el diámetro según la fig. 4d. El valor promedio de σlm es el voltaje a través de la envolvente del orificio.
Fig. 4 - Voltajes por envolvente de orificio; a) yc) reales; b) yd) supuestos de cálculo habituales
Cálculo normal de remaches
La resistencia al corte depende principalmente del material del remache. Al evaluar los resultados de las pruebas, se debe tener en cuenta que el material de los remaches es diferente de aquel con el que se unen las láminas y que la resistencia del material del remache aumenta al remachar.
La resistencia a la compresión por envolvente del orificio, como valor de carga más alto, no se expresa tan claramente como la resistencia al corte. Cuando la distancia e desde el extremo de la lámina no es demasiado grande, los remaches la rasgan; La figura 5 muestra imágenes desglosadas. La tensión de aplastamiento a lo largo de la envolvente del agujero, necesaria para cortar los extremos de las láminas, puede ser e < 2,5d prikazati obrascem σlB = σB e/d. Širina b je bez primetnog uticaja na jačinu gnječenja po omotaču rupe, σB je jačina na kidanje spojenih limova.
Fig. 5 - Tipos de fracturas
Reglas históricas de remaches
Espaciado de remaches. La distancia entre remaches e (distancia entre ejes) está limitada hacia abajo debido a la facilidad de remachado, los picos de tensión y la reducción de la resistencia del agujero. La separación máxima de los remaches es limitada, por lo que no se deben abrir los conectores por riesgo de oxidación, ni doblar las láminas bajo presión. La distancia mayor depende del espesor de la chapa t. Las distancias habituales entre remaches en puentes ferroviarios y otras estructuras de acero difieren dentro de ciertos límites. La distancia desde el extremo es e1 y está en la dirección de la fuerza. La distancia desde el extremo e2 es perpendicular a la dirección de acción de la fuerza.
Posición de remachado. La mayoría de los remaches están dispuestos en patrones regulares y colocados en línea recta uno detrás del otro. Para secciones más anchas, se requieren más filas de remaches (fig. 6), por lo que se debe seguir la tabla 1. Para remaches estructurales internos de barras de tensión anchas, se puede aumentar hasta duplicar los valores de la tabla 1.
Fig. 6
Fig. 7 - Ejemplo de remaches para acero perfilado
Tornillos y tapones
Los tornillos casi siempre se utilizan en construcciones donde es necesario asegurar la conexión. Los pernos fabricados con material de alta calidad deben transmitir fuerzas por fricción, mientras que la resistencia al corte y las tensiones de compresión en la carcasa del tapón no contribuyen significativamente. En estructuras de acero se utilizan tornillos con rosca métrica. Las reglas para la aplicación de tornillos corresponden a las de remaches con el mismo diámetro de orificio d. Sin embargo, la distancia más pequeña no debe ser inferior a e = 3,5d, preferiblemente 4d. Otras distancias, raíces y medidas lineales son las mismas que para los remaches. Los pernos deben estar más separados entre sí que los remaches, debido a la mayor necesidad de espacio para las tuercas y la llave para pernos.
Para estructuras de acero, se consideran principalmente las siguientes formas:
Pernos hexagonales en bruto: tienen tuerca hexagonal y arandela Diámetro de rosca d = 10 a 33 mm con diámetros de orificio d1 = 11 a 34 mm. Estos tornillos están mecanizados solo en las roscas, así que deje un espacio de 0,5 a 2 mm entre el cuerpo y el orificio. Se debe tener cuidado con fuerzas mayores, ya que las conexiones con tornillos a menudo muestran deformaciones importantes.
Fig. 8 - Tornillo
Tornillos: sus dimensiones corresponden a tornillos hexagonales en bruto, pero tienen un cuerpo mecanizado con precisión cilíndrica para que llenen bien el agujero. Los tornillos incorporados reemplazan a los brutos cuando es necesario transmitir fuerzas mayores o cuando los movimientos en las conexiones deben permanecer dentro de límites pequeños.
Placas de respaldo: los tornillos se aplican con placas de respaldo. El espesor de la placa depende del tamaño del tornillo utilizado.
Markings: las marcas, los tamaños de orificios y tornillos se indican en la siguiente tabla:
Fig. 9 - Marcas de tornillos
Tensión estática de tornillos individuales
Conexiones de corte: el estado de tensión en las conexiones atornilladas es similar al de las conexiones remachadas. Al dimensionar se calcula con los valores medios del esfuerzo cortante τm y la presión sobre la carcasa del agujero σlm. Se sabe que la presión sobre la carcasa del orificio aumenta mucho cuando las roscas entran en el orificio, lo que por lo tanto debe evitarse.
La resistencia a la fricción en las uniones normales con tornillos es menor que en los racores remachados, porque al apretar las tuercas sólo se pueden lograr fuerzas de apriete relativamente pequeñas. Apretar demasiado dañará las roscas. Se refiere a los tornillos de alto valor que hacen que la resistencia a la fricción en las conexiones sea crucial para su comportamiento.
La resistencia al corte de los tapones cilíndricos instalados es la misma que la de los remaches. En circunstancias normales, una prueba de rotura estática no puede determinar ninguna diferencia entre los tapones y los remaches instalados en términos de resistencia a la compresión por envolvente del orificio. Durante la carga de fatiga, la resistencia a la fricción proporcionalmente menor es la causa de un comportamiento significativamente diferente de las uniones con tornillos.
Los tornillos brutos tienen una menor resistencia en conexiones cargadas por corte hasta 20% debido al espacio entre el orificio y el cuerpo del tornillo. Por este motivo, las tensiones admisibles para tornillos en bruto son menores que para tornillos montados. Para el dimensionamiento se debe tomar el diámetro real del cuerpo d.
Tapas de juntas
Las tapas de unión proporcionan una conexión resistente a la tensión y la presión, donde los elementos conectados se pueden girar. Aplicación en las uniones de soportes Gerber, correas suspendidas de puentes colgantes de cadenas, conexiones de varillas tensadas en forma de uniones, etc. Rejillas con conexiones en nudos a la unión, las llamadas. Ya casi no se construyen puentes con corchos. Las grandes fuerzas de fricción que se producen en los tapones impiden el movimiento, mientras que la rotación mutua sólo se logra con momentos mayores.
Fig. 10 - Tapones, a) tapón con tornillo; b) corcho partido; c) tapón de un puente colgante
El estado de tensión en el enchufe es mayormente similar al de las conexiones remachadas. Por lo tanto, los tapones se dimensionan según la tensión cortante media τm y la tensión de compresión media por envolvente del agujero σlm. Sin embargo, dado que los tapones deben girarse fácilmente, se consume menos σlm. Las tensiones de flexión en los tapones son en su mayoría insignificantes, pero pueden alcanzar valores significativos cuando las secciones unidas están muy concentradas.
Para cada objeto real se utilizan los métodos de cálculo actuales, los detalles conjuntos prescritos y la documentación del proyecto de un experto autorizado. Este texto se conserva como un recurso educativo histórico.