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MX2012009571A - Estructuras de construccion sin soldadura. - Google Patents

Estructuras de construccion sin soldadura.

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Publication number
MX2012009571A
MX2012009571A MX2012009571A MX2012009571A MX2012009571A MX 2012009571 A MX2012009571 A MX 2012009571A MX 2012009571 A MX2012009571 A MX 2012009571A MX 2012009571 A MX2012009571 A MX 2012009571A MX 2012009571 A MX2012009571 A MX 2012009571A
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MX
Mexico
Prior art keywords
fastener
thread
structure according
fasteners
thread forming
Prior art date
Application number
MX2012009571A
Other languages
English (en)
Inventor
Lionel E Dayton
Richard Lukes
Original Assignee
Nucor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nucor Corp filed Critical Nucor Corp
Publication of MX2012009571A publication Critical patent/MX2012009571A/es

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Abstract

Una estructura de construcción que incluye un primer elemento de construcción y un segundo elemento de construcción puede ser conectada por una pluralidad de sujetadores, cada sujetador con una cabeza, una porción roscada que tiene una dureza total de entre HRB 70 y HRC 40, una porción de formación de rosca de al menos dureza HRC 50 permitiendo al sujetador formar roscas en al menos el segundo elemento de construcción de acero, y una porción delantera estriada de al menos dureza HRC 50 con un diámetro nominal entre 70 y 95% de diámetro mayor, de manera que el sujetador tiene la capacidad para proporcionar una relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 6.0 cuando el segundo elemento de construcción de acero tiene un grosor de 0.25 pulgadas (6.35 milímetros) y la porción delantera estriada tiene al menos un diámetro dentro del diámetro nominal entre 80 y 98% de diámetro mayor.

Description

ESTRUCTURAS DE CONSTRUCCION SIN SOLDADURA CAMPO DE LA INVENCION Esta invención se refiere a componentes de estructura de construcción ensamblados con poca o ninguna soldadura requerida en el sitio de construcción.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION Elementos estructurales de acero se pueden conectar para construir diversas estructuras de construcción. Diversos elementos estructurales, por ejemplo, juntas, vigas, viguetas, montantes, canales, puentes, plataformas, ganchos, ménsulas y otros componentes se pueden conectar juntos para formar una estructura. Típicamente, los elementos estructurales de acero han sido unidos soldando los elementos juntos, atornillando los elementos juntos o una combinación de ambos .
Las conexiones soldadas han sido utilizadas de manera efectiva en la construcción de estructuras; sin embargo, la soldadura de los elementos estructurales de acero juntos durante la edificación de una estructura de construcción requiere a un soldador entrenado con equipo de soldadura en el sitio de trabajo para realizar la soldadura. La dificultad de proporcionar conexiones soldadas aumenta con las condiciones difíciles y/o remotas del sitio de construcción, y a medida que aumenta el tamaño y altura de la estructura .
Los pernos de acero han sido utilizados en lugar de ciertas conexiones soldadas. Una conexión típica de la técnica anterior puede incluir un perno colocado en agujeros previamente perforados a través de los componentes que están siendo conectados y sujetados en su lugar con una tuerca. Para completar una conexión empernada, los agujeros de perno deben estar alineados lo suficiente para pasar el perno a través de los agujeros. Después, el perno debe ser mantenido mientras la tuerca es girada sobre el perno y apretada. La sujeción de una tuerca sobre el perno requiere que el instalador tenga acceso a ambos lados de la conexión. Para elementos estructurales grandes, el posicionamiento y sujeción de los elementos para alinear los agujeros de perno han sido una desventaja. Las conexiones empernadas han sido difíciles de completar cuando los agujeros pre-perforados no están lo suficientemente alineados, y se requirió tiempo y esfuerzo extra para fijar los elementos estructurales en su lugar para la alineación y empernado del agujero. Adicionalmente, el aprovisionamiento de los agujeros pre-perforados en cada elemento aumentó el número de partes únicas en el sitio de trabajo, aumentando la cantidad de tiempo requerido para asegurar que las partes apropiadas sean utilizadas en sus ubicaciones deseadas.
Otro problema de la técnica anterior es asegurar una pluralidad de elementos estructurales durante el ensamble de ciertas conexiones, tal como las conexiones dobles que involucran dos elementos que comparten pernos comunes en cualquier lado de una pieza central. Las regulaciones federales de la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) requieren que para dichas conexiones dobles, el primer elemento debe ser unido antes que el segundo elemento sea conectado. Esto típicamente requiere una conexión de perno extra para unir el primer elemento colocado a fin de no interferir con la colocación del segundo elemento. La complejidad incrementada del aprovisionamiento de agujeros pre-perforados y el cumplimiento con los requerimientos de aseguramiento de OSHA ha disminuido la eficiencia al producir e instalar los elementos estructurales .
Se han utilizado pernos de auto-perforación y auto-roscado en algunas conexiones de metal. Sin embargo, los pernos de auto-perforación y auto-roscado fueron cementados para proporcionar una dureza deseada. Los pernos cementados anteriores carecían de ductilidad, y la porción cementada se rompía cuando era cargada en algunas conexiones estructurales ocasionando una falla prematura del sujetador. Adicionalmente, en conexiones donde los pernos de auto-perforación previos podían ser utilizados, se requería tiempo de instalación adicional debido a la dificultad para impulsar los pernos. Se realizan muchas instalaciones de sujetador utilizando empujadores eléctricos o neumáticos, y para algunas aplicaciones, empujadores con mecanismos de impacto rotatorios han sido utilizados para suministrar la torsión necesaria para instalar ciertos sujetadores. Sin mecanismos de impacto, los empujadores típicamente han quedado limitados a sujetadores más pequeños que requieren torsión limitada. Se pueden utilizar mecanismos de impacto para empujar los sujetadores de auto-roscado a fin de formar roscas en el agujero perforado en el elemento estructural, y ciertos pernos previos de auto-perforación o auto-aterrajado requirieron empuje por impacto para empujar la porción de rosca del perno a través del elemento roscado. Para pernos más largos en el pasado, el empuje por impacto consumía tiempo y era ineficiente.
Se ha intentado utilizar pernos y tornillos de acero en ciertas aplicaciones para unir elementos de construcción de lámina metálica. Por ejemplo, la patente EUA 4,982,545 divulga un entramado que incluye elementos de alma y elementos de cuerda sujetados con tornillos. Sin embargo, los tornillos y pernos utilizados en el pasado para conexiones de hoja metálica han causado problemas de ensamble tal como desprendimiento, lo que ha originado el incremento en el tiempo para el ensamble y el incremento en costos por chatarra. El desprendimiento ocurre cuando la forma del agujero se deforma y/o el agujero se agranda de manera que las roscas del tornillo no pueden acoplar el material alrededor del agujero lo suficiente para apretar el tornillo o perno. Adicionalmente, los pernos de auto-perforación previos experimentaron altas tasas de inclinación o instalación en ángulo en aplicaciones de hoja metálica. El desprendimiento e inclinación requirieron re-trabajo o la instalación de tornillos adicionales para lograr la fuerza de conexión deseada, aumentado el tiempo y el costo de la instalación.
Los tornillos de auto-perforación de la técnica anterior típicos se muestran en las figuras 3? y 3B para conectar juntos componentes de hoja metálica. El tornillo tiene una cabeza, una porción de rosca que tiene un diámetro mayor y un diámetro menor, y una punta de auto-perforación que tiene una muesca o estría. En el pasado, después que la punta de auto-perforación perforó a través del material, la porción roscada se roscaría en el agujero. Debido a que las roscas típicamente no continuaban a la cabeza, la torsión de empuje tenía que ser controlada para evitar el desmonte del tornillo en el agujero. Estos tornillos fueron relativamente fáciles de desmontar en una aplicación de hoja metálica, ocasionando un tiempo incrementado para el ensamble y costos de chatarra incrementados. Adicionalmente, algunos sujetadores previos fueron adaptados para funcionar en un grosor de substrato particular, pero cuando los sujetadores fueron utilizados en otro grosor de material, los sujetadores no pudieron obtener el mismo rendimiento.
SUMARIO DE LA INVENCION Lo que se divulga es una estructura de edificio que comprende un primer elemento de construcción de acero y un segundo elemento de construcción de acero, conectados por una pluralidad de sujetadores, cada sujetador es de acero y comprende una cabeza con la capacidad para sujetar el primer elemento de construcción de acero al segundo elemento de construcción de acero con el sujetador instalado, una porción roscada adyacente a la cabeza, una porción de formación de rosca adyacente a la porción roscada de al menos una dureza HRC 50 adaptada para formar roscas en al menos el segundo elemento de construcción de acero, y una porción de paso estriada adyacente a la porción de formación de rosca de al menos una dureza HRC 50 con un diámetro nominal en un rango de 60% a 95% de diámetro mayor de la porción roscada adaptada para formar una abertura de sujetador, de manera que el sujetador tiene la capacidad para proporcionar una relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 6.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de 0.036 pulgadas a 0.084 pulgadas (0.914 milímetros a 2.133 milímetros) .
Alternativamente, los sujetadores pueden tener una relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 8.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de 0.036 pulgadas a 0.084 pulgadas (0.914 milímetros a 2.133 milímetros) . En otra alternativa todavía, los sujetadores pueden tener una relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 6.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de 0.036 pulgadas a 0.108 pulgadas (0.914 milímetros a 2.743 milímetros). Para ciertas aplicaciones, el grosor combinado del primer elemento de construcción de acero y el segundo elemento de construcción de acero en el sujetador puede ser no mayor que 0.125 pulgadas (3.175 milímetros) de grosor. En cualquier caso, los sujetadores pueden tener tuerca.
La porción roscada del sujetador adyacente a la cabeza puede tener una dureza total en un rango de HRB 70 y HRC 40. Adicionalmente, los sujetadores pueden tener hasta cinco roscas entre la porción roscada y la porción de formación de rosca que están endurecidas al menos a una dureza HRC 50. La porción roscada puede tener un ángulo de rosca menor que 60° y roscas ahusadas al revés. Alternativamente, el ángulo de rosca puede ser entre 40° y 50° .
En una alternativa, la porción roscada del sujetador adyacente a la cabeza puede tener una dureza de cementación de al menos HRC 50.
La porción de paso de la porción de paso estriada de los sujetadores puede incluir un punto fresado, y puede tener una dureza de al menos HRC 50. La porción de paso estriada se puede adaptar para formar una abertura de sujetador con un diámetro entre 62% y 85% de diámetro mayor de la porción roscada.
La porción de formación de rosca de los sujetadores puede tener una forma seleccionada de un grupo que consiste de cuadrilobular y pentalobular . La porción de formación de rosca puede tener una separación en longitud de 3 a 7 roscas.
La porción roscada del sujetador se puede extender adyacente a la cabeza del sujetador. Adicionalmente se puede colocar un elemento de sellado entre la cabeza y la porción roscada. La cabeza del sujetador puede ser socavada y adaptada para deformar el primer elemento de construcción de acero al apretar el sujetador. En alternativas en las cuales la cabeza es socavada, opcionalmente se puede colocar un elemento de sellado adyacente a la socavadura. De manera alternativa o adicional, la porción roscada puede comprender un diámetro mayor que se extiende dentro de 1.5 de la separación de rosca de la cabeza. Opcionalmente, se pueden proporcionar estrias en la socavadura. En cualquier caso, dichos sujetadores tienen la ventaja añadida de una resistencia incrementada al retroceso y son menos probables de aflojarse a causa de la vibración.
También se divulga una estructura de construcción que comprende un primer elemento de construcción de acero y un segundo elemento de construcción de acero conectados por una pluralidad de sujetadores, cada sujetador es de acero y comprende una cabeza con la capacidad para sujetar el primer elemento de construcción de acero al segundo elemento de construcción de acero con el sujetador instalado, una porción roscada adyacente a la cabeza, una porción de formación de rosca adyacente a la porción roscada de una dureza de al menos HRC 50 adaptada para formar roscas en al menos el segundo elemento de construcción de acero, y una porción de paso estriada adyacente a la porción de formación de rosca de una dureza de al menos HRC 50 con un diámetro nominal en un rango de 60% a 95% del diámetro mayor de la porción roscada adaptada para formar una abertura de sujetador, de manera que el sujetador tiene la capacidad para proporcionar una relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca de al menos 4.0 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 8.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de 0.054 pulgadas a 0.084 pulgadas (1.371 milímetros a 2.133 milímetros) .
Alternativamente, los sujetadores pueden proporcionar una relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca de al menos 4.0 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 10.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de 0.054 pulgadas a 0.084 pulgadas (1.371 milímetros a 2.133 milímetros). Alternativamente, los sujetadores pueden tener una relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca de al menos 3.5 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 6.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de 0.036 pulgadas a 0.084 pulgadas (0.914 milímetros a 2.133 milímetros).
En otra alternativa todavía, la relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca puede ser al menos 3.5 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 8.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de 0.036 pulgadas a 0.084 pulgadas (0.914 milímetros a 2.133 milímetros). Alternativamente, la relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca puede ser al menos 3.0 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 4.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de 0.036 pulgadas a 0.108 pulgadas (0.914 milímetros a 2.743 milímetros). Para ciertas aplicaciones, el grosor combinado del primer elemento de construcción de acero y el segundo elemento de construcción de acero en el sujetador puede ser no mayor que 0.125 pulgadas (3.175 milímetros) de grosor. En cualquier caso, los sujetadores pueden tener tuerca.
La porción roscada del sujetador adyacente a la cabeza puede tener una dureza total en un rango de HRB 70 a HRC 40. Adicionalmente , los sujetadores pueden tener hasta cinco roscas entre la porción roscada y la porción de formación de rosca que están endurecidas a una dureza de al menos HRC 50. La porción roscada puede tener un ángulo de rosca menor que 60° y roscas ahusadas al revés. Alternativamente, el ángulo de rosca puede ser entre 40° y 50° .
En una alternativa, la porción roscada del sujetador adyacente a la cabeza puede tener una dureza de cementación de al menos HRC 50.
La porción de paso de la porción de paso estriada de los sujetadores puede incluir un punto fresado, y puede tener una dureza de al menos HRC 50. La porción de paso estriada se puede adaptar para formar una abertura de sujetador con un diámetro entre 62% y 85% del diámetro mayor de la porción roscada.
La porción de formación de rosca de los sujetadores puede tener una forma seleccionada de un grupo que consiste de cuadrilobular y pentalobular . La porción de formación de rosca puede tener una separación en longitud de 3 a 7 roscas.
La porción roscada del sujetador se puede extender adyacente a la cabeza del sujetador. Adicionalmente se puede colocar un elemento de sellado entre la cabeza y la porción roscada. La cabeza del sujetador puede ser socavada y adaptada para deformar el primer elemento de construcción de acero al apretar el sujetador. En alternativas en las cuales la cabeza es socavada, opcionalmente se puede colocar un elemento de sellado adyacente a la socavadura . De manera alternativa o adicional, la porción roscada puede comprender un diámetro mayor que se extiende dentro de 1.5 de la separación de rosca de la cabeza. Opcionalmente, se pueden proporcionar estrias en la socavadura. En cualquier caso, dichos sujetadores tienen la ventaja añadida de una resistencia incrementada al retroceso y son menos probables de aflojarse a causa de la vibración.
En una alternativa, la estructura de construcción puede comprender un primer elemento de construcción de acero y un segundo elemento de construcción de acero conectados por una pluralidad de sujetadores, cada sujetador es de acero y comprende una cabeza con la capacidad para sujetar el primer elemento de construcción de acero al segundo elemento de construcción de acero con el sujetador instalado, una porción roscada adyacente a la cabeza que tiene una dureza total en un rango de HRB 70 a HRC 40, una porción de formación de rosca adyacente a la porción roscada de una dureza de al menos HRC 50 adaptada para formar roscas en al menos el segundo elemento de construcción de acero, y una porción de paso estriada adyacente a la porción de formación de rosca de una dureza de al menos HRC 50 con un diámetro nominal en un rango de 75% a 95% del diámetro mayor de la porción roscada adaptada para formar una abertura de sujetador, de manera que el sujetador tiene la capacidad para proporcionar una relación de torsión de falla a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 y una relación de torsión de falla a torsión de empuje mayor que 6.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de 0. 10 pulgadas a 0.32 pulgadas (2.54 milímetros a 8.128 milímetros) .
Alternativamente, los sujetadores pueden tener la capacidad para proporcionar una relación de torsión de falla a torsión de formación de rosca de al menos 3.75. Los sujetadores pueden tener una torsión de empuje no mayor que 50% de una torsión de formación de rosca. Los sujetadores pueden tener tuercas.
La porción de paso de la porción de paso estriada de los sujetadores puede tener un punto fresado, y puede tener una dureza de al menos HRC 50.
La porción de formación de rosca de los sujetadores puede tener una forma seleccionada de un grupo que consiste de cuadrilobular , pentalobular y hexalobular. La porción de formación de rosca puede tener una separación en longitud de 3 a 7 roscas.
Adicionalmente , los sujetadores pueden tener hasta cinco roscas entre la porción roscada y la porción de formación de rosca que son endurecidas a una dureza de al menos HRC 50. La porción roscada puede tener un ángulo de rosca menor que 60° y roscas ahusadas al revés. Alternativamente, el ángulo de rosca puede ser entre 40° y 50° .
También se divulga una estructura de construcción que comprende un primer elemento de construcción de acero y un segundo elemento de construcción de acero conectados por una pluralidad de sujetadores, cada sujetador es de acero y comprende una cabeza con la capacidad para sujetar el primer elemento de construcción de acero al segundo elemento de construcción de acero con el sujetador instalado, una porción roscada adyacente a la cabeza que tiene una dureza total en un rango de HRB 70 a HRC 40, una porción de formación de rosca adyacente a la porción roscada de al menos una dureza HRC 50 adaptada para formar roscas en al menos el segundo elemento de construcción de acero, y una porción de paso estriada adyacente a la porción de formación de rosca de al menos una dureza HRC 50 con un diámetro nominal en un rango de 80% a 92% de diámetro mayor de la porción roscada adaptada para formar una abertura de sujetador, de manera que el sujetador tiene la capacidad para proporcionar una relación de torsión de falla a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 y una relación de torsión de falla a torsión de empuje mayor que 10 cuando el segundo elemento de construcción de acero tiene un grosor de 0.25 pulgadas (6.35 milímetros) .
Alternativamente, los sujetadores pueden tener la capacidad para proporcionar una relación de torsión de falla a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 y una relación de torsión de falla a torsión de empuje mayor que 10 sobre un rango de grosor del segundo elemento de construcción de acero de 0.25 pulgadas a 0.38 pulgadas (6.35 milímetros a 9.652 milímetros). Los sujetadores pueden tener una torsión de empuje no mayor que 50% de una torsión de formación de rosca. Los sujetadores pueden tener tuercas.
La porción de paso de la porción de paso estriada de los sujetadores puede tener un punto fresado, y puede tener una dureza de al menos HRC 50.
La porción de formación de rosca de los sujetadores puede tener una forma seleccionada de un grupo que consiste de cuadrilobular , pentalobular y hexalobular. La porción de formación de rosca puede tener una separación en longitud de 3 a 7 roscas.
Adicionalmente, los sujetadores pueden tener hasta cinco roscas entre la porción roscada y la porción de formación de rosca que son endurecidas a una dureza de al menos HRC 50. La porción roscada puede tener un ángulo de rosca menor que 60° y roscas ahusadas al revés. Alternativamente, el ángulo de rosca puede ser entre 40° y 50° .
Al menos una porción de la porción roscada del sujetador puede cumplir con una especificación seleccionada del grupo que consiste de las especificaciones ASTM A307, AST A325, ASTM A354, y ASTM A490. De manera alternativa o adicional, al menos una porción de la porción roscada del sujetador puede cumplir con una especificación seleccionada de un grupo que consiste de SAE J429 Grado 2, SAE J429 Grado 5, y SAE J429 Grado 8.
Alternativamente, una estructura de construcción puede comprender un primer elemento de construcción de acero y un segundo elemento de construcción de acero conectados por una pluralidad de sujetadores, cada sujetador es de acero y comprende una cabeza con la capacidad para sujetar el primer elemento de construcción de acero al segundo elemento de construcción de acero con el sujetador instalado, una porción de paso ahusada que tierie un ángulo en el rango de 30 a 60° de una dureza de al menos HRC 50 adaptada para iniciar en un agujero piloto en al menos el segundo elemento de construcción de acero, una porción de formación de rosca de al menos una dureza HRC 50 adaptada para roscar el sujetador en al menos el segundo elemento de construcción de acero, y una porción roscada que tiene una dureza total en un rango de aproximadamente HRB 70 a HRC 40, de manera que el sujetador tiene la capacidad para proporcionar una relación de torsión de falla a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 y una relación de torsión de falla a torsión de empuje mayor que 10 cuando el segundo elemento de construcción de acero tiene un grosor de 0.25 pulgadas (6.35 milímetros) y el agujero piloto tiene al menos un diámetro dentro del diámetro nominal de 80 98% del diámetro mayor.
Los sujetadores pueden tener una torsión de empuje no mayor que 50% de una torsión de formación de rosca. Los sujetadores pueden tener tuercas.
La porción de paso ahusada de los sujetadores puede tener una dureza de inducción de al menos HRC 50.
La porción de formación de rosca de los sujetadores puede tener una forma seleccionada de un grupo que consiste de cuadrilobular , pentalobular y hexalobular. La porción de formación de rosca puede tener una separación en longitud de 3 a 7 roscas.
Adicionalmente, los sujetadores pueden tener hasta cinco roscas entre la porción roscada y la porción de formación de rosca que son endurecidas a una dureza de al menos HRC 50. La porción roscada puede tener un ángulo de rosca menor que 60° y roscas ahusadas al revés.
Alternativamente, el ángulo de rosca puede ser entre 40° y 50° .
Al menos una porción de la porción roscada del sujetador puede cumplir con una especificación seleccionada del grupo que consiste de las especificaciones ASTM A307, ASTM A325, ASTM A354, y ASTM A490. De manera alternativa o adicional, al menos una porción de la porción roscada del sujetador puede cumplir con una especificación seleccionada de un grupo que consiste de SAE J429 Grado 2, SAE J429 Grado 5, y SAE J429 Grado 8.
También se describe un método para conectar una pluralidad de elementos en una conexión de construcción que comprende proporcionar un primer elemento de construcción que tiene una primera superficie de montaje y una segunda superficie de montaje opuesta a la primera superficie de montaje y un primer grosor de elemento entre las mismas, proporcionar al menos un sujetador que tiene una porción de formación de rosca y una porción roscada, colocar un segundo elemento de construcción que tenga una primera abertura adyacente a la primera superficie de montaje, instalar el sujetador a través de la primera abertura y formar roscas en una abertura de sujetador a través del grosor del primer elemento conectando el segundo elemento al primer elemento con la porción de formación de rosca extendiéndose a través de la segunda superficie de montaje, colocar un tercer elemento de construcción que tiene una segunda abertura mayor que el diámetro mayor de la porción roscada adyacente a la segunda superficie de montaje de manera que la segunda abertura queda colocada sobre la porción roscada, e instalar una tuerca sobre la porción roscada para conectar el tercer elemento al primer elemento.
El paso de proporcionar al menos un sujetador puede incluir proporcionar un sujetador de acero que comprenda una cabeza con la capacidad para sujetar el segundo elemento de construcción a la primera superficie de montaje con el sujetador instalado, una porción roscada adyacente a la cabeza que tiene una dureza total en un rango de HRB 70 a HRC 40, una porción de formación de rosca adyacente a la porción roscada de al menos una dureza HRC 50 adaptada para formar roscas en la abertura del sujetador, y una porción de paso estriada adyacente a la porción de formación de rosca de al menos una dureza HRC 50 con un diámetro nominal en un rango de 80% a 98% de diámetro mayor de la porción roscada adaptada para formar la abertura de sujetador, de manera que el sujetador se puede atornillar y tiene la capacidad para proporcionar una relación de torsión de falla a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 cuando el grosor del primer elemento es 0.25 pulgadas (6.35 milímetros).
