ES3055367T3

ES3055367T3 - One-piece structural fuse

Info

Publication number: ES3055367T3
Application number: ES19715693T
Authority: ES
Inventors: Steven E Pryor; Timothy S Ellis; Brandon Y Chi
Original assignee: Simpson Strong Tie Co Inc
Current assignee: Simpson Strong Tie Co Inc
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2019-03-21
Publication date: 2026-02-11
Anticipated expiration: 2039-03-21
Also published as: CN112262244A; CA3093983C; JP7275159B2; US11203870B2; WO2019190882A1; NZ768088A; EP3775419A1; CA3093983A1; AU2019242384A1; US20200291653A1; JP2021519391A; US10669718B2; AU2019242384B2; EP3775419B1; US20190292783A1

Abstract

Se describe un conjunto fusible estructural de una sola pieza, formado a partir de una sola pieza de acero estructural, como una viga. En algunas realizaciones, una primera brida de la viga puede formar la base del fusible, y una parte del alma de la viga puede formar la placa fusible. Además, una placa de contención de pandeo del conjunto fusible estructural puede formarse a partir de una segunda brida de la viga, y los espaciadores del conjunto fusible estructural pueden formarse a partir de una parte del alma no utilizada por la placa fusible. En algunos ejemplos, todos los componentes cortados de la pieza única de la viga se utilizan en un único conjunto fusible estructural. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Fusible estructural de una pieza

[0003] Antecedentes

[0004] Los fusibles estructurales se conocen para su uso en hogares, edificios y otras estructuras para disipar tensiones en las conexiones estructurales y marcos sobre cargas sísmicas, eólicas u otras en las estructuras. Por ejemplo, el fusible estructural Yield-Link<®>de Simpson Strong-Tie, Pleasanton, CA, puede usarse en una conexión de una viga a una columna de modo que, cuando las cargas en la conexión estructural alcanzan un umbral, el fusible estructural cede para disipar la energía sin dañar la viga o columna. Posteriormente, el fusible estructural dañado puede retirarse y reemplazarse sin tener que reparar de otra manera la conexión.

[0005] Un fusible estructural típico incluye una base y una placa soldada ortogonalmente a la base. La placa puede incluir una sección media que tiene un diámetro pequeño que los extremos de la placa, la sección media diseñada para ser el área donde se produce la fluencia. En uso, la base puede atornillarse a una columna. Una primera superficie de la placa de fluencia puede descansar contra una superficie de la viga, con un extremo de la placa de fluencia atornillado a la viga. Una placa de restricción de pandeo plana (BRP) en una segunda superficie de la placa de fluencia, opuesta a la primera superficie, puede atornillarse a través de la placa de fluencia y en la viga para evitar el pandeo de la placa bajo cargas de compresión. Se pueden proporcionar espaciadores en la sección media de diámetro más pequeño de la placa de fluencia para distribuir uniformemente las cargas en la placa y el BRP, cuando el BRP se atornilla a la viga.

[0006] Actualmente, la base del fusible, la placa de fluencia de fusible, la placa de restricción de pandeo y los espaciadores están todos formados a partir de diferentes piezas de acero, cada una con diferentes propiedades. Además, la soldadura de la base del fusible a la placa del fusible debe ser una soldadura de penetración de junta completa (CJP), que son soldaduras difíciles de realizar y sujetas a imperfecciones. Incluso si se hace correctamente, la soldadura es menos dúctil que las otras porciones de acero en el fusible estructural, y puede fallar abruptamente antes de ceder el fusible estructural en la sección media. El documento EP2468986 divulga un sistema de arriostramiento lateral de la técnica anterior.

[0007] Sumario

[0008] La presente tecnología se refiere a un conjunto de fusible estructural de una pieza de acuerdo con la reivindicación independiente 1 formado a partir de una única pieza de acero estructural tal como una viga en I o una viga en forma de W estructural estándar. Inicialmente, se puede cortar una sección, o pieza en bruto, de una viga. La pieza en bruto puede cortarse transversalmente a la longitud de la viga, de modo que la pieza en bruto incluye primera y segunda alas conectadas por un alma. En las realizaciones, la primera ala de la pieza en bruto puede formar la base del fusible, y una porción del alma de la pieza en bruto puede formar la placa de fluencia de fusible. Adicionalmente, en las realizaciones, la placa de restricción de pandeo puede formarse a partir de la segunda ala de la pieza en bruto, y los espaciadores pueden formarse a partir de una porción del alma no utilizada en la placa de fluencia de fusible. En las realizaciones, todos los componentes cortados de la única pieza en bruto se usan en un único conjunto de fusible estructural.

[0009] En un ejemplo, la presente tecnología se refiere a un par de conjuntos de fusibles estructurales, que comprenden: un primer conjunto de fusibles estructurales de acuerdo con la invención y un segundo conjunto de fusibles estructurales que comprende un segundo primordio tomado de una segunda sección de viga, comprendiendo el segundo primordio: un segundo fusible estructural que comprende; una segunda base de fusible formada a partir de la primera ala de la viga, una segunda placa de fluencia de fusible que se extiende desde, y formada integralmente con, la base de fusible, la placa de fusible formada a partir de un alma de la viga, y la placa de fluencia de fusible que comprende un área estrecha definida por un par de muescas; un segundo par de espaciadores formados a partir del alma de la viga y configurados para encajar dentro del par de muescas; y una segunda placa de restricción de pandeo formada a partir de una segunda ala de la viga; en donde la primera y la segunda secciones de viga son directamente adyacentes entre sí en la viga.

