RECOMENDACIÓN PARA UNIONES ESTRUCTURALES
CON BULONES DE ALTA RESISTENCIA
EDICION JULIO 2007
Balcarce 186 1° piso - Of. 138 (C1064AAD) Buenos Aires – República Argentina TELEFAX. (54 11) 4349-8520 / 4349-8524 E-mail: cirsoc@inti.gob.ar
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Primer Director Técnico (h 1980): Ing. Luis María Machado
Directora Técnica: Inga. Marta S. Parmigiani
Coordinadora Área Acciones: Inga. Alicia M. Aragno Área Estructuras de Hormigón: Ing. Daniel A. Ortega Área Administración, Finanzas y Promoción: Lic. Mónica B. Krotz Área Venta de Publicaciones: Sr. Néstor D. Corti
© 2009 Editado por INTI INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGÍA INDUSTRIAL Av. Leandro N. Alem 1067 – 7° piso - Buenos Aires. Tel. 4515-5000 / 5001
Queda hecho el depósito que fija la ley 11.723. Todos los derechos, reservados. Prohibida la reproducción parcial o total sin autorización escrita del editor. Impreso en la Argentina. Printed in Argentina.
ORGANISMOS PROMOTORES
Secretaría de Obras Públicas de la Nación Subsecretaría de Vivienda de la Nación Instituto Nacional de Tecnología Industrial Instituto Nacional de Prevención Sísmica Ministerio de Hacienda, Finanzas y Obras Públicas de la Provincia del Neuquén Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires Dirección Nacional de Vialidad Vialidad de la Provincia de Buenos Aires Consejo Interprovincial de Ministros de Obras Públicas Cámara Argentina de la Construcción Consejo Profesional de Ingeniería Civil Cámara Industrial de Cerámica Roja Asociación de Fabricantes de Cemento Pórtland Techint Acindar Instituto Argentino de Normalización
MIEMBROS ADHERENTES
Asociación Argentina de Tecnología del Hormigón Asociación Argentina de Hormigón Estructural Asociación Argentina de Hormigón Elaborado Asociación Argentina del Bloque de Hormigón Asociación de Ingenieros Estructurales Cámara Argentina de Empresas de Fundaciones de Ingeniería Civil Centro Argentino de Ingenieros Instituto Argentino de Siderurgia Telefónica de Argentina Transportadora Gas del Sur Sociedad Central de Arquitectos Sociedad Argentina de Ingeniería Geotécnica Quasdam Ingeniería Colegio de Ingenieros de la Provincia de Buenos Aires Cámara Argentina del Aluminio y Metales Afines
RECONOCIMIENTO ESPECIAL
El INTI-CIRSOC agradece muy especialmente a las Autoridades del Research Council on Structural Connections (RCSC) por habernos permitido adoptar como base para el desarrollo de esta Recomendación el documento "Specification for the Structural Joints using ASTM A 325 or A 490 Bolts", editado el 23 de junio de 2000.
ASESORES QUE INTERVINIERON EN LA REDACCIÓN DE LA
RECOMENDACIÓN PARA UNIONES ESTRUCTURALES
CON BULONES DE ALTA RESISTENCIA
CIRSOC 305
Ing. Nora E. Moncada Ing. Antonio D. L. Coloccini
Ing. Juan Carlos Martínez Ing. Bruno A. Coloccini Ing. Nuria Ferrero
COMISION PERMANENTE DE ESTRUCTURAS DE ACERO DE
INTI-CIRSOC
Coordinador Ing. Gabriel R. Troglia
Integrantes:
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CÓRDOBA, DEPARTAMENTO ESTRUCTURAS, FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS FISICAS Y NATURALES
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA, FACULTAD DE ARQUITECTURA URBANISMO Y DISEÑO
Ing. Francisco Pedrazzi INSTITUTO ARGENTINO DE SIDERURGIA
Ing. Horacio Rezk
UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES, FACULTAD DE INGENIERÍA
Ing. Arnaldo Mallamaci
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN JUAN, FACULTAD DE INGENIERIA
Ing. Alejandro Sesin
TECHINT S.A.
Ing. Gustavo Darin
UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES, FACULTAD DE INGENIERÍA - U.T.N. FACULTAD REGIONAL BS. AS. ASOCIACIÓN DE INGENIEROS ESTRUCTURALES
Ing. Juan C. Reimundin
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMÁN, FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA
Inga. Nora Moncada
UNIVERSIDAD NACIONAL DE ROSARIO, FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, INGENIERIA Y AGRIM., PROFESORA TITULAR CONSTRUCCIONES METÁLICAS II
Ing. Juan Carlos Piter
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL, FACULTAD REGIONAL CONCEPCIÓN DEL URUGUAY
Ing. Hector Auad
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMÁN, FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGÍA
Ing. Alejandro Giuliano
INPRES - INSTITUTO NACIONAL DE PREVENCIÓN SÍSMICA
Ing. Fructuoso Berganza CÁMARA DE FABRICANTES DE CAÑOS Y TUBOS DE ACERO
Ing. Adrián Puente Vergara
Ing. Osvaldo R. Arario
ACINDAR S. A.
Ing. Faustino Amelong
COMISION PERMANENTE DE ESTRUCTURAS DE ACERO DE
INTI-CIRSOC
(continuación)
Ing. Daniel García Gei
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL, FACULTAD REGIONAL MENDOZA
Ing. Pablo Alra
TENARIS-SIDERCA
Ing. Raul Cardoso
MARBY S.A.
Ing. Pablo Ruival
M. ROYO S.A.
Ing. Heriberto Martin
TUBOS ARGENTINOS S.A.
Ing. Oliva Hernández
IRAM
Ing. Oscar Troviano
MINISTERIO DE HACIENDA, FINANZAS Y OBRAS PÚBLICAS DE LA PROVINCIA DEL NEUQUÉN, SUBSECRETARÍA DE OBRAS Y SERVICIOS PÚBLICOS
Ing. Enrique Trivelli
TUBHIER S.A.
Ing. Francisco Crisafulli
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO, FACULTAD DE INGENIERÍA
Ing. José M Vidmar
INVITADO ESPECIAL
Ing. Antonio Coloccini
INVITADO ESPECIAL
Ing. Bruno Coloccini
INVITADO ESPECIAL
Ing. Eduardo Asta
INVITADO ESPECIAL
***
PRÓLOGO
Esta Recomendación CIRSOC ha sido desarrollada en base a la Especificación para Uniones Estructurales con Bulones ASTM A325 ó A490, editada el 23 de Junio de 2000 por el Research Council on Structural Connections (RCSC), considerando las calidades de bulones disponibles en el país y sus aplicaciones en las estructuras.
En el texto de esta Recomendación se hace referencia a especificaciones y códigos internacionales vigentes al momento de desarrollar este documento (año 2007), advirtiendo a los profesionales usuarios de su contenido que dichos documentos pueden tener actualizaciones y correcciones posteriores a la publicación de esta edición.
Por este motivo, el INTI-CIRSOC no asume responsabilidad alguna en relación con dicho material, salvo la de hacer referencia a él e incorporarlo como referencia al momento de la publicación de esta Recomendación CIRSOC 305-2007.
Se advierte a los Proyectistas o Diseñadores Estructurales que en esta Recomendación CIRSOC 305 se adoptan como unidades de medidas de longitud el milímetro (mm) y de superficie el milímetro al cuadrado (mm²), lo que difiere del Reglamento CIRSOC 301-2005, donde se adopta el centímetro (cm) y el centímetro al cuadrado (cm²) respectivamente.
ÍNDICE
SÍMBOLOGIA
I
GLOSARIO
I
CAPÍTULO 1. REQUISITOS GENERALES
1
1.1. CAMPO DE VALIDEZ
1
1.2. ACCIONES, FACTORES DE CARGA Y COMBINACIONES DE ACCIONES 1
1.3. NORMAS Y ESPECIFICACIONES DE REFERENCIA
1
1.4. DOCUMENTACIÓN TÉCNICA
4
CAPÍTULO 2. COMPONENTES DE LOS PASADORES
5
2.1. CERTIFICACIÓN DEL FABRICANTE DE LOS COMPONENTES
DE LOS PASADORES
5
2.2. ALMACENAMIENTO DE LOS COMPONENTES DE LOS PASADORES 5
2.3. BULONES ESTRUCTURALES DE CABEZA HEXAGONAL
5
2.3.1. Especificaciones
5
2.3.2. Geometría
7
2.3.3. Reutilización
7
2.4. TUERCAS DE CABEZA HEXAGONAL
7
2.4.1. Especificaciones
7
2.4.2. Geometría
7
2.5. ARANDELAS
7
2.6. DISPOSITIVOS INDICADORES TIPO ARANDELA
8
2.6.1. Indicadores directos de tensión tipo arandela compresible
8
2.6.2. Dispositivos indicadores tipo arandela alternativos
8
2.7. BULONES DE TORQUE CONTROLADO POR CORTE DE BULÓN
9
2.8. PASADORES DE DISEÑO ALTERNATIVO
9
CAPÍTULO 3. ELEMENTOS ABULONADOS
11
3.1. CHAPAS CONECTADAS
11
3.2. SUPERFICIES DE CONTACTO
11
3.3. AGUJEROS PARA BULONES
12
3.3.1. Agujeros normales
12
Recomendación CIRSOC 305
ÍNDICE - I
3.3.2. Agujeros holgados
12
3.3.3. Agujeros ovalados cortos
12
3.3.4. Agujeros ovalados largos
13
3.4. REBABAS
14
CAPÍTULO 4. TIPOS DE UNIÓN
15
4.1. UNIONES CON AJUSTE SIN JUEGO
16
4.2. UNIONES PRETENSADAS
16
4.3. UNIONES DE DESLIZAMIENTO CRÍTICO
16
CAPÍTULO 5. ESTADOS LÍMITES EN UNIONES ABULONADAS
19
5.1. RESISTENCIAS DE DISEÑO AL CORTE Y A LA TRACCIÓN
19
5.2. COMBINACIÓN DE CORTE Y TRACCIÓN
21
5.3. RESISTENCIA DE DISEÑO AL APLASTAMIENTO DE LA CHAPA
EN LOS AGUJEROS PARA BULONES
21
5.4. RESISTENCIA DE DISEÑO AL DESLIZAMIENTO
22
5.4.1. A nivel de acciones mayoradas
22
5.4.2. A nivel de acciones de servicio
23
5.5. FATIGA POR TRACCIÓN
24
CAPÍTULO 6. USO DE ARANDELAS
25
6.1. UNIONES CON AJUSTE SIN JUEGO
25
6.1.1. Superficies inclinadas
25
6.1.2. Agujero ovalado
25
6.2. UNIONES PRETENSADAS Y UNIONES DE DESLIZAMIENTO CRÍTICO 25
6.2.1. Tensión de fluencia mínima especificad del material inferior a 275 MPa
25
6.2.2. Pretensado con llave calibrada
25
6.2.3. Pretensado con indicador directo de la tensión
25
6.2.4. Agujeros holgados u ovalados
26
CAPÍTULO 7. VERIFICACIÓN PREVIA A LA INSTALACIÓN
27
7.1. CALIBRADOR DE LA TENSIÓN
27
7.2. ENSAYOS REQUERIDOS
27
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
ÍNDICE - II
CAPÍTULO 8. INSTALACIÓN
8.1. UNIONES CON AJUSTE SIN JUEGO
8.2. UNIONES PRETENSADAS 8.2.1. Pretensado con giro de tuerca 8.2.2. Pretensado con llave calibrada 8.2.3. Pretensado con indicador directo de la tensión
CAPÍTULO 9. INSPECCIÓN
9.1. UNIONES CON AJUSTE SIN JUEGO
9.2. UNIONES PRETENSADAS 9.2.1. Pretensado con giro de tuerca 9.2.2. Pretensado con llave calibrada 9.2.3. Pretensado con indicador directo de la tensión
9.3. UNIONES DE DESLIZAMIENTO CRÍTICO
CAPÍTULO 10. ARBITRAJE
APÉNDICE A. MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL COEFICIENTE DE FRICCIÓN DE LOS RECUBRIMIENTOS UTILIZADOS EN LAS UNIONES ABULONADAS
APÉNDICE A1. REQUISITOS GENERALES
A1.1. PRÓPOSITO Y ALCANCE
A1.2. DEFINICIÓN DE LAS VARIABLES ESENCIALES A1.2.1. Intervalo de tiempo A1.2.2. Espesor del recubrimiento A1.2.3. Composición del recubrimiento y método de fabricación
A1.3. REPETICIÓN DE LOS ENSAYOS
APÉNDICE A2. CHAPAS PARA ENSAYO Y RECUBRIMIENTO DE LAS PROBETAS
A2.1. CHAPAS PARA ENSAYO
A2.2. RECUBRIMIENTO DE LAS PROBETAS
29 29 30 30 31 31
33
33 33 34 34 34 34
35
A1-1 A1-1 A1-1 A1-1 A1-1 A1-1 A1-1 A1-1
A2-3 A2-3 A2-3
Recomendación CIRSOC 305
ÍNDICE - III
APÉNDICE A3. ENSAYOS DE DESLIZAMIENTO
A3.1. EQUIPO PARA EL ENSAYO DE COMPRESIÓN A3.1.1. Sistema para la aplicación de la fuerza de apriete A3.1.2. Sistema para la aplicación de la carga de compresión A3.2. INSTRUMENTACIÓN A3.2.1. Fuerza de apriete A3.2.2. Carga de compresión A3.2.3. Deformación por deslizamiento A3.3. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO A3.4. CARGA DE DESLIZAMIENTO A3.5. COEFICIENTE DE FRICCIÓN A3.6. MÉTODOS DE ENSAYO ALTERNATIVOS
APÉNDICE A4. ENSAYO DE FLUENCIA LENTA EN TRACCIÓN
A4.1. EQUIPO PARA EL ENSAYO A4.2. PROCEDIMENTO DE ENSAYO
BIBLIOGRAFÍA
A3-5 A3-5 A3-5 A3-5 A3-6 A3-6 A3-6 A3-6 A3-7 A3-7 A3-8 A3-9
A4-11
A4-11 A4-11
13
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
ÍNDICE - IV
SIMBOLOGÍA
En esta Recomendación se utilizan los siguientes símbolos.