Adicionalmente, el método además puede incluir, después del paso de proporcionar un primer elemento, proporcionar la abertura de sujetador a través del grosor del primer elemento, y donde el paso de proporcionar al menos un sujetador comprende proporcionar un sujetador de acero que comprenda una cabeza con la capacidad para sujetar el segundo elemento de construcción a la primera superficie de montaje con el sujetador instalado, una porción de paso ahusada que tenga un ángulo de 30 a 60° de una dureza de al menos HRC 50 adaptada para iniciar en la abertura del sujetador en el grosor del primer elemento, una porción de formación de rosca de una dureza de al menos HRC 50 adaptada para roscar el sujetador en la abertura del sujetador, y una porción roscada que tiene una dureza total en un rango de aproximadamente HRB 70 a HRC 40, de manera que el sujetador se puede atornillar y tiene la capacidad para proporcionar una relación de torsión de falla a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 cuando el grosor del primer elemento es 0.25 pulgadas (6.35 milímetros) y la abertura de sujetador ti'ene al menos un diámetro dentro del diámetro nominal en un rango de 80 a 98% del diámetro mayor.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La figura 1 es una vista en perspectiva parcial de un sistema de vigueta de piso de la presente divulgación; La figura 2 es una vista en perspectiva parcial de una modalidad alternativa del sistema de vigueta de piso de la figura 1; Las figuras 3A y 3B son vistas laterales de los pernos de auto-perforación de la técnica anterior; La figura 3C es una vista lateral de un perno de auto-roscado de la técnica anterior; Las figuras 4A y 4B son vistas lateral y de extremo respectivamente de un sujetador de formación de rosca de la presente divulgación; La figura 4C incluye porciones de formación de rosca alternativas del sujetador de la figura 4A; La figura 4D ilustra secciones transversales alternativas a través de la porción de formación de rosca que se muestra en la figura 4C; Las figuras 5A y 5B son vistas lateral y de extremo respectivamente de un sujetador de formación de rosca, de auto-perforación de la presente divulgación; Las figuras 5C y 5D son vistas lateral y de extremo respectivamente de un sujetador de formación de rosca, de auto-perforación alternativo de la presente divulgación; La figura 5E incluye vistas laterales de tornillos distanciadores de formación de rosca, de auto-perforación de la presente divulgación; La figura 6 es un gráfico de torsión sobre tiempo durante la instalación representando el sujetador de formación de rosca de la figura 4A instalado en una hoja de acero que tiene un grosor de aproximadamente 0.25 pulgadas (6.35 milímetros); La figura 7 es un gráfico de torsión a tiempo extra durante la instalación que representa sujetadores de formación de rosca alternativos de la figura 4A instalados en una hoja de acero que tiene un grosor de aproximadamente 0.25 pulgadas (6.35 milímetros); La figura 8 es un gráfico de torsión a tiempo extra durante la instalación para un sujetador de auto-perforación comparativo instalado en una hoja de acero que tiene un grosor de aproximadamente 0.25 pulgadas (6.35 milímetros); La figura 9A es un gráfico de torsión de formación de rosca, torsión de falla, y relaciones de torsión de falla a torsión de formación de rosca para un sujetador de formación de rosca, de auto-perforación con un diámetro mayor de de pulgada (6.35 milímetros) de la figura 5A' y una muestra comparativa instalada en hojas de acero de varios grosores ; La figura 9B es un gráfico de torsión de formación de rosca, torsión de falla, y relaciones de torsión de falla a torsión de formación de rosca para un sujetador de formación de rosca, de auto-perforación con un diámetro mayor de 3/8 de pulgada (9.52 milímetros) de la figura 5A y una muestra comparativa instalada en hojas de acero de varios grosores ; La figura 10 es un gráfico de torsión a tiempo extra durante la instalación para el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación de la figura 5A instalado en dos hojas de acero que tienen un grosor combinado de aproximadamente 0.06 pulgadas (1.52 milímetros); La figura 11 es un gráfico de torsión a tiempo extra durante la instalación para sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación alternativos de la figura 5A instalados en dos hojas de acero que tienen un grosor combinado de aproximadamente 0.06 pulgadas (1.52 milímetros); La figura 12 es un gráfico de torsión a tiempo extra durante la instalación para el sujetador de auto-perforación comparativo instalado en dos hojas de acero que tienen un grosor combinado de aproximadamente 0.06 pulgadas (1.52 milímetros); Las figuras 13A a 13D son gráficos de torsión de asentamiento calculada para sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación de de pulgada (6.35 milímetros) y muestras comparativas para varios grosores de material; La figura 14 es un gráfico de torsión a tiempo extra durante la instalación para el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación de la figura 5A instalado en una hoja de acero que tiene un grosor de aproximadamente 0.187 pulgadas (4.749 milímetros); La figura 15 es un gráfico de torsión a tiempo extra durante la instalación para un sujetador de auto-perforación comparativo instalado en una hoja de acero que tiene un grosor de aproximadamente 0.187 pulgadas (4.749 milímetros) ; La figura 16 es un asiento de vigueta montado a nivel; La figura 17 es un asiento de vigueta alternativo; Las figuras 18A - 18C son vistas en perspectiva de una conexión empernada de dos elementos de puente; La figura 19 es una vista lateral de una conexión empernada de dos elementos estructurales; La figura 20 es una vista en perspectiva de una conexión de asiento empernada para una vigueta en un reborde de columna; La figura 21A es una vista superior de una conexión de asiento empernado en una sección estructural hueca; Las figuras 21B y 21C son vistas superiores de conexiones de asiento empernadas sobre una sección estructural hueca; La figura 22A es una vista en perspectiva de una conexión de vigueta sobre una viga de reborde ancho; La figura 22B es una vista en perspectiva de una conexión de vigueta alternativa en una viga de reborde ancho; La figura 23 es una vista lateral de la conexión de vigueta de la figura 22B; La figura 24 es una vista en sección transversal parcial a través de la conexión de vigueta de la figura 23; Las figuras 25A y 25B son vistas en perspectiva de vigueta y puntal de viga de reborde ancho; La figura 26 es una vista en corte de prospectiva parcial del sistema de vigueta de piso de la figura 1; La figura 27 es una vista en prospectiva de viguetas con puente diagonal; Las figuras 28A-28C son vistas en sección parcial que muestran conexiones de elementos de puente a viguetas de la figura 27; La figura 29 es una vista en perspectiva despiezada de la figura 27; La figura 30 es una vista detallada en perspectiva de la figura 27; La figura 31 es una vista en perspectiva de una pluralidad de viguetas y una vigueta que está siendo levantada por una grúa; La figura 32 es una vista en perspectiva de una configuración de puente en cuña; La figura 33 es una vista en prospectiva de una vigueta con punte horizontal y conexión que termina en pared; La figura 34 es una vista lateral parcial de una junta articulada estructural de un sistema de construcción de metal ; La figura 34A es una vista en sección transversal parcial de la junta articulada de la figura 26; La figura 35 es una vista superior parcial de una junta de solape con travesaño; La figura 36 es una vista superior parcial de una junta de solape con travesaño montada insertada; La figura 37 es una vista superior parcial de una junta de solape con travesaño montada a nivel; La figura 38 es una vista superior parcial de una conexión de esquina de travesaño; La figura 39 es una vista superior parcial de una conexión de travesaño anidada montada a nivel; La figura 40 es una vista lateral parcial de una conexión de travesaño de alero alte- La figura 41 es una vista en perspectiva parcial de una junta de solape de correa; Las figuras 42A a 42C son vistas en perspectiva parciales de conexiones de correa alternativas a una viga de techo; La figura 43 es una vista en perspectiva parcial de una conexión de correa en un valle de techo; La figura 44 es una vista de extremo parcial de una conexión de un batiente de puerta a un travesarlo; La figura 45 es una vista de extremo parcial de una conexión de un batiente de puerta a un elemento de cabio; La figura 46 es una vista lateral parcial de una junta articulada estructural alternativa; La figura 47 es una vista lateral parcial de una conexión de elemento de cabio y columna; La figura 48 es una vista lateral parcial de una conexión de elementos de viga de entrepiso y una columna; Las figuras 49A y 49B es una vista lateral parcial de una conexión alternativa de elementos de viga de entrepiso a una columna; La figura 49C es una conexión de la técnica anterior de los elementos de viga de entrepiso a una columna; La figura 50 es otra conexión alternativa todavía de la conexión de los elementos de viga de entrepiso a una columna ; La figura 51 es una vista lateral de una conexión de cabios a una columna; La figura 52 es una vista lateral de una conexión alterna de un cabio a una columna; La figura 53 es una conexión de mangueta de pared de extremo a una columna y viga de techo; La figura 54 es una vista de extremo de una extensión de alero; Las figuras 55A y 55B es una conexión de apuntalamiento diagonal; La figura 55C es una conexión de la técnica anterior de apuntalamiento diagonal; La figura 56 es una vista lateral . de un apuntalamiento diagonal alternativo; La figura 57 es una vista en sección transversal parcial que muestra la conexión de un pilar de tubo; La figura 58 es una vista lateral parcial de una columna de viento y conexión de montante; Las figuras 59A y 59B son vistas de puntales de varilla y cable para uso con conexiones de montante tal como se muestra en la figura 58; La figura 60A es una vista en perspectiva de una conexión de transición de correa; La figura 60B es una vista lateral de la conexión de transición de correa de la figura 52B; La figura 61 es una vista lateral de una conexión de parapeto; La figura 62 es una vista lateral de una conexión de tabla; La figura 63A es una vista lateral de una conexión de carril de grúa; La figura 63B es una vista en sección transversal a través del carril de grúa de la figura 55; La figura 64 es una vista lateral parcial de una unión de pared de concreto; La figura 65 es una vista en sección transversal parcial de una conexión solapada de dos paneles de metal corrugado ; La figura 66 es una vista en sección transversal parcial de un panel rellenador de la presente divulgación; La figura 67 es una vista en sección transversal parcial de un panel rellenador de la técnica anterior; La figura 68 es una vista lateral de una vigueta con un colgante de utilidad; La figura 69 es una vista en sección transversal parcial del colgante de utilidad de la figura 60; La figura 70 es una vista detallada en partes del colgante de utilidad de la figura 60; La figura 71 es una vista en perspectiva parcial de una vigueta con un puntal de soporte fuera de panel; La figura 72 es una vista en perspectiva parcial de elementos de tirante de refuerzo asegurados a un elemento de soporte; La figura 73 es una vista en perspectiva parcial de una conexión alternativa de elementos de tirante de refuerzo a un elemento de soporte; La figura 74 es una vista en perspectiva parcial de elementos de tirante de refuerzo asegurados a un elemento de soporte con un elemento de bloqueo instalado; La figura 75 es una vista en perspectiva parcial de un entramado apuntalado asegurado a un entramado de viga; La figura 76 es una vista en secciones parcial de un cabio de cumbrera y conexión de cabio; La figura 77 es una vista en perspectiva parcial del entablado de techo asegurado a un armazón de pared de entramado; La figura 78 es una vista en perspectiva parcial de una conexión de muro portante; La figura 79 es una vista en perspectiva parcial que muestra una unión de fijación; La figura 80 es una vista en perspectiva parcial de una conexión de un elemento de brochal; La figura 81 es una vista en perspectiva parcial de una conexión de un elemento de brochal alterno y una vista despiezada del elemento de brochal; La figura 82 es una vista en sección parcial de una conexión de pared exterior y entramado de piso; La figura 83 es una vista lateral parcial de un elemento de entramado asegurado a un entramado de pared de acero; y La figura 84 es una vista lateral y superior de un elemento de entramado asegurado a un entramado de viga.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Volviendo ahora a las figuras 1 y 2, una estructura de construcción puede incluir un sistema de vigueta de piso 100 y al menos una carga y típicamente dos o más elementos portantes 110. El sistema de vigueta de piso 100 puede comprender una pluralidad de viguetas 40 transversales al elemento portante de carga 110 separadas entre los elementos portantes de carga 110, y soportando una plataforma de acero 42. La plataforma de acero 42 típicamente está hecha de un elemento corrugado lado-a-lado, cubierto por una losa de 'concreto 44. El elemento portante de carga 110 puede incluir una viga 46 como se muestra en la figura 1. Alternativamente, el elemento portante de carga 110 puede ser una pared portante de carga 48 que comprenda una pluralidad de entramados 50 como se muestra en la figura 2. El elemento portante de carga puede comprender otros elementos estructurales según se desee para soportar el sistema de viguetas de piso 100.
Diversos elementos de construcción en la estructura de construcción se pueden conectar juntos y asegurar a través de una pluralidad de sujetadores de formación de rosca 52 tal como se muestra en la figura 4A, o a través de una pluralidad de sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 tal como se muestra en la figura 5A, o a través de una pluralidad de sujetadores de auto-perforación, de formación de rosca cementados tal como se muestra en la figura 5C. Por ejemplo, un primer elemento de construcción de acero, tal como una vigueta 40, puede ser conectado a un segundo elemento de construcción de acero, tal como el elemento portante de carga 110, a través de una pluralidad de sujetadores de formación de rosca 52, o a través de una pluralidad de sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54.
Cada sujetador de formación de rosca 52 es un sujetador de acero que tiene una porción delantera ahusada 62 que se ahusa a un ángulo en un rango de 30° a 60° de dureza de inducción en escala de dureza de Rockwell C de al menos 50 (HRC) adaptada para iniciar en un agujero piloto 70, el cual puede ser pre-perforado, pre-aguj erado o de otra manera formado, en al menos el segundo elemento de construcción de acero, tal como se muestra en las figuras 8 y 9. El sujetador de formación de rosca 52 incluye una porción de formación de rosca 66 de al menos dureza HRC 50 adaptada para roscar el sujetador 52 en al menos el segundo elemento de construcción, y una porción roscada 64 adyacente a la porción de formación de rosca 66. Tal como se utiliza en la presente especificación y las reivindicaciones anexas, la palabra adyacente significa ya sea adjunta o cercana; tal como aquí se utiliza, las características adyacentes pueden o no estar contiguas. El sujetador de formación de rosca 52 tiene una cabeza 63 con la capacidad para sujetar el primer elemento de construcción de acero al segundo elemento de construcción de acero con el sujetador 52 instalado. La porción roscada 64 tiene un diámetro mayor 58, es decir, el diámetro del sujetador en la punta de la rosca, y un diámetro menor 59, es decir, el diámetro del sujetador en la raíz de la rosca, como se muestra en la figura 4. El sujetador 52 tiene una separación de rosca deseada 60, es decir, la distancia desde una punta " de rosca a la punta de rosca adyacente a lo largo de la longitud del sujetador, como se muestra en la figura 4A.
Al menos una porción de la porción roscada 64 de los sujetadores que forman rosca 52 adyacentes a la cabeza 63 pueden tener una dureza entre aproximadamente dureza en escala de Rockwell B (HRB) 70 Y HRC 40. En una alternativa, al menos una porción de la porción roscada 64 tiene una dureza total entre aproximadamente HRC 25 y HRC 34. En una alternativa, al menos una porción de la porción roscada 64 tiene una dureza total entre aproximadamente HRB 70 y HRB 100. En una alternativa, al menos una porción de la porción roscada 64 tiene una dureza total entre aproximadamente HRC 19 y HRC 30. En una alternativa, al menos una porción de la porción roscada 64 tiene una dureza total entre aproximadamente HRC 26 y HRC 36. En otra alternativa todavía, al menos una porción de la porción roscada 64 tiene una dureza total entre aproximadamente HRC 33 y HRC 39. La dureza de al menos una porción de la porción roscada 64 puede ser seleccionada para cumplir con ASTM A307, ASTM A325, ASTM A354, ASTM A490 u otro sujetador estándar. De manera alternativa o adicional, la dureza de al menos una porción de la porción roscada 64 puede ser seleccionada para cumplir con SAE J429 Grado 2, SAE J429 Grado 5, y SAE J429 Grado 8 u otro sujetador estándar. Adyacente a la porción roscada 64, la porción de formación de rosca 66 puede tener una dureza mayor que aproximadamente HRC 50, y puede ser mayor que aproximadamente HRC 54. Hasta 5 roscas entre la porción roscada 64 y la porción de formación de rosca 66 pueden ser endurecidas al menos a HRC 50 o al menos HRC 54, y al menos una mayoría de la porción roscada 64 de los sujetadores de formación de rosca 52 es endurecido en profundidad de manera que el sujetador es dúctil a través de la porción roscada. Conforme el sujetador de formación de rosca 52 es instalado conectando un primer elemento de construcción de acero y un segundo elemento de construcción de acero, el sujetador 52 puede ser apretado para sujetar el primer elemento entre la cabeza 63 y las roscas formadas en el segundo elemento de construcción. Conforme el sujetador de formación de rosca 52 es apretado, una porción de la porción roscada dúctil 64 entre la cabeza 63 y las roscas que acoplan el segundo elemento de construcción se alarga proporcionando una carga de sujeción en la conexión de acuerdo con los requerimientos de diseño. En el pasado, los sujetadores de formación de rosca tenían roscas endurecidas por cementación que no se podían alargar al sujetarse sin el riesgo de fractura o fragilidad por el hidrógeno. Los sujetadores de formación de rosca 52 presentes tienen suficiente ductilidad para conexiones estructurales tales como conexiones de resbalamiento crítico en donde los materiales unidos son sujetados juntos sin resbalamiento por la tensión inducida en los sujetadores.
El sujetador de formación de rosca 52 puede tener un diámetro mayor entre aproximadamente de pulgada (6.35 milímetros), o más pequeño, y 1 1/2 pulgadas (38.1 milímetros), o más grande. En una conexión del primer y segundo elementos de construcción de acero, el primer elemento de construcción de acero puede tener un agujero pasante 72 que tiene un diámetro mayor que el diámetro mayor del sujetador 52. El segundo elemento de construcción de acero tiene el agujero piloto 70 alineado con el agujero pasante en el primer elemento, el agujero piloto es más pequeño que el diámetro mayor del sujetador 52, y típicamente más grande que el diámetro menor, aunque para aplicaciones de metal delgadas, tal como más delgado que calibre 14, o menor que calibre 16, el agujero piloto puede ser más pequeño que el diámetro menor. Los agujeros piloto pre-perforados o pre-agujerados 70 en el segundo elemento de construcción de acero se pueden adaptar para instalar sujetadores de formación de rosca 52, los agujeros piloto 70 tienen un diámetro de perforación entre aproximadamente 70% y 98% del diámetro mayor 58. Alternativamente, los diámetros de perforación de los agujeros piloto p'ara instalar los sujetadores de formación de rosca 52 pueden ser entre aproximadamente 80% y 98% del diámetro mayor 58, y alternativamente entre aproximadamente 80% y 95% del diámetro mayor. El diámetro del agujero piloto puede ser seleccionado con base en el grosor del segundo elemento de construcción, el diámetro mayor del sujetador, y la torsión de formación de rosca deseada. El sujetador de formación de rosca 52 es instalado a través del agujero pasante 72 y rotado en el agujero piloto 70. La porción de formación de rosca 66 forma roscas en la perforación del agujero piloto para que la porción roscada 64 acople el segundo elemento. El sujetador de formación de rosca 52 es apretado para sujetar el primer elemento entre la cabeza 63 y las roscas formadas en el segundo elemento. Alternativamente, el primer y segundo elementos son proporcionados con agujeros piloto y la porción de formación de rosca 66 forma roscas en la perforación de los agujeros piloto en el primer y segundo elementos para que la porción roscada 64 acople el primer y el segundo elementos. Opcionalmente, el sujetador de formación de rosca 52 puede incluir una porción de vástago no roscada (que no se muestra) entre la cabeza 63 y la porción roscada 64 tal como se desea para la conexión. En caso de proporcionarse, la longitud de una porción de vástago no roscada y la longitud axial de la porción roscada 64 se pueden- seleccionar de acuerdo con el grosor del primer y segundo elementos de construcción y la longitud deseada del acoplamiento de rosca. Por ejemplo, en algunas conexiones de tipo portante con roscas excluidas del plano portante, se puede esperar que una porción de vástago no roscada (que no se muestra) tenga una longitud mayor que el grosor del primer elemento de construcción de manera que la porción roscada 64 acopla el segundo elemento de construcción sujetando el primer elemento de construcción entre la cabeza 63 y las roscas acoplando el segundo elemento de construcción. En cualquier caso, el acoplamiento roscado con el primer y/o segundo elemento de construcción actúa como una tuerca, y en algunas aplicaciones, ninguna tuerca puede ser requerida con base en los requerimientos del diseño. Ejemplos de varias configuraciones de instalación de agujeros pasantes y agujeros piloto de sujetadores de formación de rosca 52 se divulgan en aplicaciones aquí descritas, y cada aplicación divulgada no queda limitada a la configuración descrita .
En el gráfico de la figura 6 se muestra la torsión de instalación con el paso del tiempo para 5 muestras de prueba del sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 identificadas como las pruebas 360-80901-60 del fabricante, representativas de la porción de formación de rosca y la porción roscada del sujetador de formación de rosca 52 que tiene un diámetro mayor de 3/8 pulgadas (9.52 milímetros) instalado en un agujero piloto a 175 revoluciones por minuto en una placa gruesa de H de pulgada (6.35 milímetros). A medida que el sujetador de formación de rosca 52 es empujado en el agujero piloto en la placa gruesa de H de pulgada (6.35 milímetros), una torsión de formación de rosca 74 es la torsión más grande utilizada para rotar la porción de formación de rosca 66 del sujetador de formación de rosca 52 en el agujero piloto 70 formando roscas en el agujero piloto. Después que la cabeza 63 hace contacto con el primer elemento de construcción, una rotación adicional avanza la porción roscada 64 en la abertura del sujetador roscado con torsión en incremento a medida que la cabeza sujeta los elementos contra las roscas formadas en el segundo elemento. El operador deja de apretar el sujetador a una torsión de asentamiento 78 ya que se desea que sea menor que la torsión de falla 80. La torsión de empuje 76 es la torsión justo antes del incremento de torsión para el asentamiento, como se muestra en la figura 6. La rotación continuada del sujetador además puede aumentar la torsión necesaria para girar el sujetador hasta que la conexión empernada falla a la torsión de falla 80. El modo de falla típicamente es determinado por el grosor de los elementos de construcción y el diámetro mayor 58 del sujetador. Cuando el elemento de construcción en el cual se forman las roscas es un material delgado tal como menor que calibre 14, o menor que calibre 16, el material del elemento de construcción se puede deformar o fracturar y el sujetador se desprende a una torsión de desmonte. La torsión de falla 80 generalmente se refiere a la torsión de desmonte en elementos de construcción de grosor más delgado. Para ciertos grosores de material, el sujetador se fracturará a la torsión de falla 80.
La torsión de instalación con el paso del tiempo para el sujetador de formación de rosca 52 se midió utilizando sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 instalados en un agujero piloto pre-perforado para negar los efectos de la porción delantera estriada. Cinco muestras con un diámetro mayor de 3/8 de pulgada (9.52 milímetros) fueron instaladas a 175 revoluciones por minuto en los agujeros piloto en un elemento de acero con un grosor de aproximadamente 0.25 pulgadas (6.35 milímetros) y trazados en el gráfico de la figura 6. La torsión de formación de rosca 74, tal como se muestra en el gráfico de la figura 6, es menor que aproximadamente 200 pulgadas-libras (2.303 kilogramos-metros) . La torsión de empuje 76, antes que la torsión suba al asentamiento, es menor que aproximadamente 25 pulgadas-libras (0.287 kilogramos-metros). La torsión de falla 80 es mayor que 600 pulgadas-libras (6.911 kilogramos-metros) . Para algunas muestras, la torsión de falla es mayor que 700 pulgadas-libras (8.063 kilogramos-metros), y una muestra mayor que aproximadamente 900 pulgadas-libras (10.367 kilogramos-metros) . La torsión de falla 80 mostrada en la figura 6 es una torsión de desmonte para 4 de las 5 muestras.
El trazo identificado como "A" en la figura 6 muestra una caída a 0 pulgadas-libras después de alcanzar la torsión de falla debido a que el sujetador A se fracturó a la torsión de falla. La relación de la torsión de falla a la torsión de formación de rosca es al menos 3.0 y la relación de la torsión de falla a la torsión de empuje puede ser mayor que 6.0 cuando el elemento de acero tiene un grosor de 0.25 pulgadas (aproximadamente 6.35 milímetros) y el agujero piloto tiene al menos un diámetro dentro del diámetro nominal entre 85 y 90% de diámetro mayor. Alternativamente, la relación de torsión de falla a torsión de empuje puede ser mayor que 10, y puede ser mayor que 20. La relación de la torsión de falla a torsión de empuje puede ser tan alta como 50 a 100, o más, cuando el segundo elemento de construcción tiene un grosor de 0.25 pulgadas (6.35 milímetros) y el agujero piloto tiene al menos un diámetro dentro del diámetro nominal entre 80 y 98% de diámetro mayor.
En la figura 7 se muestra una prueba adicional de sujetadores de formación de rosca 52 de 3/8 de pulgada (9.52 milímetros) de diámetro mayor. Al igual que con el experimento mostrado en la figura 6, la torsión de instalación con el paso del tiempo para el sujetador de formación de rosca 52 fue medida utilizando diez muestras de sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, identificadas como las muestras 360-80952-60 del fabricante con un diámetro mayor de 3/8 de pulgada (9.52 milímetros), instaladas en los agujeros piloto pre-perforados para negar los efectos de la porción delantera estriada. Las muestras fueron instaladas a 175 revoluciones por minuto en los agujeros piloto con un diámetro de 0.302 pulgadas en un elemento de acero con un grosor de aproximadamente 0.25 pulgadas (6.35 milímetros) y trazados en el gráfico de la figura 7. En esta muestra de prueba, la torsión de formación de rosca 74 promedio de las muestras fue 316.6 pulgadas-libras (0.069 kilogramos-metros) (3.647 kilogramos-metros). Como se muestra en el gráfico de la figura 7, la torsión de formación de rosca es menor que aproximadamente 350 pulgadas-libras (0.575 kilogramos-metros) (4.031 kilogramos-metros). La torsión de empuje 76, antes que la torsión suba a asentamiento, es menor que aproximadamente 100 pulgadas-libras (1.151 kilogramos-metros). La torsión de falla 80 es mayor que 600 pulgadas-libras (6.911 kilogramos-metros). Para algunas muestras, la torsión de falla es mayor qüe 700 pulgadas-libras (8.063 kilogramos-metros), y una muestra mayor que 800 pulgadas-libras (9.215 kilogramos-metros).