[0010] En un ejemplo adicional, la presente tecnología se refiere a un método de fabricación de un conjunto de fusible estructural de acuerdo con la invención, comprendiendo el método: (a) cortar una pieza en bruto de un componente de acero estructural que incluye al menos una primera ala y un alma que se extiende ortogonalmente desde la primera ala y formada integralmente con la primera ala; (b) formar la primera ala de la pieza en bruto en una base de fusible del conjunto de fusible estructural; y (c) formar el alma de la pieza en bruto en una placa de fluencia de fusible del conjunto de fusible estructural.

[0011] Este sumario se proporciona para introducir una selección de conceptos en una forma simplificada que se describen adicionalmente a continuación en la descripción detallada. Este sumario no pretende identificar características clave o características esenciales de la materia objeto reivindicada, ni pretende usarse como una ayuda para determinar el alcance de la materia objeto reivindicada. La materia objeto reivindicada no se limita a implementaciones que resuelven cualquiera o todas las desventajas indicadas en los Antecedentes.

[0012] Breve descripción de los dibujos

[0013] Las figuras 1 y 2 son diagramas de flujo de métodos para fabricar un fusible estructural de una pieza de acuerdo con realizaciones de la presente tecnología.

[0014] La figura 3 muestra una sección de una viga a partir de la cual se pueden fabricar múltiples fusibles estructurales de acuerdo con las realizaciones de la presente tecnología.

[0015] Las figuras 4 y 5 muestran vistas en sección transversal de diferentes configuraciones de una viga a partir de la cual se puede fabricar un fusible de una pieza de acuerdo con la presente tecnología.

[0016] La figura 6 muestra una sección de una viga a partir de la cual se puede fabricar un fusible estructural de una pieza de acuerdo con las realizaciones de la presente tecnología.

[0017] Las figuras 7 y 8 ilustran la viga de la figura 6 cortada en secciones discretas que forman el fusible estructural, los espaciadores y la placa de restricción de pandeo.

[0018] Las figuras 9 y 10A muestran cortes, orificios y otros procesamientos que pueden realizarse en el fusible estructural, los espaciadores y la placa de restricción de pandeo.

[0019] La figura 10B muestra cortes, orificios y otros procesamientos que pueden realizarse en el fusible estructural, los espaciadores y la placa de restricción de pandeo de acuerdo con una realización alternativa.

[0020] La figura 11 muestra un par de fusibles estructurales de una pieza de acuerdo con realizaciones de la presente tecnología usada en una conexión entre una viga y una columna en una estructura.

[0021] La figura 12 muestra una vista en perspectiva despiezada de uno de los fusibles estructurales de la figura 11. La figura 13 muestra una pieza en bruto a partir de la cual se forman los componentes del conjunto de fusible estructural de acuerdo con las realizaciones de la presente tecnología.

[0022] La figura 14 muestra los componentes de la figura 13 separados de la pieza en bruto de acuerdo con las realizaciones de la presente tecnología.

[0023] La figura 15 muestra un par de preformas adyacentes usadas juntas de acuerdo con una realización adicional de la presente tecnología.

[0024] Descripción detallada

[0025] La presente tecnología, descrita a grandes rasgos, se refiere a un conjunto de fusible estructural de una pieza formado a partir de una única pieza de acero estructural, tal como una viga en I, una viga en I de ala ancha o una viga estructural estándar en forma de W. El conjunto de fusible estructural incluye un fusible estructural que tiene una base de fusible y una placa de fusible, un par de espaciadores y una placa de restricción de pandeo (BRP). Inicialmente, se puede cortar una pieza en bruto de una viga transversal a la longitud de la viga, de modo que la pieza en bruto incluya alas primera y segunda conectadas por un alma. De acuerdo con la invención, la primera ala de la pieza en bruto forma la base del fusible, y una porción del alma de la pieza en bruto forma la placa de fusible. Adicionalmente, en las realizaciones, el BRP puede formarse a partir de la segunda ala de la pieza en bruto, y los espaciadores pueden formarse a partir de una porción del alma no utilizada en la placa de fusible. En las realizaciones, todos los componentes cortados de la única pieza en bruto se usan en un único conjunto de fusible estructural.

[0026] Formar algunos o todos los componentes usados en un conjunto de fusible estructural a partir de una sola pieza de una viga proporciona varias ventajas. En primer lugar, tener la base de fusible formada integralmente con la placa de fusible evita la necesidad de una soldadura de penetración de junta completa, eliminando así la posibilidad de error humano al formar la soldadura y la fragilidad en el sitio de soldadura. En segundo lugar, es importante que los espaciadores tengan el mismo grosor que la placa de fusible dentro de una tolerancia estrecha, tal como, por ejemplo, 3,81 mm (0,15 pulgadas). La formación de los espaciadores y la placa de fusión a partir de la misma alma garantiza que se cumpla esta estrecha tolerancia. En tercer lugar, cuando el acero se calienta de cierta manera, un grano del acero puede alinearse con el norte polar. Formar el conjunto de fusible estructural a partir de una pieza de acero donde todo el grano está alineado garantiza propiedades y respuesta uniformes en todo el conjunto de fusible estructural.