Ab
área de la sección transversal en base al diámetro nominal del bulón, en mm2.
D
factor de probabilidad de deslizamiento como se describe en el artículo 5.4.2.
Du
factor que refleja la relación entre la pretensión media del bulón instalado y la
pretensión mínima especificada para el bulón Tb como se describe en el artículo
5.4.1.
Fn
resistencia nominal (por unidad de superficie), en MPa.
Fu
resistencia a la tracción mínima especificada (por unidad de superficie), en MPa.
Fy
tensión de fluencia especificada para el acero que se está utilizando .El término
"tensión de fluencia" se refiere en esta Recomendación, al punto mínimo de fluencia
(para aquellos aceros que presentan un punto de fluencia), o a la tensión de fluencia
especificada (para aquellos aceros que no presentan un punto de fluencia), en MPa.
I
momento de inercia del miembro armado respecto al eje de pandeo (ver el
comentario al artículo 5.4.), en mm4.
L
longitud total del elemento armado (ver el Comentario al artículo 5.4.), en mm.
Lc
distancia libre, en la dirección de la fuerza, entre el borde del agujero y el borde del
agujero adyacente o el borde del material, en mm.
Nb
número de bulones en la unión.
Pu
resistencia axil requerida a la compresión, en kN; fuerza de compresión axil en el
miembro armado debida a acciones mayoradas (ver el comentario al artículo 5.4.),
en kN.
Q
momento estático de un componente respecto al eje de pandeo del elemento
armado (ver el comentario al artículo 5.4.), en mm3.
Rn
resistencia nominal, (N o kN según se indique en cada caso).
Rs
resistencia al deslizamiento bajo acción de servicio, en kN.
T
fuerza de tracción aplicada en servicio, en kN.
Tb
pretensión mínima especificada para el bulón (para uniones pretensadas como se
especifica en la Tabla 8.1), en kN.
Tu
resistencia requerida a la tracción debida a acciones mayoradas, (en N o kN según
se indique en cada caso).
Vu
resistencia requerida al corte debida a acciones mayoradas, (en N o kN según se
Recomendación CIRSOC 305
Simbología - I
indique en cada caso).
d
diámetro nominal del bulón, (en mm o pulg según se indique en cada caso).
t
espesor del material conectado, en mm.
t´
espesor total de los suplementos (ver el artículo 5.1.), en mm.
ks
coeficiente de fricción para una muestra individual determinado conforme al
Apéndice A.
φ
factor de resistencia
φRn resistencia de diseño, (en N o kN según se indique en cada caso).
μ
coeficiente medio de fricción.
Equivalencia de unidades: 1 MPa = 1 N/mm2 = 10 Kg/ cm2
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Simbología - II
GLOSARIO
A continuación se definen los términos más utilizados en esta Recomendación, los que aparecen en el texto con letra cursiva cada vez que se los utiliza con el fin de advertirle al usuario que dicho término está definido en este Glosario.
Coeficiente medio de fricción, μ. Relación entre la carga de corte friccional en la superficie de contacto y la fuerza normal total cuando se produce el deslizamiento.
Conexión. Conjunto de una o más uniones que se utilizan para transmitir fuerzas entre dos o más miembros.
Contacto firme. Condición que existe en una superficie de contacto cuando las chapas están sólidamente asentadas una contra otra, pero no necesariamente en contacto continuo.
Contratista. Persona o personas responsables de proveer, preparar y ensamblar los componentes de los pasadores y las partes conectadas descriptas en esta Recomendación.
Director Técnico. Persona responsable de garantizar que el contratista haya cumplido los requisitos de esta Recomendación en sus trabajos.
Fabricante. Persona o personas que producen los componentes del medio de unión.
Guía. Hace referencia al documento Guide to Design Criteria for Bolted and Riveted Joints (Guía de Criterios de Diseño para Uniones Abulonadas y Remachadas), 2° Edición (Kulak y otros., 1987).
Inicio de las tareas. Cualquier momento anterior a la instalación de los bulones de alta resistencia en una conexión estructural, de acuerdo con el Capítulo 8.
Load and Resistance Factor Design Specification for Structural Steel Buildings (LRFD): Criterio de diseño por factores de carga y resistencia en base a los estados límites de resistencia y de servicio; adoptado por el American Institute of Steel Construction (AISC)
Longitud de apriete. Espesor total de las chapas de una unión que atraviesa el bulón, excluyendo arandelas o indicadores directos de la tensión.
Lote. En esta Recomendación el término lote se debe utilizar como se indica en cada norma IRAM que se señala en la siguiente Tabla.
Recomendación CIRSOC 305
Glosario - I
Producto
Norma (*)
Ver definición de lote en el artículo (*)
Bulones
IRAM 5453 (ASTM A325) IRAM correspondiente (ASTM A325M) IRAM 5464 (ISO 8.8)
IRAM 5455 (ASTM A490) IRAM correspondiente (ASTM A490M) IRAM 5464 (ISO 10.9)
(9.4) (9.4) (11.3.2 ó 11.4.2)
Tuercas
IRAM 5456 (ASTM A563)
IRAM correspondiente (ASTM A563M)
IRAM 5465 (ISO 4775)
(9.2) (9.2)
IRAM 5457 (ASTM F436)
(9.2)
Arandelas
IRAM correspondiente
(ASTM F436M)
Indicadores directos de la tensión tipo arandela compresible
IRAM correspondiente (ASTM F959) IRAM correspondiente (ASTM F959M)
(10.2.2) (10.2.2)
(*) Las normas mencionadas se encuentran en redacción en base a los documentos internacionales
que se señalan entre paréntesis, los que se podrán utilizar hasta que las mencionadas normas
IRAM estén vigentes.
En la columna "Ver definición de lote", el número entre paréntesis corresponde al artículo de la
norma ASTM mencionada en la 2° columna dado que aún no se dispone de número de artículo de
las normas IRAM.
Medio de unión. Conjunto formado por los componentes de un pasador que se entregan, ensayan e instalan como una unidad.
Observación de rutina. Monitoreo periódico del trabajo en progreso.
Pasador. Conjunto formado por bulón, arandela y tuerca que sirve para trasmitir fuerzas.
Proveedor. Parte que suministra los componentes de los pasadores a la parte que los empleará.
Proyectista Estructural. Profesional responsable del Proyecto y cálculo de la estructura y de las autorizaciones requeridas en esta Recomendación (ver el artículo 1.4 y el Comentario correspondiente).
Resistencia de diseño. φ Rn , resistencia proporcionada por un elemento o conexión; producto entre la resistencia nominal Rn y el factor de resistencia φ.
Resistencia nominal. Capacidad de una estructura o componente de resistir los efectos de las cargas, de acuerdo con lo calculado empleando las resistencias especificadas de los materiales y sus dimensiones y ecuaciones derivadas a partir de principios aceptados de la mecánica estructural, o mediante ensayos en obra o en laboratorio de modelos a
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Glosario - II
escala, considerando adecuadamente los efectos del modelado y las diferencias entre las condiciones en el laboratorio y en la obra.
Resistencia requerida. Efecto de las acciones que actúan sobre un elemento o conexión determinado mediante análisis estructural a partir de las acciones mayoradas utilizando la combinación crítica de acciones.
Suficiente acoplamiento de la rosca. Prolongándose el extremo del bulón más allá de la superficie exterior de la tuerca, o al menos hasta estar en el mismo plano que la misma; condición que desarrolla la resistencia del bulón.
Superficie de contacto. Plano de contacto entre dos chapas de una unión.
Superficie de contacto galvanizada. Superficie de contacto que se ha galvanizado por inmersión en caliente.
Superficie de contacto no recubierta. Superficie de contacto que no ha sido imprimada, pintada ni galvanizada y que está libre de laminillo, suciedad y otros materiales extraños.
Superficie de contacto recubierta. Superficie de contacto que ha sido imprimada, imprimada y pintada o protegida contra la corrosión, excepto mediante galvanizado por inmersión en caliente.
Unión. Conjunto abulonado con o sin cubrejuntas que se utiliza para unir dos elementos estructurales.
Unión con ajuste sin juego. Unión en la cual los bulones se han instalado de acuerdo con el artículo 8.1. La condición de ajuste sin juego es la más ajustada que se logra con unos pocos golpes de una llave de impacto o mediante el máximo esfuerzo de un trabajador utilizando una llave de cola (tuerca) común para poner las chapas en contacto firme.
Unión de Deslizamiento Crítico. Unión que transmite fuerzas de corte o fuerzas de corte en combinación con fuerzas de tracción, en las cuales los bulones se han instalado de acuerdo con el artículo 8.2., de manera que haya una pretensión en el bulón instalado (fuerza de apriete sobre las superficies de contacto) y en las cuales las superficies de contacto se han preparado adecuadamente de manera de proporcionar una resistencia al deslizamiento calculable.
Unión Pretensada. Unión que transmite fuerzas de corte y/o de tracción en la cual los bulones se han instalado de acuerdo con el artículo 8.2 a fin de aplicar una pretensión al bulón instalado.
Unión sometida a corte y aplastamiento. Unión con ajuste sin juego o unión pretensada con bulones que transmiten fuerzas de corte y para las cuales los criterios de diseño se basan en la resistencia al corte de los bulones y la resistencia al aplastamiento de los materiales conectados.
Recomendación CIRSOC 305
Glosario - III
CAPÍTULO 1. REQUISITOS GENERALES
1.1. CAMPO DE VALIDEZ
Esta Recomendación se aplica al diseño de las uniones abulonadas y a la instalación e inspección de los componentes de los medios de unión especificados en el artículo 1.3. al uso de pasadores de diseño alternativo de acuerdo con lo permitido en el artículo 2.8. y a los dispositivos indicadores alternativos tipo arandela de acuerdo con lo permitido en el artículo 2.6.2., en uniones estructurales de acero. Esta Recomendación se refiere sólo a aquellos aspectos de los materiales conectados que influyen en el comportamiento de los componentes de los pasadores. Los Capítulos correspondientes a Simbología, Glosario y Apéndices forman parte de esta Recomendación.
En esta Recomendación se consideran los bulones de alta resistencia de dos niveles de resistencia:
- Nivel 1:
- norma IRAM 5453 (en redacción en base al documento ASTM A325), - norma IRAM a redactar en base al documento ASTM A325M, - norma IRAM 5464-Clase 8.8 (en redacción en base al documento ISO 7412 C8.8).
- Nivel 2:
- norma IRAM 5455 (en redacción en base al documento ASTM A490), - norma IRAM a redactar en base al documento ASTM A490M, - norma IRAM 5464-Clase ISO 10.9 (en redacción en base al documento ISO 7412
C10.9).
1.2. ACCIONES, FACTORES DE CARGA Y COMBINACIONES DE ACCIONES
El diseño y la construcción de la estructura se deben realizar de acuerdo con el Reglamento CIRSOC 301-2005 Reglamento Argentino de Estructuras de Acero para Edificios. Debido a que las combinaciones de acciones mayoradas toman en cuenta la baja probabilidad de que las cargas máximas actúen simultáneamente, las resistencias de diseño dadas en esta Recomendación no se deben incrementar.
1.3. NORMAS Y ESPECIFICACIONES DE REFERENCIA
Las siguientes normas y especificaciones fueron adoptadas como referencia para la redacción de esta Recomendación. Teniendo en cuenta que el cuerpo de normas IRAM mencionado en esta Recomendación y en el Reglamento CIRSOC 301-2005 aún se encuentra en etapa de redacción, se ha decidido incluir en el listado que se desarrolla a continuación, las normas mencionadas en la “Specification for Structural Joints Using ASTM A325 or A490 Bolts”, que diera origen a la presente Recomendación, además de
Recomendación CIRSOC 305
Capítulo 1 - 1
otras normas internacionales de reconocido prestigio como las ISO. El Proyectista o Diseñador Estructural podrá recurrir a ellas cuando deba resolver situaciones no específicamente tratadas en los Reglamentos CIRSOC o INPRES-CIRSOC, en las normas IRAM, o cuando las correspondientes normas IRAM no estuvieran redactadas o vigentes a la fecha de vigencia legal de esta Recomendación.
a) Reglamento y normas nacionales
Reglamento CIRSOC 301-2005 Reglamento Argentino de Estructuras de Acero para Edificios.
IRAM 5464 (ISO 7412)
Bulones estructurales de cabeza hexagonal de alta resistencia- Clases ISO 8.8 y 10.9.
IRAM 5465 (ISO 4775)
Tuercas hexagonales para bulones estructurales de alta resistencia- clases ISO 8.8 y 10.9.
IRAM 5466 (ISO 7415)
Arandelas planas para bulones estructurales de alta resistencia, endurecidas y templadas.
IRAM 5467 (ISO 7416)
Arandelas planas para bulones estructurales de alta resistencia, biseladas, endurecidas y templadas.
IRAM 5453 (ASTM A325) Bulones estructurales de acero con tratamiento térmico Fu mínimo: 825 – 725 MPa - Tipo A 325.
IRAM 5455 (ASTM A490) Bulones estructurales de acero con tratamiento térmico Fu mínimo: 1035 MPa - Tipo A 490.
IRAM 5456 (ASTM A563) Tuercas de aceros al carbono y aleados.
IRAM 5457 (ASTM F436) Arandelas de acero endurecidas.
IRAM 5451 (ASTM A194/A194M) Tuercas de aceros al carbono y aleadas para bulones en servicio bajo alta presión y altas temperaturas.
IRAM a redactar en base al documento ASTM A123/A123M.
IRAM a redactar en base al documento ASTM A153/A153M.
IRAM a redactar en base al documento ASTM A325M.
IRAM a redactar en base al documento ASTM A490M.
IRAM a redactar en base al documento ASTM A563M.
IRAM a redactar en base al documento ASTM B695.
IRAM a redactar en base al documento ASTM F436M.