La figura 8 muestra la torsión de instalación con el paso del tiempo para muestras comparativas de los sujetadores anteriores de 3/8 de pulgada (9.52 milímetros).
Los sujetadores comparativos carecieron de la porción de formación de rosca presente, en lugar de utilizar la tecnología previa. El gráfico de la figura 8 muestra la torsión de formación de rosca superior requerida para empujar los sujetadores previos. La torsión de formación de rosca promedio de las diez muestras fue 373.4 pulgadas-libras (4.301 kilogramos-metros). De manera adicional, la torsión de empuje es significativamente superior que los sujetadores presentes como se muestra en la figura 7. La torsión de empuje para las muestras de sujetador comparativas es mayor que 200 pulgadas-libras (2.303 kilogramos-metros), y para la mayoría de las muestras es mayor que 250 pulgadas-libras (0.575 kilogramos-metros) (2.879 kilogramos-metros). La relación de torsión de falla a torsión de empuje para los sujetadores comparativos es menor que 4. Adicionalmente, como se muestra en el gráfico de la figura 8 y en la Tabla 1, la variación en rendimiento entre las muestras comparativas fue mucho más elevada que el sujetador presente como se muestra a través de la desviación estándar de los datos.
TABLA I El rendimiento consistente del presente sujetador proporciona mejor predictibilidad. En algunas aplicaciones, los sujetadores previos adicionales fueron agregados para acomodar el rendimiento inconsistente de los sujetadores previos. En estas aplicaciones, el rendimiento mejorado y la variación disminuida de los presentes sujetadores 52 pueden permitir que se utilice un menor número de sujetadores para proporcionar el requerimiento de diseño deseado a una eficiencia incrementada.
La porción de formación de rosca 66 del sujetador de formación de rosca 52 puede tener una forma bilobular, trilobular, cuadrilobular , pentalobular , hexalobular u otra forma en sección transversal. De éstas, a la fecha se ha encontrado que la forma pentalobular brinda el mejor rendimiento en la formación de rosca. En cualquier caso, estas formas lobulares de la porción de formación de rosca del sujetador controlan la torsión de formación de rosca y la torsión de empuje para facilitar la instalación del sujetador, reducir las fallas en la instalación, y mejorar la capacidad para portar carga de los elementos de construcción ensamblados. La porción de formación de rosca incluye una pluralidad de cavidades de elevación 57 separadas alrededor de la porción de formación de rosca 66 para segmentar la porción de formación de rosca 66 en un número deseado de lóbulos 77 creando la forma bilobular, trilobular, cuadrilobular , pentalobular, hexalobular u otra forma en sección transversal. Por ejemplo, cinco cavidades de elevación 57 pueden estar separadas según se desee alrededor de la porción de formación de rosca 66 para segmentar la porción de formación de rosca 66 en cinco lóbulos 77 formando la sección transversal pentalobular mostrada en la figura 4D, y cuatro cavidades de elevación 145 pueden estar separadas según se desee alrededor de la porción de formación de rosca 143 para segmentar la porción de formación de rosca 143 en cuatro lóbulos 139 formando la sección transversal cuadrilobular mostrada en la figura 4D. Como se muestra en la figura 4C, las cavidades de elevación 57 pueden ser cavidades longitudinales proporcionadas a lo largo de la dirección axial del sujetador. En una alternativa, el ancho de las cavidades de elevación 57 pueden ser más anchas hacia la porción delantera estriada que crea la forma triangular como se muestra en la figura 4C.
En algunas modalidades, la porción de formación de rosca del sujetador incluye una serie de lóbulos 77 con cavidades de elevación 57 entre aproximadamente el eje de rotación tal como se muestra en la figura 4D. Cada lóbulo 77 tiene una porción delantera y una porción de arrastre, la porción delantera y la primera cavidad adyacente pueden estar a un primer ángulo, mostrado como T en la figura 4D, en un rango de 50° a 100° desde una tangente plana al lóbulo adyacente a la porción delantera, y la porción de arrastre y la segunda cavidad adyacente pueden estar a un segundo ángulo, mostrado como ? en la figura 4D, en un rango de 25° a 50° desde una tangente plana al lóbulo adyacente a la porción de arrastre. Como se muestra en la figura 4D, el primer ángulo puede ser mayor que el segundo ángulo. Alternativamente, el segundo ángulo entre la porción de arrastre y la segunda cavidad adyacente puede ser en un rango de 50° a 100° desde un plano tangente al lóbulo adyacente a la porción de arrastre. En esta alternativa, el primer ángulo y el segundo ángulo pueden ser aproximadamente los mismos. La cavidad puede incluir superficies curvas y/o superficies planas formando la intersección entre la cavidad y el lóbulo que forma el primer y segundo ángulos.
Las cavidades de elevación 57 se pueden extender hacia las roscas del sujetador a aproximadamente el diámetro menor 59. Alternativamente, las cavidades de elevación 57 se pueden extender en el vástago del sujetador más profundo que el diámetro menor 59, tal como a una profundidad entre aproximadamente 80% y 99% del diámetro menor. En otra alternativa todavía, las cavidades de elevación 57 se pueden extender a las roscas del sujetador a una profundidad entre el diámetro mayor 58 y el diámetro menor 59, tal como a una profundidad entre aproximadamente 101% y 120% del diámetro menor. Cada cavidad de elevación 57 puede tener aproximadamente una separación de una rosca en ancho. Alternativamente, las cavidades de elevación 57 pueden tener separaciones de entre aproximadamente 0.8 y 4 roscas de anchura. En una alternativa, el ancho de las cavidades de elevación 57 puede ser entre aproximadamente 30% y 70% de la fórmula (p x diámetro mayor/número de lóbulos) según se desee para proporcionar la separación deseada entre los lóbulos 77. En otra alternativa todavía, el ancho de las cavidades de elevación 57 puede ser entre aproximadamente 40% y 60% de la fórmula (p x diámetro mayor/número de lóbulos). Por ejemplo, en una aplicación que tiene 4 lóbulos (cuadrilobular ) , el ancho de las cavidades de elevación puede ser aproximadamente 60% de la fórmula (p x diámetro mayor/número de lóbulos) . En otro ejemplo, en una aplicación que tiene 2 lóbulos (bilobular) , el ancho de las cavidades de elevación puede ser aproximadamente 50% de la fórmula {p x diámetro mayor/número de lóbulos) . Las cavidades de elevación 57 de la porción de formación de rosca 66 pueden estar a separaciones 60 de entre 3 a 7 roscas en la longitud axial. Alternativamente, las cavidades de elevación 57 de la porción de formación de rosca 66 pueden estar a separaciones 60 de entre 2 y 5 roscas en la longitud axial. Dependiendo del tamaño del sujetador, la porción de formación de rosca 66 puede tener entre aproximadamente 0.06 y 0.5 pulgadas (1.52 y 12.7 milímetros) de longitud, y puede tener una torsión de formación de rosca de no más que aproximadamente 1/3 de la torsión de falla 80. En cualquier caso, la torsión de formación de rosca es menor que la fuerza de torsión del sujetador para evitar la falla. En una alternativa, la torsión de formación de rosca es menor que 80% de la fuerza de torsión del sujetador.
La porción roscada 64 del sujetador de formación de rosca 52 está adaptada para instalarse a una torsión de empuje 76 al menos 50% menor que la torsión de formación de rosca 74, es decir, no más que 50% de la torsión de formación de rosca. Alternativamente, la torsión de empuje 76 se ubica entre aproximadamente 5% y 60% de la torsión de formación de rosca 74. Para reducir la torsión de empuje, la porción roscada 64 puede incluir roscas ahusadas al revés, y puede tener un ángulo de rosca menor que 60°, representado como en la figura 4A. Alternativamente, el ángulo de rosca puede ser menor que 50°. En otra alternativa todavía, dicho ángulo de rosca puede tener entre 45 y 50°. La reducción del ángulo de rosca también reduce la separación de rosca 60 y reduce el diámetro menor 59. Las roscas ahusadas al revés, tal como aquí se utilizan, significa que el diámetro mayor 58 de la porción roscada 64 tiene un ahusado al revés de manera que el diámetro mayor 58 es más grande adyacente a la porción de formación de rosca 66 que el diámetro mayor 58 adyacente a la cabeza 63. En algunas modalidades, el ahusado hacia atrás del diámetro mayor puede ser entre aproximadamente 0.0005 y 0.005 pulgadas (0.0127 y 0.127 milímetros) por pulgada de longitud axial. Alternativamente, el ahusado al revés puede ser entre aproximadamente 0.001 y 0.003 pulgadas (0.0254 y 0.0762 milímetros) por pulgada de longitud.
La porción roscada 64 del sujetador 52 puede proporcionar una torsión de falla 80 de al menos 600 pulgadas-libras (6.911 kilogramos-metros) medidas utilizando un sujetador 52 que tiene un diámetro mayor de ½ pulgada (12.7 milímetros) roscado en un agujero piloto que tiene al menos un diámetro dentro del diámetro nominal entre aproximadamente 80% y 98% del diámetro mayor 58 y el elemento roscado que tiene un grosor de material de aproximadamente 0.25 pulgadas (aproximadamente 6.35 milímetros). Para grosores de material mayores que 0.25 pulgadas (6.35 milímetros), la porción roscada puede tener una torsión de asentamiento de al menos 400 pulgadas-libras (4.607 kilogramos-metros) . Alternativamente, la porción roscada tiene una torsión de asentamiento de al menos 600 pulgadas-libras (6.911 kilogramos-metros), y puede ser al menos 800 pulgadas-libras (9.215 kilogramos-metros) medidas utilizando un sujetador de ½ pulgada (12.7 milímetros) roscado en un agujero piloto que tiene al menos un diámetro dentro del diámetro nominal entre aproximadamente 80% y 98% del diámetro mayor 58 y el elemento roscado que tiene un grosor de material de aproximadamente 0.25 pulgadas (aproximadamente 6.35 milímetros).
El sujetador de formación de rosca 52 se puede utilizar en conexiones tales como se muestran en las figuras 16 y 17, donde el primer elemento de construcción de acero, tal como la vigueta 40, incluye un agujero pasante 72 que tiene un diámetro de perforación mayor que el diámetro mayor 58 del sujetador. El segundo elemento de construcción de acero, tal como la viga 46, incluye el agujero piloto 70. El agujero piloto 70 puede tener un diámetro de perforación entre aproximadamente 70% y 95% del diámetro mayor 58. Alternativamente, el agujero piloto 70 puede tener un diámetro de perforación entre aproximadamente 80% y 98% del diámetro mayor, y alternativamente, entre aproximadamente 80% y 95% del diámetro mayor 58. El sujetador de formación de rosca 52 puede ser colocado a través del agujero pasante 72 en el primer elemento y puede ser empujado en el agujero piloto 70 del segundo elemento. La porción de formación de rosca 66 forma roscas en la perforación del agujero piloto permitiendo que la porción roscada 64 sea roscada en el segundo elemento, atrapando el primer elemento entre la cabeza 63 y las roscas formadas en el segundo elemento. El sujetador de formación de rosca 52 puede tener un diámetro mayor entre aproximadamente de pulgada y 1 pulgada (6.35 milímetros y 25.4 milímetros), o mayor, según se desee, para los requerimientos de tamaño y carga para la conexión en el ensamble. Al menos una porción de la porción roscada 64 del sujetador de formación de rosca 52, como se muestra en las figuras 16 y 17, puede cumplir con ASTM A307, A354, A325, A490, u otro sujetador estándar según se requiera.
Alternativamente, para algunas conexiones, tanto el primer elemento como el segundo elemento pueden incluir el agujero piloto 70, en donde la porción de formación de rosca 66 forma roscas tanto en el primer elemento como en el segundo elemento.
El sujetador de formación de rosca, de auto- perforación 54, como se muestra en las figuras 5A a 5D, son sujetadores de acero que comprenden la cabeza 63 con la capacidad para sujetar el primer elemento de construcción de acero al segundo elemento de construcción de acero con el sujetador instalado. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 incluye la porción roscada 64 adyacente a la cabeza 63, y la porción de formación de rosca 66 tal como se analizó anteriormente, adyacente a la porción roscada 64 de al menos una dureza HRC 50 adaptada para permitir que el sujetador forme roscas en al menos el segundo elemento de construcción. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 tiene una porción delantera estriada 68 en la punta del sujetador 54 y adyacente a la porción de formación de rosca 66 de al menos una dureza HRC 50 con un diámetro nominal entre aproximadamente 70 y 95% del diámetro mayor 58 de la porción roscada 64 adaptado para formar la abertura del sujetador, o agujero piloto 70, y típicamente más grande que el diámetro menor, aunque para aplicaciones de metal delgado, tal como más delgado que calibre 14, o menor que calibre 16, el diámetro nominal de la porción delantera estriada 68 puede ser más pequeño que el diámetro menor. Alternativamente, la porción delantera estriada 68 tiene un diámetro nominal entre aproximadamente 80% y 95% del diámetro mayor 58.
La porción delantera estriada 68 puede tener un punto hundido o perforado, un punto fresado o una combinación de ambos. Generalmente se desea el punto fresado solo, o en combinación con el punto hundido o perforado preformado, para asegurar la efectividad de la porción delantera estriada en la perforación a través de los elementos de construcción. La longitud de la porción delantera estriada 68 puede ser más larga que el grosor del elemento de construcción a través del cual se perfora la porción delantera estriada. Puede ser útil proporcionar la porción delantera estriada 68 con una longitud axial entre aproximadamente 1.1 y 2.0 veces el grosor del elemento de construcción perforado. La porción delantera estriada 68 puede ser un Tipo 1, Tipo 2, Tipo 3, Tipo 4, Tipo 5, o una variación de los mismos.
Al menos una porción de la porción roscada 64 del sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede tener una dureza total entre aproximadamente HRB 70 y HRC 40. En una alternativa, al menos una porción de la porción roscada 64 tiene una dureza entre aproximadamente HRC 25 y HRC 34. En una alternativa, al menos una porción de la porción roscada 64 tiene una dureza total entre aproximadamente HRB 70 y HRB 100. En una alternativa, al menos una porción de la porción roscada 64 tiene una dureza total entre aproximadamente HRC 19 y HRC 30. En una alternativa, al menos una porción de la porción roscada 64 tiene una dureza total entre aproximadamente HRC 26 y HRC 36. En otra alternativa todavía, al menos una porción de la porción roscada 64 tiene una dureza total entre aproximadamente HRC 33 y HRC 39. Como se analizó anteriormente, la dureza de la porción roscada 64 puede ser seleccionada para cumplir con ASTM A307, ASTM A325, ASTM A354, ASTM A490 u otro sujetador estándar. De manera alternativa o adicional, la dureza de la porción roscada 64 puede ser seleccionada para cumplir con SAE J429 Grado 2, SAE J429 Grado 5, y SAE J429 Grado 8, u otro sujetador estándar.
En otra alternativa todavía, el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación puede ser cementado al menos a HRC 50. Para ciertas aplicaciones, el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación puede ser un sujetador cementado. En las figuras, tal como las figuras 1 y 2, en las cuales bajo ciertas aplicaciones pueden utilizar un sujetador de formación de rosca, de auto-perforación cementado, el sujetador se referirá como un sujetador de formación de osca, de auto-perforación cementado 56. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación cementado 56 puede tener un diámetro mayor 58 de entre aproximadamente 0.18 y 0.26 pulgadas (4.572 y 6.604 milímetros) .
Adyacente a la porción de formación de rosca 66, una porción de la porción roscada 64 puede tener una dureza mayor que aproximadamente HRC 50, y puede ser mayor que aproximadamente HRC 54. Hasta cinco roscas entre la porción roscada y la porción de formación de rosca 66 pueden ser endurecidas al menos a HRC 50 o al menos HRC 54. La porción roscada 64 del sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede ser totalmente endurecida de manera que el sujetador sea dúctil a través de la porción roscada. Tal como se analizó anteriormente, el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 es instalado conectando un primer elemento de construcción de acero y un segundo elemento de construcción de acero, el sujetador 52 puede ser apretado para sujetar el primer elemento entre la cabeza 63 y las roscas formadas en el segundo elemento de construcción. Conforme se aprieta el sujetador de formación de rosca 52, una porción de la porción roscada 64 entre la cabeza 63 y las roscas que acoplan el segundo elemento de construcción se alarga proporcionando una carga de sujeción en la conexión de acuerdo con los requerimientos del diseño. Los sujetadores de formación de rosca 52 presentes tienen suficiente ductilidad para conexiones estructurales tal como conexiones de resbalamiento critico.
El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 típicamente tiene un diámetro mayor entre aproximadamente 0.12 pulgadas (3.048 milímetros) y aproximadamente ½ pulgadas (6.35 milímetros). En algunos casos, el tamaño del sujetador 54 puede quedar limitado por la capacidad de la porción delantera estriada 68 a funcionar en la perforación a tamaños más grandes. En una conexión entre un primer y un segundo elementos de construcción, el primer elemento de construcción puede tener un agujero pasante 72 con un diámetro más grande que el diámetro mayor del sujetador 54. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 es instalado a través del agujero pasante y es rotado hacia el segundo elemento. La porción delantera estriada 68 perfora una abertura a través del segundo elemento, y la porción de formación de rosca 66 forma roscas en la perforación de la abertura de sujetador perforada para que la porción roscada 64 acople el segundo elemento de construcción. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 es apretado para sujetar el primer elemento entre la cabeza 63 y las roscas formadas en el segundo elemento. El segundo elemento roscado actúa como una tuerca, y en algunas aplicaciones, no se requiere tuerca alguna conforme a los requerimientos del diseño. Alternativamente, el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede ser instalado en un agujero piloto, y la porción de formación de rosca 66 forma roscas en la perforación del agujero piloto para que la porción roscada 64 acople el segundo elemento de construcción. En otra alternativa todavía, ningún agujero pasante o agujero piloto es proporcionado y la porción delantera estriada 68 perfora a través del primer elemento y segundo elemento, y la porción de formación de rosca 66 forma roscas en la perforación de la abertura del sujetador perforada para que la porción roscada 64 se acople con las roscas formadas en el primer y segundo elementos. Opcionalmente, el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede incluir una porción de vástago no roscada (que no se muestra) entre la cabeza 63 y la porción roscada 64 según se desee para la conexión. Si se proporciona, la longitud de una porción de vástago no roscada y la longitud axial de la porción roscada 64 pueden ser seleccionadas de acuerdo con el grosor del primer y segundo elementos de construcción y la longitud deseada del acoplamiento de rosca. Por ejemplo, en algunas conexiones de tipo portante con roscas excluidas del plano portante, se puede desear una porción de vástago no roscada (que no se muestra) que tenga una longitud mayor que el grosor del primer elemento de construcción de manera que la porción roscada 64 acopla el segundo elemento de construcción que atrapa el primer elemento de construcción entre la cabeza 63 y las roscas que acoplan el segundo elemento de construcción.
En cualquier caso, el acoplamiento roscado con el primer y/o segundo elemento de construcción actúa como una tuerca, y para algunas aplicaciones, pudiera no requerirse tuerca alguna con base en los requerimientos del diseño. Ejemplos de diversas configuraciones de instalación del sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 con y sin agujeros pasantes y/o agujeros piloto se divulgan en aplicaciones aquí descritas, y cada aplicación divulgada no queda limitada a la configuración descrita.
El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 presente proporciona una relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 6.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de 0.036 pulgadas a 0.084 pulgadas (0.914 milímetros a 2.133 milímetros). Como se muestra en la figura 9A, muestras de un sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 con un diámetro mayor de ¼ de pulgada (6.35 milímetros) de la presente invención identificado como muestras ETC045 del fabricante, fueron instaladas en materiales de diferentes grosores y se compararon con sujetadores de diámetro mayor de de pulgada (6.35 milímetros) previos. Para muestras de hoja metálica entre calibre 26 y calibre 16, los sujetadores fueron instalados en dos hojas juntas. Adicionalmente, los sujetadores fueron instalados en un grosor de hoja metálica para materiales entre aproximadamente 0.109 y 0.25 pulgadas (2.768 y 6.35 milímetros) de grosor. Se utilizaron diez muestras para cada grosor probado. La tabla 2 muestra el grosor de calibre típico para hoja metálica (fuente: Steel Deck Institute) .
TABLA 2 La figura 9A y la tabla 3 muestran la relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca para los sujetadores probados. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 de H de pulgada (6.35 milímetros) proporcionó una relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 para todos los grosores probados hasta e incluyendo una hoja con grosor de 0.143 pulgadas (3.632 milímetros). Alternativamente, el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 de H de pulgada (6.35 milímetros) proporcionó una relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca de al menos 3.5 para todos los grosores probados hasta e incluyendo una hoja con grosor de 0.143 pulgadas (3.632 milímetros). La tabla 4 proporciona la torsión de fleje y la torsión de formación de rosca para las muestras probadas de de pulgada (6.35 milímetros) .
TABLA 3 TABLA 4 La relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca es al menos 3.0 y la relación de torsión de fleje a torsión de empuje es mayor que 6.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de 0.036 pulgadas a 0.084 pulgadas (0.914 milímetros a 2.133 milímetros). Alternativamente, el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 presente puede tener una relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 8.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de 0.036 pulgadas a 0.084 pulgadas (0.914 milímetros a 2.133 milímetros). Alternativamente, los sujetadores pueden tener una relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca de al menos 3.5 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 6.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de 0.036 pulgadas a 0.084 pulgadas (0.914 milímetros a 2.133 milímetros). En otra alternativa todavía, la relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca puede ser de al menos 3.5 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 8.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de 0.036 pulgadas a 0.084 pulgadas (0.914 milímetros a 2.133 milímetros). En otra alternativa todavía, la relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca puede ser de al menos 3.0 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 4.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de 0.036 pulgadas a 0.108 pulgadas (0.914 milímetros a 2.743 milímetros). En otra alternativa todavía, los sujetadores pueden tener una relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 6.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de 0.036 pulgadas a 0.108 pulgadas (0.914 milímetros a 2.743 milímetros). Alternativamente, los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 presentes pueden tener una relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca de al menos 4.0 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 8.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de 0.054 pulgadas a 0.084 pulgadas (1.371 milímetros a 2.133 milímetros) . Alternativamente, los sujetadores pueden proporcionar una relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca de al menos 4.0 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 10.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de 0.054 pulgadas a 0.084 pulgadas (1.371 milímetros a 2.133 milímetros).
Para algunas aplicaciones, los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 tienen la capacidad de proporcionar una relación de torsión de falla a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 y una relación de torsión de falla a torsión de empuje mayor que 6.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de 0.10 pulgadas a 0.32 pulgadas (2.54 milímetros a 8.128 milímetros). Como se muestra en la figura 9B, muestras de un sujetador de formación de rosca, de auto-perforación de 3/8 de pulgada (9.52 milímetros) de diámetro mayor de la presente invención identificadas como muestras 360-80952-60 del fabricante fueron instaladas en un agujero piloto con un diámetro de 0.302 en materiales de diferentes grosores y se comparó con sujetadores de 3/8 de pulgada (9.52 milímetros) de diámetro mayor previos. Las muestras de sujetador fueron instaladas en grosores de hoja de acero sencilla entre aproximadamente 0.109 y 0.25 pulgadas (0.109 y 6.35 milímetros) de grosor. Se utilizaron diez muestras para cada grosor probado. La Tabla 5 muestra la relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca para los sujetadores probados. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación de 3/8 de pulgada (9.52 milímetros) proporcionó una relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 para todos los grosores probados hasta e incluyendo la hoja de grosor de 0.187 pulgadas (4.749 milímetros). La tabla 6 muestra la torsión de falla y la torsión de formación de rosca para las muestras probadas de 3/8 pulgadas (9.52 milímetros) .
TABLA 5 TABLA 6 Como se muestra en la figura 9B y la tabla 4, la relación de torsión de falla a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 para muestras probadas en grosores de material de 0.109 a 0.187. Se tiene contemplado que los sujetadores con la presente porción de formación de rosca puedan obtener una relación de torsión de falla a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 hasta grosores de 0.32.
Como se muestra en el gráfico de la figura 10, el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 tiene una torsión de perforación para rotar la porción delantera estriada 68 en el primer y segundo elementos de construcción que forman la abertura de sujetador. Adicionalmente, la torsión de empuje 76 es al menos 50% menor que la torsión de formación de rosca 74. Tal como se analizó anteriormente, la torsión de empuje 76 se puede ubicar entre aproximadamente 5% y 60% de la torsión de formación de rosca 74. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 tienen la ventaja añadida de una resistencia al retroceso incrementada y son menos probables de aflojarse a causa de la vibración.
