Confusión en la cadena de suministro: pernos de alta resistencia suministrados incorrectamente a la industria CNC, lo que genera preocupaciones de seguridad

Perno de agarre de fricción de alta resistencia, la traducción literal en inglés es: perno de preapriete de fricción de alta resistencia, abreviatura en inglés: HSFG. Se puede ver que los pernos de alta resistencia mencionados en nuestra construcción china son las abreviaturas de pernos de precarga de fricción de alta resistencia. En la comunicación diaria, las palabras “fricción” y “agarre” sólo se mencionan brevemente, pero muchos ingenieros y técnicos han malinterpretado la definición básica de pernos de alta resistencia.

Malentendido uno:
¿Los pernos con una calidad de material superior a 8,8 son “pernos de alta resistencia”?
La principal diferencia entre los pernos de alta resistencia y los pernos ordinarios no es la resistencia del material utilizado, sino la forma de la fuerza. La esencia es si se debe aplicar precarga y usar fricción estática para resistir el corte.
De hecho, los pernos de alta resistencia (HSFG BOLT) mencionados en la norma británica y la norma estadounidense son solo 8,8 y 10,9 (BS EN 14399 / ASTM-A325 y ASTM-490), mientras que los pernos ordinarios incluyen 4,6, 5,6, 8,8, 10,9, 12.9, etc. (BS 3692 11 Tabla 2); Se puede observar que la resistencia del material no es la clave para distinguir los pernos de alta resistencia de los pernos ordinarios.

Comprensión correcta de "alta resistencia", ¿dónde está la fuerza?
Según GB50017, calcule la resistencia a la tracción y al corte de un solo perno ordinario (Tipo B) de grado 8.8 y de un perno de alta resistencia de grado 8.8.
A través del cálculo, podemos ver que bajo el mismo grado, el diseño yservicio cnc de aluminioLos valores de resistencia a la tracción y al corte de los pernos ordinarios son más altos que los de los pernos de alta resistencia.

Entonces, ¿dónde está lo “fuerte” de los pernos de alta resistencia?
Para responder a esta pregunta, es necesario comenzar con el estado de funcionamiento de diseño de los dos pernos, estudiar la ley de deformación elástico-plástica y comprender el estado límite en el momento de la falla del diseño.
Curvas tensión-deformación de pernos ordinarios y pernos de alta resistencia en condiciones de trabajo.

Estado límite en el fallo del diseño
Pernos ordinarios: la deformación plástica del tornillo en sí excede el margen de diseño y el tornillo se daña por corte.
Para una conexión de perno ordinaria, se producirá un deslizamiento relativo entre las placas de conexión antes de que la fuerza de corte comience a soportar, y luego la varilla del perno y la placa de conexión entran en contacto, se produce una deformación plástico-elástica y se soporta la fuerza de corte.
Pernos de alta resistencia: se supera la fricción estática entre las superficies de fricción efectivas y se produce el desplazamiento relativo de las dos placas de acero, lo que se considera dañado según las consideraciones de diseño.
En las uniones atornilladas de alta resistencia, la fuerza de fricción soporta primero la fuerza de corte. Cuando la carga aumenta hasta el punto en que la fuerza de fricción no es suficiente para resistir la fuerza de corte, la fuerza de fricción estática se supera y se produce el deslizamiento relativo de la placa de conexión (estado límite). Sin embargo, aunque está dañada en este momento, la varilla del perno está en contacto con la placa de conexión y aún puede usar su propia deformación elástico-plástica para resistir la fuerza de corte.