IRAM a redactar en base al documento ASTM F959.
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Capítulo 1 - 2
IRAM a redactar en base al documento ASTM F959M.
IRAM a redactar en base al documento ANSI/ASME B18.2.3.7M.
IRAM a redactar en base al documento ANSI/ASME B18.2.6.
b) Documentos internacionales mencionados en la Especificación para Uniones Estructurales con Bulones ASTM A325 o A490 (adoptada de base para el desarrollo de esta Recomendación CIRSOC 305)
b.1) American Institute of Steel Construction
Load and Resistance Factor Design Specification for Structural Steel Buildings, Diciembre 27, 1999.
b.2) American National Standards Institute
ANSI/ASME B18.2.6-96 Fasteners for Use in Structural Applications.
b.3) American Society for Testing and Materials
ASTM A123-97a Standard Specification for Zinc (Hot-Dip Galvanized) Coatings on Iron and Steel Products.
ASTM A153-09 Standard Specification for Zinc Coating (Hot-Dip) on Iron and Steel Hardware.
ASTM A194-98b Specification for Carbon and Alloy Steel Nuts for Bolts for High Pressure or High-Temperature Service.
ASTM A325-97 Standard Specification for Structural Bolts, Steel, Heat Treated, 120/105 ksi Minimum Tensile Strength.
ASTM A490-97 Standard Specification for Heat-Treated Steel Structural Bolts, 150 ksi Minimum Tensile Strength.
ASTM A563-97 Standard Specification for Carbon and Alloy Steel Nuts.
ASTM B695-911 Standard Specification for Coatings of Zinc Mechanically Deposited on Iron and Steel.
ASTM F436-93 Standard Specification for Hardened Steel Washers.
ASTM F959-99a Standard Specification for Compressible-Washer-Type Direct Tension Indicators for Use with Structural Fasteners.
ASTM F1852-98 "Twist off" Type Tension Control Structural Bolt/Nut/ Washer Assemblies, Steel, Heat Treated, 120/105 ksi Minimum Tensile Strength.
1 Aprobada nuevamente en 1997. Recomendación CIRSOC 305
Capítulo 1 - 3
b.4) American Society of Civil Engineers
ASCE 7-98 Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures.
b.5) SSPC: The Society for Protective Coatings
SSPC-PA2-96 Measurement of Dry Coating Thickness with Magnetic Gages.
c) Normas ISO
ISO 898-1:1999 Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel Part 1: Bolts, screws and studs.
ISO 898-2:1992 Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel Part 2: Nuts with specified proof load values -- Coarse thread.
ISO 7412:1984 Hexagon bolts for high-strength structural bolting with large width across flats (short thread length) — Product grade C — Property classes 8.8 and 10.9.
ISO 4775:1984 Hexagon nuts for high-strength structural bolting with large width across flats —Product grade B — Property classes 8 and 10.
1.4. DOCUMENTACIÓN TÉCNICA
El Proyectista o Diseñador Estructural deberá especificar la siguiente información en la documentación técnica:
(1) Designación y tipo (Capítulo 2) de bulones a utilizar;
(2) Tipo de unión (Capítulo 4);
(3) Si se especifican uniones de deslizamiento crítico, la clase de resistencia al deslizamiento requerida (Capítulo 4); y
(4) Si se especifican uniones de deslizamiento crítico, definir si el deslizamiento se verifica para acciones mayoradas o para acciones de servicio (Capítulo 5).
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Capítulo 1 - 4
CAPÍTULO 2. COMPONENTES DE LOS PASADORES
2.1. CERTIFICACIÓN DEL FABRICANTE DE LOS COMPONENTES DE LOS PASADORES
Antes del armado o montaje de las estructuras de acero, el Proyectista o Diseñador Estructural y el Director Técnico deberán tener acceso a las certificaciones emitidas por el Fabricante que documenten el cumplimiento de las especificaciones aplicables requeridas en los artículos 2.3. a 2.8., de todos los componentes utilizados en los medios de unión.
2.2. ALMACENAMIENTO DE LOS COMPONENTES DE LOS PASADORES
Los componentes de los pasadores deberán estar protegidos de la suciedad y la humedad, almacenados en recipientes cerrados en el sitio de instalación. De este almacenamiento protegido sólo se deberá retirar el número de componentes a utilizar durante el turno de trabajo. Los componentes que no sean incorporados a las obras se deberán regresar al almacenamiento protegido, al finalizar el turno de trabajo. Los componentes de los pasadores no se deben limpiar ni se debe modificar su condición "tal como son entregados".
Los componentes de los pasadores que hayan acumulado herrumbre o suciedad no se deben incorporar a las obras a menos que se los recalifique como se especifica en el Capítulo 7. Los pasadores de diseño alternativo, que cumplen con los requisitos del artículo 2.8. no se deben volver a lubricar, a menos que lo haga el Fabricante.
2.3. BULONES ESTRUCTURALES DE CABEZA HEXAGONAL
2.3.1. Especificaciones
Los bulones estructurales de cabeza hexagonal deberán cumplir con los requisitos de alguna de las siguientes normas IRAM:
Para Nivel 1:
- norma IRAM 5453 (en redacción en base al documento ASTM A325), - norma IRAM a redactar en base al documento ASTM A325M, - norma IRAM 5464-Clase 8.8 (en redacción en base al documento ISO 7412 C8.8).
Para Nivel 2:
- norma IRAM 5455 (en redacción en base al documento ASTM A490), - norma IRAM a redactar en base al documento ASTM A490M, - norma IRAM 5464-Clase ISO 10.9 (en redacción en base al documento ISO 7412
C10.9).
Recomendación CIRSOC 305
Capítulo 2 - 5
El Proyectista o Diseñador Estructural deberá especificar la designación y el tipo de bulón a utilizar (ver la Tabla 2.1.).
Tabla 2.1. Grados y acabados aceptables para las tuercas especificadas en la norma IRAM 5456 (ASTM A563), (ASTM A563M) o en la norma IRAM 5465 (ISO 4775) y tipos y acabados aceptables para las arandelas especificadas en la norma IRAM 5457 (ASTM F436) o en la norma IRAM correspondiente (base ASTM F436M) (*)
Clase de Bulón
Tipo de bulón
Acabado del Bulón c)
Grado y acabado de las tuercas IRAM 5456 (ASTM
A563) c
Grado
Acabado
Tipo y acabado de las arandelas IRAM 5457
(ASTM F436) a,c)
Tipo
Acabado
IRAM (ASTM) (*)
1
Simple
C, C3, D, DH b)
(No recubierto)
y DH3
simple
1
A325
Galvanizado
DH b)
galvanizado y lubricado
1
simple galvanizado
3
Simple
C3 y DH3
simple
3
simple
1 A490
3
Simple
DH b) y DH3
simple
1
Simple
DH3
simple
3
simple simple
Clase de Bulón
Tipo de Bulón
Acabado del Bulón c)
Clase de las tuercas IRAM correspondiente (ASTM 563M) c)
Tipo y acabado de las arandelas IRAM
correspondiente (ASTM F436M) a,c)
Tipo
Acabado
IRAM (ASTM) (*)
1 A325M
Simple (No recubierto)
Galvanizado
8S, 8S3 d),10S d),10S3 d) 10S galvanizado y lubricado
1
simple
1
galvanizado
3
Simple
8S3, 10S3 d)
3
simple
1 A490M
3
Simple Simple
10S, 10S3 d) 10S3
1
simple
3
simple
Clase de Bulón
Acabado del Bulón c)
Clase de las tuercas IRAM 5465 (ISO 4775) c)
Tipo y acabado de las
arandelas (ASTM F436M) a,c)
Tipo
Acabado
IRAM (ISO)
C 8.8
Simple (No recubierto)
Grado B clase 8
1
Galvanizado
Grado B clase 10 galvanizado y lubricado
1
simple galvanizado
C10.9
Simple
Grado B clase 10
1
simple
a) Aplicable solamente si el Capítulo 6 requiere arandela. b) Está permitido reemplazar con tuercas IRAM 5451 (ASTM A194/A194M) de grado 2H las tuercas IRAM
5456 (ASTM A563) de grado DH. c) Tal como se lo utiliza en esta Tabla, el término "galvanizado" se refiere a galvanizado por inmersión en
caliente de acuerdo con la norma IRAM correspondiente (ASTM A153/A153M) o galvanizado mecánico de
acuerdo con la norma IRAM correspondiente (ASTM B695). d) Clase de Tuerca Conveniente.
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Capítulo 2 - 6
2.3.2. Geometría
Las dimensiones de los bulones estructurales de cabeza hexagonal deberán cumplir con los requisitos de las normas IRAM correspondientes.
Para los bulones según la norma IRAM 5453 (en redacción en base al documento ASTM A325) y la norma IRAM 5455 (en redacción en base al documento ASTM A490) se deberá cumplir la norma IRAM que se redactará en base al documento ANSI/ASME B18.2.6.
Para los bulones según normas IRAM a desarrollar en base a los documentos ASTM A 325M y ASTM A490M, se deberá cumplir con la norma IRAM que se redactará en base al documento ANSI/ASME B18.2.3.7M.
Para los bulones según la norma IRAM 5464 (ISO CLASES 8.8 y 10.9) se deberá cumplir la IRAM 5464 (base ISO 7412).
La longitud del bulón utilizado debe ser tal que, cuando esté correctamente instalado, el extremo del bulón se extienda más allá de la superficie exterior de la tuerca o al menos esté en el mismo plano que dicha superficie.
2.3.3. Reutilización
Los bulones Nivel 2 y los bulones Nivel 1 galvanizados no se deben reutilizar. Si el Proyectista o Diseñador Estructural lo autoriza, estará permitido reutilizar los bulones Nivel 1 no galvanizados. Retocar o reajustar los bulones que se han aflojado durante la instalación de los bulones adyacentes no se considera una forma de reutilización.
2.4.TUERCAS DE CABEZA HEXAGONAL
2.4.1. Especificaciones
Las tuercas de cabeza hexagonal deben cumplir con los requisitos de las normas IRAM correspondientes, ya sea la norma IRAM 5456 (base ASTM A563), (base ASTM A563M) o la norma IRAM 5465 (base ISO 4775). El grado y acabado de estas tuercas deben ser los especificados en la Tabla 2.1.
2.4.2. Geometría
Las dimensiones de las tuercas de cabeza hexagonal deberán cumplir con los requisitos de las normas IRAM correspondientes. Para tuercas cubiertas por la norma IRAM 5456 (base ASTM A563) la norma IRAM correspondiente será desarrollada en base al documento ANSI/ASME B18.2.6 y para tuercas especificadas en ASTM A563M o en la norma IRAM 5465 (ISO 4775) la norma IRAM correspondiente será desarrollada en base al documento ANSI/ASME B 18.2.4.6M.
2.5. ARANDELAS
Las arandelas planas circulares y las arandelas biseladas cuadradas o rectangulares deben cumplir con los requisitos de la norma IRAM 5457 (base ASTM F436) o de la norma IRAM correspondiente (base ASTM F436M), con las excepciones indicadas en la Tabla
Recomendación CIRSOC 305
Capítulo 2 - 7
6.1. El tipo y el acabado de estas arandelas deben ser los que se establecen en la Tabla 2.1.
2.6. DISPOSITIVOS INDICADORES TIPO ARANDELA
El uso de dispositivos indicadores tipo arandela está permitido de acuerdo con las especificaciones de los artículos 2.6.1. y 2.6.2.
2.6.1. Indicadores directos de tensión tipo arandela compresible
Los indicadores directos de tensión tipo arandela compresible deben cumplir los requisitos de la norma IRAM correspondiente (base ASTM F959) o de la norma IRAM correspondiente (base ASTM F959M).
2.6.2. Dispositivos indicadores tipo arandela alternativos
Cuando el Proyectista o Diseñador Estructural lo autorice, estará permitido utilizar dispositivos indicadores tipo arandela, diferentes de aquellos que cumplen con los requisitos de esta Recomendación.
El Fabricante deberá preparar instrucciones detalladas para su instalación, incluidas en una especificación suplementaria aprobada por el Proyectista o Diseñador Estructural, las cuales deben especificar:
(1) El carácter y la frecuencia de verificación requerida previa a la instalación;
(2) La alineación de los agujeros para los bulones para permitir la inserción del pasador sin dañar indebidamente la rosca;
(3) La colocación de los medios de unión en todos los tipos y tamaños de agujeros, incluyendo la colocación y orientación de las arandelas normales y alternativas;
(4) El montaje sistemático de la unión, progresando a partir de la parte más rígida de la unión hasta que las chapas conectadas estén en contacto firme; y
(5) El posterior pretensado sistemático de todos los bulones de la unión, progresando a partir de la parte más rígida de la unión de manera de minimizar la relajación de los bulones pretensados anteriormente.
El Fabricante debe preparar instrucciones detalladas para la inspección, incluidas en una especificación suplementaria aprobada por el Proyectista o Diseñador Estructural, las cuales deben especificar:
(1) Observación del ensayo de verificación requerido previo a la instalación; y
(2) Observaciones de rutina posteriores para garantizar el correcto empleo del dispositivo indicador alternativo tipo arandela.
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Capítulo 2 - 8
2.7. BULONES DE TORQUE CONTROLADO POR CORTE DE BULÓN
2.7.1. El bulón de torque controlado por corte de bulón, se considera como bulón de diseño alternativo.
2.8. PASADORES DE DISEÑO ALTERNATIVO
Si el Proyectista o Diseñador Estructural lo autoriza, está permitido utilizar pasadores de diseño alternativo cuando:
(1) Los pasadores cumplen los requisitos sobre materiales, fabricación y composición química de las normas y Especificaciones aceptadas por esta Recomendación;
(2) Los pasadores cumplen los requisitos sobre propiedades mecánicas establecidos en las normas y Especificaciones de los ensayos a escala real;
(3) El diámetro del vástago y la superficie de apoyo debajo de la cabeza del bulón y la tuerca son mayores o iguales que los de un bulón y tuerca de las mismas dimensiones nominales especificadas en los artículos 2.3. y 2.4.; y
(4) Los pasadores se entregan como un medio de unión y como tal se utilizan en la obra.