La torsión de instalación con el paso del tiempo para el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 fue medida y se muestra en la figura 10. Cinco muestras identificadas como muestras ETC040 del fabricante con un diámetro mayor de 1/4 de pulgada (6.35 milímetros) fueron instaladas a 175 revoluciones por minuto en agujeros piloto correspondientes a la porción delantera estriada 68 en el primer y segundo elementos de acero que tienen un grosor combinado de aproximadamente 0.06 pulgadas (1.524 milímetros). La torsión de formación de rosca 74, tal como se muestra en el gráfico de la figura 10, es menor que aproximadamente 20 pulgadas-libras (0.230 kilogramos-metros). Alternativamente, la torsión de formación de rosca 74 puede ser menor que aproximadamente 15 pulgadas-libras (0.172 kilogramos-metros). La torsión de empuje 76, antes que suba la torsión al asentamiento, es menor que aproximadamente 6 pulgadas-libras (0.069 kilogramos-metros). La torsión de falla 80 es mayor que 40 pulgadas-libras (0.460 kilogramos-metros) . Para algunas muestras, la torsión de falla es mayor que 50 pulgadas-libras (0.575 kilogramos-metros), y una muestra mayor que aproximadamente 60 pulgadas-libras (0.691 kilogramos-metros). La torsión de falla 80 mostrada en la figura 10 es una torsión de fleje. La relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca puede ser al menos 3.0 y la relación de torsión de fleje a torsión de empuje es mayor que 6.0 cuando el primer y segundo elementos de acero tienen un grosor combinado de 0.06 pulgadas (aproximadamente 1.5 milímetros) y el diámetro nominal de la porción delantera estriada 68 es entre 85 y 90% del diámetro mayor.
Alternativamente, la relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca puede ser al menos 3.0 y la relación de torsión de fleje a torsión de empuje es mayor que 6.0 cuando el primer y segundo elementos de acero tienen un grosor combinado de 0.06 pulgadas (aproximadamente 1.5 milímetros) y el diámetro nominal de la porción delantera estriada 68 es entre 70 y 95% del diámetro mayor. La relación de torsión de fleje a torsión de empuje puede ser mayor que 10.
En la figura 11 se muestra una prueba adicional de los sujetadores de formación de rosca, de auto perforación con un diámetro mayor de de pulgada (6.35 milímetros). Al igual que con el experimento mostrado en la figura 10, la torsión de instalación con el paso del tiempo para el sujetador de formación de rosca, de auto perforación 54 se midió utilizando diez muestras identificadas como las muestras ETC045 del fabricante con un diámetro mayor de de pulgada (6.35 milímetros) instaladas a 175 revoluciones por minuto en dos elementos de acero calibre 22 con un grosor combinado de aproximadamente 0.06 pulgadas (1.5 milímetros) y trazadas en el gráfico de la figura 11. En esta muestra de prueba, la torsión de formación de rosca promedio 74 de las muestras fue de 18 pulgadas-libras (0.207 kilogramos-metros) . Como se muestra en el gráfico de la figura 11, la torsión de formación de rosca es menor que aproximadamente 20 pulgadas-libras (0.230 kilogramos-metros). La torsión de empuje 76, antes que la torsión aumente al asentamiento, es menor que aproximadamente 10 pulgadas-libras (0.115 kilogramos-metros) . La torsión de falla 80 es mayor que 60 pulgadas-libras (0.691 kilogramos-metros). Para algunas muestras, la torsión de falla es mayor que 65 pulgadas-libras (0.748 kilogramos-metros), y una muestra mayor que 70 pulgadas-libras (0.806 kilogramos-metros). La torsión de falla promedio para las muestras probadas del presente sujetador de H de pulgada (6.35 milímetros) fue 64.2 pulgadas-libras (0.739 kilogramos-metros).
La figura 12 muestra la torsión de instalación con el paso del tiempo para muestras comparativas de sujetadores previos de H de pulgada (6.35 milímetros). Los sujetadores comparativos carecieron de la porción de formación de rosca presente, en lugar de utilizar la tecnología previa. El gráfico de la figura 12 muestra la torsión de falla significativamente inferior de las diez muestras. La torsión de falla promedio para las muestras de H de pulgada (6.35 milímetros) comparativas probadas fue de 32.4 pulgadas-libras (0.373 kilogramos-metros).
El presente sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 proporciona una ventana de torsión de asentamiento más grande que los sujetadores previos en algunas aplicaciones. La ventana de torsión de asentamiento es una medida para un rango de torsiones de asentamiento en la cual el sujetador puede ser instalado proporcionando una sujeción deseada e inhibiendo el desmonte del sujetador u otra falla de sujetador. Las figuras 13A a 13D muestran las ventanas de torsión de asentamiento para las muestras de prueba presentes y comparativas instaladas en dos grosores de material calibre 24 (figura 13A) , dos grosores de material calibre 22 (figura 13B) , dos grosores de material calibre 20 (figura 13C) , y dos grosores de material calibre 22 (figura 13D) como ejemplos de mejoras en la torsión de asentamiento. La ventana de torsión de asentamiento se calcula utilizando los datos de prueba para la torsión de fleje menos tres desviaciones estándar de los datos de torsión de fleje para el limite superior, y la torsión de formación de rosca menos tres desviaciones estándar de la torsión de formación de rosca para el limite inferior. En la prueba mostrada en la figura 13C, las muestras competitivas variaron tanto en torsión de falla que tres desviaciones estándar de la torsión de fleje fue menor que la torsión de formación de rosca, mostrado por una ventana de torsión negativa en la tabla de la figura 13C. La consistencia y rendimiento, mejorados de los presentes sujetadores proporciona una mayor ventana de torsión de asentamiento para ciertas aplicaciones. La ventana de torsión de asentamiento más grande proporciona un objetivo de asentamiento a lograr más grande para varios operadores y varios empujadores de sujetador.
En la figura 14 se muestran los resultados de la prueba para las muestras de los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación - de diámetro mayor de 3/8 de pulgada (9.52 milímetros). La torsión de instalación con el paso del tiempo para el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 se midió utilizando diez muestras identificadas como las muestras 360-80952-60 del fabricante con un diámetro mayor de 3/8 pulgadas (9.52 milímetros) instaladas a 175 revoluciones por minuto en una sola hoja de material con un grosor de 0.187 pulgadas (4.74 milímetros) y trazadas en el gráfico de la figura 14. En esta muestra de prueba, la torsión de formación de rosca promedio 74 de las muestras fue 223.2 pulgadas-libras (2.571 kilogramos-metros). Como se muestra en el gráfico de la figura 14, la torsión de formación de rosca es menor que aproximadamente 250 pulgadas-libras (0.575 kilogramos-metros) (2.879 kilogramos-metros). La torsión de empuje 76, antes que la torsión suba al asentamiento, es menor que aproximadamente 50 pulgadas-libras (0.575 kilogramos-metros). La torsión de falla 80 es mayor que 600 pulgadas-libras (6.911 kilogramos-metros). Para algunas muestras, la torsión de falla es mayor que 650 pulgadas-libras (0.575 kilogramos-metros), y varias muestras fueron mayores que 700 pulgadas-libras (8.063 kilogramos-metros) . La torsión de falla promedio para las muestras probadas del presente sujetador de 3/8 (9.52 milímetros) fue de 668.8 pulgadas-libras (7.704 kilogramos-metros).
La figura 15 muestra la torsión de instalación sobre el tiempo para muestras comparativas de los sujetadores de 3/8 de pulgada (9.52 milímetros) previos en material con un grosor de 0.187. El gráfico de la figura 15 muestra torsión de formación de rosca superior requerida para empujar los sujetadores previos. La torsión de formación de rosca promedio de las diez muestras fue 286.8 pulgadas-libras (3.303 kilogramos-metros). Adicionalmente, la torsión de empuje es significativamente superior que los presentes sujetadores como se muestra en la figura 14. La torsión de empuje para las muestras de sujetador comparativas es mayor que 125 pulgadas-libras (0.287 kilogramos-metros), y para la mayoría de las muestras es mayor que 150 pulgadas-libras (0.575 kilogramos-metros). La relación de torsión de falla a torsión de empuje para los sujetadores comparativos es menor que aproximadamente 5.
Para incrementar la torsión de fleje cuando el elemento de construcción roscado es un material delgado tal como menor que calibre 14, o menor que calibre 16, la porción roscada 64 se puede extender a la cabeza 63 de manera que el diámetro mayor 58 de la porción roscada 64 se está extendiendo dentro de 1.5 de la separación de rosca de la cabeza 63, conforme a lo indicado en el detalle de la figura 5A por referencia 65. Alternativamente, el diámetro mayor se extiende dentro de 1.2 separaciones de rosca de la cabeza 63. En otra alternativa todavía, el diámetro mayor 58 se extiende dentro de aproximadamente una separación de una rosca de la cabeza. Opcionalmente , la cabeza 63 del sujetador puede ser socavada como se muestra en el detalle de la figura 5C aproximadamente adyacente donde la porción roscada une la cabeza y está adaptada para deformar el primer elemento de construcción de acero al apretar el sujetador. Alternativamente, el sujetador puede ser socavado y adaptado para deformar el primer y segundo elementos de construcción de acero al apretar el sujetador. La socavadura puede incluir un radio 67 de al menos aproximadamente 0.02 pulgadas (0.5 milímetros) de radio, y puede ser al menos aproximadamente 0.03 pulgadas (0.76 milímetros) de radio adyacente al lugar donde la porción roscada se une a la cabeza. De manera alternativa o adicional, se puede proporcionar una superficie dentada en la socavadura de la cabeza 63 para acoplar la superficie del primer elemento de construcción de acero. La superficie dentada puede comprender estrías, proyecciones, puntas, u otras deformaciones o protuberancias según se desee, colocadas en la socavadura de la cabeza 63, y se pueden colocar en la socavadura, en caso de proporcionarse.
En una alternativa, la cabeza es socavada adyacente al lugar donde la porción roscada se une la cabeza y el diámetro mayor de la porción roscada se extiende dentro de 1.5 de la separación de rosca de la cabeza. La proximidad estrecha de las roscas a la socavadura de la cabeza además ayuda en la deformación de al menos el primer elemento de construcción de acero en la socavadura al apretar el sujetador. Se ha encontrado que la deformación de al menos el primer elemento de construcción en la socavadura mejora la fuerza de la conexión incrementando la torsión de fleje e inhibiendo los modos de falla causados por la inclinación del sujetador bajo el torcido de hoja cuando el elemento de construcción roscado es un material delgado tal como menor que calibre 14, o menor que calibre 16. En algunas aplicaciones, el rendimiento mejorado de los presentes sujetadores 54, 56 puede permitir que se utilice un menor número de sujetadores para proporcionar el requerimiento de diseño deseado a una eficiencia incrementada.
La porción roscada 64 del sujetador 54 puede proporcionar una torsión de asentamiento de al menos 80 pulgadas-libras (0.921 kilogramos-metros) medido utilizando un sujetador 54 que tiene un diámetro mayor de aproximadamente de pulgada (6.35 milímetros) con la porción delantera estriada 68 que tiene al menos un diámetro dentro del diámetro nominal entre aproximadamente 80% y 95% del diámetro mayor 58 e instalada en un primer y segundo elementos de construcción que tiene un grosor de material combinado de al menos 0.125 pulgadas (3.2 milímetros). Alternativamente, la porción roscada tiene torsión de asentamiento de al menos 100 pulgadas-libras (1.151 kilogramos-metros), y puede ser al menos 120 pulgadas-libras (0.230 kilogramos-metros) medido utilizando un sujetador de ¼ de pulgada (6.35 milímetros) con la porción delantera estriada 68 que tiene al menos un diámetro dentro del diámetro nominal entre aproximadamente 80% y 95% del diámetro mayor 58 e instalada en un primer y segundo elementos de construcción que tienen un grosor de material combinado de al menos 0.125 pulgadas (aproximadamente 3.2 milímetros).
Para sujetadores de formación de rosca, de autor-perforación 54 de diámetro más grande tal como teniendo un diámetro mayor 58 de 3/8 de pulgada (9.52 milímetros), la porción roscada 64 del sujetador 52 puede proporcionar una torsión de falla 80 de al menos 600 pulgadas-libras (6.911 kilogramos-metros) medido utilizando un sujetador 54 que tiene un diámetro mayor de 3/8 de pulgada (9.52 milímetros) y una porción delantera estriada 68 que tiene al menos un diámetro nominal entre aproximadamente 80% y 98 del diámetro mayor 58 y el elemento roscado que tiene un grosor de material de aproximadamente 0.25 pulgadas (aproximadamente 6.35 milímetros). Para grosores de material mayores que 0.25 pulgadas (6.35 milímetros), la porción roscada puede tener una torsión de asentamiento de al menos 400 pulgadas-libras (4.607 kilogramos-metros). Alternativamente, la porción roscada tiene una torsión de asentamiento de al menos 600 pulgadas-libras (6.911 kilogramos-metros), y puede ser de al menos 800 pulgadas-libras (9.215 kilogramos-metros) medido utilizando un sujetador de 3/8 de pulgada (9.52 milímetros) que tiene una porción delantera estriada 68 que tiene un diámetro nominal entre aproximadamente 80% y 98% del diámetro mayor 58 y el elemento roscado que tiene un grosor de material de aproximadamente 0.25 pulgadas (aproximadamente 6.35 milímetros) .
El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede ser utilizado en conexiones tales como se muestran en las figuras 10A a 10C. Un elemento de construcción 84 utilizado para puenteo puede ser proporcionado con uno o más agujeros pasantes 72 en cada extremo más grande que el diámetro mayor 58 del sujetador 54. En algunas aplicaciones, dos elementos de puenteo 84 pueden ser puestos juntos para formar una longitud extendida. En el pasado, el empernado de dos elementos de puenteo 84 juntos requería la perforación de un agujero de perno a través de al menos uno de los elementos, o alinear agujeros pre-perforados para pasar el perno a través de los mismos para realizar una conexión de perno y tuerca. La alineación de los agujeros pre-perforados en el pasado fue una desventaja cuando los agujeros pre-perforados proporcionaron una longitud que fue diferente de la longitud deseada. Adicionalmente, la perforación de agujeros de perno en el sitio de trabajo agregó tiempo y costo a la instalación, reduciendo la eficiencia. Los elementos de puenteo presentes 84 pueden ser ensamblados juntos sin perforar agujeros de perno en el sitio de trabajo. El sujetador de formación de rosca, de pre-perforación 54 es instalado a través del agujero pasante 72 en el primer elemento de construcción 84 y la porción delantera estriada 68 forma una abertura de sujetador en el segundo elemento de construcción a medida que el sujetador 54 es rotado. La porción de formación de rosca 66 entonces forma roscas en la perforación de la abertura del sujetador formada por la porción delantera estriada, y la rotación continuada del sujetador 54 atrapa el primer elemento de construcción entre la cabeza 63 y las roscas formadas en el segundo elemento de construcción 84 como se muestra en la figura 18B.
Para algunas aplicaciones, tal como se muestra en la figura 18C, se puede proporcionar una tuerca 86 y se puede roscar en el sujetador 54 y apretar según se desee. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54, como se muestra en las figuras 18B y 18C, puede tener un diámetro mayor 58 entre aproximadamente H de pulgada (6.35 milímetros) y 3/8 de pulgada (9.52 milímetros) según se desee para los requerimientos de tamaño y carga de la aplicación. La porción roscada 64 del sujetador de formación de rosca 52, como se muestra en las figuras 18B y 18C típicamente cumple con ASTM A307, ASTM A354, ASTM A325, u otro sujetador estándar, según se desee.
Tal como se analizó anteriormente, la porción roscada 64 de los sujetadores de formación de rosca 52 y el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 puede incluir roscas ahusadas al revés, y puede tener un ángulo de rosca menor que 60°. Alternativamente, el ángulo de rosca puede ser menor que 50°. En otra alternativa todavía, las roscas pueden tene'r un ángulo de rosca entre 45 y 50°. El ahusado al revés del diámetro mayor puede ser entre aproximadamente 0.0005 y 0.005 pulgadas por pulgada (0.0127 y 0.127 milímetros por cada 2.54 centímetros) de longitud axial. Alternativamente, el ahusado al revés del diámetro mayor puede ser entre aproximadamente 0.001 y 0.003 pulgadas por pulgada (0.025 y 0.076 milímetros por cada 2.54 centímetros) de longitud axial. En el pasado, la porción de rosca de los sujetadores utilizados para estructuras de construcción típicamente tuvo un ángulo de separación de 60°. Se ha descubierto que la torsión de empuje requerida para empujar sujetadores de auto-aterrajado previos después de la formación de la rosca fue casi la misma que la torsión de formación de rosca. Esta es una desventaja debido a que para sujetadores más grandes, tal como sujetadores con ½ pulgada (12.7 milímetros) de diámetro mayor y mayores, típicamente se requiere un empujador de impacto para empujar los sujetadores. Aunque un empujador de impacto entrega suficiente torsión para empujar los sujetadores previos, el tiempo requerido para impactar un perno grande en un elemento estructural en el pasado no era comercialmente práctico. Los presentes sujetadores 52, 54 pueden requerir un empujador de impacto para proporcionar la torsión de formación de rosca 74 a fin de hacer que avance la porción de formación de rosca 66 hacia la abertura del sujetador, pero la torsión de empuje 76 de los presentes sujetadores es suficientemente menor que la torsión de formación de rosca 74 de tal suerte que el empujador fácilmente puede girar la porción roscada 64 hacia la abertura del sujetador sin unir y acoplar el mecanismo de impacto. Con el mecanismo de impacto desacoplado mientras se instala la porción roscada, el sujetador puede ser rápidamente instalado. Alternativamente, la torsión de roscado 74 puede ser lo suficientemente baja de tal suerte que un empujador de impacto no sea requerido y se pueda utilizador un empujador de taladro.
El sujetador de formación de rosca 52 y el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 pueden ser con tuercas, es decir, adaptados para roscar una tuerca en el sujetador, tal como la tuerca 86 mostrada en la figura 18C. Para que una tuerca sea roscada en el sujetador 52, 54, el diámetro mayor 58 de la porción de formación de rosca 66 puede ser aproximadamente el mismo diámetro o más pequeño que el diámetro mayor de la porción roscada 6 . El perfil de rosca de la porción de formación de rosca 66 corresponde a la porción roscada 64 para permitir que la tuerca sea roscada sobre la porción de formación de rosca. Adicionalmente, para un sujetador de formación de rosca, de auto-perforación con tuerca 54, la porción delantera estriada 68 tiene un diámetro nominal más pequeño que el diámetro menor de la tuerca correspondiente 86 de manera que la tuerca pasará sobre la porción delantera estriada 68.
En una alternativa, los sujetadores de formación de rosca 52 y los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 se pueden configurar para ser utilizados en lugar de sujetadores de perno-y-tuerca sin cambiar los tamaños del agujero y la colocación del agujero en los elementos de construcción. El diámetro mayor de la porción roscada 64 se puede seleccionar para que sea instalado en agujeros perforados o taladrados de tamaño estándar proporcionados en los elementos de construcción. Por ejemplo, una conexión de construcción diseñada para un sujetador de perno-y-tuerca de ½ pulgada (12.7 milímetros) puede ser fabricado con agujeros perforados que tengan un diámetro de 9/16 pulgadas (14.28 milímetros). Los sujetadores de formación de rosca 52 y los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 se pueden configurar para tener un diámetro mayor de 5/8 de pulgada (15.87 milímetros), u 11/16 pulgadas (17.44 milímetros), u otro diámetro mayor que proporcione torsión de acoplamiento y asentamiento de rosca según se desee. Al configurar los sujetadores de formación de rosca 52 y los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, los fabricantes pueden seguir produciendo los elementos de construcción utilizando ' perforadoras o taladros de tamaño estándar sin un re-trabajo costoso. Se tiene contemplado que los sujetadores de esta configuración puedan incrementar la capacidad de la conexión por un 15% a 30% sobre los sujetadores de tuerca-y-perno estándar de la técnica anterior a través del agujero piloto del mismo tamaño, y a su vez, puedan reducir el número de sujetadores para portar la misma carga por un 15% a 30%.
Para ciertas conexiones empernadas, la porción roscada 64 del sujetador debe cumplir con los estándares del sujetador tal como ASTM A307, ASTM A325, ASTM A354, AST A490, SAE J429 Grado 2, SAE J429 Grado 5, SAE J429 Grado 8, u otros estándares de sujetador. En el pasado, los sujetadores de auto-perforación y los sujetadores de auto-roscado cementados no pudieron cumplir con estos estándares debido al cementado de los sujetadores previos. Los sujetadores previos fueron cementados sobre el sujetador completo reduciendo la ductilidad y evitando su uso en muchas aplicaciones estructurales. Los presentes sujetadores 52, 54 superan algunos de los problemas de los sujetadores previos al endurecer selectivamente porciones del sujetador. Porciones de los presentes sujetadores 52, 54 pueden ser selectivamente endurecidas, tal como la porción delantera ahusada 62, porción delantera estriada 68, y la porción de formación de rosca 66 a una dureza de al menos HRC 50. Adicionalmente, entre aproximadamente 1 y 5 roscas entre la porción roscada 64 y la porción de formación de rosca 66 pueden ser endurecidas al menos a HRC 50. Al endurecer solamente una porción del sujetador al menos a HRC 50, la porción de la porción roscada 64 que realiza la conexión empernada puede ser proporcionada con propiedades físicas según se desee en cumplimiento con ASTM A307, ASTM A325, ASTM A354, ASTM A490, SAE J429 Grado 2, SAE J429 Grado 5, SAE J429 Grado 8, u otros estándares de sujetador seleccionados. Típicamente, los sujetadores 52, 54 están hechos con un acero al medio carbono, acero de aleación al medio carbono, o un acero de gran resistencia en conformidad con el estándar de sujetador deseado .
En una alternativa, el sistema de vigueta de piso 100 puede ser un sistema de vigueta de pared y piso compuesto tal como se divulga en la Solicitud de Patente EUA 12/019,372, presentada el 24 de enero de 2008. El sistema de vigueta de piso 100 puede incluir la plataforma de acero 42, sujetada a las viguetas 40 utilizando sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 56. Adicionalmente, tornillos distanciadores de formación de rosca, de auto-perforación 98 pueden ser proporcionados a través de la plataforma 42 y la vigueta 40 adaptados para quedar encapsulados dentro de la losa de concreto 44 'proporcionando un piso de vigueta compuesto como se describe en la Solicitud de Patente EUA 12/019,372.
Los tornillos distanciadores de formación de rosca, de auto-perforación 98, como se muestran en la figura 5E, típicamente tienen un diámetro mayor entre aproximadamente 0.12 pulgadas (3.04 milímetros) y aproximadamente 3/8 de pulgada (9.52 milímetros). Los tornillos distanciadores de formación de rosca, de auto-perforación 98 pueden incluir la cabeza 63, una porción distanciadota 69 con una longitud deseada, una porción de asiento 61, la porción roscada 64 tal como se analizó anteriormente adyacente a la porción de asiento, y la porción de formación de rosca 66 como se analizó anteriormente adyacente a la porción roscada 64 adaptada para permitir que el sujetador se acople con las roscas formadas en un elemento de construcción. La porción de asiento 61 puede ser una arandela SEMS colocada adyacente a la porción distanciadota 69. Una arandela SEMS incluye una arandela u otro miembro que se mantenga cautivo en el sujetador donde la dimensión del sujetador en cada lado de la arandela SEMS que es más grande que el agujero de la arandela evita que la arandela SEMS se salga. Alternativamente, la porción de asiento puede ser una brida integral a la porción distanciadota 69. En otra alternativa todavía, la porción de asiento 61 de los tornillos distanciadores de formación de rosca, de auto-perforación 98' pueden incluir la cabeza. Como se muestra en la figura 5E, los tornillos distanciadores de formación de rosca, de auto-perforación 98' pueden incluir un elemento de anclaje 102 formado integralmente con la porción distanciadota 69. El elemento de anclaje 102 puede ser un collar laminado como se muestra en la figura 5E.
La porción de asiento 61 puede incluir dentados 71 adyacentes a la porción roscada 64 para acoplar la superficie de la plataforma de acero 42 u otro elemento de construcción durante la instalación. Los tornillos distanciadores de formación de rosca, de auto-perforación 98 tienen la porción delantera estriada 68 como se analizó anteriormente adyacente a la porción de formación de rosca 66 con un diámetro nominal entre aproximadamente 70 y 95% del diámetro mayor 58 de la porción roscada adaptada para formar la abertura del sujetador 70. Los tornillos distanciadores de formación de rosca, de auto-perforación 98 son instalados a través de la plataforma de acero 42 en la vigueta 40 u otro elemento de construcción. La porción delantera estriada 68 perfora a través de la plataforma de acero 42 y la vigueta, y la porción de formación de rosca 66 forma roscas en la perforación de la abertura del sujetador perforada para que la porción roscada 64 acople la vigueta 40. Los tornillos distanciadores de formación de rosca, de auto-perforación 98 son apretados para sujetar la plataforma 42 entre la porción de asiento 61 y las roscas en la vigueta 40 u otro elemento de construcción.