Malentendido 2:
La capacidad de carga de los pernos de alta resistencia es mayor que la de los pernos ordinarios. ¿Es "alta resistencia"?
Del cálculo de un solo perno se puede ver que la resistencia de diseño de los pernos de alta resistencia en tensión y corte es menor que la de los pernos ordinarios. Su esencia de alta resistencia es: durante el funcionamiento normal, no se permite que los nodos tengan ningún deslizamiento relativo, es decir, la deformación elástico-plástica es pequeña y la rigidez del nodo es grande.
Se puede ver que en el caso de una carga de nodo de diseño determinada, un nodo diseñado con pernos de alta resistencia no necesariamente ahorra la cantidad de pernos utilizados, pero tiene una deformación pequeña, alta rigidez y alta reserva de seguridad. Es adecuado para vigas principales y otras ubicaciones que requieren una alta rigidez de los nodos y se ajusta al principio básico de diseño sísmico de "nodos fuertes, miembros débiles".
La fuerza de los pernos de alta resistencia no radica en el valor de diseño de su propia capacidad de carga, sino en la alta rigidez de sus nodos de diseño, el alto rendimiento de seguridad y la fuerte resistencia al daño.

Comparación de pernos de alta resistencia y pernos ordinarios

Los pernos comunes y los pernos de alta resistencia son muy diferentes en los métodos de inspección de la construcción debido a sus diferentes principios de diseño.

Los requisitos de rendimiento mecánico de los pernos ordinarios del mismo grado son ligeramente más altos que los de los pernos de alta resistencia, pero los pernos de alta resistencia tienen un requisito de aceptación más para la energía de impacto que los pernos ordinarios.

El marcado de pernos ordinarios y pernos de alta resistencia es el método básico para la identificación in situ de pernos del mismo grado. Dado que los valores calculados para el valor de torsión de los pernos de alta resistencia en las normas británica y estadounidense no son los mismos, también es necesario identificar los pernos de las dos normas.
Pernos de alta resistencia: (M24, L60, grado 8.8)

Pernos ordinarios: (M24, L60, grado 8.8)

Se puede ver que los pernos ordinarios cuestan aproximadamente el 70% del precio de los pernos de alta resistencia. Combinado con la comparación de sus requisitos de aceptación, se puede concluir que la parte superior debe ser garantizar el rendimiento de energía de impacto (dureza) del material.

Resumir
Para un problema aparentemente simple, no es sencillo tener una comprensión profunda, integral y correcta de su esencia. La definición, el significado y la profunda diferencia entre los pernos de alta resistencia y los pernos ordinarios son la premisa básica para que podamos comprender, utilizar correctamente los pernos de alta resistencia y llevar a cabo la gestión de la construcción.

Vista:

1) De hecho, en algunos libros sobre estructuras de acero se afirma que los pernos de alta resistencia se refieren a pernos cuya resistencia excede los grados 8,8. Para este punto de vista, en primer lugar, los estándares angloamericanos no lo respaldan y no existe una definición de "fuerte" y "débil" para un cierto nivel de fuerza. En segundo lugar, no cumple con los “pernos de alta resistencia” mencionados en nuestro trabajo.
2) Para facilitar la comparación, aquí no se considera la tensión de grupos de pernos complejos.
3) La fuerza de presión del tornillo también se considera en el diseño del perno de alta resistencia que soporta presión, que se presentará en detalle en la siguiente "Comparación de pernos de alta resistencia que soportan presión y de fricción".

¿Cuánto sabes sobre pernos de alta resistencia?
El nombre completo de los pernos de alta resistencia en producción se llama par de conexión de pernos de alta resistencia y, en general, no se los denomina pernos de alta resistencia para abreviar.
Según las características de instalación, se divide en: pernos de cabeza hexagonal grande y pernos de seguridad torsionales. Entre ellos, el tipo de corte torsional sólo se utiliza en el nivel 10.9.
Según el grado de rendimiento de los pernos de alta resistencia, se divide en: 8,8 y 10,9. Entre ellos, sólo hay grandes pernos hexagonales de alta resistencia del grado 8.8. En el método de marcado, el número antes del punto decimal indica la resistencia a la tracción después del tratamiento térmico; el número después del punto decimal indica el índice de fluencia, es decir, la relación entre el valor medido del límite elástico y el valor medido de la resistencia máxima a la tracción. . Grado 8.8 significa que la resistencia a la tracción del eje del perno no es inferior a 800 MPa y el índice de elasticidad es 0,8; Grado 10.9 significa que la resistencia a la tracción del eje del perno no es inferior a 1000 MPa y el índice de elasticidad es 0,9.