Está Recomendación permite que las demás dimensiones de estos pasadores de diseño alternativo difieran de las de los bulones de alta resistencia y tuercas especificadas.
El Fabricante debe preparar instrucciones detalladas para su instalación, incluidas en una especificación suplementaria aprobada por el Proyectista o Diseñador Estructural, las cuales deben especificar:
(1) El carácter y la frecuencia de la verificación requerida previa a la instalación;
(2) La alineación de los agujeros para los bulones para permitir la inserción del pasador de diseño alternativo sin dañar indebidamente la rosca;
(3) La colocación de los medios de unión en todos los agujeros, incluyendo cualquier arandela requerida;
(4) El montaje sistemático de la unión, progresando a partir de la parte más rígida de la unión hasta que las chapas conectadas estén en contacto firme; y
(5) El posterior pretensado sistemático de todos los medios de unión de la unión, progresando a partir de la parte más rígida de la unión de manera de minimizar la relajación de los bulones pretensados anteriormente.
Recomendación CIRSOC 305
Capítulo 2 - 9
El Fabricante debe preparar instrucciones detalladas para la inspección, incluidas en una especificación suplementaria aprobada por el Proyectista o Diseñador Estructural, las cuales deben especificar:
(1) Observación del ensayo de verificación requerido previo a la instalación; y
(2) Observaciones de rutina posteriores para garantizar el correcto empleo del pasador de diseño alternativo.
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Capítulo 2 - 10
CAPÍTULO 3. ELEMENTOS ABULONADOS
3.1. CHAPAS CONECTADAS
Todas las chapas conectadas que están dentro de la longitud de apriete del bulón y cualquier material que se utilice debajo de la cabeza o la tuerca deben ser de acero (sin recubrimiento, recubierto o galvanizado) como se define en la Sección 3.2. No se deben colocar materiales compresibles dentro de la longitud de apriete del bulón. La pendiente de las superficies de los elementos en contacto con la cabeza del bulón y la tuerca debe ser menor o igual que 1:20 con respecto a un plano perpendicular al eje del bulón.
3.2. SUPERFICIES DE CONTACTO
Las superficies de contacto y las superficies adyacentes a la cabeza del bulón y la tuerca deben estar libres de suciedad y demás materiales extraños. Además, las superficies de contacto deben cumplir con los requisitos de los artículos 3.2.1. ó 3.2.2.
3.2.1. Uniones con ajuste sin juego y uniones pretensadas
Las superficies de contacto de las uniones con ajuste sin juego y de las uniones pretensadas como se definen en los artículos 4.1. y 4.2. pueden no estar recubiertas, estar recubiertas con un recubrimiento de cualquier formulación o estar galvanizadas.
3.2.2. Uniones de deslizamiento crítico
Las superficies de contacto de las uniones de deslizamiento crítico como se definen en el artículo 4.3., incluyendo aquellas con chapas de relleno o suplementos tipo peine, deben cumplir con los siguientes requisitos:
(a) Superficies de contacto no recubiertas: Las superficies de contacto no recubiertas deben estar libres de laminillo, excepto el laminillo compacto de laminación, y libres de recubrimientos, incluyendo las excesivas pulverizaciones accidentales, en las zonas ubicadas a menos de un diámetro de bulón (pero no menos de 25 mm) del borde de cualquier agujero y en todas las zonas dentro del área donde se ubican los bulones.
(b) Superficies de contacto recubiertas: En primer lugar las superficies de contacto recubiertas se deben limpiar con chorro y luego recubrir con un recubrimiento que se pueda clasificar como recubrimiento Clase A o Clase B de acuerdo con los requisitos del Apéndice A, como se define en el artículo 5.4. Alternativamente, cuando el Proyectista Estructural lo autorice, estarán permitidos los recubrimientos que proporcionan un coeficiente medio de fricción diferente al de las Clases A o B si:
(1) El coeficiente medio de fricción μ se establece mediante ensayos de acuerdo con los requisitos del Apéndice A y
Recomendación CIRSOC 305
Capítulo 3 - 11
(2) La resistencia de diseño al deslizamiento se determina de acuerdo con el artículo 5.4. utilizando este coeficiente, excepto que, a los fines del cálculo, no se debe utilizar un valor de μ mayor que 0,50.
Las chapas de las uniones de deslizamiento crítico con superficies de contacto recubiertas no se deben armar antes que el recubrimiento se haya curado durante el tiempo mínimo utilizado en los ensayos de calificación.
(c) Superficies de contacto galvanizadas: En primer lugar las superficies de contacto galvanizadas se deben galvanizar mediante inmersión en caliente de acuerdo con los requisitos de la norma IRAM correspondiente (en redacción en base al documento ASTM A123/A123M) y posteriormente se deben rascar mediante cepillado manual con cepillo de alambre. No está permitido rascar con cepillo de alambre mecánico. Si la superficie de contacto galvanizada ha sido rascada, a los fines del cálculo se la deberá considerar Clase C.
3.3. AGUJEROS PARA BULONES
Las dimensiones nominales de los agujeros normales, holgados, ovalados cortos y ovalados largos, para bulones de alta resistencia deben ser menores o iguales que los valores indicados en la Tabla 3.1. Se permiten los agujeros para bulones cortados térmicamente si el Proyectista o Diseñador Estructural lo autoriza. En las uniones sometidas a cargas estáticas no es necesario pulir las superficies cortadas térmicamente. En las uniones sometidas a cargas cíclicas las superficies cortadas térmicamente se deben pulir hasta estar lisas.
3.3.1. Agujeros normales
Cuando no exista la autorización por parte del Proyectista o Diseñador Estructural para utilizar otros tipos de agujeros, en todas las chapas de las uniones abulonadas se deben utilizar agujeros normales.
3.3.2. Agujeros holgados
Si el Proyectista o Diseñador Estructural lo autoriza, está permitido utilizar agujeros holgados en cualquiera de las chapas de una unión de deslizamiento crítico como se define en el artículo 4.3., o en todas las chapas de la misma.
3.3.3. Agujeros ovalados cortos
Si el Proyectista o Diseñador Estructural lo autoriza, está permitido utilizar agujeros ovalados cortos en cualquiera de las chapas de una unión con ajuste sin juego como se define en el artículo 4.1. y en las uniones pretensadas como se define en el artículo 4.2., o en todas las chapas de las mismas, siempre que la carga aplicada sea aproximadamente perpendicular (entre 80 y 100 grados) al eje mayor del agujero ovalado. Si el Proyectista o Diseñador Estructural lo autoriza, está permitido utilizar agujeros ovalados cortos en cualquiera de las chapas de una unión de deslizamiento crítico como se define en el artículo 4.3., o en todas las chapas de la misma, independientemente de la dirección de la carga aplicada.
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Capítulo 3 - 12
3.3.4. Agujeros ovalados largos
Si el Proyectista o Diseñador Estructural lo autoriza, está permitido utilizar agujeros ovalados largos solamente en una chapa en cualquier superficie de contacto individual de las uniones con ajuste sin juego como se define en el artículo 4.1., y uniones pretensadas como se define en el artículo 4.2., siempre que la carga aplicada sea aproximadamente perpendicular (entre 80 y 100 grados) al eje mayor del agujero ovalado. Si el Proyectista o Diseñador Estructural lo autoriza, está permitido utilizar agujeros ovalados largos solamente en una chapa en cualquier superficie de contacto individual de las uniones de deslizamiento crítico como se define en el artículo 4.3., independientemente de la dirección de la carga aplicada. Los suplementos tipo peine totalmente insertados entre las superficies de contacto de los elementos transmisores de carga de las uniones abulonadas no se consideran elementos ovalados largos de una unión; tampoco se las considera chapas en ninguna superficie de contacto individual.
Tabla 3.1.a). Dimensiones nominales de los agujeros para bulones A325 y A490
Dimensiones nominales de los agujeros para bulonesa,b)
Diámetro nominal del bulón, d
Normal (diámetro)
mm
(pulg) mm (pulg)
Holgado (diámetro)
mm (pulg)
Ovalado corto (ancho x longitud)
mm
Ovalado largo (ancho x longitud)
mm
12,7
(½)
14,
(
9 16
)
15,9
(5/8)
3
14,3 x 17,5
14,3 x 31,8
15,9
(⅝)
17,
(
11 16
)
20,6
(
13 16
)
5
17,5 x 22,2
17,5 x 39,7
19,1
(¾)
20,
(
13 16
)
23,8
(
15 16
)
6
20,6 x 25,4
20,6 x 47,6
22,2
(⅞)
23,
(
15 16
)
27,0
(1
1 16
)
8
23,8 x 28,6
23,8 x 55,6
25,4
(1)
27,
(1
1 16
)
31,8
(1¼)
0
27,0 x 33,3
27,0 x 63,5
≥ 28,6 ≥ (1⅛) d + 1,6
d + 7,9 (d + 1,6)x(d +9,5) (d +1,6)x(2,5d)
a) La tolerancia por exceso de las dimensiones nominales tabuladas no debe ser mayor que 0,8
mm (1/32pulg). Excepción: En el ancho de los agujeros ovalados, están permitidas las imperfecciones de no más de 1,6 mm (1/16 pulg).
b) Los agujeros ligeramente cónicos que son el resultado natural de las operaciones de perforación
con punzón y matriz correspondientes son aceptables.
Recomendación CIRSOC 305
Capítulo 3 - 13
Tabla 3.1.b). Dimensiones nominales de los agujeros para bulones A325M, A490M, ISO 8.8 y 10.9
Diámetro nominal del bulón, d, mm
Dimensiones nominales de los agujeros para bulonesa,b), mm
Normal (diámetro)
Holgado (diámetro)
Ovalado corto
Ovalado largo (ancho x
(ancho x longitud)
longitud)
12
14
16
14 x 18
14 x 30
16
18
20
18 x 22
18 x 40
20
22
24
22 x 26
22 x 50
22
24
28
24 x 30
24 x 55
24
27
30
27 x 32
27 x 60
27
30
35
30 x 37
30 x 67
≥ 30
d+3
d+8
(d + 3) x (d+10)
(d +3)x(2,5 x d)
a) La tolerancia por exceso de las dimensiones nominales tabuladas no debe ser mayor que 0,8 mm
(1/32pulg). Excepción: En el ancho de los agujeros ovalados, están permitidas las imperfecciones
de no más de 1,6 mm (1/16 pulg).
b) Los agujeros ligeramente cónicos que son el resultado natural de las operaciones de perforación
con punzón y matriz correspondientes son aceptables.
3.4. REBABAS
Está permitido que las rebabas que sobresalen 1,6 mm o menos por encima de la superficie, permanezcan sobre las superficies de contacto de las uniones con ajuste sin juego como se define en el artículo 4.1. y sobre las uniones pretensadas como se define en el artículo 4.2. En todas las uniones se deben eliminar las rebabas que sobresalen más de 1,6 mm por encima de la superficie. Se deben eliminar las rebabas que impedirían asentar sólidamente las chapas conectadas antes del pretensado de las uniones de deslizamiento crítico como se describe en el artículo 4.3.
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Capítulo 3 - 14
CAPÍTULO 4. TIPOS DE UNIÓN
El Proyectista o Diseñador Estructural debe especificar en la documentación técnica el tipo de unión, que puede ser unión con ajuste sin juego, unión pretensada o unión de deslizamiento crítico. En el caso de las uniones de deslizamiento crítico también se debe especificar la clase de resistencia al deslizamiento requerida de acuerdo con el artículo 5.4. Para las uniones en las cuales los pasadores sólo están solicitados a tracción, en la documentación técnica el Proyectista o Diseñador Estructural debe especificar el tipo de unión, que puede ser unión con ajuste sin juego o unión pretensada. La Tabla 4.1. resume las aplicaciones y los requisitos para cada uno de los tres tipos de unión.
Tabla 4.1. Resumen de las aplicaciones y requisitos para uniones abulonadas
Transferencia de carga
Aplicación
Tipo de Superficie Instalac. de
unióna,b)
de contacto acuerdo con preparada? el artículo
Inspección de acuerdo
con el artículo
Arbitraje de acuerdo con el
Capítulo 10?
Resistencia al corte por corte/aplastamiento
SH
No
8.1
9.1
No
Resistencia al corte por
corte/ aplastamiento. Se
Sólo corte
requiere pretensar el bulón, pero no por
PT
No
8.2
9.2
No
motivos de resistencia al
deslizamiento
Se requiere resistencia al
corte por fricción en las DC
Sí d)
8.2
superficies de contacto
Si se requiere
9.3
para resolver
una disputa
Resistencia al corte por
corte/aplastamiento. La carga de tracción sólo es
SH
No
8.1
9.1
No
estática.c
Resistencia al corte por
Combinación corte/ aplastamiento. Se
de corte y tracción
requiere pretensar el bulón, pero no por moti-
PT
No
8.2
vos de resistencia al
Si se requiere
9.2
para resolver
una disputa
deslizamiento
Se requiere resistencia al
corte por fricción en las DC
Sí d)
8.2
superficies de contacto
Sólo carga estática c)
SH
No
8.1
Si se requiere
9.3
para resolver
una disputa
9.1
No
Sólo tracción Todas las demás condiciones de carga que sólo
PT
No
8.2
provocan tracción
Si se requiere
9.2
para resolver
una disputa
a) Tipo de uniones: SH = con ajuste sin juego, PT = pretensada y DC = de deslizamiento crítico; ver Capítulo 4.
b) Ver Capítulos 4 y 5 para los requisitos de diseño para cada tipo de unión.
c) De acuerdo con el artículo 4.2., no está permitido utilizar bulones Nivel 2 en uniones con ajuste sin juego con
cargas de tracción. d) Ver el artículo 3.2.2.
Recomendación CIRSOC 305
Capítulo 4 - 15
4.1. UNIONES CON AJUSTE SIN JUEGO
A excepción de lo requerido en los artículos 4.2. y 4.3., están permitidas las uniones con ajuste sin juego.