Como se muestra en las figuras 16 y 17, las viguetas 40 pueden ser conectadas al elemento de construcción portante de carga 110 tal como la viga 46 utilizando sujetadores de formación de rosca 52. Cuando se conectan los elementos estructurales utilizando los sujetadores de formación de rosca 52, el primer elemento es proporcionado con un agujero pasante 72 más grande en diámetro que el diámetro mayor del sujetador 52, y el segundo elemento es proporcionado con el agujero piloto 70 más pequeño en diámetro que el diámetro mayor del sujetador, típicamente entre 80 y 98% del diámetro mayor 58, y típicamente más grande que el diámetro menor del sujetador 52. La vigueta 40 incluye un asiento de vigueta 88 a través del cual, la vigueta 40 se puede conectar a la viga 46 u otro elemento portante de carga 110. Como se muestra en las figuras 16 y 17, se pueden utilizar diversas configuraciones de asiento de vigueta según se desee. El asiento de vigueta 88 incluye uno o más agujeros pasantes 72 para sujetar la vigueta al elemento portante de carga. Para instalar la vigueta 40 a la viga 46 u otro elemento portante de carga, el sujetador 52 colocado en el agujero pasante 72 en la vigueta es empujado hacia el agujero pre-perforado 70 en la viga. La porción de formación de rosca 66 forma roscas en el agujero 70 permitiendo que el agujero roscado en la viga actúe como una tuerca para atrapar el asiento de vigueta entre la viga y la cabeza 63 del sujetador. Opcionalmente, se puede proporcionar una tuerca 86 y se puede roscar sobre el sujetador 52 y apretar según se desee.
En el pasado, las viguetas fueron sujetadas al elemento portante de carga mediante soldadura o a través de una conexión de perno-y-tuerca . Los pernos utilizados para sujetar las viguetas típicamente cumplen con ASTM A307, A354 o A325. Las conexiones de perno-y-tuerca requieren que el instalador llegue a ambos lados de la conexión para sostener la tuerca mientras gira el perno. Adicionalmente, las conexiones soldadas han sido una desventaja debido a que debe estar presente un soldador capacitado y ejecutar las conexiones de soldadura. Los sujetadores de formación de rosca 52 y el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 aquí descritos superan estas y otras desventajas, y se pueden instalar desde el lado superior de las viguetas 40. Los presentes sujetadores 52, 54 aumentan la velocidad de la instalación de la vigueta y disminuyen el costo.
La figura 19 muestra una conexión de un primer elemento de construcción estructural 90 que tiene una primera placa de extremo 94, y un segundo elemento de construcción estructural 92 que tiene una segunda placa de extremo 96. La segunda placa de extremo es proporcionada con agujeros piloto pre-perforados 70, y la primera placa de extremo es proporcionada con agujeros pasantes pre-perforados 72 para alineación con los agujeros piloto 70. Los sujetadores de formación de rosca 52 son proporcionados a través de los agujeros pasantes 72 y son roscados en los agujeros piloto 70 de la segunda placa de extremo 96. A medida gue el sujetador 52 es apretado en la abertura del sujetador, la segunda placa de extremo 96 funciona como una tuerca que atrapa la primera placa de extremo 94 entre la cabeza 63 del sujetador y las roscas formadas en la segunda placa de extremo 96. Opcionalmente, una tuerca puede ser roscada sobre el sujetador instalado 52 (que no se muestra) según se desee.
En el pasado, la conexión de placa de extremo que se muestra en la figura 19 típicamente era hecha mediante soldadura o a través de una conexión de perno-y-tuerca . La conexión de soldadura requiere a un soldador capacitado y tiempo para realizar las soldaduras. Los pernos utilizados en las conexiones de placa de extremo típicamente cumplen con ASTM A325, A354 o A490. Tal como se analizó anteriormente, las conexiones de perno-y-tuerca requieren que el instalador alcance ambos lados de la conexión para sostener la tuerca mientras gira el perno. Los sujetadores de auto-aterrajado en el pasado no podían proporcionar la capacidad de formación de rosca al mismo tiempo que cumplieran con estas normas de sujetador.
En contraste, los presentes sujetadores de formación de rosca 52 pueden ser instalados desde un lado de la conexión de placa de extremo, aumentando la velocidad para realizar la conexión y disminuyendo el costo. El sujetador 52 en la aplicación, tal como se muestra en la figura 19, típicamente tiene un diámetro mayor entre aproximadamente ½ pulgada (12.7 milímetros) y 1 ½ pulgadas (38.1 milímetros), o mayor, tal como se desee para los requerimientos de tamaño y carga de la conexión.
Algunas estructuras requieren conexión de un elemento estructural a un elemento portante de carga utilizando viguetas de asiento tal como se muestra en las figuras 20 y 21. Como se muestra en la figura 20, la vigueta 40 puede estar conectada a una columna 16 utilizando una ménsula de ángulo 120. La ménsula de ángulo 120 puede ser una ménsula de ángulo recto que tenga una pata en ángulo 122 y una pata de soporte 124. La pata en ángulo 122 puede incluir una pluralidad de agujeros pasantes 72, y la pata de soporte puede incluir agujeros piloto 70. Como se muestra en la figura 20, la columna 116 tiene un reborde de columna 118 que puede incluir agujeros piloto pre-perforados 70 para alinearse con los agujeros pasantes 72. Los agujeros piloto 70 en la pata de soporte 124 pueden estar colocados para alinearse con las ranuras 126 en la vigueta 40. Los sujetadores de formación de rosca 52 pueden estar colocados a través de los agujeros pasantes 72 de la ménsula en ángulo 120 y pueden ser impulsados a los agujeros piloto 70 en la viga 46 para atrapar la ménsula 120 entre la cabeza 63 del sujetador y las roscas formadas en el reborde de columna 118 a través de los sujetadores 52. La vigueta 40 está conectada a la pata de soporte 124 a través de los sujetadores de formación de rosca 52 en la ménsula 120.
Como se muestra en la figura 21A, el elemento portante de carga puede ser una columna de sección estructural hueca (HSS) 128. En el pasado, las ménsulas en ángulo fueron conectadas a una columna HSS a través de soldadura (que no se muestra) , o utilizando un perno pasante 130 mostrado en la figura 21B o una ménsula de abrazadera 132 como se muestra en la figura 21C. Los métodos previos de unión a una columna HSS han sido expansivos, consumen tiempo, y para ciertas aplicaciones con frecuencia sigue siendo necesario un refuerzo. Los presentes sujetadores 52 forman una conexión robusta de la ménsula en ángulo a la columna HSS 128 en menos tiempo y a menor costo.
En una configuración alternativa, los agujeros piloto en la columna 116 y/o columna HSS 128 se pueden omitir y se puede utilizar el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 para sujetar la ménsula en ángulo 120 al elemento portante de carga bajo requerimientos de carga convenientes. En esta modalidad, el sujetador 54 es instalado a través de la ménsula 120 en la columna 128 formando roscas en el elemento de columna HSS. Opcionalmente, los agujeros piloto en la pata de soporte 124 también se pueden omitir, y se puede utilizar el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 para sujetar la vigueta 40 a la ménsula en ángulo 120 formando roscas en la ménsula en ángulo 120. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede tener un diámetro mayor entre aproximadamente ¾ y ½ pulgadas (6.35 y 12.7 milímetros) según se desee para los requerimientos de tamaño y carga de la aplicación, y al menos una porción de la porción roscada 64 cumple con la norma de sujetador ASTM A307, A354, A325, A490 u otra norma de sujetador según se requiera.
La figura 22A muestra dos viguetas 40 longitudinalmente alineadas en conexión a la viga 46 y que tiene al menos una placa de asiento 134. La placa de asiento 134 puede ser proporcionada con agujeros pasantes 72 colocados según se desee para ensamblar la placa de asiento al cordón superior 140 de la vigueta 40. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede estar colocado a través de los agujeros pasantes 72 y perforado y formado en rosca en el cordón superior 140.
Alternativamente, como se muestra en la figura 22B, una placa de asiento de canal C 135 puede tener un reborde superior 136 y un reborde inferior 138 formados para ajustarse entre el asiento de vigueta 88 y el cordón superior 140. El reborde inferior 138 incluye agujeros piloto 70 colocados para alinearse con los agujeros pasantes (que no se muestran) en la viga 46 y el asiento de vigueta 88. Los sujetadores de formación de rosca 52 son utilizados para conectar la vigueta 40 a la viga 46 mediante el posicionamiento del sujetador de formación de rosca 52 a través de los agujeros pasantes 72 en la viga 46 y el asiento de vigueta 88 y roscando el sujetador de formación de rosca 52 en el agujero piloto 70 en el reborde inferior 138 de la placa de asiento de canal C 135. La porción de formación de rosca 66 del sujetador de formación de rosca 52 forma roscas en la perforación del agujero piloto 70 en la placa de asiento 134, permitiendo que la placa de asiento 134 actúe como una tuerca que atrapa el asiento de vigueta 88 contra la viga 46 como se muestra en la figura 20. El cordón superior 140 de la vigueta también es asegurado al reborde superior 136 de la placa de asiento 134 utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54. El cordón superior 140 puede ser proporcionado con agujeros pasantes 72, a través de los cuales el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede ser sujetado en el reborde suprior 136 de la placa de asiento de canal C 135 como se muestra en la figura 20. Utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54, ningún agujero piloto es necesario en el reborde superior 136 de la placa de asiento, simplificando la fabricación y alineación de la placa de asiento 134 y reduciendo el tiempo de instalación de las viguetas.
En una configuración alternativa, los sujetadores de formación de rosca 52 pueden ser proporcionados desde arriba del asiento de vigueta y sujetados en la viga cuando el espacio entre el cordón superior 140 y el asiento de vigueta 88 es suficiente para colocar y empujar el sujetador de formación de rosca. En esta alternativa, el reborde inferior 138 de la placa de asiento incluye agujeros pasantes en lugar de agujeros piloto, y la viga es proporcionada con agujeros piloto en lugar de agujeros pasantes. La porción de formación de rosca 66 del sujetador de formación de rosca 52 forma roscas en la viga 46 para atrapar el asiento de vigueta 88 entre la placa de asiento 134 y la viga 46.
El sujetador de formación de rosca 52 para la aplicación mostrada en las figuras 20 a 24 puede tener un diámetro mayor entre aproximadamente 3/8 de pulgada y 1-1/2 pulgadas (9.52 milímetros y 38.1 milímetros) según se desee para los requerimientos de tamaño y carga de la conexión. Al menos una porción de la porción roscada 64 del sujetador de formación de rosca 52, como se muestra en las figuras 20 a 24, puede cumplir con ASTM A354, A325, A490, u otro estándar de sujetador, según se requiera.
El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 para la aplicación mostrada en las figuras 20 a 24 puede tener un diámetro mayor entre aproximadamente H de pulgada y ½ pulgada (6.35 milímetros y 12.7 milímetros) según se desee para los requerimientos de tamaño y carga de la conexión. La porción roscada 64 del sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 como se muestra en las figuras 20 a 24 puede cumplir con ASTM A354, A325, A490, u otro estándar de sujetador según se requiera.
El cordón inferior 142 de la vigueta 40 se puede conectar al elemento portante de carga, tal como la viga 46, utilizando un puntal de viga de reborde ancho 144 como se muestra en la figura 25A. Se puede proporcionar una primera ménsula 146 en el cordón inferior, y se puede proporcionar una segunda ménsula 148 en la viga 46, con la primera ménsula 146 y la segunda ménsula 148 proporcionadas con agujeros piloto para uso con los sujetadores de formación de rosca 52 para asegurar el puntal 144. El puntal de viga de reborde ancho 144 se puede conectar entre la primera ménsula 146 y la segunda ménsula 148 utilizando sujetadores de formación de rosca 52. El puntal de viga de reborde ancho 144 puede ser proporcionado con las ranuras 126 a través de las cuales los sujetadores de formación de rosca 52 son instalados en los agujeros piloto para sujetar el puntal de viga de reborde ancho 144 a las ménsulas.
, Alternativamente, los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 pueden ser utilizados para instalar el puntal de viga de reborde ancho 144 a las ménsulas 146, 148 tal como se muestra en la figura 25B. En esta alternativa, la primera ménsula 146 y la segunda ménsula 148 son proporcionadas sin agujeros piloto y el puntal de viga de reborde ancho 144 puede o no ser proporcionado con agujeros pasantes para instalar el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54.
El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 y el sujetador de formación de rosca 52, tal como se utiliza en la aplicación de las figuras 25A y 25B puede tener un diámetro mayor entre aproximadamente ¼ de pulgada y ½ pulgada (6.35 milímetros y 12.7 milímetros), o mayor según se desee para los requerimientos de tamaño y carga de la conexión. Al menos una porción de la porción roscada 64 de los sujetadores 52, 54, como se muestra en las figuras 25A y 25B puede cumplir con AST A307, A354, A325, A490 u otro estándar de sujetador, según se requiera.
Varias estructuras de construcción requieren elementos de puenteo o puntales cruzados. Los elementos de puenteo típicamente son utilizados para vigas apuntaladas, entramados, viguetas u otros elementos estructurales para sostenerlos juntos y en su lugar durante la construcción y para asegurar los elementos estructurales en su lugar bajo cargas y tensiones de construcción. Como se muestra en las figuras 26 y 27, el sistema de vigueta de piso 100 puede incluir elementos de puenteo horizontales 150, elementos de puenteo diagonales 152, o ambos.
Como se muestra en las figuras 27 y 28, los extremos de los dos elementos de puenteo 150, 152 pueden estar conectados a una ménsula en L 154 para asegurar un elemento de construcción tal como la vigueta 40. Tal como se analizó anteriormente, bajo los requerimientos OSHA para instalación de conexiones dobles, el primer elemento debe ser unido antes que se inicie la conexión del segundo elemento. En el "pasado, como se muestra en la figura 28A, se proporcionó un perno especial de dos extremos 156 para realizar conexiones de doble puenteo. Un operador aseguró el primer elemento de puenteo 152 girando una tuerca 86 sobre un extremo del perno de dos extremos 156 mientras sostenía el perno 156 para que no girara. Después, el segundo elemento de puenteo fue asegurado al otro extremo del perno 156 con una segunda tuerca 86. El procedimiento previo consumía tiempo y era costos. Los sujetadores presentes 52, 54 pueden ser utilizados para asegurar de forma rápida y eficiente los elementos de puenteo a las viguetas, reduciendo el tiempo de ensamble y el costo durante la instalación.
El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54, tal como se utiliza en aplicaciones de puenteo, puede tener un diámetro mayor entre aproximadamente H de pulgada y ½ pulgada (6.35 milímetros y 12.7 milímetros), según se desee, para los requerimientos de tamaño y carga de la conexión. El sujetador de formación de rosca 52, tal como se utiliza en las aplicaciones de puenteo, puede tener un diámetro mayor entre aproximadamente de pulgada y 5/8 de pulgada (6.35 milímetros y 15.87 milímetros) o mayor, según se desee, para los requerimientos de tamaño y carga de la conexión. Al menos una porción de la porción roscada 64 de los sujetadores 52, 54 utilizados en el puenteo pueden cumplir con ÁST A307, A354, A325, A490, u otro estándar de sujetador según se requiera.
Los presentes sujetadores 52, 54 proporcionan una forma eficiente, más robusta y menos costosa de instalar el puenteo. Como se muestra en la figura 28B, la ménsula en L 154 puede ser proporcionada con un agujero piloto 70, y el elemento de puenteo 150, 152 puede ser proporcionado con la ranura 126 o agujero pasante 72. El sujetador de formación de rosca 52 puede ser proporcionado a través del agujero pasante 72 y formado en rosca en la ménsula en L 154 como se muestra en la figura 29, sujetando el elemento de puenteo 150, 152 sobre la ménsula en L 154. Después, un segundo elemento de puenteo que tiene un agujero pasante 72 puede ser proporcionado sobre el extremo del sujetador 52, como se muestra en la figura 28B, y la tuerca 86 roscada sobre el sujetador 52 para asegurar el segundo elemento de puenteo como se muestra en la figura 30.
Alternativamente, la ménsula en L 154 puede ser proporcionada sin un agujero piloto, y el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede ser utilizado para asegurar los primeros elementos de puenteo a la ménsula en L como se muestra en la figura 28C, y la tuerca 86 roscada sobre el sujetador 54 para asegurar el segundo elemento de puenteo.
Una ventaja adicional del ensamble de puenteo aquí divulgado se muestra en la figura 31. Bajo las regulaciones OSHA actuales, algunas viguetas requieren que se instale puenteo durante la edificación [Ver Perry S. Green y Tim Holtermann, Bridging of Open-Web Steel Joists and Joist Girders, ASCE Conf. Proc. 314, 110 (2008)). Para dichas instalaciones de vigueta, la grúa u otro dispositivo de levantamiento que fija las viguetas no puede liberar la vigueta hasta que el puenteo diagonal es asegurado en su lugar. En el pasado, el aseguramiento del puenteo de edificación utilizando el perno 156, como se muestra en la figura 28A, requirió que el operador de la grúa esperara hasta que los pernos 156 y las tuercas fueran aseguradas por los operadores que trabajaban en la estructura o en elevadores. La instalación previa utilizó de manera ineficiente tiempo de operación de grúa valioso. Al utilizar los presentes sujetadores 52, 54, los elementos de puenteo quedan conectados y asegurados de forma rápida y eficiente, utilizando empujadores de taladro eléctricos y neumáticos permitiendo que el operador de la grúa libere los cables de elevación de la vigueta de manera más rápida, y reduciendo el costo del tiempo de edificación de la estructura de construcción .
La figura 32 muestra los elementos de puenteo diagonales 152 en una configuración de cuña entre dos elementos de puenteo horizontales 150. Los elementos de puenteo diagonales 152 pueden ser proporcionados con una ranura o agujero pasante en cada extremo. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 se puede utilizar para asegurar los elementos de puenteo diagonales 152 a los elementos de puenteo horizontales 150.
En el pasado, la configuración de puenteo en cuña de la figura 32 con viguetas de alma abierta requirió agujeros pre-perforados o pre-punzonados ya sea durante la fabricación de los elementos de puenteo horizontales 150 o en el sitio de construcción. La pre-perforación de los elementos de puenteo horizontales 150 no ha sido comercialmente práctica debido al tiempo adicional y a la ineficiencia causada en el sitio de trabajo. Adicionalmente, la pre-perforación en fábrica requiere que los instaladores utilicen ciertos elementos de puenteo horizontales 150 en algunas ubicaciones para la alineación de agujeros, lo cual también requiere tiempo adicional y coordinación en el sitio de trabajo. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 presentes permiten al operador instalar rápidamente los elementos de puenteo diagonales 152 en una configuración de puenteo en cuña u otra configuración siempre que el puenteo sea necesario sin pre-perforación de agujeros en los elementos de puenteo horizontales 150. Opcionalmente, los elementos de puenteo diagonales 152 pueden ser instalados con los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 presentes sin pre-perforación de agujeros en los elementos de puenteo horizontales 150 o los elementos de puenteo diagonales 152 instalando los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 a través de los elementos de puenteo horizontales y diagonales.
Los elementos de puenteo horizontales 150 típicamente son asegurados a una pared u otra estructura como se muestra en la figura 33. En el pasado, una ménsula de soporte fue asegurada a una pared u otra estructura utilizando métodos de sujeción conocidos en la técnica, tal como tornillos de mampostería 159 u otros sujetadores. Con la presente divulgación, una ménsula de soporte 158 puede incluir agujeros pasantes (que no se muestran) a través de los cuales se puede instalar el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54. El elemento de puenteo horizontal 150 puede ser cortado a una longitud deseada y puede ser asegurado a la ménsula de soporte 158 utilizando sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54.
Los sistemas de construcción de metal pueden incluir diversas configuraciones de armazón rígido. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 presente y los sujetadores de formación de rosca 52 pueden ser utilizados para formar una variedad de conexiones estructurales rápidamente que son muy robustas y seguras. Como se muestra en la figura 34, una junta articulada de armazón rígido 160 puede incluir un elemento de columna 162 y un elemento de cabio 164. El elemento de columna 162 incluye una placa de tope 166 colocada para formar una conexión con el elemento de cabio 164. El elemento de cabio 164 incluye una placa de extremo 168 correspondiente a la placa de tope 166 para elaborar una conexión empernada. Cualquiera de la placa de extremo 168 o la placa de tope 166 puede ser proporcionada con agujeros piloto, y la otra puede ser proporcionada con agujeros pasantes colocados para alineación con los agujeros piloto y dimensionados para el sujetador de formación de rosca 52. Para realizar la conexión estructural, el sujetador de formación de rosca 52 puede ser proporcionado a través del agujero pasante y girado para formar roscas en la perforación del agujero piloto como se analizó anteriormente. Como se muestra en las figuras 34 y 34A, el elemento de cabio 164 puede ser apuntalado por uno o más puntales de viga 144 entre la ménsula 148 y una correa 172.
En conexiones de armazón rígidas, como se muestra en la figura 34, la porción roscada 64 del sujetador de formación de rosca 52 típicamente es dimensionada según se desee para los requerimientos de tamaño y carga de la conexión, pero puede tener un diámetro mayor 58 entre aproximadamente ½ pulgada y 1 ½ pulgadas (12.7 milímetros y 38.1 milímetros), o mayor, y al menos una porción para cumplir con el estándar de sujetador AST A325 o ASTM A490. En el pasado, la única forma de lograr una conexión segura fue utilizando una conexión soldada o un perno y tuerca correspondiente. Al utilizar la presente divulgación, la conexión se puede realizar empujando el sujetador de formación de rosca 52 desde un lado de la conexión utilizando un empujador de taladro eléctrico o neumático. El presente sujetador de formación de rosca 52 puede ser utilizado para sujetar el primer elemento entre la cabeza 63 del sujetador 52 y las roscas formadas en el segundo elemento de manera que el segundo elemento de rosca formada actúa como una tuerca. En algunas aplicaciones se puede seguir deseando una tuerca en el sujetador 52, particularmente donde piezas adicionales son aseguradas utilizando la misma conexión. En ese caso, las tuercas pueden ser giradas sobre la porción roscada 64 de los sujetadores 52 y apretadas a periodos menos intensos durante la edificación de la construcción debido a que los sujetadores de formación de rosca 52 ya forman la conexión estructural apretándose en la placa roscada 168.
Como se muestra en las figuras 34 y 34A, las estructuras de armazón rígido incluyen una 'pluralidad de correas 172 para soportar la cobertura del techo (que no se muestra) . Se proporcionan travesaños 174 para soportar el recubrimiento de pared (que no se muestra) en los lados de la estructura. Se puede proporcionar un pilar de alero 176 adyacente al borde del techo. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede ser utilizado para proporcionar una conexión segura de correas 172, travesaños 174, y pilares de alero 176 al armazón. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede tener un diámetro mayor entre aproximadamente ¾ y ½ pulgadas (6.35 y 12.7 milímetros) según se desee para los requerimientos de tamaño y carga de la aplicación, y al menos una porción de la porción roscada 64 cumple con el estándar de sujetador ASTM A307, A354, A325 u otro estándar de sujetador, según se desee.
Ganchos de correa 173, como se muestra en la figura 40 y en las figuras 42A a 42C, pueden ser conectados al elemento de cabio 164 y las correas 172 conectadas a los ganchos de correa 173 utilizando sujetadores de formación de rosca 52 o sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54. Adicionalmente, como se muestra en las figuras 34 y 34A, ganchos de travesaño 175 pueden ser conectados al elemento de columna 162 y los travesaños 174 conectados a los ganchos de travesaño 175 utilizando sujetadores de formación de rosca 52 o sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54. Los ganchos de correa 173 y los ganchos de travesaño 175 pueden incluir agujeros piloto colocados para instalación de los sujetadores de formación de rosca 52 o sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54. Agujeros piloto pueden ser proporcionados en el elemento de columna 162 y el elemento de cabio 164 para conectar las correas 172, travesaños 174, y pilares de alero 176. Las correas 172, travesaños 174, y pilares de alero 176 pueden ser proporcionados con agujeros pasantes colocados para alineación con los agujeros piloto en los ganchos correspondientes 173, 175, el elemento de columna 162 y el elemento de cabio 164 durante la instalación de los sujetadores 52 o 54. Los sujetadores de formación de rosca 52 pueden ser colocados a través de los agujeros pasantes y la rosca formada en los agujeros piloto para conectar los elementos al armazón. Alternativamente, cuando se utilizan sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, las correas 172 y travesaños 174 pueden ser proporcionados sin agujeros pasantes, y los ganchos de correo 173 y ganchos de travesaño 175 pueden ser proporcionados sin agujeros piloto, y los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 pueden ser instalados perforando y formando roscas a través de la correa o travesaño y gancho. ' Los sujetadores 52, 54 para instalar correas 172, travesaños 174, y pilares de alero 176 pueden tener un diámetro mayor de ½ pulgada (12.7 milímetros) y al menos una porción de la porción roscada 64 satisface el estándar de sujetador AST A307, A354, o A325. Alternativamente, el diámetro mayor 58 puede ser entre aproximadamente 3/8 y 1 pulgada (9.52 y 25.4 milímetros) , según se desee para los requerimientos de tamaño y carga de la conexión.
