Seleção de materiais para ferragens de fixação arquitetônica: guia de desempenho e durabilidade

Um suporte de revestimento de aço inoxidável 1.4301 (AISI 304) e um suporte 1.4404 (AISI 316L) de dimensões idênticas diferem em 2 a 3 por cento de molibdênio em peso, e essa diferença move o número equivalente de resistência à corrosão de cerca de 19 para cerca de 25. Em uma fachada 60 metros acima de um calçadão, ele separa uma fixação que ainda está sólida no ano 25 de outra que é perfurada no ano oito.

A seleção de materiais para ferragens de fixação arquitetônica é a correspondência documentada entre o grau da liga, a têmpera, a massa do revestimento e os detalhes do isolamento galvânico de um lado, e dois fatos do projeto fixados antes do primeiro desenho de oficina do outro: a categoria de corrosividade atmosférica definida na ISO 9223 e a classe de vida útil do projeto definida na EN 1990.

Corrija essas duas entradas e o resto da especificação se tornará aritmética. Ignore-os e a fixação se tornará um experimento de corrosão em grande escala financiado pelo cliente.

Consertar hardware elimina a corrosão e não a sobrecarga

Nas categorias C4 e C5 da ISO 9223, o aço carbono puro perde entre 50 e 200 micrômetros de profundidade superficial em seu primeiro ano de exposição, portanto, o modo de retirada das ferragens de fixação arquitetônica é a corrosão atmosférica em vez de sobrecarga estrutural.

Isso não é um argumento contra o projeto mecânico. O projeto da âncora de acordo com EN 1992-4 e a qualificação de acordo com EAD 330232 já apresentam fatores de segurança de 2,0 ou superiores no cone de concreto e nos modos de falha do aço. A margem que é rotineiramente subespecificada é a ambiental.

Duas sequências cobrem a maioria dos problemas de campo. No primeiro, um revestimento sacrificial é consumido localmente em uma aresta de corte, uma solda ou um arranhão de manuseio no local, e a perda de seção começa em uma zona de 20 milímetros enquanto o restante do componente permanece intacto. No segundo, os cloretos quebram a película passiva de um componente inoxidável escolhido por sua aparência, e não por seu PREN, e a corrosão começa em uma curva formada a frio, onde a tensão residual atinge o pico.

Quatro variáveis materiais que definem a vida útil de uma fixação

Quatro variáveis decidem quanto tempo dura uma fixação arquitetônica: a química da liga expressa como PREN, a massa do revestimento conforme EN ISO 1461, a compatibilidade galvânica do par metálico montado e o movimento térmico diferencial que a junta deve absorver. Cada um pode ser escrito em uma especificação como um número.

Química da liga: especifique PREN, não um nome de classe

Um PREN de 25 é o piso prático para fixações em aço inoxidável num raio de 10 quilómetros da costa; 35 ou superior é o piso dentro de uma zona de respingo.

PREN = Cr 3,3 x Mo 16 x N, calculado a partir da composição nominal, portanto o valor pode ser conferido em qualquer certificado de usina.

Seguem-se duas consequências. 1.4301 não contém adição deliberada de molibdênio, e é por isso que seu desempenho é aceitável em atmosferas interiores C3 e ruim em atmosferas marinhas C5-M. O Duplex 1.4462 atinge o PREN 35 enquanto fornece uma resistência de prova mínima de 0,2 por cento de 450 megapascais contra cerca de 190 megapascais para o 1.4301 recozido, portanto, menos suportes e mais leves suportam a mesma carga de painel.

Massa do revestimento: os números EN ISO 1461

A galvanização por imersão a quente de acordo com a norma EN ISO 1461 estabelece um revestimento mínimo para cada faixa de espessura do aço, expresso em massa e espessura local.

• Aço de 6 milímetros e mais grosso: média de 85 micrômetros, mínimo local de 70 micrômetros, cerca de 610 gramas por metro quadrado.
• Aço de 3 a 6 milímetros: média de 70 micrômetros, mínimo local de 55 micrômetros.
• Aço de 1,5 a 3 milímetros: média de 55 micrômetros, mínimo local de 45 micrômetros.
• O zinco galvanizado de acordo com a ISO 2081 deposita de 5 a 12 micrômetros, aproximadamente um décimo do valor acima.

Vale a pena fazer a aritmética por trás desses números uma vez. A ISO 9223 registra perda de zinco no primeiro ano de 0,7 a 2,1 micrômetros por ano na categoria C3 e 2,1 a 4,2 na C4, portanto, um revestimento por imersão a quente de 85 micrômetros suporta um intervalo de manutenção de 25 anos em C4, enquanto uma camada galvanizada de 12 micrômetros se esgota em 3 a 6 anos. A mesma tabela explica por que a galvanização não é uma resposta C5-M: 4,2 a 8,4 micrômetros de perda anual de zinco consomem até mesmo um revestimento pesado dentro de 10 a 20 anos. O mesmo trade-off é examinado nesta comparação de canais de ancoragem fundidos em HDG e aço inoxidável .

Canal de âncora fundido galvanizado por imersão a quente Compare as opções de canais de ancoragem HDG e de aço inoxidável para fachadas e revestimentos, com perfis, dados de carga e compensações contra corrosão discutidas em torno disso. Ver Produto →

Compatibilidade galvânica: o detalhe de metal diferente

O alumínio e o aço inoxidável ficam separados por aproximadamente 0,4 a 0,6 volts na série galvânica na água do mar e, em uma junta úmida, o alumínio se torna o ânodo. A proporção da área decide o dano: um grande cátodo inoxidável voltado para um pequeno ânodo de alumínio causa rápida perda local, e é por isso que um parafuso inoxidável M8 apoiado diretamente em um suporte de alumínio é um detalhe que vale a pena redesenhar.