Los bulones de las uniones con ajuste sin juego se deben diseñar de acuerdo con los requisitos aplicables de los artículos 5.1., 5.2. y 5.3., instalar de acuerdo con el artículo 8.1. e inspeccionar de acuerdo con el artículo 9.1. Como se indica en el Capítulo 4 y en la Tabla 4.1, los requisitos sobre la condición de las superficies de contacto no se aplican a las uniones con ajuste sin juego.
4.2. UNIONES PRETENSADAS
Sólo se requieren uniones pretensadas en las siguientes aplicaciones:
(1) Uniones en las cuales las especificaciones invocadas por esta Recomendación requieren el pretensado de los bulones;
(2) Uniones que están sometidas a importantes inversiones de las cargas sin efecto de fatiga;
(3) Uniones que están sometidas a efectos de fatiga sin inversión del sentido de las cargas;
(4) Uniones con bulones Nivel 1 que están sujetas a fatiga por tracción; y
(5) Uniones con bulones Nivel 2 que están sometidas a tracción o a una combinación de corte y tracción, con o sin fatiga.
Los bulones de las uniones pretensadas sometidas a corte se deben diseñar de acuerdo con los requisitos aplicables de los artículos 5.1. y 5.3., instalar de acuerdo con el artículo 8.2. e inspeccionar de acuerdo con el artículo 9.2. Los bulones de las uniones pretensadas sometidas a tracción o a una combinación de corte y tracción se deben diseñar de acuerdo con los requisitos aplicables de los artículos 5.1., 5.2., 5.3. y 5.5., instalar de acuerdo con el artículo 8.2. e inspeccionar de acuerdo con el artículo 9.2. Como se indica en el Capítulo 4 y la Tabla 4.1, los requisitos para la condición de las superficies de contacto no se aplican a las uniones pretensadas.
4.3. UNIONES DE DESLIZAMIENTO CRÍTICO
Sólo se requieren uniones de deslizamiento crítico en las siguientes aplicaciones que involucran corte o combinación de corte y tracción:
(1) Uniones sometidas a cargas de fatiga con inversión de la dirección de las cargas; (2) Uniones que utilizan agujeros holgados; (3) Uniones que utilizan agujeros ovalados, excepto aquellas con la carga aplicada de
forma aproximadamente perpendicular (entre 80 y 100 grados) a la dirección de la dimensión mayor del agujero ovalado; y
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Capítulo 4 - 16
(4) Uniones en las cuales el deslizamiento en las superficies de contacto resultaría perjudicial para el comportamiento de la estructura.
Los bulones de las uniones de deslizamiento crítico se deben diseñar de acuerdo con los requisitos aplicables de los artículos 5.1., 5.2., 5.3., 5.4. y 5.5., instalar de acuerdo con el artículo 8.2. e inspeccionar de acuerdo con el artículo 9.3.
Recomendación CIRSOC 305
Capítulo 4 - 17
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Capítulo 4 - 18
CAPÍTULO 5. ESTADOS LÍMITES EN UNIONES ABULONADAS
La resistencia de diseño al corte y la resistencia de diseño a la tracción de los bulones se deben determinar de acuerdo con el artículo 5.1. La interacción de corte y tracción en los bulones se debe limitar de acuerdo con el artículo 5.2. La resistencia de diseño al aplastamiento de las partes conectadas en los agujeros para bulones se debe determinar de acuerdo con el artículo 5.3. Cada una de estas resistencias de diseño debe ser mayor o igual que la resistencia requerida. La carga axil en los bulones sometidos a tracción o a una combinación de corte y tracción, se debe calcular considerando los efectos de la carga de tracción aplicada externamente y cualquier tracción adicional provocada por la acción de palanca, producida por la deformación de las partes conectadas.
Cuando se requiere resistencia al deslizamiento en las superficies de contacto, sometidas a corte o a una combinación de corte y tracción, la resistencia al deslizamiento se debe verificar ya sea al nivel de las acciones mayoradas o bien al nivel de las acciones de servicio, a opción del Proyectista o Diseñador Estructural. Si el deslizamiento de la unión bajo acciones mayoradas afectara la capacidad de la estructura de soportar las acciones mayoradas, la resistencia de diseño determinada de acuerdo con el artículo 5.4.1. debe ser mayor o igual que la resistencia requerida. Si la resistencia al deslizamiento bajo acciones de servicio constituye el criterio de diseño, la resistencia determinada de acuerdo con el artículo 5.4.2. debe ser mayor o igual que el efecto de las acciones de servicio. Además, también se deben cumplir los requisitos de resistencia establecidos en los artículos 5.1., 5.2. y 5.3.
Si los bulones están sujetos a la aplicación cíclica de tracción axil, la tensión determinada de acuerdo con el artículo 5.5. debe ser mayor o igual que la tensión debida al efecto de las acciones de servicio, incluyendo cualquier tracción adicional, provocada por la acción de palanca producida por la deformación de las partes conectadas. Además, también se deben cumplir los requisitos de resistencia de los artículos 5.1., 5.2. y 5.3.
5.1. RESISTENCIAS DE DISEÑO AL CORTE Y A LA TRACCIÓN
Las resistencias de diseño al corte y a la tracción no se deben reducir por la tensión de pretensado del bulón instalado. Para las uniones las resistencias de diseño al corte y a la tracción se deberán considerar como la sumatoria de las resistencias de los bulones individuales.
La resistencia de diseño al corte o a la tracción de un bulón Nivel 1 o Nivel 2, será igual a:
φ Rn
Rn = Fn Ab
(5-1)
Recomendación CIRSOC 305
Capítulo 5 - 19
siendo:
φ = 0,75
Rn la resistencia nominal (resistencia al corte por plano de corte o resistencia a la tracción) de un bulón, en N.
Fn la resistencia nominal por unidad de superficie especificada en la Tabla 5.1. para las condiciones de carga aplicadas, en MPa, ajustada por la presencia de rellenos como se indica a continuación; y
Ab el área de la sección transversal en base al diámetro nominal del bulón, en mm2 .
Cuando en un plano de corte, un bulón que soporta carga atraviesa rellenos o suplementos que tienen un espesor menor o igual que 6,4 mm, se deberá utilizar el valor de Fn indicado en la Tabla 5.1. sin ninguna reducción. Cuando un bulón que soporta carga atraviesa rellenos o empaques de más de 6,4 mm de espesor, éste se debe diseñar de acuerdo con alguno de los procedimientos siguientes:
Tabla 5.1. Resistencia nominal de los bulones, por unidad de superficie
Condición de carga aplicada
Resistencia nominal por unidad de
superficie
Fn, (MPa)
Nivel 1
Nivel 2
Traccióna)
Estática Fatiga
620
778
Ver el artículo 5.5.
Cortea,b)
Filetes incluidos en el plano de corte Filetes excluidos del plano de corte
330 414
414 517
a) Excepto cuando se aplica el artículo 5.2. b) En las conexiones sometidas a corte que transmiten esfuerzos axiales y poseen
una longitud entre bulones extremos, medida en forma paralela a la línea de
fuerza, mayor que 1300 mm, los valores tabulados se deben reducir en un 20 %.
(1) Para rellenos o suplementos cuyo espesor es menor o igual que 19 mm, el valor de Fn de la Tabla 5.1 se debe multiplicar por el factor [1-0,0154(t’-6)] siendo t' el espesor total de los rellenos o suplementos, hasta 19 mm;
(2) Los rellenos o suplementos se deben extender más allá de la unión, y la extensión de los mismos se debe asegurar con una cantidad suficiente de bulones, para distribuir uniformemente la fuerza total en el elemento conectado, sobre la sección transversal combinada del elemento conectado y los rellenos o suplementos;
(3) Se debe incrementar el tamaño de la unión para acomodar un número de bulones equivalente al número total requerido en el ítem (2) anterior; o
(4) La unión se debe diseñar como una unión de deslizamiento crítico. La resistencia al deslizamiento de la unión no se debe reducir por la presencia de rellenos o suplementos.
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Capítulo 5 - 20
5.2. COMBINACIÓN DE CORTE Y TRACCIÓN
Cuando un bulón Nivel 1 o Nivel 2 transmite una combinación de cargas de corte y tracción, la interacción en el estado límite último se deberá verificar según lo establecido en la sección J.3.7. del Reglamento CIRSOC 301-2005.
Alternativamente la interacción en el estado límite último se podrá verificar con la expresión:
⎡ ⎢ ⎣
Tu
(φRn
)t
⎤2 ⎥ ⎦
+
⎡ ⎢ ⎣
Vu
(φRn
)v
⎤2 ⎥ ⎦
≤1
(5-2)
siendo:
Tu la resistencia requerida a la tracción (carga de tracción mayorada) por bulón, en N.
Vu la resistencia requerida al corte (carga de corte mayorada) por bulón, en N.
(φRn)t la resistencia de diseño a la tracción, determinada de acuerdo con el artículo 5.1., en N.
5.3. RESISTENCIA DE DISEÑO AL APLASTAMIENTO DE LA CHAPA EN LOS AGUJEROS PARA BULONES
En las uniones la resistencia de diseño al aplastamiento de la chapa se debe adoptar como la sumatoria de las resistencias del material conectado en los agujeros individuales.
La resistencia de diseño al aplastamiento del material conectado en un agujero normal, agujero holgado, agujero ovalado corto (independientemente de la dirección de la carga) o agujero ovalado largo paralelo a la dirección de la carga que produce el aplastamiento es igual a:
φ Rn
siendo:
φ = 0,75
(1) si la deformación del agujero del bulón bajo acciones de servicio constituye una consideración de diseño:
Rn = 1,2 Lc t Fu ≤ 2,4 d t Fu
(5-3)
(2) si la deformación del agujero del bulón bajo acciones de servicio no constituye una consideración de diseño:
Rn = 1,5 Lc t Fu ≤ 3 d t Fu
(5-4)
Recomendación CIRSOC 305
Capítulo 5 - 21
La resistencia de diseño al aplastamiento del material conectado en un agujero ovalado largo perpendicular a la dirección de la carga que produce el aplastamiento es igual a:
φ Rn
siendo:
φ = 0,75
Rn = Lc t Fu ≤ 2 d t Fu En las expresiones (5-3), (5-4) y (5-5) la simbología utilizada es la siguiente:
(5-5)
Rn la resistencia nominal (resistencia al aplastamiento del material conectado), en N.
Fu la resistencia a la tracción mínima especificada (por unidad de superficie) del material conectado, en MPa.
Lc la distancia libre, en la dirección de la carga, entre el borde del agujero y el borde del agujero adyacente o el borde del material, en mm.
d diámetro nominal del bulón, en mm.
t espesor del material conectado, en mm.
5.4. RESISTENCIA DE DISEÑO AL DESLIZAMIENTO
5.4.1. A nivel de acciones mayoradas
La resistencia de diseño al deslizamiento es:
φ Rn
Rn
= μ Du Tb
Nb
⎝⎛⎜⎜1 −
Tu Du Tb
Nb
⎞⎠⎟⎟
(5-6)
siendo:
φ = 1,0 para agujeros normales = 0,85 para agujeros holgados y ovalados cortos = 0,70 para agujeros ovalados largos perpendiculares a la dirección de carga = 0,60 para agujeros ovalados largos paralelos a la dirección de carga.
Rn la resistencia nominal (resistencia al deslizamiento) de un plano de deslizamiento, en kN.
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Capítulo 5 - 22
μ el coeficiente medio de fricción para superficies de contacto Clase A, B o C, según corresponda, o determinado mediante ensayos de acuerdo con el Apéndice A (ver el artículo 3.2.2(b)).
= 0,33 para superficies de contacto Clase A (superficies de acero libres de laminillo no recubiertas o superficies con recubrimientos Clase A sobre acero limpiado con chorro).
= 0,50 para superficies Clase B (superficies de acero limpiadas con chorro no recubiertas o superficies con recubrimientos Clase B sobre acero limpiado con chorro).
= 0,35 para superficies Clase C (superficies rascadas galvanizadas por inmersión en caliente);
Du = 1,13; factor que refleja la relación entre la pretensión media de los bulones instalados y la pretensión mínima especificada para los bulones, Tb; el uso de otros valores de Du debe ser aprobado por el Proyectista o Diseñador Estructural.
Tb la pretensión mínima especificada para los bulones (para uniones pretensadas conforme a lo especificado en la Tabla 8.1), en kN.
Nb el número de bulones en la unión; y
Tu la resistencia requerida en tracción (componente de tracción de la acción mayorada aplicada para combinación de cargas de corte y tracción), en kN. Tu es igual a cero si la unión está sometida exclusivamente a corte.
5.4.2. A nivel de acciones de servicio
La resistencia al deslizamiento correspondiente a acciones de servicio es:
φ Rs
Rs
=
μ
DTb
Nb
⎜⎜⎝⎛1
−
T DTb
Nb
⎠⎞⎟⎟
(5-7)
siendo:
φ como se define en el artículo 5.4.1.
D = 0,80; factor de probabilidad de deslizamiento que refleja la distribución de los valores reales del coeficiente de fricción alrededor del promedio, la relación entre la pretensión media de los bulones instalados y la pretensión mínima especificada para los bulones, Tb, y un nivel de probabilidad de deslizamiento; el uso de valores de D diferentes debe ser aprobado por el Proyectista o Diseñador Estructural.
T la acción de servicio aplicada en tracción (componente de tracción de la acción de servicio aplicada para combinación de cargas de corte y tracción), en kN. T es igual a cero si la unión está sometida exclusivamente a corte.
Todas las demás variables corresponden a lo definido para la expresión 5-6.
Recomendación CIRSOC 305
Capítulo 5 - 23
5.5. FATIGA POR TRACCIÓN
Se aplicarán las especificaciones de la sección A-K.3.4 del Reglamento CIRSOC 3012005.
Alternativamente se podrá utilizar el siguiente procedimiento:
En el bulón la tensión de tracción que se produce como resultado de la aplicación cíclica de las acciones de servicio aplicadas externamente y la fuerza de palanca, si corresponde, (pero excluyendo la pretensión) no debe ser mayor que las tensiones dadas en la Tabla 5.2.