El elemento de columna 162 puede ser apuntalado por uno o más puntales de viga de reborde ancho 144 entre la ménsula 148 y un travesaño 174 utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54. Tal como se muestra en la figura 34A, el elemento de cabio 164 puede ser apuntalado por uno o más puntales de viga de borde ancho 144 entre la ménsula 148 y una correa 172 utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54.
Como se muestra en las figuras 35 a 37, los travesaños 174 se pueden conectar al elemento de columna 162 utilizando ganchos de travesaño 175 utilizando los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54. El gancho de travesaño 175 se puede unir a la columna 162 utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 como se muestra en las figuras 35 a 37. El gancho de travesaño 175 puede ser una ménsula en L que tiene agujeros pasantes en la primera pata de la ménsula en L a través de la cual el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 se puede instalar en el elemento de columna 162. Los travesaños 174 se pueden sujetar al gancho de travesaño 175 a través de la segunda pata de la ménsula en L utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54. 'El gancho de travesaño 175 puede no tener agujeros pre-perforados en la segunda pata de la ménsula en L, y el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede perforar e instalarse a través del travesaño 174 y el gancho de travesaño 175. En la figura 35, el gancho de travesaño 175 se puede instalar en el elemento de columna 162, y soportar una conexión solapada de dos travesaños 174. Para formar la conexión solapada, el extremo de un travesaño 174 traslapa el extremo de un segundo travesaño 174 y es sujetado junto con el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 o sujetadores de formación de rosca 52 tal como se describió antes. Alternativamente, el elemento de columna 162 puede ser proporcionado al sitio de construcción con ganchos de travesaño 175 soldados en su lugar. En otra alternativa todavía, los ganchos de travesaño se pueden omitir empernando los travesaños 174 directamente al elemento de columna 162 (que no se muestra) .
En las aplicaciones de las figuras 35 y 37, los ganchos de travesaño 175 están unidos al alma de una viga en una doble conexión. El primer gancho de travesaño 175 se puede instalar utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 o sujetadores de formación de rosca 52, según se desee, al alma de viga 180. Después, el segundo gancho de travesaño se puede colocar sobre los extremos de los sujetadores 52, 54 y asegurar al alma de viga 180 utilizando tuercas 86. Un travesaño 174 se puede sujetar a cada gancho de travesaño 175 según se desee, tal como se muestra en las figuras 35 y 37.
Una conexión de esquina de travesaño, mostrada en la figura 38, puede ser hecha utilizando un gancho de tirante de travesaño 182 que tiene agujeros pasantes para instalar el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 a través de los mismos. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 pueden ser proporcionados a través de los agujeros pasantes en el gancho de tirante de travesaño 182 e instalados en los travesaños 174.
En algunas aplicaciones, se puede anidar una pluralidad de travesaños 174 para obtener una fuerza incrementada. Como se muestra en la figura 39, un travesaño 174 puede ser colocado sobre un segundo travesaño 174' y puede ser sujetado utilizando una pluralidad de sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54. De manera similar, se pueden anidar correas (que no se muestran) , y pilares de alero (que no se muestran) , asegurados mediante el uso del sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54, tal como se describió anteriormente.
Como se muestra en la figura 40, para algunas aplicaciones de techo inclinado, un travesaño 174 puede ser instalado adyacente al techo en el alero alto utilizando sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54.
Las correas 172, travesaños 174, y pilares de alero 176 pueden ser proporcionados en longitudes más cortas de lo requerido, y conectados para formar las longitudes deseadas. Típicamente, las correas 172, travesaños 174 y pilares de alero 176 son formados de hoja metálica que tiene grosores de acero entre aproximadamente calibre 10 y calibre 16. Como se muestra en la figura 41, dos correas 172 pueden estar traslapadas y sujetadas con el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 como se describió anteriormente. En una alternativa, las correas 172 pueden formar una conexión solapada en un gancho de correa 173 como se muestra en la figura 42A, y al menos un extremo de la correa 172 se puede proporcionar con una pluralidad de agujeros pasantes más grandes que el diámetro mayor 58 del sujetador 54, colocado para formar una conexión solapada. Para conectar los elementos en una conexión solapada, como se muestra en las figuras 41 y 42A, los agujeros pasantes de un elemento son solapados sobre un segundo elemento, y los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 son colocados a través de los agujeros pasantes y perforados y formados en rosca en el segundo elemento y/o el gancho de correa 173. Alternativamente, se pueden omitir los agujeros pasantes y el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 perforado y formado en rosca en el primer y segundo elementos. Para conexiones de hoja metálica entre aproximadamente calibre 10 y calibre 14, el diámetro mayor del sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede ser entre aproximadamente 0.19 pulgadas (4.82 milímetros) (tal como un sujetador #10, ASME Bl.l Estándar ünified Inch Screw Thread) y ½ pulgada (12.7 milímetros). La porción roscada 64 puede cumplir con el estándar de sujetador A307, A325, A354, u otro estándar de sujetador según se desee .
Como se muestra en la figura 42A, el gancho de correa 173 puede ser una ménsula en L con agujeros pasantes en la primera pata de la ménsula en L a través de la cual el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 se puede instalar en el elemento de cabio 164. La correa 172 puede ser sujetada al gancho de correa 173 a través de la segunda pata de la ménsula en L utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54. El gancho de correa 173 puede no tener agujeros pre-perforados en la segunda pata de la ménsula en L, y el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede perforar y formar rosca a través de la correa 173 y el gancho de correa 173.
Como se muestra en la figura 42B, los ganchos de correa 173 se pueden omitir y las correas 172 se pueden conectar al elemento de cabio 164 En otra alternativa todavía, los elementos de cabio 164 se pueden proporcionar al sitio de construcción con los ganchos de correa 173 soldados en su lugar como se muestra en la figura 42C.
La figura 43 muestra una conexión de correa hecha con el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 en un valle de techo. Se puede proporcionar un cabio de valle 184 con ganchos de correa 173 instalados mediante soldadura. Alternativamente, los ganchos de correa 173 se pueden sujetar al cabio de valle 184 utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54. En cualquier caso, se proporciona un gancho de valle 186 que tiene una forma adaptada para conectar el extremo de una o más correas 172 al cabio de valle 184. El gancho de valle 186, como se muestra en la figura 43, incluye una porción de montaje de gancho 188. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede ser instalado a través del gancho de correa 173 y la porción de montaje de gancho 188 para asegurar el gancho de valle 186 al cabio 184. El gancho de valle incluye al menos una pestaña de correa 190. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede ser proporcionado a través de la pestaña de correa 190 y la correa 172 para instalar la correa 172 al gancho de valle 186. Los agujeros pasantes pueden ser proporcionados en cualquiera de las correas 172 o gancho de correa 173, según se desee, para instalar la correa 172 al gancho de correa 173, y cualquiera del gancho de valle 186 o gancho de correa 173 según se desee para instalar el gancho de valle 186 al gancho de correa 173.
Los ganchos de panel 178 se pueden unir a las correas 172 utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54. Los ganchos de panel 178 se pueden proporcionar con agujeros pasantes más grandes que el diámetro mayor 58 del sujetador 54. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 son instalados a través de los agujeros pasantes y perforados y roscados en la correa 172 como se muestra en la figura 34A.
Las figuras 44 y 45 muestran conexiones de un batiente de puerta 192 a un travesaño 174 y elemento de cabio 164. Como se muestra en la figura 44, el batiente 192 es sujetado al gancho de batiente 194 utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54. El gancho de batiente 194 puede ser sujetado al travesaño 174 utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54. El gancho de batiente 194 puede estar dimensionado para instalación en un elemento de cabio utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 como se muestra en la figura 45. El gancho de batiente 194 puede o no incluir agujeros pasantes para instalar el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 en el travesaño 174 o elemento de cabio 164. El batiente de puerta 192 puede o no ser proporcionado con agujeros pasantes para instalar el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 en el gancho de batiente 194. Alternativamente, agujeros piloto pueden ser proporcionados en el gancho de batiente 194 y sujetadores de formación de rosca 52 pueden ser proporcionados para unir el batiente de puerta 192 al gancho de batiente 194.
Se pueden realizar otras conexiones estructurales utilizando los sujetadores de formación de rosca 52 y/o el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 como se muestra en las figuras 46 a 61. Una junta articulada estructural alterna 170 se muestra en la figura 46. El elemento de columna 162 es conectado al elemento de cabio 164 utilizando los sujetadores de formación de rosca 52. En la configuración de la figura 46, la placa de tope 166 es proporcionada con agujeros piloto y la placa de extremo 168 es proporcionada con agujeros pasantes 72, y los sujetadores de formación de rosca 52 son roscados en la placa de tope.
La figura 47 muestra el elemento de cabio 164 soportado por una columna interior 196. La columna interior 196 tiene una placa superior 198 proporcionada con agujeros pasantes 72. En la aplicación de la figura 47, el elemento de cabio 164 incluye un reborde inferior 200 que tiene agujeros piloto correspondientes en ubicación con los agujeros pasantes en la placa superior 198 de la columna 196. Los sujetadores de formación de rosca 52 pueden estar colocados a través de los agujeros pasantes 72 y formados en rosca dentro del reborde inferior 200 para conectar la columna 196 al elemento de cabio 164. Alternativamente, la placa superior 198 puede ser proporcionada con agujeros piloto y el reborde inferior 200 con agujeros pasantes, y los sujetadores de formación de rosca 52 pueden ser instalados a través de los agujeros pasantes 72 en el reborde inferior 200 y formados en rosca dentro de la placa superior 198 para conectar la columna 196 al elemento de cabio 164.
En la figura 48 se muestran los elementos de entrepiso 202 que pueden ser soportados por la columna interior 196. Los elementos de entrepiso 202 tienen un reborde inferior 200 proporcionado con agujeros pasantes 72 correspondientes en ubicación con agujeros piloto en la placa superior 198. Los sujetadores de formación de rosca 52 pueden ser instalados a través de los agujeros pasantes 72 en el reborde inferior 200 y formados en rosca dentro de la placa superior 198 para conectar la columna 196 a los elementos de entrepiso 202. Alternativamente, el reborde inferior 200 puede ser proporcionado con agujeros piloto correspondientes en ubicación con los agujeros pasantes en la placa superior 198 de la columna 196. Los sujetadores de formación de rosca 52 pueden ser proporcionados a través de los agujeros pasantes 72 y roscados en el reborde inferior 200 para conectar los elementos de entrepiso 202 a la columna 196.
Alternativamente, los elementos de entrepiso 202 se pueden conectar al alma 180 de la columna interior 196 en una doble conexión tal como se muestra en la figura 49A. Para cumplir con los requerimientos de seguridad de OSHA, el primer elemento de entrepiso 202 debe ser asegurado a la columna 196 antes de conectar el segundo elemento de entrepiso 202'. En el pasado, se tenían que realizar conexiones por soldadura o conexiones de perno-y-tuerca 204, tal como se muestra en la figura 49C, para sostener el primer elemento 202. La conexión de perno y tuerca de aseguramiento de 'OSHA tuvo que ser colocada para no interferir con la conexión estructural. Se ha descubierto que los requerimientos de OSHA se pueden lograr utilizando los sujetadores de formación de rosca 52 utilizando los mismos componentes en ambos lados de la doble conexión según se desea, tal como se muestra en la figura 49A.
Como se muestra en las figuras 49A y 49B, al menos una ménsula de montaje 206 está unida a cada elemento de entrepiso 202. Los elementos de entrepiso 202 pueden ser proporcionados al sitio de construcción con las ménsulas de montaje 206 soldadas en su lugar. Alternativamente, las ménsulas de montaje 206 pueden ser sujetadas a los elementos de entrepiso 202 utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 o los sujetadores de formación de rosca 52, según se desee. En cualquier caso, la ménsula de montaje puede ser proporcionada con agujeros pasantes 72 más grandes que el diámetro mayor del sujetador 54 para instalar el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54. Para asegurar el primer elemento de entrepiso 202, el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede ser colocado a través de los agujeros pasantes 72 en la ménsula 206 y perforado y formado en rosca dentro del alma 180 de la columna interior 196. Cuando está instalado, el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 es roscado en el alma 180 a una torsión de asentamiento deseada, asegurando el elemento de entrepiso 202 a la columna sin la necesidad de sujetadores extraños 204. Después, los agujeros pasantes de la ménsula de montaje 206 del segundo elemento de entrepiso 202' son colocados sobre los extremos del sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 en el lado opuesto del alma 180, y se pueden apretar tuercas 86 sobre el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 para atrapar la segunda ménsula de montaje 206 contra el alma 180. Alternativamente, agujeros piloto son presionados en el alma correspondiente a los agujeros pasantes 72 en las ménsulas de montaje de manera que el sujetador de formación de rosca 52 puede ser colocado a través de la ménsula 206 y el alma 180 de la columna interior 196. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 para la aplicación de la figura 49A puede tener entre aproximadamente H y ½ de pulgada (6.35 y 12.7 milímetros) de diámetro mayor según se desee para ciertos requerimientos de carga. Alternativamente, los sujetadores de formación de rosca 52 para la aplicación de la figura 49A pueden ser entre aproximadamente H y 1 ½ de pulgada (6.35 y 38.1 milímetros), o mayor, en el diámetro mayor para los requerimientos de carga según se desee.
Alternativamente, los elementos de entrepiso 202 pueden ser conectados a los rebordes de la columna 196 como se muestra en' la figura 50. En esta aplicación, los rebordes de la columna 196 pueden ser proporcionados con agujeros piloto correspondientes a agujeros pasantes en la ménsula de montaje 206. Los sujetadores de formación de rosca 52 pueden ser proporcionados a través de los agujeros pasantes en la ménsula de montaje 206 e instalados en los agujeros piloto en los rebordes de columna.
La figura 51 muestra cabios 228 conectados a los rebordes de la columna 196. Al menos una ménsula de montaje 206 es unida a cada uno de los cabios 228. Los cabios 228 pueden ser proporcionados al sitio de construcción con las ménsulas de montaje 206 soldadas en su lugar. Alternativamente, las ménsulas de montaje 206 pueden ser sujetadas a los cabios 228 utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 o sujetadores de formación de rosca 52 según se desee. En cualquier caso, la ménsula de montaje 206 puede ser proporcionada con agujeros pasantes 72 más grandes que el diámetro mayor del sujetador 54 para instalar los sujetadores de formación de rosca 52 a la columna 196. En esta aplicación, los rebordes de la columna 196 pueden ser proporcionados con agujeros piloto correspondientes a los agujeros pasantes en la ménsula de montaje 206. Los sujetadores de formación de rosca 52 pueden ser instalados a través de los agujeros pasantes en la ménsula de montaje 206 y pueden formar rosca dentro de los agujeros piloto en los rebordes de columna. Alternativamente, los agujeros piloto se pueden omitir de los rebordes de la columna 196 y los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación utilizados para conectar las ménsulas de montaje 206 y los cabios 228 a la columna. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 para la ^aplicación de la figura 51 puede ser entre aproximadamente H y ½ pulgada (6.35 y 12.7 milímetros) de diámetro mayor según se desee para ciertos requerimientos de carga. Alternativamente, los sujetadores de formación de rosca 52 para la aplicación de la figura 51 pueden ser entre aproximadamente H y 1 ½ de pulgada (6.35 y 38.1 milímetros), o mayor, en el diámetro mayor de sujetadores para los requerimientos de carga según se desee.
Alternativamente, el cabio 228 puede ser proporcionado con la placa de extremo 168, como se muestra en la figura 52, y los sujetadores 52, 54 según se desee instalarlos a través de la placa de extremo 168 tal como se analizó anteriormente con referencia a las figuras 34 y 46.
La figura 53 muestra una conexión de pared de extremo expansible incluyendo el elemento de columna 162 que tiene un reborde exterior 218 y una mangueta de pared de extremo 216 que tiene un reborde interior 220. El reborde exterior 218 del elemento de columna 162 puede ser proporcionado con agujéros piloto para instalar sujetadores de formación de rosca 52. El reborde interior 220 de la mangueta de pared de extremo 216 puede ser proporcionado con agujeros pasantes más grandes que el diámetro mayor del sujetador 52 ubicado correspondiente a los agujeros piloto en el reborde exterior 218. Los sujetadores de formación de rosca 52 pueden ser proporcionados a través de los agujeros pasantes e instalados en los agujeros piloto en el reborde exterior 218. Opcionalmente, se pueden proporcionar tuercas 86 en los extremos de los sujetadores de formación de rosca 52. Alternativamente, los agujeros piloto se pueden proporcionar en el reborde interior 220 y agujeros pasantes en el reborde exterior 218, y los sujetadores de formación de rosca 52 roscados en el reborde interior 220. En otra alternativa todavía, los agujeros piloto se pueden omitir y se pueden utilizar sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 para conectar la mangueta de pared de extremo 216 al elemento de columna 162. Se puede utilizar un empujador de impacto de ángulo recto para empujar los sujetadores de formación de rosca 52 para ciertas aplicaciones cuando la separación entre los rebordes de viga es limitada. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 para la aplicación de la figura 53 puede ser entre aproximadamente ¼ y ½ pulgada (6.35 y 12.7 milímetros) de diámetro mayor según se desee para ciertos requerimientos de carga. Alternativamente, los sujetadores de formación de rosca 52 para la aplicación de la figura 53 pueden ser entre aproximadamente H y 1 ½ de pulgada (6.35 y 38.1 milímetros), o mayor, en el diámetro mayor para los requerimientos de carga según se desee.
La mangueta de pared de extremo 216 se puede conectar a una ménsula de pared de extremo 222 unida al alma 224 del elemento de cabio 164. La ménsula de pared de extremo 222 puede ser proporcionada con agujeros piloto y el alma 224 proporcionada con agujeros pasantes a través de los cuales el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede ser formado en rosca dentro de la ménsula de pared de extremo 222. Después, el reborde interior 220 puede ser conectado a la ménsula de pared de extremo 222 utilizando sujetadores de formación de rosca 52 o el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54, según se desee. En algunas aplicaciones, la conexión entre la ménsula de pared de extremo 222 y el reborde interior 220 puede ser apretada a una baja torsión aproximadamente igual a un apretado a mano, con una tuerca 86 apretada en la parte posterior de la ménsula 222 para asegurar el sujetador 52, 54, en su lugar. Alternativamente, se puede omitir la tuerca 86 y se puede formar una rebaba en el sujetador 52, 54 en el lado posterior de la ménsula 222 para asegurar ' el sujetador 52, 54, en su lugar. Como se muestra en la figura 53, el elemento de cabio 164 puede ser apuntalado por uno o más puntales de viga de reborde ancho 144 entre la ménsula 148 y una correa 172 utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54. El sujetador de formación de rosca, de auto- perforación 54 puede ser utilizado para instalar un ángulo de inclinación 226 a lo largo del extremo de las correas.
En algunas aplicaciones de construcción, una viga de extensión de alero 230 puede ser conectada al elemento de columna 162. Como se muestra en la figura 54, el elemento de columna 162 puede incluir un reborde superior 232, el cual puede incluir agujeros piloto para conectar la viga de extensión de alero 230. La viga de extensión de alero 230 puede incluir agujeros pasantes más grandes que el diámetro mayor del sujetador 52 ubicado correspondiente a los agujeros piloto en el reborde superior 232. Los sujetadores de formación de rosca 52 pueden ser colocados a través de los agujeros pasantes y formados en rosca dentro de los agujeros piloto en el reborde superior 232 para asegurar la viga de extensión de alero 230 al elemento de columna 162. Alternativamente, para ciertos requerimientos de carga, se pueden omitir los agujeros piloto y se puede proporcionar el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 para conectar la viga de extensión de alero 230 al elemento de columna 162. En cualquier caso, tuercas 86 se pueden apretar sobre los sujetadores 52, 54 (que no se muestran) para asegurar aún más la viga de extensión de alero 230 según se desee .
Un gancho de pilar de alero 234 puede estar unido a la viga de extensión de alero 230 utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 como se muestra en la figura 54. El gancho de pilar de alero 234 puede ser una ménsula en L que tenga agujeros pasantes en la primera pata de la ménsula en L a través de los cuales el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede ser instalado en la viga de extensión de alero 230. El pilar de alero 176 se puede sujetar al gancho de pilar de alero 234 a través de la segunda pata de la ménsula en L utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54. El gancho de pilar de alero 234 puede no tener agujeros pre-perforados en la segunda pata de la ménsula en L, y el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 se puede perforar y formar en rosca a través del pilar de alero 176 y el gancho de pilar de alero 234.
En la figura 54 también se muestra que elementos de viga de caja 236 pueden ser proporcionados adyacentes al alero. Los elementos de viga de caja 236 pueden ser sujetados a la viga de extensión de alero 230 utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 según lo permita el espacio de instalación. En algunas aplicaciones, se pueden utilizar conexiones de perno-y-tuerca cuando no hay suficiente separación para un empujador de impacto de ángulo recto .
La figura 55A muestra una doble conexión de apuntalamiento diagonal que requiere aseguramiento OSHA. Los puntales diagonales 214 de la figura 55A se pueden conectar a un empalme 212. El empalme 212 puede ser asegurado entre una columna 208 y un elemento de viga 210. Como se muestra en la figura 55B, un puntal diagonal 214 puede ser proporcionado en cada lado del empalme 212. En el pasado, para asegurar un puntal diagonal en cada lado del empalme, requerimientos de aseguramiento OSHA requirieron que el primer puntal diagonal 214' fuese asegurado antes de unir el segundo puntal diagonal 214. Como se muestra en la figura 55C, estos agujeros pasantes adicionales requeridos a través del primer puntal diagonal 214' para realizar una conexión de perno-y-tuerca con el empalme 212 sin interferir con la conexión del segundo puntal diagonal 214. Se ha encontrado que los requerimientos de OSHA se pueden lograr utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 como se muestra en la figura 55B utilizando el mismo puntal diagonal 214 en ambos lados del empalme, según se desee.
Como se muestra en las figuras 55A y 55B, cada puntal diagonal 214 se puede proporcionar con agujeros pasantes 72 más grandes que el diámetro mayor del sujetador 54. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede ser proporcionado a través de los . agujeros pasantes 72 en el puntal diagonal 214 e instalado en el empalme 212. Una vez instalado, el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 es formado en rosca dentro del empalme 212 y apretado a una torsión de asentamiento deseada, asegurando el primer puntal diagonal 214 al empalme sin la necesidad de sujetadores extraños 204. Después, los agujeros pasantes del segundo puntal diagonal 214 son colocados sobre los extremos del sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 en el lado opuesto del empalme 212, y las tuercas 86 son apretadas sobre el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 para sujetar el segundo puntal diagonal 214 contra el empalme 212. Alternativamente, los agujeros piloto colocados correspondientes a los agujeros pasantes 72 en los puntales diagonales 214 pueden ser proporcionados a través del empalme 212. Después, los puntales diagonales 214 pueden ser asegurados al empalme 212 utilizando sujetadores de formación de rosca 52. Los sujetadores de formación de rosca 52 para la aplicación de la figura 55A pueden ser sujetadores 52 de 1 pulgada (2.54 centímetros) de diámetro mayor. Alternativamente, los sujetadores de formación de rosca 52 para la aplicación de la figura 55A pueden ser entre H y 1 ½ pulgadas (6.35 y 38.1 milímetros) , o más grande, de diámetro mayor para los requerimientos de carga según se desee. En aplicaciones donde se puede utilizar el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54, el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 para la aplicación de la figura 55A puede ser entre aproximadamente H y ¾ pulgadas (6.35 y 12.7 milímetros) de diámetro mayor según se desee para ciertos requerimientos de carga. El apuntalamiento diagonal 214 puede tener cualquier forma en sección transversal deseada, tal como un canal en U como se muestra en la figura 55A, el canal L como se muestra en la figura 56, u otras formas seccionales según se desee.