[0027] Se entiende que la presente invención puede realizarse de muchas formas diferentes y no debe interpretarse como limitada a las realizaciones expuestas en el presente documento. En su lugar, estas realizaciones se proporcionan de modo que esta divulgación será exhaustiva y completa y transmitirá completamente la invención a los expertos en la materia. De hecho, la invención pretende cubrir alternativas, modificaciones y equivalentes de estas realizaciones, que están incluidas dentro del alcance de la invención como se define por las reivindicaciones adjuntas. Además, en la siguiente descripción detallada de la presente invención, se exponen numerosos detalles específicos para proporcionar una comprensión completa de la presente invención. Sin embargo, será evidente para los expertos en la materia que la presente invención puede ponerse en práctica sin tales detalles específicos.

[0028] Los términos "superior" e "inferior", "superior" e "inferior" y "vertical" y "horizontal" como pueden usarse en el presente documento son solo a modo de ejemplo y con fines ilustrativos, y no pretenden limitar laDescripción de la invenciónen la medida en que el artículo al que se hace referencia puede intercambiarse en posición y orientación. También, como se usa en el presente documento, los términos "sustancialmente" y/o "aproximadamente" significan que la dimensión o parámetro especificado puede variarse dentro de una tolerancia de fabricación aceptable para una aplicación dada. En una realización, la tolerancia de fabricación aceptable es de ± 0,25 %.

[0029] La figura 1 es un diagrama de flujo de una realización para formar un conjunto de fusible estructural de acuerdo con la presente tecnología. Un conjunto de fusible estructural se toma inicialmente de un componente de acero estructural convencional, tal como una viga 200, que se muestra en la figura 3. La viga 200 puede tener alas primera y segunda 202 y 204, respectivamente, y un alma 206 que se extiende entre la primera y segunda alas. En un ejemplo, las alas 202, 204 pueden tener un espesor de 46,04 mm (1-13/16 pulgadas), aunque el espesor de las alas puede variar en realizaciones adicionales. En un ejemplo, el alma 206 puede tener un grosor de 25,4 mm, 19,05 mm o 1,7 mm (1 pulgada, 3/4 de pulgada o 1/2 pulgada), aunque el grosor del alma puede variar en realizaciones adicionales. La viga 200 puede tener una anchura máxima (desde las superficies exteriores de las alas 202, 204) de 1020,78 mm (40-3/16 pulgadas), aunque esta anchura puede variar en realizaciones adicionales.

[0030] Las alas pueden formarse en una denominada forma de W estructural estándar, donde las superficies interiores 202a, 204a de las alas 202 y 204 son ortogonales a las superficies del alma 206 (figura 4). Como alternativa y no de acuerdo con la invención, las alas pueden formarse en una denominada sección en S, donde las superficies interiores 202a, 204a forman un ángulo mayor de 90° con las superficies del alma 206 (figura 5). Como se explica a continuación, la primera y segunda alas 202, 204 forman la base del fusible y el BRP, respectivamente, en el conjunto de fusible estructural terminado. Sin embargo, es concebible que el BRP no provenga de la misma pieza de acero que el fusible estructural. En una realización de este tipo, el fusible estructural puede formarse a partir de un componente de acero estructural que tiene una única ala en lugar de una viga convencional que tiene dos alas. En la etapa 100, se corta una sección de la viga 200 de la viga en una dirección transversal a una longitud (L, figura 3). Esta sección, denominada en el presente documento pieza en bruto 210, se indica en la figura 3 y se muestra en la figura 6. La pieza en bruto 210 incluye la primera ala 202, la segunda ala 204 y el alma 206. Como se muestra en la figura 6, la pieza en bruto 210 puede tener una anchura, W, de 304,8 mm (12 pulgadas), pero esta anchura puede variar en realizaciones adicionales. La pieza en bruto 210 puede cortarse de la viga 200 mediante diversos métodos que incluyen, por ejemplo, corte por plasma de control numérico por ordenador (CNC). El sistema de corte por plasma robótico PythonX de Burlington Automation Corp. de Ontario, Canadá, es un ejemplo de un sistema de corte de este tipo. Son posibles otros métodos de corte, como por hoja de sierra.

[0031] En la etapa 102, se realiza un primer corte transversal adyacente a la segunda ala 204 para separar la ala 204 del alma 206 (figuras 7 y 8). Como se explica a continuación, la segunda ala separada 204 puede procesarse en el BRP en el conjunto de fusible estructural. En la etapa 106, se realiza un segundo corte transversal cerca de una porción de extremo del alma 206 para separar una sección 214 del alma 206 (figuras 7 y 8). Como se explica a continuación, en una realización, la sección 214 puede procesarse en un par de espaciadores en el conjunto de fusible estructural. El primer y segundo cortes transversales pueden realizarse mediante corte por plasma CNC, mediante una cuchilla de corte u otros métodos de corte.