Para calcular la tensión de los bulones se debe utilizar el diámetro nominal de los mismos. Las partes conectadas se deben dimensionar de manera tal que la fuerza de palanca calculada no supere el 30 % de la carga externa aplicada. Las uniones que están sujetas a cargas de fatiga por tracción se deben especificar como pretensadas de acuerdo con el artículo 4.2. ó de deslizamiento crítico de acuerdo con el artículo 4.3.
Tabla 5.2. Máxima tensión de tracción para carga de fatiga
Número de ciclos
Máxima tensión en el bulón para diseño con acciones de servicioa), MPa
Bulón Nivel 1
Bulón Nivel 2
No más de 20.000
303
372
Entre 20.000 y 500.000
276
338
Más de 500.000
214
262
a) Incluyendo los efectos de la acción de palanca, si corresponde, pero
excluyendo la pretensión.
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Capítulo 5 - 24
CAPÍTULO 6. USO DE ARANDELAS
6.1. UNIONES CON AJUSTE SIN JUEGO
En las uniones con ajuste sin juego no se requieren arandelas, excepto las requeridas en los artículos 6.1.1. y 6.1.2.
6.1.1. Superficies inclinadas
Cuando la cara exterior de la unión tenga una pendiente mayor que 1:20 con respecto a un plano perpendicular al eje del bulón se deberá utilizar una arandela biselada que cumpla la norma IRAM 5457 (base ASTM F436) o la norma IRAM correspondiente (base ASTM F436M) para compensar la falta de paralelismo.
6.1.2. Agujero ovalado
Cuando hay un agujero ovalado en una chapa exterior se debe utilizar una arandela que cumpla la norma IRAM 5457 (base ASTM F436) o la norma IRAM correspondiente (base ASTM F436M) o una arandela de chapa común de 8 mm de espesor para cubrir el agujero.
6.2. UNIONES PRETENSADAS Y UNIONES DE DESLIZAMIENTO CRÍTICO
En las uniones pretensadas y de deslizamiento crítico no se requieren arandelas, excepto las requeridas en los artículos 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. Tensión de fluencia mínima especificada del material inferior a 275 MPa
Cuando se pretensen bulones Nivel 2 en un material conectado cuya tensión de fluencia mínima especificada, sea inferior a 275 MPa se deberán utilizar arandelas que cumplan la norma IRAM 5457 (base ASTM F436) o la norma IRAM correspondiente (base ASTM F436M) tanto debajo de la cabeza del bulón como debajo de la tuerca.
6.2.2. Pretensado con llave calibrada
Cuando se utilice el método de pretensado con llave calibrada se debe colocar una arandela que cumpla la norma IRAM 5457 (base ASTM F436) o la norma IRAM correspondiente (base ASTM F436M), debajo del elemento girado.
6.2.3. Pretensado con indicador directo de la tensión
Cuando se utilice el método de pretensado con indicador directo de la tensión se deberá colocar una arandela que cumpla la norma IRAM 5457 (base ASTM F436) o la norma IRAM correspondiente (base ASTM F436M) de la siguiente manera:
Recomendación CIRSOC 305
Capítulo 6 - 25
(1) Si se hace girar la tuerca y el indicador directo de la tensión se ubica debajo de la cabeza del bulón, se deberá colocar la arandela debajo de la tuerca;
(2) Si se hace girar la tuerca y el indicador directo de la tensión se ubica debajo de la tuerca se deberá colocar la arandela entre la tuerca y el indicador directo de la tensión;
(3) Si se hace girar la cabeza del bulón y el indicador directo de la tensión se ubica debajo de la tuerca se deberá colocar la arandela debajo de la cabeza del bulón; y
(4) Si se hace girar la cabeza del bulón y el indicador directo de la tensión se ubica debajo de la cabeza del bulón se deberá colocar la arandela entre la cabeza del bulón y el indicador directo de la tensión.
6.2.4. Agujeros holgados u ovalados
Si en una chapa exterior hay un agujero holgado u ovalado, los requisitos para las arandelas serán los indicados en la Tabla 6.1. La arandela utilizada debe tener un tamaño suficiente para cubrir el agujero completamente.
Tabla 6.1. Requisitos para las arandelas en uniones abulonadas con agujeros holgados y ovalados en la chapa exterior
Clase de bulón
Diámetro nominal del bulón d,
Tipo de agujero en la chapa exterior
Holgado
Ovalado corto
Ovalado largo
A325
12,7 a 38,1 mm (½ a 1 ½ pulg.)
≤ 25,4 mm (1 pulg)
norma IRAM 5457 (base ASTM F436)
Arandela de chapa de 8 mm. de espesor o planchuela continua a,b)
A490
A325M ó ISO 8.8
norma IRAM 5457 Arandela de chapa endurecida de
> 25,4 mm (1 pulg) (base ASTM F436) 8 mm de espesor o planchuela de 8 mm-espesor a) continua endurecida a)
12 a 36 mm ≤ 25 mm
norma IRAM corrrespondiente (base ASTM F436M)
Arandela de chapa de 8 mm. de espesor o planchuela continua a,b)
A490M ó ISO 10.9
> 25 mm
norma IRAM
correspondiente
(base ASTM F436M) de 8 mm-espesor a)
Arandela de chapa endurecida de
8 mm de espesor o planchuela continua endurecida a)
a) Las arandelas múltiples con un espesor combinado de 8 mm o más no satisfacen este
requisito.
b) La arandela de chapa o la planchuela deben ser de acero de grado estructural, pero no
es necesario que sean endurecidas.
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Capítulo 6 - 26
CAPÍTULO 7. VERIFICACIÓN PREVIA A LA INSTALACIÓN
Los requisitos de este Capítulo se deben aplicar exclusivamente conforme a lo indicado en el artículo 8.2. para verificar que los medios de unión y procedimientos de instalación y pretensado cumplan con lo requerido antes de su instalación.
7.1. CALIBRADOR DE LA TENSIÓN
Se debe utilizar un calibrador de la tensión cuando los bulones se deban instalar en una unión pretensada o en una unión de deslizamiento crítico a fin de:
(1) Confirmar que la totalidad del medio de unión es adecuado, incluyendo la lubricación, para su instalación pretensada; y
(2) Confirmar que los trabajadores que instalan los bulones conocen y aplican correctamente el método de pretensado a utilizar.
La precisión del calibrador de la tensión se deberá confirmar realizando al menos una calibración anual.
7.2. ENSAYOS REQUERIDOS
Se debe ensayar una muestra representativa de no menos de tres medios de unión de cada una de las combinaciones de diámetro, longitud, grado y lote a utilizar en la obra utilizando un calibrador de la tensión en el sitio de instalación para verificar que el método de pretensado desarrolla una tensión de pretensado mayor o igual que 1,05 veces la especificada en la Tabla 8.1. para instalación e inspección. En la verificación previa a la instalación se deben utilizar las mismas arandelas requeridas para la obra conforme a los requisitos del artículo 6.2.
Si la tensión de pretensado real desarrollada en cualquiera de los medios de unión es menor que 1,05 veces la especificada en la Tabla 8.1. para instalación e inspección, antes de utilizar los medios de unión en la obra se deberán determinar y solucionar las causas que provocan la diferencia. Está permitido limpiar, volver a lubricar y volver a ensayar estos elementos, siempre y cuando todos los medios de unión reciban el mismo tratamiento.
Recomendación CIRSOC 305
Capítulo 7 - 27
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Capítulo 7 - 28
CAPÍTULO 8. INSTALACIÓN
Antes de su instalación, los componentes del pasador se deben almacenar de acuerdo con el artículo 2.2. Los bulones de las uniones que en la documentación contractual figuran como uniones con ajuste sin juego se deben instalar de acuerdo con el artículo 8.1. Los bulones de las uniones que en la documentación contractual figuran como pretensadas o de deslizamiento crítico se deben instalar de acuerdo con el artículo 8.2.
8.1. UNIONES CON AJUSTE SIN JUEGO
Todos los agujeros para los bulones deben estar alineados para permitir la inserción de los bulones sin que se produzcan daños indebidos en su rosca. Se deben colocar bulones en todos los agujeros colocando arandelas tal como se requiere en el artículo 6.1. y tuercas roscadas para completar el conjunto. El apriete de la unión hasta llegar a la condición de ajuste sin juego debe progresar sistemáticamente a partir de la parte más rígida de la unión. La condición de ajuste sin juego es la más apretada que se logra con unos pocos impactos de una llave de impacto o el esfuerzo total de un trabajador que utiliza una llave de cola común para hacer que las chapas conectadas estén en contacto firme.
Tabla 8.1. Tensión de pretensado mínima de los bulones en uniones pretensadas y de deslizamiento crítico (a)
Bulones milimétricos. Rosca Gruesa
Diámetro nominal del
bulón
A325M ó
ISO 8.8
A490M ó
ISO 10.9
Bulones. Rosca UNC
Diámetro nominal del bulón
A325
A490
(mm)
(kN)
(kN)
mm
pulg
(kN)
(kN)
12
48
61
12,7
1/2
53
66
16
91
114
15,9
5/8
84
105
20
142
178
19,1
3/4
125
156
22
176
220
22,2
7/8
172
215
24
205
257
25,4
1
226
283
27
267
334
28,6
1 1/8
249
356
30
326
408
31,8
1 1/4
317
453
36
475
594
34,9
1 3/8
377
539
38,1
1 1/2
459
656
(a) Igual a 0,70 de la resistencia mínima a la tracción especificada para los bulones según las normas IRAM para los ensayos a escala real, cargados en tracción axil, redondeado a la unidad más cercana.
Recomendación CIRSOC 305
Capítulo 8 - 29
8.2. UNIONES PRETENSADAS
Se debe utilizar uno de los métodos de pretensado indicado en los artículos 8.2.1. a 8.2.3., excepto cuando se utilicen pasadores de diseño alternativo que satisfagan los requisitos del artículo 2.8. o dispositivos indicadores alternativos tipo arandela que cumplan los requisitos del artículo 2.6.2., en cuyo caso se deberán seguir las instrucciones de instalación provistas por el Fabricante y aprobadas por el Proyectista o Diseñador Estructural. Si no resulta práctico girar la tuerca está permitido pretensar girando la cabeza del bulón impidiendo la rotación de la tuerca, siempre y cuando se satisfagan los requisitos del artículo 6.2. Se debe proveer una tensión de pretensado mayor o igual que el valor dado en la Tabla 8.1. Los procedimientos de verificación previa a la instalación especificados en el Capítulo 7 se deben llevar a cabo utilizando medios de unión representativos de los que se pretensarán en obra.
8.2.1. Pretensado con giro de tuerca
Todos los bulones se deben instalar de acuerdo con los requisitos del artículo 8.1, colocando arandelas de acuerdo con los requisitos del artículo 6.2. Luego se debe aplicar la rotación de la tuerca o la cabeza especificada en la Tabla 8.2., a todos los medios de unión de la unión, progresando sistemáticamente a partir de la parte más rígida de la unión de manera de minimizar la relajación de los bulones previamente pretensados. Durante esta operación se debe impedir la rotación de la pieza que no es girada por la llave.
Tabla 8.2. Rotación de la tuerca a partir de la condición de ajuste sin juego para el pretensado con giro de tuercaa,b)
Longitud del bulónc)
Disposición de la cara externa de las piezas abulonadas
Ambas caras normales al eje
del bulón
Una cara normal al
eje del bulón, la
otra con una incli-
nación de no más de 1:20 d)
Ambas caras inclinadas
no más de 1:20 con
respecto a la normal al eje del bulónd)
≤ 4d
1/3 giro
½ giro
2/3 giro
> 4d pero ≤ 8d
> 8d pero ≤ 12d
½ giro 2/3 giro
2/3 giro
5 6
giro
5 6
giro
1 giro
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Capítulo 8 - 30
a) La rotación de la tuerca es en relación con el bulón, independientemente del elemento girado (tuerca o bulón). Para rotaciones requeridas de 1/2 giro o inferiores, la tolerancia es ±30 grados; para rotaciones requeridas de 2/3 de giro o superiores la tolerancia es ±45 grados.
b) Aplicable solamente en las uniones en las cuales el único material dentro de la longitud de apriete es acero.
c) Si la longitud del bulón es mayor que 12 d, la rotación requerida para la tuerca se determinará realizando ensayos en un calibrador de la tensión adecuado que simule las condiciones del acero con ajuste sólido.
d) No se utilizan arandelas biseladas.
8.2.2. Pretensado con llave calibrada
Los procedimientos de verificación previa a la instalación especificados en el Capítulo 7 se deben llevar a cabo diariamente para la calibración de la llave utilizada para la instalación. No se deben utilizar valores de par torsor determinados a partir de tablas o a partir de ecuaciones que pretenden relacionar el par torsor con la tensión de pretensado.
Todos los bulones se deben instalar de acuerdo con los requisitos del artículo 8.1, colocando arandelas de acuerdo con los requisitos del artículo 6.2. Luego a todos los bulones de la unión se les debe aplicar el par torsor de instalación determinado en la verificación previa a la instalación del medio de unión (Capítulo 7), progresando sistemáticamente a partir de la parte más rígida de la unión de manera de minimizar la relajación de los bulones previamente pretensados. Durante esta operación se debe impedir la rotación de la pieza que no es girada por la llave. La aplicación del par torsor de instalación no debe provocar una rotación relativa entre el bulón y la tuerca superior a la rotación especificada en la Tabla 8.2.
8.2.3. Pretensado con indicador directo de la tensión
Se deben utilizar indicadores directos de la tensión que cumplan los requisitos de la norma IRAM correspondiente (base ASTM F959) o norma IRAM correspondiente (base ASTM F959M). Los procedimientos de verificación previa a la instalación especificados en el Capítulo 7 deben demostrar que, cuando en el bulón la tensión de pretensado llega a 1,05 veces la especificada en la Tabla 8.1 para instalación y verificación, la luz no es menor que la luz de inspección de trabajos de acuerdo con la norma IRAM correspondiente (base ASTM F959) o norma IRAM correspondiente (base ASTM F959M).