La figura 56 muestra una configuración de apuntalamiento alternativo que tiene apuntalamiento diagonal 214 y un pilar de tubo 238 instalado entre dos columnas 196. Una ménsula de pilar 240 es proporcionada en el alma 180 de cada columna 196 como se muestra en las figuras 56 y 57. El pilar de tubo 238 típicamente es proporcionado al sitio de construcción con una placa de montaje 242 soldada en su lugar en cada extremo del pilar de tubo 238. Alternativamente, las placas de montaje 242 pueden ser sujetadas al pilar 238 utilizando sujetadores de formación de rosca 52, según se desee. La ménsula de pilar 240 es proporcionada con agujeros piloto adaptados para instalar los sujetadores de formación de rosca 52, y las placas de montaje de pilar 242 son proporcionadas con agujeros pasantes más grandes que el diámetro mayor de los sujetadores 52 y colocados para corresponder con los agujeros piloto en la ménsula de pilar 240. Los sujetadores de formación de rosca 52 pueden ser proporcionados a través de los agujeros pasantes y formados en rosca en los agujeros piloto en la ménsula de pilar. Los sujetadores de formación de rosca 52 pueden tener un diámetro mayor 58 de 1 pulgada (2.54 centímetros) . Alternativamente, los sujetadores de formación de rosca 52 pueden tener un diámetro mayor 58 entre aproximadamente de pulgada y 1 ½ pulgadas (6.35 y 38.1 milímetros) según se desee para los reguerimientos de carga. Alternativamente, los agujeros piloto pueden ser omitidos de las ménsulas de pilar 240 y el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 utilizado para conectar las placas de montaje 242 a las ménsulas de pilar 240 según se desee para requerimientos de carga particulares.
Como se muestra en la figura 56, el apuntalamiento diagonal puede formar una X entre las columnas 196. Al menos un puntal diagonal 214 se puede extender desde el empalme 212 en una esquina superior al empalme 212 en una esquina inferior opuesta. El puntal diagonal opuesto 214 puede incluir un cubrejunta 244 donde cruzan los puntales diagonales. Como se muestra en la figura 56, una pieza del puntal diagonal 214 se puede extender desde el empalme 212 en una esquina superior al cubrejunta 244 en el centro del apuntalamiento X, y un segundo puntal diagonal 214 se puede extender desde el cubrejunta 244 al empalme 212 en la esquina inferior opuesta. El cubrejunta 244 puede ser proporcionado con agujeros piloto, y los extremos del puntal diagonal 214 proporcionados con agujeros pasantes más grandes que el diámetro mayor de los sujetadores 52. El sujetador de formación de rosca 52 puede ser colocado a través del agujero pasante y formado en rosca en los agujeros piloto en el cubrejunta 244. Alternativamente, los agujeros piloto en el cubrejunta 244 se pueden omitir y el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación se puede utilizar para instalar el puntal diagonal 214 al cubrejunta 244. Un puntal diagonal 214 puede ser instalado en cada lado del empalme 212 en una doble conexión, tal como se analizó anteriormente con referencia a la figura 55A. Alternativamente, el puntal diagonal se puede instalar en un lado del empalme 212 utilizando sujetadores de formación de rosca 52 o el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54, según se desee.
Típicamente, estructuras de construcción de metal incluyen apuntalamiento para cargas de viento. Como se muestra en la figura 58, un pilar de puntal de canal C 246 se puede conectar a una ménsula de pilar de puntal 250 conectada a una columna de viento 248, el pilar de puntal de canal C 246 extendiéndose adyacente al cordón inferior de una pluralidad de viguetas 40. El pilar de puntal de canal C 246 puede ser proporcionado con agujeros pasantes a través de los cuales el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede sujetar el pilar de puntal de canal C 246 a la ménsula de pilar de puntal 250. La ménsula de pilar de puntal 250 puede ser sujetada a la columna de viento 248 utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54. Alternativamente, la columna de viento 248 puede ser perforada con agujeros piloto, y la ménsula de pilar de puntal 250 puede tener agujeros pasantes correspondientes con los agujeros piloto a través de los cuales se pueden instalar los sujetadores de formación de rosca 52 para sujetar la ménsula de pilar de puntal 250 a la columna de viento. Los cordones inferiores 142 se pueden conectar al pilar de puntal de canal C 246 con el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54.
Los ganchos de puntal 252 se pueden sujetar al pilar de puntal de canal C 246 utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 como se muestra en las figuras 58 y 59. Los puntales 254, tal como se muestra en las figuras 59A y 59B, están conectados a los ganchos de puntal 252 y asegurados a columnas o cabios, tal como se conoce en la técnica para apuntalamiento de cargas de viento (que no se muestran) .
Las figuras 60A y 60B son vistas que muestran una conexión de transición de correa. En algunas aplicaciones, una segunda porción de una estructura de techo se puede agregar adyacente a los extremos de las correas 172 de una primera porción de la estructura de techo. Como se muestra en la figura 60A, las correas 172 son instaladas arriba de un elemento de cabio 164. Una correa de transición 256 puede ser unida transversal a los extremos de las correas 172 de la primera porción de la estructura de techo adaptada para asegurar las correas 172' de la segunda porción de la estructura de techo. Las ménsulas en L 258 pueden ser utilizadas para conectar la correa de transición 256 a los extremos de las correas 172 como se muestra en las figuras 60A y 60B. La ménsula en L 258 puede ser unida a las correas utilizando sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54. Se pueden o no proporcionar agujeros pasantes en la ménsula pasante para instalar los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 en la correa 172. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 pueden ser instalados a través de la correa de transición 256 en la ménsula en L 258 para asegurar la correa de transición 256 a la ménsula en L y las correas 172. Las ménsulas en L 258 pueden ser proporcionadas para asegurar las correas 172' de la segunda porción de la estructura de techo a la correa de transición 256. Los agujeros pasantes pueden o no ser proporcionados en la ménsula pasante para instalar los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 dentro de la correa de transición 256. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 pueden ser instalados a través de la correa 172' dentro de la ménsula en L 258 para asegurar la correa 172' a la ménsula en L y la correa de transición 256.
Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 o sujetadores de formación de rosca 52 pueden ser utilizados para instalar un parapeto como se muestra en la figura 61. Una mangueta de parapeto 260 puede tener un reborde interior 262 y el elemento de columna 162 con el reborde exterior 218. El reborde interior 262 de la mangueta de parapeto 260 puede ser proporcionado con agujeros pasantes más grandes que el diámetro mayor del sujetador 54 colocado para instalar los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 en el reborde exterior 218. Alternativamente, el reborde exterior 218 del elemento de columna 162 puede ser proporcionado con agujeros piloto para instalar sujetadores de formación de rosca 52 en los agujeros piloto en el reborde exterior 218. Opcionalmente se pueden proporcionar tuercas 86 en los extremos de los sujetadores de formación de rosca 52 o sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54. Alternativamente, se pueden proporcionar agujeros pasantes en el reborde exterior 218 y los sujetadores 52 o 54 pueden formar rosca dentro del reborde interior 262. Se puede utilizar un empujador de impacto de ángulo recto para empujar los sujetadores 52, 54 para ciertas aplicaciones cuando el huelgo entre los rebordes de viga es limitado. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 para la aplicación de la figura 61 puede ser entre aproximadamente y ½ pulgadas (6.35 y 12.7 milímetros) de diámetro mayor según se desee para ciertos requerimientos de carga. Alternativamente, los sujetadores de formación de rosca 52 para la aplicación de la figura 61 pueden ser entre aproximadamente y 1 ½ pulgadas (6.35 y 38.1 milímetros), o más grande, del diámetro mayor para requerimientos de carga, según se desee.
Un travesaño en C 264 se puede extender entre dos o más manguetas de parapeto 260, el travesaño en C 264 instalado en una porción superior de la mangueta de parapeto 260 utilizando sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54. Adicionalmente, los travesaños 174 se pueden asegurar a la mangueta de parapeto 260 y el elemento de columna 162 tal como se analizó anteriormente. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede ser utilizado para instalar un ángulo de inclinación 226 a lo largo del extremo de las correas 172.
Una tabla puede incluir una pluralidad de elementos verticales de tabla 266 tal como se muestra en la figura 62. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 o sujetadores de formación de rosca 52 pueden ser utilizados para instalar la tabla. Se puede proporcionar uno o más elementos separadores 270 para instalar la tabla a una distancia deseada desde el elemento de columna 162. Cada separador puede incluir una primera placa de extremo 272, y una segunda placa de extremo 274 con agujeros pasantes. Como se muestra en la figura 62, los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 pueden ser instalados a través de agujeros pasantes en el reborde exterior 218 del elemento de columna 162 y formados en rosca en la primera placa de extremo 272. Los elementos verticales de tabla 266 pueden tener un reborde interior 268, y sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 pueden ser instalados a través de agujeros pasantes en la segunda placa de extremo 274 dentro del reborde interior 268.
Alternativamente, los agujeros piloto pueden ser proporcionados en la primera placa de extremo 272 y el reborde interior 268 correspondiente con los agujeros pasantes, y el sujetador de formación de rosca 52 puede ser instalado a través de los agujeros pasantes y formados en rosca en los agujeros piloto. Alternativamente, los sujetadores 52, 54 pueden ser formados en rosca en la segunda placa de extremo 274 y el reborde exterior 218 proporcionando agujeros pasantes en el reborde interior 268 y la primera placa de extremo 272 por consiguiente. Opcionalmente, las tuercas 86 pueden ser proporcionadas en los extremos de los sujetadores de formación de rosca 52 o sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54. Se puede utilizar un empujador de impacto de ángulo recto para empujar los sujetadores 52, 54 para ciertas aplicaciones cuando el huelgo entre los rebordes de viga es limitado. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 para la aplicación de la figura 62 puede ser entre aproximadamente y ½ pulgadas (6.35 y 12.7 milímetros) de diámetro mayor, según se desee para ciertos requerimientos de carga. Alternativamente, los sujetadores de formación de rosca 52 para la aplicación de la figura 62 pueden ser entre aproximadamente H y 1 pulgadas, (6.35 y 38.1 milímetros), o más grande, del diámetro mayor para los requerimientos de carga, según se desee .
El travesaño en C 264 se puede extender entre dos o más elementos verticales de tabla 266 instalados en una porción superior de los elementos verticales de tabla 266 utilizando los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54. Adicionalmente, los travesaños en C 264 se pueden extender entre dos o más elementos verticales de tabla 266 asegurados a los rebordes interiores 268 de los elementos verticales de tabla 266.
En algunas estructuras de construcción puede ser útil soportar una grúa aérea u otro sistema aéreo. Un elemento de viga de grúa 276 que tiene un reborde inferior 278 puede ser soportado por un elemento de columna 280 que tiene una placa superior 282 como se muestra en la figura 63A. El reborde inferior 278 del elemento de viga de grúa 276 puede ser proporcionado con agujeros pasantes más grandes que el diámetro del sujetador de formación de rosca 52, y la placa superior 282 proporcionada con agujeros piloto, y el sujetador de formación de rosca 52 instalado a través de los agujeros pasantes y formado en rosca dentro de los agujeros piloto en la placa superior 282. Una placa de carril 286 puede ser instalada encima del elemento de viga de grúa 176 y un carril de grúa 284 sujetado al canal de corona 286 y el elemento de viga de grúa 176 utilizando los sujetadores de formación de rosca 52 como se muestra en la figura 63B. Las abrazaderas de carril 288 pueden ser colocadas para sujetar el carril de grúa 284 y el canal de corona 286 al elemento de viga de grúa 176. Las abrazaderas de carril 288 y el canal de corona 286 pueden ser proporcionadas con agujeros pasantes más grandes que el diámetro de los sujetadores 52, y los agujeros piloto pueden ser proporcionados en la parte superior del elemento de viga de grúa 176. Los sujetadores de formación de rosca 52 pueden ser instalados a través de los agujeros pasantes de las abrazaderas de carril 188 y el canal de corona 286 y formados en rosca dentro de los agujeros piloto en la parte superior del elemento de viga de grúa 176 como se muestra en la figura 63B. Los sujetadores de formación de rosca 52 para la aplicación de la figura 63? pueden ser entre aproximadamente ¾ y 1 ½ pulgadas (19.05 y 38.1 milímetros), o más grande, del diámetro mayor para requerimientos de carga, según se desee. Al menos una porción de la porción roscada 64 puede cumplir con ASTM A325, A490, u otro estándar de sujetador según se desee.
Un panel de pared de concreto 380 se puede unir al elemento de cabio 162 utilizando una ménsula 382 conectada a una placa empotrada 384 en el panel de pared de concreto. La ménsula 382 puede ser integral con la placa empotrada 384, tal como mediante soldadura. Alternativamente, la ménsula 382 puede ser sujetada a la placa empotrada 384. La ménsula 382 puede ser instalada al elemento de cabio 162 utilizando los sujetadores de formación de rosca 52 o sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 como se muestra en la figura 64. La ménsula puede ser proporcionada con agujeros pasantes 72 y el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 instalado a través del elemento de cabio 164. Alternativamente, los agujeros piloto pueden ser proporcionados a través del elemento de cabio 164 y los sujetadores de formación de rosca 52 instalados a través de la ménsula en los agujeros piloto.
Los paneles 180, tal como se muestra en la figura 65, típicamente son proporcionados en diversos grosores, tamaños y formas en sección transversal para uso como recubrimiento de pared lateral, revestimiento de techo, entablado, y otros usos. Los paneles 180 y el entablado 42, tal como se analizan con respecto a la figura 1, se forman de hoja metálica que tiene grosores de acero típicamente entre aproximadamente calibre 10 y calibre 16. Los paneles 180 y el entablado 42 pueden ser instalados en conexiones lapeadas utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 56. Alternativamente, los paneles 180 y el entablado 42 se pueden instalar en conexiones lapeadas utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54. En una alternativa, agujeros pasantes más grandes que el diámetro mayor 58 del sujetador 54, 56 pueden ser proporcionados a lo largo de uno o más bordes de los paneles 42, 180. Para realizar la conexión traslapada, los agujeros pasantes de un panel son lapeados sobre un segundo panel, y el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 es colocado a través de los agujeros pasantes y perforado y formado en rosca dentro del segundo panel .
Haciendo referencia ahora a la figura 66, un panel rellenador 182 es proporcionado entre un borde de la plataforma 42 y la viga 46. En el pasado, como se muestra en la figura 67, los paneles rellenadores tenían que ser soldados en su lugar a través de conexiones de soldadura 184. Las conexiones de soldadura 184 incrementaron la complejidad de la instalación y requirieron la presencia de un soldador capacitado en el sitio de trabajo y retardos en el programa de construcción para poder realizar las soldaduras. El panel rellenador 182 presente no requiere la soldadura y puede ser instalado utilizando el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 56 o sujetador de formación de rosca, de 'auto-perforación 54. El panel rellenador 182 es proporcionado con un reborde 186 que tiene una pluralidad de agujeros pasantes más grandes que el diámetro mayor 58 del sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56. Los sujetadores 54, 56 son colocados a través de los agujeros pasantes y perforados y formados en rosca en la plataforma 42. El panel rellenador 182 puede tener una forma alternativa como se muestra en la figura 66. Al proporcionar el reborde 186 y los sujetadores 54, el panel rellenador 182 puede ser instalado de manera eficiente por un operador que se encuentre en la plataforma 42. Alternativamente, ningún agujero pasante es proporcionado y ningún sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 es instalado a través de ambos elementos.
La vigueta 40 puede ser proporcionada con la ménsula en L 154 para montar un colgante de utilidad 188. Como se muestra en las figuras 68 a 70, el colgante de utilidad 188 puede incluir un sujetador de formación de rosca, de auto-perforación modificado 54' donde la cabeza 63' comprende una perforación roscada 190 adaptada para recibir una varilla roscada 192. La perforación roscada 190 puede ser perforada en cruz, es decir, transversal a la dirección de la porción roscada 64 como se muestra en la figura 70. Opcionalmente, la perforación roscada puede ser de extremo perforado alineado con la dirección de la porción roscada 64 (que no se muestra) . La varilla roscada 192 correspondiente a la perforación roscada 190 puede ser girada en la perforación roscada después que se instala el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54'. Se pueden fijar diversos colgantes a la varilla roscada 192, tal como un anillo 194 como se muestra en la figura 68. Alternativamente, la varilla roscada 192 se puede fijar a un gancho (que no se muestra) u otras formas de colgante según se desee. Para instalar el colgante de utilidad 188, el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 es perforado y formado en rosca en la ménsula en L 154 u otro elemento de soporte según se desee y apretado de forma que la perforación roscada en la cabeza 63' quede orientada generalmente en una dirección vertical. Después, la varilla roscada 192 es rotada hacia el acoplamiento roscado en la perforación roscada 190.
En el pasado, colgantes de utilidad fueron instalados utilizando conexiones de perno-y-tuerca a través de agujeros pre-perforados . Conexiones pasadas también incluían tornillos de manipostería empujados hacia la losa de concreto del piso de encima. En cualquier caso, el colgante de utilidad aquí descrito que utiliza el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede ser instalado de manera eficiente en muchas aplicaciones. En una alternativa, el colgante de utilidad 188 es instalado en un cordón inferior de una vigueta o viga (que no se muestra) con el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54.
En algunos requerimientos de carga de vigueta, se puede requerir apuntalamiento de vigueta adicional. La figura 71 muestra un puntal de cordón 197 colocado entre el cordón superior 140 y el cordón inferior 142 asegurados a través de un sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54. El puntal de cordón 197 puede ser proporcionado con una pluralidad de agujeros pasantes más grandes que el diámetro mayor 58 del sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54. El sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 puede ser proporcionado a través de los agujeros pasantes y perforado y formado en rosca dentro de la vigueta. Al utilizar el sujetador de formación de rosca, de auto-perforación 54 presente, el puntal de cordón 197 puede ser instalado en donde sea necesario a lo largo de la vigueta sin pre-perforar agujeros en la vigueta. El puntal de cordón 197 es instalado más rápido y de forma más eficiente con los sujetadores 54 que con conexiones previas.
Haciendo referencia ahora a las figuras 72 y 73, una pluralidad de elementos de entramado 290 se puede asegurar a un elemento de soporte 292 utilizando ménsulas 294 y sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 y/o sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 56. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 pueden ser instalados a través de la ménsula 294 dentro de un lado del elemento de entramado 290 y a través de la ménsula 294 dentro del elemento de soporte 292. Como se muestra en las figuras 72 y 73, se pueden proporcionar diversas configuraciones de ménsula 294 según se desee. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 pueden tener un diámetro mayor entre aproximadamente 0.19 pulgadas (4.82 milímetros) (sujetador #10, ASME Bl.l Estándar Unified Inch Screw Thread) a aproximadamente 0.25 pulgadas (6.35 milímetros) (sujetador de ¼ de pulgada (6.35 milímetros) ASME Bl.l Estándar Unified Inch Screw Thread) . En el pasado, tornillos previos utilizados para asegurar entramados fallaron al desmontarse y no proporcionar una sujeción segura, y típicamente se utilizó una cantidad extra de tornillos previos para dar cabida a una cantidad regular de fallas por desmonte. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 proporcionan una conexión deseada utilizando entre 25% y 60% menos tornillos que en el pasado para el mismo requerimiento de carga. Alternativamente, la conexión puede ser asegurada utilizando entre 35% y 40% menos tornillos que cuando se utilizan los tornillos previos. La reducción en el número de sujetadores puede proporcionar un ahorro significativo en costo y tiempo para instalación.
La figura 74 muestra un elemento de bloqueo 296 asegurado entre el elemento de entramado 290 que proporciona un cierre. Un elemento de fleje 298 puede ser proporcionado transversal al elemento de entramado 290 colocado para asegurar una porción del elemento de bloqueo 296. El elemento de bloqueo 296 se puede asegurar entre el fleje y el elemento de soporte 292 utilizando una pluralidad de sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 56 y/o sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 pueden ser instalados a través del elemento de bloqueo 296 dentro del elemento de fleje 298, y a través del elemento de bloqueo 296 dentro del elemento de soporte 292 como se muestra en la figura 74. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 pueden tener un diámetro mayor entre aproximadamente 0.19 pulgadas (4.82 milímetros) (sujetador #10) a aproximadamente 0.25 pulgadas (6.35 milímetros) (sujetador de H de pulgada) . Tal como se analizó anteriormente, los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 proporcionan una conexión deseada utilizando entre 25% y 60% menos tornillos que en el pasado para el mismo requerimiento de carga. Alternativamente, la conexión se puede asegurar utilizando entre 35% y 40% menos tornillos que cuando se utilizan los tornillos previos, proporcionando un ahorro significativo en costo y tiempo para la instalación.
Una conexión de esquina 300 se puede conectar a un entramado de viga 302 utilizando flejes 304 y una pluralidad de sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 y/o sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 56 como se muestra en la figura 75. Los flejes 304 pueden ser proporcionados alrededor de un alma vertical 306, y los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 se pueden instalar a través de los flejes 304 dentro del alma vertical 306 y a través de los flejes 304 dentro de la conexión de esquina 300. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 pueden tener un diámetro mayor entre aproximadamente 0.19 pulgadas (4.82 milímetros) (sujetador #10) a aproximadamente 0.25 pulgadas (6.35 milímetros) (sujetador de H de pulgada (6.35 milímetros),). Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 presentes proporcionan una conexión deseada utilizando entre 25% y 60% menos tornillos que en el pasado para el mismo requerimiento de carga. Alternativamente, la conexión se puede asegurar utilizando entre 35% y 40% menos tornillos que cuando se utilizan los tornillos previos, proporcionando un ahorro significativo eh costo y tiempo para la instalación.
Una pluralidad de cabios 308 se puede asegurar a un cabio de reborde 310 utilizando ménsulas en L 312 y una pluralidad de sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 y/o sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 56 como se muestra en la figura 76. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 se pueden instalar a través de la ménsula en L 312 dentro de un lado del cabio 308 y a través de la ménsula en L 312 dentro del cabio de reborde 310. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 pueden tener un diámetro mayor entre aproximadamente 0.19 pulgadas (4.82 milímetros) (sujetador #10,) a aproximadamente 0.25 pulgadas (6.35 milímetros) (sujetador de ¼ de pulgada (6.35 milímetros)^. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 presentes proporcionan una conexión deseada utilizando entre 25% y 60% menos tornillos que en el pasado para el mismo requerimiento de carga. Alternativamente, la conexión se puede asegurar utilizando entre 35% y 40% menos tornillos que cuando se utilizan los tornillos previos, proporcionando un ahorro significativo en costo y tiempo para la instalación .
El entablado de techo 314 puede ser asegurado a un armazón de pared de entramado 316 como se muestra en la figura 77 utilizando un ángulo de larguero 318 y una pluralidad de sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 56 y/o sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 se pueden instalar a través del ángulo de larguero 318 dentro del armazón de pared de entramado 316 a lo largo de la separación de techo deseada. El entablado de techo 314 se puede asegurar al ángulo de larguero 318 utilizando los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 pueden tener un diámetro mayor entre aproximadamente 0.19 pulgadas (4.82 milímetros) (sujetador #10) a aproximadamente 0.25 pulgadas (6.35 milímetros) (sujetador de de pulgada (6.35 milímetros) ) . Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 presentes proporcionan una conexión deseada utilizando entre 25% y 60% menos tornillos que en el pasado para el mismo requerimiento de carga. Alternativamente, la conexión se puede asegurar utilizando entre 35% y 40% menos tornillos que cuando se utilizan los tornillos previos, proporcionando un ahorro significativo en costo y tiempo para la instalación.
La figura 78 muestra un armazón de pared de entramado 320 unido a una losa de 'concreto 322 en una configuración de muro portante. Flejes diagonales 324 y una unión de fijación 326 son asegurados al armazón de pared de entramado 320. Se puede utilizar una pluralidad de sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 56 y/o sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54.
Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 para instalar los flejes diagonales 324 a entramados de acero 328 y carril inferior 330 de la pared de armazón de entramado 320. La unión de fijación 326 se puede unir al entramado de acero 328 utilizando sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56. Como se muestra en las figuras 78 y 79, se pueden proporcionar diversas configuraciones de unión de fijación 326 según se desee. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 pueden tener un diámetro mayor entre aproximadamente 0.19 pulgadas (4.82 milímetros) (sujetador #10J a aproximadamente 0.25 pulgadas (6.35 milímetros) (sujetador de de pulgada (6.35 milímetros),). Tal como se analizó antes, los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 presentes proporcionan una conexión deseada utilizando entre 25% y 60% menos tornillos que en el pasado para el mismo requerimiento de carga. Alternativamente, la conexión se puede asegurar utilizando entre 35% y 40% menos tornillos que cuando se utilizan los tornillos previos, proporcionando un ahorro significativo en costo y tiempo para la instalación.
Un elemento de brochal 332 se puede asegurar a puntales de soporte 328 utilizando una ménsula en L 334 y una pluralidad de sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 y/o sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 56, tal como se muestra en la figura 80. El elemento de brochal 332 puede ser una viga en I fabricada mediante la soldadura de placas superiores e inferiores 336 al elemento de alma 338. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 pueden ser instalados a través de la ménsula en L 334 dentro del elemento de alma 338 y a través de la ménsula en L 334 dentro del puntal adyacente 328. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 se pueden instalar a través de la placa inferior 336 dentro del puntal adyacente 328. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 pueden tener un diámetro mayor entre aproximadamente 0.19 pulgadas (4.82 milímetros) (sujetador #10J a aproximadamente 0.25 pulgadas (6.35 milímetros) (sujetador de de pulgada (6.35 milímetros),). Tal como se analizó antes, los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 presentes proporcionan una conexión deseada utilizando entre 25% y 60% menos tornillos que en el pasado para el mismo requerimiento de carga. Alternativamente, la conexión se puede asegurar utilizando entre 35% y 40% menos tornillos que cuando se utilizan los tornillos previos, proporcionando un ahorro significativo en costo y tiempo para la instalación.