Los diámetros de los pernos de alta resistencia en el diseño estructural generalmente incluyen M16/M20/M22/M24/M27/M30, pero M22/M27 es la serie de segunda opción y M16/M20/M24/M30 es la opción principal en circunstancias normales.
En términos de diseño de corte, los pernos de alta resistencia se dividen en: tipo de perno de alta resistencia que soporta presión y tipo de perno de alta resistencia de fricción según los requisitos de diseño.
La capacidad de carga del tipo de fricción depende del coeficiente antideslizante de la superficie de fricción de transmisión de fuerza y ​​del número de superficies de fricción. El coeficiente de fricción del óxido rojo después del pulido con chorro de arena (granallado) es el más alto, pero se ve muy afectado por el nivel de construcción en términos de operación real. Muchas unidades de supervisión plantearon si se puede reducir el estándar para garantizar la calidad del proyecto.
La capacidad de carga del tipo que soporta presión depende del valor mínimo de la capacidad de corte del perno y de la capacidad de carga del perno. En el caso de una sola superficie de conexión, la capacidad de carga cortante del tipo de fricción M16 es de 21,6-45,0 kN, mientras que la capacidad de carga cortante del tipo de carga de presión M16 es de 39,2-48,6 kN, y el rendimiento es mejor que el del tipo de fricción M16. tipo de fricción.

En términos de instalación, el proceso del tipo que soporta presión es más simple y la superficie de conexión solo necesita limpiarse de aceite y óxido flotante. La capacidad de carga de tracción a lo largo de la dirección del eje es muy interesante en el código de estructuras de acero. El valor de diseño del tipo de fricción es igual a 0,8 veces la fuerza de pretensión y el valor de diseño del tipo de presión es igual al área efectiva del tornillo multiplicada por el valor de diseño de la resistencia a la tracción del material. Parece que hay una gran diferencia, de hecho, los dos valores son básicamente iguales.
Cuando se soportan la fuerza de corte y la fuerza de tracción en la dirección del eje de la varilla al mismo tiempo, el tipo de fricción requiere que la relación entre la fuerza de corte soportada por el perno y la capacidad de corte más la suma de la relación de tensión de la fuerza axial soportada por el tornillo a la capacidad de tracción es menor que 1,0, y el tipo de presión requiere Es la suma del cuadrado de la relación entre la fuerza cortante y la capacidad cortante del perno más el cuadrado de la relación entre la fuerza axial y la capacidad de tracción del El tornillo es inferior a 1,0, es decir, bajo la misma combinación de carga, el mismo diámetro del rodamiento. La reserva de seguridad del diseño de pernos de alta resistencia es mayor que la de los pernos de alta resistencia de tipo fricción.

Teniendo en cuenta que bajo la acción repetida de fuertes terremotos, la superficie de fricción de la conexión puede fallar y la capacidad de corte en este momento aún depende de la capacidad de corte del perno y la capacidad de presión de la placa. Por lo tanto, el código sísmico estipula la fórmula de cálculo de la capacidad de carga de pernos de alta resistencia para la capacidad de corte última.
Aunque el tipo que soporta presión tiene una ventaja en el valor de diseño, porque pertenece al tipo de falla por compresión por corte, los orificios para pernos son orificios para pernos de tipo poroso similares a los pernos ordinarios, y la deformación bajo carga es mucho mayor que la de el tipo de fricción, por lo que los pernos de alta resistencia soportan presión. El tipo se utiliza principalmente para conexiones de componentes no sísmicos, conexiones de componentes de carga no dinámicas y conexiones de componentes no repetitivos.

Los estados límite de servicio normal de estos dos tipos también son diferentes:
La conexión de tipo fricción se refiere al deslizamiento relativo de la superficie de fricción de la conexión bajo la combinación básica de cargas;
La conexión que soporta presión se refiere al deslizamiento relativo entre las piezas de conexión bajo la combinación estándar de carga;

perno común
1. Los pernos comunes se dividen en tres tipos: A, B y C. Los dos primeros son pernos refinados y menos utilizados. En términos generales, los pernos ordinarios se refieren a pernos ordinarios de nivel C.
2. En algunas conexiones temporales y conexiones que deben desmontarse, se utilizan comúnmente pernos ordinarios de nivel C. Los pernos comunes que se usan comúnmente en estructuras de construcción son M16, M20, M24. Algunos pernos en bruto de la industria mecánica pueden tener un diámetro relativamente grande y se utilizan para fines especiales.