[0032] En la etapa 110, se pueden formar orificios para pernos en la primera ala 202, la segunda ala 204, el alma 206 y/o la sección 214. Por ejemplo, como se muestra en la figura 9, los orificios de perno 220 pueden formarse en la primera ala 202, los orificios de perno 222 pueden formarse en el alma 206, los orificios de perno 224 pueden formarse en la sección 214 y los orificios de perno 226 pueden formarse en la segunda ala 204. La disposición particular de los orificios de los pernos en los diferentes componentes es a modo de ejemplo, y la ubicación y el tamaño de los orificios pueden variar en realizaciones alternativas. Los orificios 220, 222, 224 y 226 pueden formarse mediante diversos métodos, incluido el True Hole<®>sistema de corte por plasma de alta definición de Hypertherm, Inc. de New Hampshire, EE. UU. Los orificios 220, 222, 224 y 226 pueden formarse mediante otros métodos que incluyen la perforación en realizaciones adicionales.

[0033] En la etapa 114, las porciones 230 se retiran del alma 206 para definir las muescas 232 (figura 10A). Las muescas forman un área de anchura estrecha 234. Esta área de anchura estrecha 234 es el área del fusible estructural terminado que cede ante cargas por encima de algún umbral predefinido. Las muescas 232 pueden cortarse del alma 206 mediante diversos métodos que incluyen, por ejemplo, corte por plasma CNC como se ha explicado anteriormente. Son posibles otros métodos de corte, como por hoja de sierra. En este punto, la primera ala 202 se ha procesado en una base de fusible 236 (figura 10A), y el alma 206 se ha procesado en una placa de fluencia de fusible 238. La base de fusible 236 y la placa de fluencia de fusible 238 juntas forman el fusible estructural 240. En la etapa 118, la sección 214 puede cortarse por la mitad para definir un par de espaciadores 242 y 244 (figura 10A). Los espaciadores 242 y 244 se usan dentro del conjunto de fusible estructural como se explica a continuación. En la etapa 120, la segunda ala 204 puede fresarse o procesarse de otro modo para eliminar cualquier porción del alma 206 que quede cuando la segunda ala 204 se separó del alma 206. El fresado o procesamiento transforma la segunda ala 204 en una placa de restricción de pandeo plana (BRP) 246 como se muestra en la figura 10A. Una porción del alma se deja restante para ayudar a que la plataforma de material compuesto metálico se apoye en la conexión del enlace de fluencia solo por gravedad.

[0034] En la realización descrita anteriormente, los espaciadores 242 y 244 se toman de una sección del alma 206 más allá del extremo de la placa de fluencia de fusible 238. Sin embargo, en una realización adicional mostrada en la figura 10B, los espaciadores 242 y 244 pueden ser las porciones 230 retiradas del alma 206 para definir las muescas 232. Los espaciadores 242 y 244 en la figura 10B pueden ser más pequeños que las muescas 232 por el ancho de ranura del corte realizado para eliminar las porciones 230 del alma 206. En realizaciones adicionales, los espaciadores 242 y 244 pueden rectificarse o hacerse más pequeños de otro modo para garantizar que encajen dentro de las muescas 232 sin entrar en contacto con los lados de la placa de fluencia 238. En la realización de la figura 10B, los orificios de perno 224 pueden formarse en las porciones 230 (antes o después de separarse del alma 206). En esta realización, cualquier porción del alma 206 no utilizada por la placa de fluencia de fusible 238 (es decirentre el extremo de la placa de fusible 238 y la segunda ala 204) puede separarse del alma 206 y desecharse.

[0035] Después de la formación del fusible estructural 240, los espaciadores 242, 244 y el BRP 246, todas las partes pueden limpiarse y pintarse o recubrirse con polvo, por ejemplo, con PMS172 naranja, en la etapa 122. La etapa 122 puede incluir chorrear los componentes respectivos para eliminar cualquier escoria del plasma u otros procesos de corte a temperatura elevada. También puede eliminar el sarro que puede resultar del proceso de fabricación por laminación de la viga 200. La etapa de limpieza 122 también puede eliminar el óxido de los componentes 240, 242, 244 y 246.

[0037] Posiblemente, dependiendo del tipo de proceso usado para formar el fusible estructural 240, los espaciadores 242, 244 y el BRP 246, se entiende que varias de las etapas descritas anteriormente pueden realizarse en un orden diferente. Por ejemplo, se entiende que la secuencia de etapas que incluye el primer corte transversal (etapa 102), el segundo corte transversal (etapa 106), la formación de los orificios de perno (etapa 110) y la formación de las muescas (etapa 114) puede realizarse en cualquier orden en realizaciones adicionales.

[0039] Como se ha indicado, un proceso para formar el fusible estructural 240, los espaciadores 242, 244 y el BRP 246 puede implicar el corte por plasma y la formación de orificios. La figura 2 muestra un método alternativo que puede usarse con tales procesos. Se entiende que las etapas de proceso de la figura 2 pueden usarse con otros procesos, tales como, por ejemplo, corte mecánico y fresado del fusible estructural 240, espaciadores 242, 244 y BRP 246. En la etapa 150, la pieza en bruto 210 puede cortarse de una viga 200 como se ha descrito anteriormente. En la etapa 156, se pueden formar orificios para pernos en la primera ala 202 y el alma 206. En la etapa 160, se puede hacer un primer corte transversal a través del alma 206 adyacente a la segunda ala 204 que corta sustancialmente la segunda ala 204. En particular, se puede dejar una pequeña lengüeta que conecta la segunda ala 204 al alma 206 después de que se complete el primer corte transversal. La lengüeta sujeta la segunda ala 204 en el alma de modo que la pieza en bruto 210 permanezca como una sola pieza.