Como se muestra en la figura 81, el elemento de brochal puede ser un cabezal de caja 340 asegurado a puntales de soporte 328 utilizando una placa 342 y una pluralidad de sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 y/o sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 56. El cabezal de caja 340 puede incluir un carril inferior 344 y un carril superior correspondiente 346 y una pluralidad de puntales de acero 348 ensamblados en una viga de caja como se muestra en la figura 81. El cabezal de caja 340 se puede asegurar a los puntales de soporte 328 mediante la instalación de sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 a través de la placa 342 dentro del cabezal de caja 340 y a través de la placa 342 dentro del puntal adyacente 328. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 pueden tener un diámetro mayor entre aproximadamente 0.19 pulgadas (4.82 milímetros) (sujetador #10) a aproximadamente 0.25 pulgadas (6.35 milímetros) (sujetador de ¼ de pulgada (6.35 milímetros),). Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 presentes proporcionan una conexión deseada utilizando entre 25% y 60% menos tornillos que en el pasado para el mismo requerimiento de carga. Alternativamente, la conexión se puede asegurar utilizando entre 35% y 40% menos tornillos que cuando se utilizan los tornillos previos, proporcionando un ahorro significativo en costo y tiempo para la instalación .
La figura 82 es una vista en sección parcial a través de la pared exterior viendo un entramado de piso 350. El entramado de piso 350 es soportado en un extremo por la pared inferior 352. El entramado de piso 350 está asegurado a la pared inferior 352 utilizando la ménsula en L 358 y una pluralidad de sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 y/o sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 se pueden instalar a través de la ménsula en L 358 dentro del entramado de piso 350 y a través de la ménsula en L 358 dentro de un carril superior 356 de la pared inferior 352. El entramado de piso 350 soporta una pared superior 354. La pared superior 354 es asegurada al entramado de piso 350 utilizando sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 a través del carril inferior 330 de la pared superior 354 y dentro del entramado de piso 350. Se puede proporcionar un elemento lateral 360 entre entramados de piso adyacentes 350. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 se pueden instalar a través del elemento lateral 360 en el entramado de piso. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 pueden tener un diámetro mayor entre aproximadamente 0.19 pulgadas (4.82 milímetros) (sujetador #10) a aproximadamente 0.25 pulgadas (6.35 milímetros) (sujetador de de pulgada (6.35 milímetros) ) . Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 presentes proporcionan una conexión deseada utilizando entre 25% y 60% menos tornillos gue en el pasado para el mismo reguerimiento de carga. Alternativamente, la conexión se puede asegurar utilizando entre 35% y 40% menos tornillos gue cuando se utilizan los tornillos previos, proporcionando un ahorro significativo en costo y tiempo para la instalación.
Como se muestra en la figura 83, un elemento de entramado 362 se puede conectar a un puntal de acero 364 utilizando una pluralidad de sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 y/o sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 56. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 se pueden instalar a través de un elemento vertical 368 del elemento de entramado 362 dentro del puntal de acero 364. Adicionalmente se puede instalar una ménsula en ángulo 370 debajo del elemento de entramado 362, y opcionalmente se puede instalar una ménsula en ángulo 366 por encima del elemento de entramado 362. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 se pueden instalar a través de las ménsulas en ángulo 366, 370 dentro del puntal de acero 364, y a través de las ménsulas en ángulo 366, 370 dentro del elemento de entramado 362. Los sujetadores de formación de rosca, de auto- perforación 54, 56 pueden tener un diámetro mayor entre aproximadamente 0.19 pulgadas (4.82 milímetros) (sujetador #10) a aproximadamente 0.25 pulgadas (6.35 milímetros) (sujetador de H de pulgada (6.35 milímetros),). Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 presentes proporcionan una conexión deseada utilizando entre 25% y 60% menos tornillos que en el pasado para el mismo requerimiento de carga. Alternativamente, la conexión se puede asegurar utilizando entre 35% y 40% menos tornillos que cuando se utilizan los tornillos previos, proporcionando un ahorro significativo en costo y tiempo para la instalación.
Alternativamente, el elemento de entramado 362 se puede asegurar a un entramado de viga 372. Como se muestra en la figura 84, el elemento de entramado 362 se puede asegurar al entramado de viga 372 utilizando las ménsulas en L 374 y una pluralidad de sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54 y/o sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 56. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 se pueden instalar a través de la ménsula en L 374 dentro del elemento de entramado 362 y a través de la ménsula en L 374 dentro del entramado de viga 372. Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 pueden tener un diámetro mayor entre aproximadamente 0.19 pulgadas (4.82 milímetros) (sujetador #10,) a aproximadamente 0.25 pulgadas (6.35 milímetros) (sujetador de de pulgada (6.35 milímetros) ) . Los sujetadores de formación de rosca, de auto-perforación 54, 56 presentes proporcionan una conexión deseada utilizando entre 25% y 60% menos tornillos gue en el pasado para el mismo requerimiento de carga. Alternativamente, la conexión se puede asegurar utilizando entre 35% y 40% menos tornillos que cuando se utilizan los tornillos previos, proporcionando un ahorro significativo en costo y tiempo para la instalación.
Se divulga un método para conectar una pluralidad de elementos en una conexión de construcción incluyendo los pasos de proporcionar un primer elemento que tiene una primera superficie de montaje y una segunda superficie de montaje opuesta a la primera superficie de montaje y un primer grosor de elemento en medio, proporcionar al menos un sujetador que tiene una porción de formación de rosca y una porción roscada, colocar un segundo elemento que tiene una primera abertura adyacente a la primera superficie de montaje, instalar el sujetador a través de la primera abertura y formar roscas en una abertura de sujetador a través del grosor del primer elemento conectando el segundo elemento al primer elemento con la porción de formación de rosca extendiéndose a través de la segunda superficie de montaje, colocar un tercer elemento que tiene una segunda abertura más grande que el diámetro mayor de la porción roscada adyacente a la segunda superficie de montaje, de manera que la segunda abertura queda colocada sobre la porción roscada, e instalar una tuerca sobre la porción roscada para conectar el tercer elemento al primer elemento.
Aunque la invención se ha descrito con referencia a ciertas modalidades, aquellos expertos en la técnica entenderán que se pueden realizar diversos cambios y que se pueden sustituir equivalentes sin apartarse del alcance de la invención. Además, se pueden realizar muchas modificaciones para adaptar una situación o material particular a las enseñanzas de la invención sin apartarse de su alcance. Por lo tanto, se pretende que la invención no quede limitada a las modalidades particulares que caen dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims (79)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES
1.- Una estructura de construcción, que comprende: un primer elemento de construcción de acero y un segundo elemento de construcción de acero conectados por una pluralidad de sujetadores, cada sujetador es de acero y comprende : una cabeza capaz de sujetar el primer elemento de construcción de acero al segundo elemento de construcción de acero con el sujetador instalado, una porción roscada adyacente a la cabeza, una porción de formación de rosca adyacente a la porción roscada de al menos dureza HRC 50 adaptada para formar roscas en al menos el segundo elemento de construcción de acero, y una porción delantera estriada adyacente a la porción de formación de rosca de al menos una dureza HRC 50 con un diámetro nominal en un rango de 60% a 95% de diámetro mayor de la porción roscada adaptada para formar una abertura de sujetador, de manera que el sujetador puede proporcionar una relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 6.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de aproximadamente 0.036 pulgadas a 0.084 pulgadas (0.914 milímetros a 2.133 milímetros).
2.- La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la porción de formación de rosca de los sujetadores incluye una serie de lóbulos con cavidades entre aproximadamente el eje de rotación, cada lóbulo tiene una porción delantera y una porción de arrastre, la porción delantera y la primera cavidad adyacente a un primer ángulo en un rango de 50° a 100° desde una tangente del plano al lóbulo adyacente a la porción delantera, y la porción de arrastre y la segunda cavidad a un segundo ángulo en un rango de 25° a 50° desde una tangente del plano al lóbulo adyacente a la porción de arrastre, donde el primer ángulo es mayor que el segundo ángulo .
3. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca es al menos 3.0 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 8.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de aproximadamente 0.036 pulgadas a 0.084 pulgadas (0.914 milímetros a 2.133 milímetros) .
4. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca es al menos 3.0 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 6.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de aproximadamente 0.036 pulgadas a 0.108 pulgadas (0.914 milímetros a 2.743 milímetros) .
5. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la porción roscada adyacente a la cabeza tiene una dureza total en un rango de HRB 70 a HRC 40.
6. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque los sujetadores tienen hasta cinco roscas entre la porción roscada y la porción de formación de rosca endurecida al menos a una dureza HRC 50.
7. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la porción roscada adyacente a la cabeza tiene una dureza de cementación de al menos HRC 50.
8. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque los suj etadores se pueden colocar con tuercas.
9. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el grosor combinado del primer elemento de construcción de acero y el segundo elemento de construcción de acero en el sujetador es no más de 0.125 pulgadas (3.175 milímetros) de grosor.
10. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la porción delantera estriada tiene un diámetro nominal en un rango de 62% a 85% de diámetro mayor.
11. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la porción de formación de rosca tiene una forma seleccionada de un grupo que consiste de cuadrilobular y pentalobular.
12. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la porción delantera de la porción delantera estriada tiene una punta fresada .
13. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la porción delantera estriada tiene al menos una dureza de inducción HRC 50.
14. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la porción roscada tiene menos del 60% de ángulo de rosca y roscas ahusadas al revés.
15. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la porción roscada tiene de 45 a 50% de ángulo de rosca y roscas ahusadas al revés.
16. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la porción de formación de rosca tiene una separación de 3 a 7 roscas en longitud .
17. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la porción roscada comprende un diámetro mayor que se extiende dentro de 1.5 de la separación de rosca de la cabeza.
18. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada porque la cabeza de los sujetadores está socavada y adaptada para deformar el primer elemento de construcción de acero al apretar los suj etadores .
19. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque un elemento de sellado está colocado entre la cabeza y la porción roscada.
20. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las estrias son proporcionadas en el lado inferior de la cabeza.
21. - Una estructura de construcción que comprende: un primer elemento de construcción de acero y un segundo elemento de construcción de acero conectados por una pluralidad de sujetadores, cada sujetador es de acero y comprende : un primer elemento de construcción de acero y un segundo elemento de construcción de acero conectados por una pluralidad de sujetadores, cada sujetador es de acero y comprende : una cabeza capaz de sujetar el primer elemento de construcción de acero al segundo elemento de construcción de acero con el sujetador instalado, una porción roscada adyacente a la cabeza, una porción de formación de rosca adyacente a la porción roscada de al menos dureza HRC 50 adaptada para formar roscas en al menos el segundo elemento de construcción de acero, y una porción delantera estriada adyacente a la porción de formación de rosca de al menos una dureza HRC 50 con un diámetro nominal en un rango de 60% a 95% de diámetro mayor de la porción roscada adaptada para formar una abertura de sujetador, de manera que el sujetador puede proporcionar una relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca de al menos 4.0 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 8.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de aproximadamente 0.054 pulgadas a 0.084 pulgadas (1.371 milímetros a 2.133 milímetros).
22. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque la relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca es al menos 4.0 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 10.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de aproximadamente 0.054 pulgadas a 0.084 pulgadas (1.371 milímetros a 2.133 milímetros).
23. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque la relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca es al menos 3.5 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 6.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de aproximadamente 0.036 pulgadas a 0.084 pulgadas (0.914 milímetros a 2.133 milímetros) .
24. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque la relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca es al menos 3.5 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 8.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de aproximadamente 0.036 pulgadas a 0.084 pulgadas (0.914 milímetros a 2.133 milímetros) .
25. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque la relación de torsión de fleje a torsión de formación de rosca es al menos 3.0 y una relación de torsión de fleje a torsión de empuje mayor que 4.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de aproximadamente 0.036 pulgadas a 0.108 pulgadas (0.914 milímetros a 2.743 milímetros) .
26. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque la porción roscada adyacente a la cabeza tiene una dureza total en un rango de HRB 70 a HRC 40.
27.- La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 26, caracterizada porque los sujetadores tienen hasta cinco roscas entre la porción roscada y la porción de formación de rosca endurecida al menos a una dureza HRC 50.
28. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque la porción roscada adyacente a la cabeza tiene una dureza de cementación de al menos HRC 50.
29. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque los sujetadores se pueden colocar con tuercas.
30. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque el grosor combinado del primer elemento de construcción de acero y el segundo elemento de construcción de acero en el sujetador es no más de 0.125 pulgadas (3.175 milímetros) de grosor.
31. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque la porción delantera estriada tiene un diámetro nominal en un rango de 62% a 85% de diámetro mayor.
32. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque la porción de formación de rosca tiene' una forma seleccionada de un grupo que consiste de cuadrilobular y pentalobular.
33. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque la porción delantera de la porción delantera estriada tiene una punta fresada .
34. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque la porción delantera estriada tiene al menos una dureza de inducción HRC 50.
35. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque la porción roscada tiene menos del 60% de ángulo de rosca y roscas ahusadas al revés.
36. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque la porción roscada tiene de 45 a 50% de ángulo de rosca y roscas ahusadas al revés.
37. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque la porción de formación de rosca tiene una separación de 3 a 7 roscas en longitud.
38. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque la porción roscada comprende un diámetro mayor que se extiende dentro de 1.5 de la separación de rosca de la cabeza.
39. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 38, caracterizada porque la cabeza de los sujetadores está socavada y adaptada para deformar el primer elemento de construcción de acero al apretar los suj etadores .
40. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque un elemento de sellado está colocado entre la cabeza y la porción roscada.
41. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las estrias son proporcionadas en el lado inferior de la cabeza.
42. - Una estructura de construcción que comprende: un primer elemento de construcción de acero y un segundo elemento de construcción de acero conectados por una pluralidad de sujetadores, cada sujetador es de acero y comprende : una cabeza capaz de sujetar el primer elemento de construcción de acero al segundo elemento de construcción de acero con el sujetador instalado, una porción roscada adyacente a la cabeza que tiene una dureza total en un rango de HRB 70 a HRC 40, una porción de formación de rosca adyacente a la porción roscada de al menos dureza HRC 50 adaptada para formar roscas en al menos el segundo elemento de construcción de acero, y una porción delantera estriada adyacente a la porción de formación de rosca de al menos una dureza HRC 50 con un diámetro nominal en un rango de 75% a 95% de diámetro mayor de la porción roscada adaptada para formar una abertura de sujetador, de manera que el sujetador puede proporcionar una relación de torsión de falla a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 y una relación de torsión de falla a torsión de empuje mayor que 6.0 sobre un rango de grosor combinado del primer y segundo elementos de construcción de acero de aproximadamente 0.10 pulgadas a 0.32 pulgadas (2.54 milímetros a 8.12 milímetros).
43. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 42, caracterizada porque los sujetadores tienen la capacidad para proporcionar una relación de torsión de falla a torsión de formación de rosca de al menos 3.75.
44. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 42, caracterizada porque los sujetadores tienen una torsión de empuje no mayor que 50% de una torsión de formación de rosca.
45. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 42, caracterizada porque los sujetadores tienen hasta cinco roscas entre la porción roscada y la porción de formación de rosca a una dureza de al menos HRC 50.
46. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 42, caracterizada porque los sujetadores se pueden colocar con tuercas.
47. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 42, caracterizada porque la porción delantera de la porción delantera estriada tiene una punta fresada .
48. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 42, caracterizada porque la porción de formación de rosca tiene una forma seleccionada de un grupo que consiste de cuadrilobular, pentalobular, y hexalobular.
49.- La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 42, caracterizada porque la porción delantera estriada tiene una dureza de inducción de al menos HRC 50.
50. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 42, caracterizada porque la porción roscada tiene menos de 60° de ángulo de rosca y roscas ahusadas al revés.
51. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 42, caracterizada porque la porción roscada tiene de 45 a 50° de ángulo de rosca y roscas ahusadas al revés.
52. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 42, caracterizada porque la porción de formación de rosca tiene separaciones de 3 a 7 roscas de longitud .
53.- Una estructura de construcción, que comprende: un primer elemento de construcción de acero y un segundo elemento de construcción de acero conectados por una pluralidad de sujetadores, cada sujetador es de acero y comprende : una cabeza capaz de sujetar el primer elemento de construcción de acero al segundo elemento de construcción de acero con el sujetador instalado, una porción roscada adyacente a la cabeza que tiene una dureza total en un rango de HRB 70 a HRC 40, una porción de formación de rosca adyacente a la porción roscada de al menos dureza HRC 50 adaptada para formar roscas en al menos el segundo elemento de construcción de acero, y una porción delantera estriada adyacente a la porción de formación de rosca de al menos una dureza HRC 50 "con un diámetro nominal en un rango de 80% a 92% de diámetro mayor de la porción roscada adaptada para formar una abertura de sujetador, de manera que el sujetador puede p'roporcionar una relación de torsión de falla a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 y una relación de torsión de falla a torsión de empuje mayor que 10 cuando el segundo elemento de construcción de acero tiene un grosor de aproximadamente 0.25 pulgadas (6.35 milímetros).
54. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 53, caracterizada porque los sujetadores tienen la capacidad para proporcionar una relación de torsión de falla a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 y una relación de torsión de falla a torsión de empuje mayor que 10 sobre un rango del segundo elemento de construcción de acero con un grosor de 0.25 pulgadas a 0.38 pulgadas (6.35 milímetros a 9.65 milímetros).
55. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 53, caracterizada porque los sujetadores se pueden colocar con tuercas.
56. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 53, caracterizada porque los sujetadores tienen una torsión de empuje no mayor que 50% de una torsión de formación de rosca.
57. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 53, caracterizada porque los sujetadores tienen hasta cinco roscas entre la porción roscada y la porción de formación de rosca endurecida' a una dureza de al menos HRC 50.
58. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 53, caracterizada porque la porción delantera de la porción delantera estriada tiene una punta fresada .
59. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 53, caracterizada porque la porción de formación de rosca tiene una forma seleccionada de un grupo que consiste de cadrilobular, pentalobular, y hexalobular.
60. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 53, caracterizada porque la porción delantera estriada tiene una dureza de inducción de al menos HRC 50.
61. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 53, caracterizada porque la porción roscada tiene menos de 60° de ángulo de rosca y roscas ahusadas al revés.
62. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 53, caracterizada porque la porción roscada tiene de 45 a 50° de ángulo de rosca y roscas ahusadas al revés.
63. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 53, caracterizada porque al menos una porción de la porción roscada de los sujetadores cumple con una especificación seleccionada de un grupo que consiste de las especificaciones ASTM A307, ASTM A325, ASTM A354, y ASTM A490.
64. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 53, caracterizada porque al menos una porción de la porción roscada de los sujetadores cumple con una especificación seleccionada de un grupo que consiste de SAE J429 Grado 2, SAE J429 Grado 5, y SAE J429 Grado 8.
65. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 53, caracterizada porque la porción de formación de rosca tiene separaciones de 3 a 7 roscas de longitud .
66. - Una estructura de construcción, que comprende: un primer elemento de construcción de acero y un segundo elemento de construcción de acero conectados por una pluralidad de sujetadores, cada sujetador es de acero y comprende : una cabeza capaz de sujetar el primer elemento de construcción de acero al segundo elemento de construcción de acero con el sujetador instalado, una porción delantera ahusada que tiene un ángulo en el rango de 30 a 60% de al menos una dureza HRC 50 adaptada para iniciar en un agujero piloto en al menos el segundo elemento de construcción de acero, una porción de formación de rosca de dureza de al menos HRC 50 adaptada para roscar el sujetador en al menos el segundo elemento de construcción de acero, y una porción roscada que tiene una dureza total en un rango de aproximadamente HRB 70 a HRC 40, de manera que el sujetador puede proporcionar una relación de torsión de falla a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 y una relación de torsión de falla a torsión de empuje mayor que 10 cuando el segundo elemento de construcción de acero tiene un grosor de aproximadamente 0.25 pulgadas (6.35 milímetros) y el agujero piloto tiene al menos un diámetro dentro del diámetro nominal de 80 a 98% de diámetro mayor.
67. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 66, caracterizada porque los sujetadores tienen una torsión de empuje no mayor que 50% de una torsión de formación de rosca.
68. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 66, caracterizada porque los sujetadores se pueden colocar con tuercas.
69. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 66, caracterizada porque los sujetadores tienen hasta cinco roscas entre la porción roscada y la porción de formación de rosca endurecida a una dureza de al menos HRC 50.
70. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 66, caracterizada porque la porción de formación de rosca tiene una forma seleccionada de un grupo que consiste de cuadrilobular , pentalobular y hexalobular.
71. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 66, caracterizada porque la porción delantera ahusada tiene una dureza de inducción de al menos HRC 50.
72. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 66, caracterizada porque la porción roscada tiene menos de 60° de ángulo de rosca y roscas ahusadas al revés.
73. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 66, caracterizada porque la porción roscada tiene de 45 a 50° de ángulo de rosca y roscas ahusadas al revés.
74. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 66, caracterizada porque al menos una porción de la porción roscada de los sujetadores cumple con una especificación seleccionada de un grupo que consiste de las especificaciones ASTM A307, ASTM A325, ASTM A354, y ASTM A490.
75. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 66, caracterizada porque al menos una porción de la porción roscada de los sujetadores cumple con una especificación seleccionada de un grupo que consiste de SAE J429 Grado 2, SAE J429 Grado 5, y SAE J429 Grado 8.
76. - La estructura de construcción de conformidad con la reivindicación 66, caracterizada porque la porción de formación de rosca tiene separaciones de 3 a 7 roscas de longitud .
77.- Un método para conectar una pluralidad de elementos en una conexión de construcción que comprende: proporcionar un primer elemento de construcción que tiene una primera superficie de montaje y una segunda superficie de montaje opuesta a la primera superficie de montaje y un primer grosor de elemento entre las mismas, proporcionar al menos un sujetador que tiene una porción de formación de rosca y una porción roscada, colocar un segundo elemento de construcción que tenga una primera abertura adyacente a la primera superficie de montaje, en donde la primera abertura es un agujero piloto que es más pequeño que el diámetro mayor de la porción roscada del sujetador, instalar el sujetador a través de la primera abertura y formar roscas en una abertura de sujetador a través del grosor del primer elemento conectando el segundo elemento al primer elemento con la porción de formación de rosca extendiéndose a través de la segunda superficie de montaje, colocar un tercer elemento de construcción que tiene una segunda abertura mayor que el diámetro mayor de la porción roscada adyacente a la segunda superficie de montaje de manera que la segunda abertura queda colocada sobre la porción roscada, e instalar una tuerca sobre la porción roscada para conectar el tercer elemento al primer elemento.
78.- El método para conectar una pluralidad de elementos de conformidad con la reivindicación 77, caracterizado porque el paso de proporcionar al menos un sujetador comprende: proporcionar un sujetador de acero que comprende: una cabeza capaz de sujetar el primer elemento de construcción a la primera superficie de montaje con el sujetador instalado, una porción roscada adyacente a la cabeza que tiene una dureza total en un rango de HRB 70 a HRC 40, una porción de formación de rosca adyacente a la porción roscada de al menos dureza HRC 50 adaptada para formar roscas en la abertura del sujetador, y una porción delantera estriada adyacente a la porción de formación de rosca de al menos dureza HRC 50 con un diámetro nominal en un rango de 80 a 98% de diámetro mayor de la porción roscada adaptada para formar la abertura del sujetador, de manera que el sujetador se puede colocar con tuercas y puede proporcionar una relación de torsión de falla a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 cuando el grosor del primer elemento es aproximadamente 0.25 pulgadas (6.35 milímetros).
79.- El método para conectar una pluralidad de elementos de conformidad con la reivindicación 77, que además comprende, después del paso de proporcionar un primer elemento : proporcionar la abertura de sujetador a través del grosor del primer elemento, y donde el paso de proporcionar al menos un sujetador comprende: proporcionar un sujetador de acero que comprenda una cabeza con la capacidad para sujetar el segundo elemento de construcción a la primera superficie de montaje con el sujetador instalado, una porción delantera ahusada que tenga un ángulo de 30 a 60° de una dureza de al menos HRC 50 adaptada para iniciar en la abertura del sujetador en el grosor del primer elemento, una porción de formación de rosca de una dureza de al menos HRC 50 adaptada para roscar el sujetador en la abertura del sujetador, y una porción roscada que tiene una dureza total en un rango de aproximadamente HRB 70 a HRC 40, de manera que el sujetador se puede atornillar y tiene la capacidad para proporcionar una relación de torsión de falla a torsión de formación de rosca de al menos 3.0 cuando el grosor del primer elemento es aproximadamente 0.25 pulgadas (6.35 milímetros) y la abertura de sujetador tiene al menos un diámetro dentro del diámetro nominal en un rango de 80 a 98% del diámetro mayor.
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