Pernos de alta resistencia
3. El material de los pernos de alta resistencia es diferente al de los pernos comunes. Generalmente se utilizan pernos de alta resistencia para conexiones permanentes. Los más utilizados son M16~M30. El rendimiento de los pernos de gran tamaño y alta resistencia es inestable y debe utilizarse con precaución.
4. La conexión de pernos de los componentes principales de la estructura del edificio generalmente se conecta mediante pernos de alta resistencia.
5. Los pernos de alta resistencia entregados por la fábrica no se clasifican en de tipo fricción o de presión.
6. ¿Son pernos de alta resistencia del tipo fricción o pernos de alta resistencia que soportan presión? De hecho, existe una diferencia en el método de cálculo del diseño:
1) Para pernos de alta resistencia de tipo fricción, el deslizamiento entre las placas se considera el estado límite de la capacidad de carga.
2) Para pernos de alta resistencia que soportan presión, el deslizamiento entre las placas se considera el estado límite de uso normal y la falla de la conexión se considera el estado límite de la capacidad de carga.
7. Los pernos de alta resistencia de tipo fricción no pueden aprovechar al máximo el potencial de los pernos. En aplicaciones prácticas, los pernos de alta resistencia del tipo fricción deben usarse para estructuras muy importantes o sometidas a cargas dinámicas, especialmente cuando la carga causa tensión inversa. En este momento, el potencial del perno no utilizado se puede utilizar como reserva de seguridad. En otros lugares, se deben utilizar pernos de alta resistencia que soporten presión para reducir el costo.

La diferencia entre pernos ordinarios y pernos de alta resistencia.

8. Los pernos comunes se pueden reutilizar, pero los pernos de alta resistencia no se pueden reutilizar.
9. Los pernos de alta resistencia generalmente están hechos de acero de alta resistencia (acero No. 45 (8.8s), 20 MmTiB (10.9S), que son pernos pretensados. El tipo de fricción utiliza una llave dinamométrica para aplicar el pretensado especificado, y el El tipo de presión desenrosca la cabeza de la flor del ciruelo. Los pernos ordinarios generalmente están hechos de acero ordinario (Q235) y solo es necesario apretarlos.
10. Los pernos comunes son generalmente de grado 4.4, grado 4.8, grado 5.6 y grado 8.8. Los pernos de alta resistencia son generalmente de grado 8,8 y 10,9, de los cuales el grado 10,9 es la mayoría.
11. Los orificios para tornillos de los pernos comunes no son necesariamente más grandes que los de los pernos de alta resistencia. De hecho, los pernos comunes tienen orificios para tornillos relativamente pequeños.
12. Los orificios para tornillos de los grados A y B de los pernos comunes generalmente son solo 0,3~0,5 mm más grandes que los pernos. Los orificios para tornillos de clase C son generalmente entre 1,0 y 1,5 mm más grandes que los pernos.
13. Los pernos de alta resistencia de tipo fricción transmiten cargas por fricción, por lo que la diferencia entre la varilla del tornillo y el orificio del tornillo puede alcanzar 1,5-2,0 mm.
14. Las características de transmisión de fuerza de los pernos de alta resistencia que soportan presión deben garantizar que, en condiciones de uso normal, la fuerza de corte no exceda la fuerza de fricción, que es la misma que la de los pernos de alta resistencia de tipo fricción. Cuando la carga aumenta nuevamente, se producirá un deslizamiento relativo entre las placas de conexión, y la conexión depende de la resistencia al corte del tornillo y la presión de la pared del orificio para transmitir la fuerza, que es la misma que la de los pernos comunes, por lo que la La diferencia entre el tornillo y el orificio del tornillo es ligeramente menor, 1,0-1,5 mm.

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