[0041] En la etapa 164, se realiza un segundo corte transversal en una porción de extremo del alma 206 para separar sustancialmente la sección 214 del alma 206. En particular, se puede dejar una segunda lengüeta pequeña que conecta la porción de extremo al alma 206 después de que se haya completado el segundo corte transversal. Por lo tanto, la segunda ala permanece unida a la porción de extremo por la primera lengüeta, y la porción de extremo permanece unida al alma por la segunda lengüeta. Una razón para el uso de las lengüetas para mantener la pieza en bruto como una sola pieza después del primer y segundo cortes transversales es que un técnico no necesita recuperar las piezas cortadas del equipo de corte por plasma a temperatura elevada. Como se explica a continuación con referencia a la figura 15, en las realizaciones, se usan dos piezas en bruto adyacentes 210 en la parte superior e inferior de una conexión de viga/pilar dada. También se pueden usar pestañas para mantener juntas las dos piezas en bruto adyacentes 210.

[0043] En la etapa 168, las muescas pueden cortarse en el alma 206 para definir el área de anchura estrecha 234 mostrada en las Figs. 10A y 10B. En la etapa 170, la pieza en bruto 210 (aún en una sola pieza) puede someterse a un proceso de granallado u otro proceso de limpieza para eliminar escoria, incrustaciones y/u óxido de la pieza en bruto 210. En la etapa 172, las lengüetas pueden retirarse en un proceso de esmerilado, corte u otro proceso para cortar el fusible estructural 240, los espaciadores 242, 244 y el BRP 246 en piezas separadas. Como se explica a continuación, las realizaciones de la presente tecnología usan un par de fusibles estructurales cortados de piezas en bruto adyacentes 210. En tales realizaciones, las pestañas pueden mantenerse además entre piezas en bruto adyacentes para garantizar que el par se mantenga unido.

[0045] En la etapa 176, la BRP 246 puede fresarse para eliminar cualquier resto del alma 206 para formar la BRP en una placa plana, y los orificios de perno pueden formarse en la BRP. Posteriormente, en una etapa 178, el fusible estructural 140, los espaciadores 242, 244 y el BRP 246 pueden pintarse opcionalmente.

[0047] La figura 11 muestra una viga 250 conectada a la columna 252 mediante un par de conjuntos de fusibles estructurales 300 de acuerdo con la presente tecnología. La figura 12 ilustra una vista en perspectiva despiezada de un conjunto de fusible estructural 300 utilizado en la conexión de la figura 11. Como se muestra en la figura 11, una conexión estructural, tal como la conexión de la viga 250 a la columna 252, puede incluir un par de conjuntos de fusibles estructurales 300, uno en la parte superior de la viga y otro en la parte inferior. En funcionamiento, el par de conjuntos de fusibles estructurales 300 operan en tándem para oponerse a la rotación de la viga con respecto a la columna bajo una carga lateral. El intento de rotación en una primera dirección colocará el primero de los conjuntos 300 en tensión y el segundo conjunto 300 en compresión. El intento de rotación en la dirección opuesta pondrá el segundo conjunto 300 en tensión y el primer conjunto 300 en compresión.

[0049] Como se muestra en las Figs.11 y 12, cada conjunto de fusible estructural 300 incluye un fusible estructural 240 que tiene una base de fusible montada en columna 236 y una placa de fluencia de fusible 238 montada en viga. Como se ha indicado anteriormente, a diferencia de los fusibles estructurales convencionales, la base de fusible 236 está formada integralmente con la placa de fluencia de fusible 238 a partir de una única sección de una viga u otro componente de acero estructural. Como se ha indicado, las soldaduras de penetración de junta completa usadas convencionalmente para fijar la placa de fusible a la base de fusible son difíciles de formar. Formar la base de fusible y la placa de fusible a partir de una sola pieza de acero estructural omite la necesidad de formar la soldadura de penetración de junta completa y omite la posibilidad de error humano al formar tal soldadura. Adicionalmente, como un fusible estructural convencional es frágil en el sitio de soldadura, el fusible estructural integrado de una pieza de la presente tecnología es más dúctil que los fusibles estructurales convencionales.

[0051] En las realizaciones, el conjunto de fusible estructural 300 incluye además el BRP 246 y el par de espaciadores 242, 244 (uno de los cuales se omite de la figura 12 por claridad).

[0053] Para fijar un conjunto de fusible estructural 300 entre una viga 250 y una columna 252, la base de fusible 236 puede fijarse inicialmente a la columna 252, ya sea en el lugar de trabajo o lejos del lugar de trabajo. Como se ha indicado anteriormente, la base de fusible 236 puede incluir orificios de perno 220 (figura 12) para recibir pernos 310 (uno de los cuales se muestra en la figura 12) para atornillar la base de fusible 236 a la columna. Aunque se indican cuatro orificios de perno 220, puede haber más o menos orificios de perno 220 en realizaciones adicionales. Si bien pueden ser preferibles los pernos, se contempla que la base de fusible 236 pueda fijarse alternativamente a la columna 252 mediante soldadura o pegado.