Todos los bulones se deben instalar de acuerdo con los requisitos del artículo 8.1., colocando arandelas de acuerdo con el artículo 6.2. El instalador debe verificar que durante esta operación las salientes del indicador directo de la tensión no se hayan comprimido hasta una luz menor que la luz de inspección de trabajos, y si esto hubiera ocurrido, se debe retirar y reemplazar el indicador directo de la tensión. Luego se deben pretensar todos los bulones de la unión, progresando sistemáticamente a partir de la parte más rígida de la unión de modo de minimizar la relajación de los bulones pretensados previamente. El instalador debe verificar que las salientes del indicador directo de la tensión se hayan comprimido hasta una luz que sea inferior a la luz de inspección de tareas.
Recomendación CIRSOC 305
Capítulo 8 - 31
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Capítulo 8 - 32
CAPÍTULO 9. INSPECCIÓN
Cuando en los documentos contractuales se requiere inspección, mientras la obra esté en construcción el Director Técnico deberá garantizar que se cumplan los requisitos de esta Recomendación. Cuando en los documentos contractuales no se requiere inspección, mientras la obra esté en construcción, el Contratista deberá ser quien garantice que se cumplan los requisitos de esta Recomendación.
La inspección de las uniones que en los documentos contractuales se especifican como uniones con ajuste sin juego se debe realizar de acuerdo con el artículo 9.1. La inspección de las uniones que en los documentos contractuales se especifican como pretensadas se deberán realizar de acuerdo con el artículo 9.2. La Inspección de las uniones que en los documentos contractuales se especifican como de deslizamiento crítico se deberán realizar de acuerdo con el artículo 9.3.
9.1. UNIONES CON AJUSTE SIN JUEGO
Antes del inicio de las tareas se deberá verificar que todos los componentes de los pasadores a utilizar en la obra cumplen los requisitos del Capítulo 2. Luego se deberá verificar que todas las chapas conectadas cumplen los requisitos del artículo 3.1. y que todos los agujeros para los bulones cumplen los requisitos de los artículos 3.3. y 3.4. Una vez que se han armado las conexiones, se debe verificar visualmente que las chapas de los elementos conectados estén en contacto firme y que se hayan colocado arandelas de acuerdo con los requisitos del Capítulo 6. Para las uniones con ajuste sin juego no se requiere ninguna otra evidencia de cumplimiento. La magnitud de la fuerza de apriete que existe en una unión con ajuste sin juego no constituye un problema.
9.2. UNIONES PRETENSADAS
En las uniones pretensadas además de satisfacer lo requerido en el artículo 9.1. se deben realizar las siguientes inspecciones:
(1) Cuando para la instalación se utilice el método de pretensado con giro de tuerca, la inspección se debe realizar de acuerdo con el artículo 9.2.1.
(2) Cuando para la instalación se utilice el método de pretensado con llave calibrada, la inspección se debe realizar de acuerdo con el artículo 9.2.2.
(3) Cuando para la instalación se utilice el método de pretensado con indicador directo de la tensión, la inspección se debe realizar de acuerdo con el artículo 9.2.3.
(4) Cuando se utilicen dispositivos de diseño alternativo que cumplan los requisitos del artículo 2.8. o dispositivos indicadores alternativos tipo arandela que cumplan los requisitos del artículo 2.6.2., la inspección se deberá realizar de acuerdo con las instrucciones proporcionadas por el Fabricante y aprobadas por el Proyectista o Diseñador Estructural.
Recomendación CIRSOC 305
Capítulo 9 - 33
9.2.1. Pretensado con giro de tuerca
El Director Técnico deberá observar los ensayos de verificación previos a la instalación requeridos en el artículo 8.2.1. Luego se deberá verificar mediante observación de rutina que los trabajadores roten el elemento girado de manera adecuada con relación al elemento fijo y que la magnitud del giro es la indicada en la Tabla 8.2. Alternativamente, si a los medios de unión se les han colocado marcas concordantes luego del armado inicial de la unión pero antes de su pretensado, se permite realizar una inspección visual luego del pretensado en reemplazo de la observación de rutina. No se requiere ninguna otra evidencia de cumplimiento. Una tensión de pretensado mayor que el valor especificado en la Tabla 8.1. no constituye causal de rechazo.
9.2.2. Pretensado con llave calibrada
El Director Técnico deberá observar los ensayos de verificación previos a la instalación requeridos en el artículo 8.2.2. Luego se deberá verificar mediante observación de rutina que los trabajadores aplican la llave calibrada al elemento girado de manera correcta. No se requiere ninguna otra evidencia de cumplimiento. Una tensión de pretensado mayor que el valor especificado en la Tabla 8.1. no constituye causal de rechazo.
9.2.3. Pretensado con indicador directo de la tensión
El Director Técnico deberá observar los ensayos de verificación requeridos, antes de la instalación en el artículo 8.2.3. Posteriormente, pero antes del pretensado, se deberá verificar mediante observaciones de rutina que el calibrador de espesor correspondiente quepa en al menos la mitad de los espacios entre las salientes del indicador directo de la tensión, y que las salientes estén orientadas adecuadamente, hacia el exterior con respecto al trabajo. Si el calibrador de espesor correspondiente cabe en menos de la mitad de los espacios, se deberá retirar y reemplazar el indicador directo de la tensión. Luego del pretensado, se deberá verificar mediante observaciones de rutina que el calibrador de espesor correspondiente no cabe en al menos la mitad de los espacios entre las salientes. No se requiere ninguna otra evidencia de cumplimiento. Una tensión de pretensado mayor que la especificada en la Tabla 8.1. no será causal de rechazo.
9.3. UNIONES DE DESLIZAMIENTO CRÍTICO
Antes de su armado, se debe verificar visualmente que las superficies de contacto de las uniones de deslizamiento crítico satisfacen los requisitos del artículo 3.2.2. Luego se debe llevar a cabo la inspección requerida en el artículo 9.2.
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Capítulo 9 - 34
CAPÍTULO 10. ARBITRAJE
Esta Recomendación permite utilizar el siguiente procedimiento de arbitraje, si luego de llevar a cabo la inspección de acuerdo con los artículos 9.2. ó 9.3. se sospecha que los bulones de las uniones pretensadas o de deslizamiento crítico no poseen la pretensión adecuada. Si se requiere verificar la pretensión de los bulones luego de transcurrido un determinado período de tiempo durante el cual las uniones terminadas han estado expuestas, se debe utilizar un procedimiento de arbitraje alternativo que sea apropiado para dicha situación en particular.
Procedimiento de arbitraje:
(1) Instalar en un calibrador de tensión una muestra representativa de cinco conjuntos de bulón y tuerca de cada una de las combinaciones de diámetro, longitud, grado y lote en cuestión. El material debajo del elemento girado debe ser igual al de la instalación real, es decir, acero estructural o una arandela endurecida. Pretensar parcialmente el bulón hasta aproximadamente 15 % de la tensión de pretensado indicada en la Tabla 8.1. Luego pretensar el bulón hasta el valor mínimo especificado en la Tabla 8.1.
(2) Aplicar al bulón pretensado una llave de torsión manual que indique el par torsor mediante un dial, o una llave que se pueda ajustar de manera que indique que se ha alcanzado un par torsor definido. Determinar el par torsor necesario para rotar la tuerca o la cabeza del bulón cinco grados (aproximadamente 25 mm para un radio de 300 mm) con respecto al otro elemento en la dirección del ajuste. El par torsor de arbitraje se determina rechazando los valores máximo y mínimo y promediando los tres valores restantes.
(3) Los bulones representados por la muestra anterior se deben ensayar aplicando, en la dirección del ajuste, el par torsor de arbitraje al 10 % de los bulones, pero a no menos de dos bulones, seleccionados aleatoriamente en cada una de las uniones en cuestión. Si al aplicar el par torsor de arbitraje ninguna tuerca o cabeza de bulón gira con respecto al otro elemento, la unión se debe aceptar considerándola adecuadamente pretensada.
Si al intentar aplicar el par torsor de arbitraje alguna tuerca o bulón gira con respecto al otro componente, se deben ensayar todos los bulones de la unión. Los bulones cuya tuerca o cabeza gire con respecto al otro componente al aplicar el par torsor de arbitraje deben ser pretensados nuevamente por el Fabricante o Armador y se debe proceder a una nueva inspección. Alternativamente, el Fabricante o Armador, a su elección, pueden pretensar nuevamente todos los bulones de la unión y posteriormente presentar nuevamente la unión para su inspección.
Recomendación CIRSOC 305
Capítulo 10 - 35
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Capítulo 10 - 36
APÉNDICE A.
MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL COEFICIENTE DE FRICCIÓN DE LOS RECUBRIMIENTOS UTILIZADOS EN UNIONES ABULONADAS
APÉNDICE A1. REQUISITOS GENERALES
A1.1. PROPÓSITO Y ALCANCE
El propósito de este procedimiento de ensayo es determinar el coeficiente medio de fricción de un recubrimiento a utilizar en el cálculo de las uniones de deslizamiento crítico. Adoptando este método de ensayo, las deformaciones por fluencia lenta del recubrimiento, debido tanto a la fuerza de apriete del bulón como al corte de la unión bajo acciones de servicio, son tales que el recubrimiento se comportará satisfactoriamente bajo carga sostenida.
A1.2. DEFINICIÓN DE LAS VARIABLES ESENCIALES
Son variables esenciales aquellas que, cuando son modificadas, hacen que sea necesario ensayar nuevamente el recubrimiento para determinar su coeficiente medio de fricción. A continuación se indican las variables esenciales y las relaciones entre dichas variables y las limitaciones de la aplicación del recubrimiento en uniones estructurales. Si se produce algún cambio en las variables esenciales se debe repetir el ensayo para determinar el coeficiente de fricción.
A1.2.1. Intervalo de tiempo
El intervalo de tiempo entre la aplicación del recubrimiento y el momento del ensayo es una variable esencial. El intervalo de tiempo se debe registrar en horas, además de detallar cualquier procedimiento especial de curado. El curado de acuerdo con las recomendaciones publicadas del Fabricante no se considera un procedimiento especial de curado. Los recubrimientos están calificados para su uso en conexiones estructurales que se arman luego que el recubrimiento ha estado presente durante un tiempo igual o mayor que el intervalo utilizado para las muestras de ensayo. Las condiciones especiales de curado utilizadas para las muestras de ensayo también se deben aplicar para el uso del recubrimiento en las conexiones estructurales.
A1.2.2. Espesor del recubrimiento
El espesor del recubrimiento es una variable esencial. El máximo espesor promedio del recubrimiento, conforme a SSPC PA2 (SSPC 1993; SSPC 1991), permitido sobre las superficies de contacto es 50 micrones menos que el espesor promedio del recubrimiento que se utiliza en las muestras de ensayo.
A1.2.3. Composición del recubrimiento y método de fabricación
Tanto la composición del recubrimiento, incluyendo los diluyentes utilizados, como su método de fabricación son variables esenciales.
A1.3. REPETICIÓN DE LOS ENSAYOS
Un recubrimiento que no satisface, con determinado coeficiente de fricción, los requisitos de los ensayos de fluencia lenta o posterior a la fluencia lenta incluidos en el Apéndice A,
Recomendación CIRSOC 305
Apéndice A1 - 1
Capítulo A4, se puede ensayar nuevamente con un coeficiente de fricción menor sin repetir los ensayos estáticos bajo cargas de corta duración especificados en el Apéndice A, Capítulo A3. Durante la repetición de los ensayos las variables esenciales deben permanecer inalteradas.
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Apéndice A1 - 2
APÉNDICE A2. CHAPAS PARA ENSAYO Y RECUBRIMIENTO DE LAS PROBETAS
A2.1. CHAPAS PARA ENSAYO
Las chapas para los ensayos estáticos de corta duración se ilustran en la Figura A-1. Las chapas son de 101,6 mm por 101,6 mm por 15,9 mm (4 por 4 por 5/8 pulg) de espesor, con un agujero de 25,4 mm (1 pulg) de diámetro perforado a 38,1 mm ± 1,6 mm de uno de los bordes. Las chapas para los ensayos de fluencia lenta se ilustran en la Figura A-2.
Las chapas son de 101,6 mm por 177,8 mm por 15,9 mm (4 por 7 por 5/8 pulg) de espesor, con dos agujeros de 25,4 mm (1 pulg) perforados a 38,1 mm ± 1,6 mm de cada extremo. Los bordes de las chapas pueden no tener tratamiento alguno después del laminado o pueden ser cortados con sierra; no se permiten los bordes cortados por calor.
Las chapas deben ser lo suficientemente planas como para garantizar un contacto razonablemente completo sobre la superficie de contacto. Se deben eliminar todas las rebabas, labios, o bordes irregulares. En la Figura A-2 se muestra la disposición de las chapas para el ensayo. Las chapas se deben fabricar con un acero que posea una tensión de fluencia mínima especificada comprendida entre 235 y 345 MPa.
Si se desean probetas con más de un bulón, la superficie de contacto por bulón debe ser de 101,6 mm por 76,2 mm (4 por 3 pulg) como se ilustra para la probeta de un solo bulón en la Figura A1.
A2.2. RECUBRIMIENTO DE LAS PROBETAS
Los recubrimientos se deben aplicar a las probetas de manera que sean consistentes con la aplicación estructural real pretendida. El informe del ensayo debe indicar el método de aplicación del recubrimiento y la preparación de las superficies. Las probetas se deben recubrir hasta lograr un espesor promedio que sea 50 micrones mayor que el máximo espesor a utilizar en la estructura en ambas superficies de la chapa (las superficies de contacto y exterior). El espesor del recubrimiento total y el imprimador, si es que se utiliza un imprimador, se deben medir de acuerdo con SSPC-PA2 (SSPC, 1993; SSPC, 1991).