Três controles funcionam. Arruelas isolantes de EPDM ou nylon sob fixadores de aço inoxidável com alumínio, revestimento de barreira ou camada anodizada na interface e drenagem que impede a retenção de água na junta.

Movimento térmico: o coeficiente de expansão como entrada de projeto

O alumínio se expande a 23,1 micrômetros por metro por Kelvin, o aço inoxidável 1.4404 a 16,0 e o aço carbono a 12,0. Um trilho de revestimento de alumínio de 3 metros em uma fachada voltada para uma oscilação de temperatura superficial de 40 Kelvin se move, portanto, cerca de 2,8 milímetros em relação à estrutura. Orifícios com fenda e clipes deslizantes absorvem esse movimento; uma conexão rígida totalmente aparafusada não o faz e a carga migra para o painel ou substrato.

Correspondência do material de fixação com a categoria de corrosividade

Para uma vida útil projetada de 50 anos, o aço inoxidável 1.4404 é o grau mínimo para atmosferas ISO 9223 C4 e C5-M, enquanto o aço carbono galvanizado por imersão a quente de acordo com EN ISO 1461 cobre C3 e C4 interno.

A categoria CX, que cobre túneis tratados com sais de degelo e zonas de respingos offshore, empurra a especificação para aço inoxidável 1.4529 com um PREN de cerca de 44, ou para duplex 1.4462 onde as cargas justificam a liga inferior.

Projetos costeiros e interiores precisam de especificações de hardware diferentes

O mesmo sistema de fachada a 15 quilómetros para o interior e a 300 metros do mar requer diferentes graus de fixação, sistemas de revestimento e intervalos de inspeção, mesmo quando a carga do vento e o peso do painel são idênticos.

O que não muda entre as duas colunas é a capacidade mecânica. Os suportes suportam as mesmas cargas em ambos; apenas a margem de corrosão e o detalhe de isolamento se movem. Os suportes angulares L de aço inoxidável ajustáveis ​​em 1.4404 são a resposta padrão no lado costeiro, porque a perna com fenda absorve a tolerância e o movimento térmico sem introduzir um par rígido.

Suporte de revestimento em ângulo L ajustável de aço inoxidável Revise as faixas de ajuste do suporte 1.4404, classificações de carga e detalhes de isolamento para fachadas ventiladas onde a corrosão costeira e as tolerâncias orientam a especificação. Ver Produto →

Uma rotina de verificação de materiais em seis etapas

Seis verificações, executadas em ordem, liquidam a especificação do material antes que um pedido de compra seja gerado.

1. Fixe a categoria de corrosividade a partir da deposição de cloreto medida e do tempo de umidade de acordo com a ISO 9223, e não do endereço do local.
2. Corrija a classe de vida útil do projeto. EN 1990 classe 4 significa 50 anos, e a fixação de hardware dentro dessa classe é tratada como não substituível.
3. Converta ambas as entradas em números de material: mínimo de PREN 25 para aço inoxidável costeiro, 85 micrômetros de zinco por imersão a quente para C3 e C4 interiores.
4. Liste todos os pares de metais diferentes na montagem e nomeie o componente isolante de cada um.
5. Solicite evidências de teste: relatórios de névoa salina ISO 9227, qualificação de âncora EAD 330232 ou ACI 355.2 e certificados de moinho EN 10204 tipo 3.1 por bateria.
6. Verifique no local com um medidor de espessura de revestimento conforme ISO 2178, uma verificação da presença de arruelas de isolamento e das bordas cortadas.

O revestimento de pedra acrescenta mais uma decisão de material: as âncoras recortadas em 1.4404 distribuem a carga através de um cone chaveado mecanicamente em vez de uma garra de fricção, de modo que a laje de pedra e a fixação de aço inoxidável sejam combinadas em termos de resistência e resistência ao cloreto.

Dorp em âncora rebaixada para revestimento de pedra Veja como as âncoras rebaixadas 1.4404 usam geometria de cone correspondente para fixar painéis de pedra natural, com tamanhos e valores de carga M6 e M8. Ver Produto →

mantém essas classes em canais de ancoragem fundidos, suportes de revestimento, âncoras recortadas e canais de suporte, em aço inoxidável 1.4301, 1.4404 e 1.4462 e em aço carbono galvanizado por imersão a quente, o que permite especificação de materiais vá do canal incorporado até o suporte do painel final.

Custo, durabilidade e vida útil do projeto de 50 anos

A EN 1990 coloca uma vida útil de 50 anos na classe de projeto 4, e a fixação de hardware dentro dessa classe é projetada como um elemento não substituível e não como um elemento consumível.

O caso do custo decorre do acesso e não do preço do material. Um suporte de 40 metros acima de uma fachada ventilada é alcançado com o mesmo escalador de mastro ou equipe de acesso por corda que substitui um painel, de modo que uma falha por corrosão no ano 12 custa muito mais do que o delta de material entre 1,4301 e 1,4404, que está concentrado no teor de molibdênio de algumas centenas de quilogramas de aço inoxidável. A durabilidade é comprada uma vez, na fase de especificação, e paga nesse momento ou posteriormente.