[0055] Posteriormente, en el lugar de trabajo, la placa de fluencia de fusible 238 montada en la viga puede atornillarse a la viga 250 a través de una pluralidad de pernos 312 (uno de los cuales se muestra en la figura 12) a través de los orificios de perno 222. Aunque las figuras muestran seis orificios de pernos 222, puede haber más o menos que eso en realizaciones adicionales. En este punto, el fusible estructural 240 se fija tanto a la viga 250 como a la columna 252. La viga y la columna también pueden unirse entre sí mediante una lengüeta de corte 320. La lengüeta de cizalla 320 puede fijarse a la columna 252 mediante soldadura, pegado o atornillado a un ala de la columna 252 y al alma de la viga 250 mediante pernos 322. En realizaciones adicionales, la placa de fluencia de fusible 238 puede montarse inicialmente en una viga 250, en el lugar de trabajo o de forma remota, y posteriormente, la base de fusible 236 puede fijarse a una columna 252 en el lugar de trabajo.

[0057] El BRP 246 puede fijarse a continuación a la viga 250 sobre el área de anchura estrecha 234 de la placa de fluencia de fusible 238. Como se ve, por ejemplo, en la figura 12, un par de pernos 314 encajan a través de los orificios de perno 226 en la BRP 246, en los orificios formados en una ala de la viga 250, donde los pernos pueden recibir una tuerca para sujetar los pernos en su lugar. Para evitar tensiones dentro del BRP 246 y la placa de fluencia de fusible 238, los espaciadores 242, 244 cortados del alma pueden encajar dentro de las muescas 232 formadas en la placa 238. Por lo tanto, los pernos 314 encajan a través de los orificios de perno 226 en la BRP 246, hacia arriba a través de los orificios 224 en los espaciadores 242, 244, y en los orificios formados en un ala de la viga 250. El espaciador 242, 244 ocupa al menos una porción sustancial de las muescas 232 a cada lado de la placa de fluencia 338. Es importante que los espaciadores 242, 244 tengan el mismo grosor que la placa de fluencia de fusible 238 con tolerancias estrechas, tal como, por ejemplo, dentro de 0,15 pulgadas. Como la placa de fluencia de fusible 238 y los espaciadores 242, 244 se cortan de la misma pieza en bruto 210 de acuerdo con la tecnología actual, la placa de fluencia y los espaciadores pueden tener el mismo espesor dentro de las tolerancias deseadas.

[0059] Los respectivos conjuntos de fusibles estructurales 300 mostrados en la figura 11 proporcionan una alta rigidez inicial y resistencia a la tracción al movimiento relativo entre los miembros estructurales, tales como la viga 250 y la columna 252 bajo cargas laterales, pero proporcionan una fluencia estable y una disipación de energía bajo cargas laterales por encima de un predecible, nivel controlado y predefinido. En particular, la resistencia a la flexión de la columna y la viga podría diseñarse para superar la capacidad de momento del par de conjuntos de fusibles estructurales 300 y, en particular, las áreas de anchura estrecha 234 de las placas de fluencia de fusible 238. Por lo tanto, las placas de fluencia de fusible 238 ceden bajo cargas laterales antes de ceder o fallar la columna o viga, y cualquier daño se limita a las placas de fluencia de fusible que pueden retirarse y reemplazarse fácilmente. Los BRP 246 evitan el pandeo de las placas de fusible estructurales 238 bajo una carga de compresión. La lengüeta de cizallamiento 320 se proporciona para oponerse al cizallamiento vertical (es decir, a lo largo de la longitud de la columna 252) bajo una carga vertical.

[0061] Se entiende que los componentes del conjunto de fusible estructural 300 pueden tener diferentes dimensiones dentro del alcance de la presente tecnología. Sin embargo, los siguientes son ejemplos de algunas dimensiones. La base de fusible puede tener una longitud de 304,8 mm (12 pulgadas) y una anchura de 254 mm (10 pulgadas). La placa de fluencia de fusible puede extenderse desde la base del fusible hasta la mitad de la anchura de la base del fusible. En la medida en que el ancho final de la base del fusible difiera del ancho de la viga 200 de la que proviene la base del fusible, las porciones no utilizadas de la viga 200 por encima y por debajo del ancho de la base del fusible pueden cortarse y desecharse, por ejemplo, por CNC corte por plasma.

[0062] La placa de fluencia de fusible puede tener una anchura de 304,8 mm (12 pulgadas) y una longitud de 914,4 mm (36 pulgadas). Las áreas de anchura estrecha 234 pueden estar separadas 152,4 mm (6 pulgadas) de la base del fusible y pueden tener una longitud de 304,8 mm (12 pulgadas). Las áreas de anchura estrecha 234 pueden tener una anchura de 152,4 mm (6 pulgadas). Los espaciadores 242, 244 pueden tener cualquier longitud y anchura que llenen al menos una porción sustancial de las muescas definidas por las áreas de anchura estrecha 234. El BRP 246 puede tener una longitud y anchura de 304,8 mm (12 pulgadas). Como se ha mencionado, cada una de las dimensiones anteriores puede variar, proporcional y desproporcionadamente entre sí, en realizaciones adicionales de la tecnología.