Para cada superficie de contacto se deben efectuar dos lecturas puntuales (seis lecturas del indicador). El espesor total promedio de las tres chapas que componen una probeta es el espesor promedio correspondiente a la probeta. Este valor se debe calcular para cada probeta. El espesor promedio de las probetas a utilizar en el ensayo de fluencia lenta se debe calcular e informar.
El tiempo transcurrido entre la aplicación del recubrimiento y el armado de la probeta debe ser igual para todas las probetas, aproximadamente 4 horas. Se debe calcular e informar el tiempo promedio.
Recomendación CIRSOC 305
Apéndice A2 - 3
Carga
25,4
Fuerza de
38,1
50,8
50,8
apriete
127
38,1
25,4
Diámetro 25,4 Todas las chapas tienen 15,9 mm (5/8 pulg.) de espesor Todas las dimensiones están expresadas en milímetros
Figura A-1. Probeta para el ensayo de deslizamiento en compresión.
Bulón flojo (típico)
25,4 38,1
Bulón pretensado con
50,8
indicador directo de la
tensión según norma
IRAM (ASTM F959)
debajo de la cabeza
(típico)
177,8 101,6 25,4
25,4 38,1
Probeta (sombreada)
101,6
Todas las dimensiones son típicas Todas las chapas tienen un espesor de 15,9 mm (5/8 pulg.) Todas las dimensiones están expresadas en milímetros
Figura A-2. Conjunto de la probeta para el ensayo de fluencia lenta.
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Apéndice A2 - 4
APÉNDICE A3. ENSAYOS DE DESLIZAMIENTO
Los métodos y procedimientos aquí descriptos se utilizarán para determinar de manera experimental el coeficiente medio de fricción bajo carga estática de corta duración para las uniones abulonadas de alta resistencia. El coeficiente medio de fricción se debe determinar ensayando un conjunto de cinco probetas.
A3.1. EQUIPO PARA EL ENSAYO DE COMPRESIÓN
El equipo para ensayo ilustrado en la Figura A-3 posee dos componentes principales de carga, uno para aplicar una fuerza de apriete a las chapas que constituyen las probetas de ensayo y otro para aplicar una carga de compresión a la probeta de manera que la carga se transfiera en las superficies de contacto por fricción.
A3.1.1. Sistema para la aplicación de la fuerza de apriete
El sistema que aplica la fuerza de apriete consiste en una varilla roscada de 22,2 mm (7/8 pulg) de diámetro que atraviesa la probeta y un pisón de compresión a través de un agujero central. En ambos extremos de la varilla se utiliza una tuerca IRAM 5456 (ASTM A563) grado DH y a cada lado de la probeta de ensayo se utiliza una arandela endurecida.
Entre el pisón y la probeta hay una tuerca IRAM 5456 (ASTM A563) grado DH de 22,2 mm (7/8 pulg) de diámetro especialmente modificada en la cual los filetes de la rosca se han suavizado de manera que se deslice con poca resistencia sobre la varilla. Al bombear aceite hacia el pisón del agujero central, la varilla del pistón se extiende, forzando la tuerca especial contra una de las chapas externas de la probeta. Esta acción tracciona la varilla roscada y aplica una fuerza de apriete a la probeta, simulando el efecto de un bulón pretensado. Si el diámetro del agujero central del pisón es mayor que 25,4 mm (1 pulg), será necesario colocar arandelas planas adicionales en los extremos del pisón. El sistema de aplicación de la fuerza de apriete deberá ser capaz de aplicar una carga de al menos 218 MPa y deberá poder mantener esta carga durante la totalidad del ensayo con una precisión de 2,2 MPa.
A3.1.2. Sistema para la aplicación de la carga de compresión
Se debe aplicar una carga de compresión a la probeta hasta que se produzca el deslizamiento. Esta carga de compresión se debe aplicar mediante una máquina para ensayo de compresión o un marco de reacción utilizando un dispositivo de carga hidráulico. El dispositivo de carga y los elementos de apoyo necesarios deben ser capaces de soportar una fuerza de 534 kN. El sistema para la aplicación de la carga de compresión debe tener una precisión mínima igual al 1 % de la carga de deslizamiento.
Recomendación CIRSOC 305
Apéndice A3 - 5
Máquina de ensayo con cabezal esférico
Pistón y pisón del orificio central
Plancha Tuerca
Probeta (sombreada)
Tuerca
Varilla
Tuerca suavizada
Arandelas IRAM según norma (ASTM F436)
Base
La varilla y las tuercas tienen un diámetro de 22,2 mm (7/8 pulg.)
Figura A-3. Equipo para el ensayo de deslizamiento por compresión.
A3.2. INSTRUMENTACIÓN
A3.2.1. Fuerza de apriete
La fuerza de apriete se deberá medir con una precisión menor igual a los 2,2 kN. Esto se logra midiendo la presión en el pisón calibrado o colocando una celda de carga en serie con el pisón.
A3.2.2. Carga de compresión
Durante el ensayo, la carga de compresión se deberá medir mediante lectura directa de una máquina para ensayo de compresión, una celda de carga en serie con la probeta y el dispositivo para aplicar la carga de compresión o lecturas de la presión en un pisón de compresión calibrado.
A3.2.3. Deformación por deslizamiento
Se deberá medir el desplazamiento de la chapa central con respecto a las dos chapas exteriores. Este desplazamiento, llamado deslizamiento, será el promedio o bien el que se produce en el eje de la probeta. Esto se puede lograr utilizando el promedio de dos indicadores colocados en los dos bordes expuestos de la probeta o bien monitoreando el movimiento del cabezal de carga con respecto a la base. Si se utiliza este último método,
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Apéndice A3 - 6
es necesario cuidar que no haya juego en el sistema de carga antes de la aplicación de la carga. Las deflexiones se deben medir mediante indicadores con dial o con cualquier otro dispositivo calibrado que tenga una precisión de al menos 0,025 mm.
A3.3. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
La probeta se deberá instalar en el equipo de ensayo como se ilustra en la Figura A-3. Antes de aplicar la fuerza hidráulica de apriete, cada una de las chapas deberá estar en contacto con la varilla roscada de 22,2 mm (7/8 pulg), en una dirección opuesta a la carga de compresión prevista, para garantizar una deformación por deslizamiento. Se deberá posicionar las dos chapas exteriores de manera que la probeta quede perpendicular a la base y con ambas chapas en contacto con dicha base. Una vez posicionadas las chapas, se deberá activar el pisón del agujero central para producir una fuerza de apriete de 218 kN. Durante el ensayo, la fuerza de apriete aplicada se deberá mantener constante a 218 ± 2,2 kN, hasta que ocurra el deslizamiento.
Una vez aplicada la fuerza de apriete, el cabezal esférico de la máquina que aplica la carga de compresión se debe poner en contacto con la chapa central de la probeta. El cabezal esférico u otro dispositivo adecuado aseguran que la carga sea concéntrica. Al aplicar una carga de compresión menor o igual que 4,5 kN se activan o acoplan los indicadores de deslizamiento. El propósito de activar el o los indicadores de deslizamiento después de aplicar una pequeña carga es eliminar de la lectura la deformación inicial debida al acomodamiento de la probeta.
Una vez que los indicadores de deslizamiento estén listos, se deberá aplicar la carga de compresión a una velocidad que no supere los 110 kN por minuto ni 0,075 mm de desplazamiento por minuto hasta llegar a la carga de deslizamiento. El ensayo se deberá finalizar cuando se registre un deslizamiento mayor o igual que 1,27 mm (0,05 pulg).
Preferentemente la relación entre la carga y el deslizamiento se debería monitorear de manera continua utilizando una graficadora X-Y durante todo el ensayo, como alternativa en vez de datos continuos se pueden registrar suficientes pares de datos cargadeslizamiento para evaluar la carga de deslizamiento definida a continuación.
A3.4. CARGA DE DESLIZAMIENTO
En la Figura A-4 se ilustran relaciones carga-deslizamiento típicas. Generalmente se observan tres tipos de curvas, y la carga de deslizamiento asociada con cada una de ellas se define de la siguiente manera:
Curva (a):
La carga de deslizamiento es la carga máxima, siempre y cuando este máximo ocurra antes que se registre un deslizamiento de 0,5 mm (0,02 pulg).
Curva (b): La carga de deslizamiento es la carga a la cual la velocidad de deslizamiento aumenta bruscamente.
Curva (c)
La carga de deslizamiento es la carga correspondiente a una deformación de 0,5 mm (0,02 pulg). Esta definición se aplica cuando la curva cargadeslizamiento indica un cambio de respuesta gradual.
Recomendación CIRSOC 305
Apéndice A3 - 7
A3.5. COEFICIENTE DE FRICCIÓN
El coeficiente de fricción de una probeta individual, kS, se debe calcular de la siguiente manera. Se debe informar el coeficiente medio de fricción μ para un conjunto de cinco probetas.
ks
=
carga de deslizamiento 2 fuerza de apriete
(A3-1)
a b c Deslizamiento
Carga
Fuerza de apriete
Carga
0
0,5
1
Deslizamiento (mm)
Indica carga de deslizamiento (típica) Figura A-4. Definición de carga de deslizamiento.
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Apéndice A3 - 8
A3.6. MÉTODOS DE ENSAYO ALTERNATIVOS
Esta Recomendación permite utilizar métodos de ensayo alternativos para determinar el deslizamiento, siempre y cuando la precisión de la medición de las cargas y la fuerza de apriete satisfaga las condiciones presentadas en los capítulos precedentes. Por ejemplo, la carga de deslizamiento se puede determinar mediante un equipo para ensayo de tracción y no mediante un equipo de compresión siempre y cuando la superficie de contacto por bulón de la probeta de ensayo sea la indicada en la Figura A-1. Mientras la fuerza de apriete sea de al menos 218 kN se puede aplicar de cualquier manera, siempre y cuando se pueda establecer con una precisión de ± 1 %.
Recomendación CIRSOC 305
Apéndice A3 - 9
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Apéndice A3 - 10
APÉNDICE A4. ENSAYO DE FLUENCIA LENTA EN TRACCIÓN
La intención del método de ensayo descripto es garantizar que el recubrimiento no sufrirá una deformación significativa por fluencia lenta bajo acción de servicio sostenida. El ensayo también indicará la pérdida de fuerza de apriete en el bulón provocada por la compresión o la fluencia lenta del recubrimiento. Se deberán ensayar tres probetas idénticas.
A4.1. EQUIPO PARA EL ENSAYO
Se deberán utilizar probetas del tipo ilustrado en la Figura A-2. Las muestras por duplicado se deberán unir en una única disposición tipo cadena, utilizando bulones pasantes de manera de aplicar la misma carga a todas las probetas. Las probetas se deberán armar de manera que las chapas de la probeta se apoyen contra el bulón en una dirección opuesta a la carga de tracción aplicada. Se deberá cuidar el armado de las probetas para asegurar que los agujeros utilizados para insertar los bulones pasantes y los bulones utilizados para ensamblar la unión queden alineados. El nivel de carga, especificado en el artículo A4.2, se deberá mantener constante a ± 1 % mediante resortes, servo controladores, contrapesos u otros dispositivos adecuados. Los bulones utilizados para apretar las probetas entre sí deben ser bulones IRAM 5455 (ASTM A490) de 22,2 mm (7/8 pulg) de diámetro. Todos los bulones deben provenir de un mismo lote.
La fuerza de apriete en todos los bulones debe ser de al menos 218 kN. La fuerza de apriete se debe determinar calibrando la fuerza del bulón con el alargamiento del bulón, si es que se utilizan bulones estándares. Alternativamente, se permiten pasadores especiales que controlen la fuerza de apriete por otros mecanismos, tales como indicadores del par torsor de los bulones o extensímetros (strain gages). Se deben realizar al menos tres calibraciones utilizando la técnica seleccionada para la determinación de la fuerza en los bulones. Se debe calcular e informar el promedio de las tres calibraciones. El método utilizado para medir la fuerza en los bulones debe garantizar que la fuerza de apriete esté a ± 9 kN del valor promedio.
El deslizamiento relativo entre las chapas externas y las chapas centrales se debe medir con una precisión de 0,025 mm. Estos deslizamientos se deberán medir a ambos lados de cada probeta.
A4.2. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
La carga a aplicar a las probetas del ensayo de fluencia lenta será la acción de servicio permitida para bulones IRAM 5455 (ASTM A490) de 22,2 mm (7/8 pulg) de diámetro en uniones de deslizamiento crítico dada en el Capítulo 5 para la correspondiente categoría de coeficiente de fricción considerada. La carga se deberá aplicar a la probeta y mantener durante 1000 horas. La deformación por fluencia lenta de una probeta se calculará utilizando la lectura promedio de los dos desplazamientos a ambos lados de la probeta. La diferencia entre la lectura promedio luego de 1000 horas y la lectura promedio
Recomendación CIRSOC 305
Apéndice A4 - 11
inicial tomada media hora después de cargar las probetas se definirá como la deformación por fluencia lenta de la probeta. Este valor se deberá informar para cada una de las probetas. Si la deformación por fluencia lenta de cualquiera de las probetas es mayor que 0,127 mm (0,005 pulg), se considerará que el recubrimiento no ha superado el ensayo para el coeficiente de fricción utilizado. El recubrimiento se puede volver a ensayar de acuerdo con este Capítulo utilizando nuevas probetas, aplicando una carga correspondiente a un menor valor del coeficiente de fricción.
Si para todas las probetas el valor de la deformación por fluencia lenta resulta menor que 0,127 mm (0,005 pulg), las probetas se deberán cargar en tracción hasta llegar a una carga igual al producto entre la fuerza de apriete promedio y el coeficiente de fricción de diseño por dos, ya que existen dos planos de deslizamiento. La deformación por deslizamiento promedio que se produce bajo esta carga debe ser menor que 0,38 mm (0,015 pulg) para las tres probetas. Si la deformación supera este valor, se considerará que el recubrimiento no satisface los requisitos para el coeficiente medio de fricción utilizado. Se deberá informar el valor de la deformación correspondiente a cada una de las probetas.
Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
Apéndice A4 - 12
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Recomendación para Uniones Estructurales con Bulones de Alta Resistencia
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