[0064] En las realizaciones, todos los componentes en un conjunto de fusible estructural 300 pueden provenir del mismo primordio 210. Por lo tanto, en las realizaciones en las que un conjunto de fusible estructural 300 comprende un fusible estructural 240, los espaciadores 242, 244 y el BRP 246, cada uno puede provenir del mismo primordio 210. En realizaciones donde un conjunto de fusible estructural 300 comprende un fusible estructural 240 y espaciadores 242, 244, cada uno puede provenir del mismo primordio 210 (con el BRP 246 que proviene de otro primordio u otro componente estructural). En realizaciones donde un conjunto de fusible estructural 300 comprende un fusible estructural 240 y BRP 246, cada uno puede provenir del mismo primordio 210 (con los espaciadores 242, 244 que provienen de otro primordio u otro componente estructural). En realizaciones en las que el fusible estructural 300 comprende un fusible estructural 240 solo, los espaciadores 242, 244 y/o BRP 246 pueden provenir de otra pieza en bruto u otro componente estructural.

[0066] En la fabricación, se pueden cortar múltiples piezas en bruto 210 de una longitud de la viga 200. Los componentes de cada pieza en bruto (un fusible estructural 240, espaciadores 242, 244 y/o BRP 246) pueden marcarse de manera única, o separarse/distinguirse de los componentes que provienen de otra pieza en bruto 210, para garantizar que se usen componentes de una única pieza en bruto juntos en un conjunto de fusible estructural terminado 300.

[0068] En las realizaciones, los conjuntos de fusibles estructurales 300 de los primordios 210 tomados de cualquier lugar en una viga pueden usarse como los conjuntos superior e inferior 300 mostrados en la figura 11. Sin embargo, en realizaciones adicionales, los componentes de dos piezas en bruto adyacentes pueden usarse en dos conjuntos de fusibles estructurales 300 que se usan juntos en la misma conexión. Por ejemplo, el par de conjuntos de fusibles estructurales 300 mostrados en la conexión de viga/columna en la figura 11 pueden provenir de piezas en bruto que estaban adyacentes entre sí en la viga 200. Esto garantiza que los conjuntos de fusibles estructurales 300 en la parte superior e inferior de una conexión de viga/columna tengan las mismas características y muestren las mismas respuestas de tensión.

[0070] En la figura 15 se muestra, por ejemplo, una realización en la que se pueden usar piezas en bruto adyacentes 210 juntas en la parte superior e inferior de una conexión de viga/pilar. La figura 15 muestra piezas en bruto 210 formadas en la base de fusible 236 (formada a partir del ala 202) y la placa de fluencia de fusible 238 (formada a partir del alma 206). Las piezas en bruto 210 se cortan adicionalmente en el alma 206 como se ha explicado anteriormente para formar las muescas 230 y los orificios de perno 222. Los espaciadores 242, 244 pueden cortarse como se ha descrito anteriormente. Como alternativa, los espaciadores pueden formarse entre las piezas en bruto adyacentes 210, tales como los espaciadores 243 mostrados en la figura 15. Las dos piezas en bruto 210 pueden fijarse a la ala 202. Las dos piezas en bruto también pueden unirse entre sí y a la segunda ala 204 usando alas 260. Para separar las piezas en bruto entre sí y la viga 202, el reborde 202 puede cortarse a lo largo de las líneas discontinuas 262, y las alas 260 pueden cortarse, perforarse o retirarse de otra manera. Un identificador 264 (mostrado simbólicamente con "x" en la figura 15) puede grabarse o aplicarse de otra manera a los espacios en blanco 210. Los identificadores 264 en los primordios adyacentes 210 pueden ser los mismos para garantizar que estos dos primordios se usen juntos en la parte superior e inferior de una conexión de viga/pilar.

[0072] Como se ha indicado anteriormente, cuando el acero se calienta a al menos una temperatura predefinida, los cristales en el acero pueden alinearse en la misma dirección para dar al acero un grano. De acuerdo con la invención, el grano de los componentes usados en el conjunto de fusible estructural 300 está alineado entre sí. La figura 13 muestra una pieza en bruto 210 con el grano cristalino 180 mostrado. Como se ve, el grano se alinea en la misma dirección. La figura 14 muestra la pieza en bruto de la figura 13 procesada en un fusible estructural 300, que incluye espaciadores 242, 244 cortados de las muescas 232. En una realización de este tipo, cuando los espaciadores 242, 244 se devuelven a las muescas en el fusible estructural terminado 300, el grano 180 de los espaciadores se alinea con el grano 180 en la placa de fluencia de fusible 238. Esto asegura ventajosamente que las propiedades de los espaciadores, y la respuesta a las tensiones por los espaciadores, serán las mismas que las de la placa de fluencia de fusible 238. El uso de dos conjuntos de enlace de fluencia 300 de piezas en bruto adyacentes en la parte superior e inferior de una conexión de viga/columna puede ser más significativo que el uso de espaciadores y placas de fluencia de la misma pieza en bruto.

[0074] La descripción detallada de la invención anterior se ha presentado con fines ilustrativos y descriptivos. Esta no pretende ser exhaustiva ni limitar la invención a la forma precisa divulgada. Son posibles muchas modificaciones y variaciones a la luz de la enseñanza anterior. Las realizaciones descritas se eligieron para explicar mejor los principios de la invención y su aplicación práctica para permitir de ese modo que otros expertos en la materia utilicen mejor la invención en diversas realizaciones y con diversas modificaciones que se adaptan al uso particular contemplado. Se pretende que el alcance de la invención se defina por las reivindicaciones adjuntas a la presente.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un conjunto de fusible estructural formado a partir de una sola pieza de acero estructural, tal como una viga en I o una viga en forma de W estructural estándar, que comprende:

una pieza en bruto (210) tomada de una sección de una viga, comprendiendo la pieza en bruto:

un fusible estructural (240) que comprende;

una base de fusible (236) formada a partir de una primera ala de la viga,

una placa de fluencia de fusible (238) que se extiende desde, y formada integralmente con, la base de fusible, la placa de fluencia de fusible formada a partir de un alma de la viga; y en donde:

la placa de fluencia de fusible comprende un área estrecha definida por un par de muescas (232), comprendiendo el conjunto de fusible estructural además un par de espaciadores (242, 244) configurados para encajar dentro del par de muescas, y un grano (180) del un par de espaciadores (242, 244) se alinea con un grano de la placa de fluencia de fusible (238) al colocar el par de espaciadores en el par de muescas.

2. El conjunto de fusible estructural de la reivindicación 1, que comprende además:

una placa de restricción de pandeo (246);

en donde el fusible estructural, el par de espaciadores y la placa de restricción de pandeo provienen todos de una única sección del componente de acero estructural.

3. Un par de conjuntos de fusibles estructurales, que comprende:

un primer conjunto de fusible estructural que comprende el conjunto de fusible estructural de la reivindicación 1 o la reivindicación 2; y:

un segundo conjunto de fusible estructural que comprende:

una segunda base de fusible (236) formada a partir de la primera ala de la viga,

una segunda placa de fluencia de fusible (238) que se extiende desde, y formada integralmente con, la base de fusible, la placa de fusible formada a partir de un alma de la viga, y la placa de fluencia de fusible comprende un área estrecha definida por un par de muescas (232);

un segundo par de espaciadores (242, 244) formados a partir del alma de la viga y configurados para encajar dentro del par de muescas; y

una segunda placa de restricción de pandeo (246) formada a partir de una segunda ala de la viga;

en donde la primera y la segunda secciones de viga son directamente adyacentes entre sí en la viga.

4. El conjunto de fusible estructural de la reivindicación 1, comprendiendo la pieza en bruto además una placa de restricción de pandeo (246) formada a partir de una segunda ala de la viga.

5. El conjunto de fusible estructural de la reivindicación 1, que comprende además una placa de restricción de pandeo (246).

6. El conjunto de fusible estructural de la reivindicación 5, en donde la placa de restricción de pandeo (246) proviene de la viga.

7. El conjunto de fusible estructural de la reivindicación 1, en donde el par de espaciadores (242, 244) están formados a partir del alma de la viga.

8. Un método de fabricación del conjunto de fusible estructural de la reivindicación 1, comprendiendo el método: (a) cortar la pieza en bruto (210) del único componente de acero estructural que incluye al menos la primera ala (202) y el alma (206) que se extiende ortogonalmente desde la primera ala y formada integralmente con la primera ala;

(b) formar la primera ala (202) de la pieza en bruto en la base de fusible (236) del conjunto de fusible estructural y

(c) formar el alma de la pieza en bruto en la placa de fluencia de fusible (238) del conjunto de fusible estructural.

9. El método de la reivindicación 8, en donde dicha etapa (a) de cortar la pieza en bruto de un componente de acero estructural comprende cortar la pieza en bruto de una viga.

10. El método de la reivindicación 8, en donde dicha etapa (a) de cortar la pieza en bruto del componente de acero estructural comprende cortar la pieza en bruto mediante corte por plasma.

11. El método de la reivindicación 8, en donde dicha etapa (b) de formar la primera ala de la pieza en bruto en una base de fusible comprende formar orificios de perno (220) en la primera ala.

12. El método de la reivindicación 9, en donde dicha etapa (c) de formar el alma de la pieza en bruto en la placa de fluencia de fusible comprende formar orificios de perno (222) en el alma y cortar el par de muescas (232) en el alma para definir un área que tiene una anchura que es más estrecha que las áreas adyacentes del alma.

13. El método de la reivindicación 12, que comprende además la etapa de cortar el par de separadores (242, 244) del alma, estando configurado el par de separadores para encajar dentro del par de muescas.

14. El método de la reivindicación 8, incluyendo el componente de acero estructural una segunda ala (204) formada integralmente con el alma y que se extiende ortogonalmente desde el alma en un lado del alma opuesto al primer ala, comprendiendo el método además la etapa de formar una placa de restricción de pandeo (246) del conjunto de fusible estructural de la segunda ala.