La differenza e l'applicazione dei bulloni ad alta resistenza e dei bulloni ordinari
I bulloni ad alta resistenza e i bulloni ordinari sono due tipi di elementi di fissaggio utilizzati in varie applicazioni.
Ecco un confronto tra le loro differenze e le applicazioni tipiche:
Forza: I bulloni ad alta resistenza sono progettati per avere una resistenza alla trazione e al taglio significativamente più elevata rispetto ai bulloni ordinari.Sono realizzati in acciaio legato e sottoposti a processi di trattamento termico specializzati per migliorarne la resistenza.I bulloni ordinari, invece, hanno una resistenza inferiore e sono generalmente realizzati in carboniolavorazione dell'acciaio.
Marcature: I bulloni ad alta resistenza hanno spesso dei contrassegni sulla testa per indicarne il grado o la classe di resistenza.Questi contrassegni aiutano a identificare le specifiche del bullone, come la sua resistenza alla trazione e le proprietà del materiale.I bulloni ordinari di solito non hanno segni specifici relativi alla resistenza.
Installazione: I bulloni ad alta resistenza richiedono procedure di installazione precise per ottenere la resistenza e le prestazioni desiderate.Sono spesso utilizzati in applicazioni in cui l'integrità strutturale e la capacità di carico sono fondamentali.I metodi di installazione per bulloni ad alta resistenza in genere prevedono l'uso di chiavi dinamometriche calibrate o apparecchiature di tensionamento idraulico per ottenere il precarico specificato.I bulloni ordinari sono generalmente più facili da installare e non richiedono attrezzature specializzate o controllo della coppia.
Applicazioni: I bulloni ad alta resistenza sono comunemente utilizzati nell'edilizia, nei progetti infrastrutturali, nei ponti, negli edifici e in altre applicazioni in cui sono previsti carichi pesanti o livelli di stress elevati.Sono essenziali per unire elementi strutturali in acciaio, come travi, colonne e capriate.I bulloni ordinari trovano impiego in applicazioni meno impegnative, tra cuiparti di macchine cncassemblaggio di mobili, componenti automobilistici, collegamenti non strutturali e fissaggi per uso generale.
Standard: I bulloni ad alta resistenza sono spesso prodotti e specificati secondo gli standard di settore, come ASTM A325 e ASTM A490 negli Stati Uniti.Questi standard definiscono i requisiti dei materiali, le proprietà meccaniche, le dimensioni e le procedure di installazione per i bulloni ad alta resistenza.I bulloni ordinari seguono in genere standard più generali, come ASTM A307, che coprono una gamma più ampia di applicazioni e requisiti di resistenza inferiori.
Cosa sono i bulloni ad alta resistenza?
Bullone con impugnatura ad attrito ad alta resistenza, la traduzione letterale inglese è: bullone di pre-serraggio ad attrito ad alta resistenza, abbreviazione inglese: HSFG.Si può vedere che i bulloni ad alta resistenza menzionati nella nostra costruzione cinese sono le abbreviazioni di bulloni di precarico ad attrito ad alta resistenza.Nella comunicazione quotidiana le parole “Attrito” e “Grip” vengono citate solo brevemente, ma molti ingegneri e tecnici hanno frainteso la definizione di base di bulloni ad alta resistenza.
Fraintendimento uno:
I bulloni con un grado di materiale superiore a 8,8 sono “bulloni ad alta resistenza”?
La differenza fondamentale tra i bulloni ad alta resistenza e i bulloni ordinari non è la resistenza del materiale utilizzato, ma la forma della forza.L'essenza è se applicare il precarico e utilizzare l'attrito statico per resistere al taglio.
Infatti, i bulloni ad alta resistenza (HSFG BOLT) menzionati nello standard britannico e in quello americano sono solo 8.8 e 10.9 (BS EN 14399 / ASTM-A325&ASTM-490), mentre i bulloni ordinari includono 4.6, 5.6, 8.8, 10.9, 12.9, ecc. (BS 3692 11 Tabella 2);si può vedere che la resistenza del materiale non è la chiave per distinguere i bulloni ad alta resistenza dai bulloni ordinari.
Corretta comprensione di "alta forza", dov'è la forza
Secondo GB50017, calcolare la resistenza alla trazione e al taglio di un singolo bullone ordinario (Tipo B) di grado 8.8 e di un bullone ad alta resistenza di grado 8.8.
Attraverso il calcolo, possiamo vedere che sotto lo stesso grado, il design eservizio cnc alluminioi valori di resistenza a trazione e resistenza a taglio dei bulloni ordinari sono superiori a quelli dei bulloni ad alta resistenza.
Allora dov’è il “forte” dei bulloni ad alta resistenza?
Per rispondere a questa domanda è necessario partire dallo stato di funzionamento di progetto dei due bulloni, studiare la legge di deformazione elasto-plastica e comprendere lo stato limite al momento del fallimento del progetto.
Curve sforzo-deformazione di bulloni ordinari e ad alta resistenza in condizioni di esercizio
Stato limite al fallimento della progettazione
Bulloni ordinari: la deformazione plastica della vite stessa supera il margine di progettazione e la vite viene danneggiata dal taglio.
Per le normali connessioni bullonate, si verificherà uno slittamento relativo tra le piastre di collegamento prima che la forza di taglio inizi a sopportare, quindi l'asta del bullone e la piastra di collegamento entrino in contatto, si verifica una deformazione elastico-plastica e la forza di taglio viene sopportata.
Bulloni ad alta resistenza: viene superato l'attrito statico tra le superfici di attrito effettive e si verifica lo spostamento relativo delle due piastre di acciaio, che è considerato danneggiato in considerazioni di progettazione.
Nella connessione bullonata ad alta resistenza, la forza di attrito sopporta prima la forza di taglio.Quando il carico aumenta al punto in cui la forza di attrito non è sufficiente a resistere alla forza di taglio, la forza di attrito statico viene superata e si verifica lo scorrimento relativo della piastra di collegamento (stato limite).Tuttavia, sebbene in questo momento sia danneggiata, l'asta del bullone è in contatto con la piastra di collegamento e può ancora utilizzare la propria deformazione elastico-plastica per resistere alla forza di taglio.
Malinteso 2:
La capacità portante dei bulloni ad alta resistenza è superiore a quella dei bulloni ordinari.È "ad alta resistenza"?
Dal calcolo di un singolo bullone si può vedere che la resistenza di progetto dei bulloni ad alta resistenza a trazione e taglio è inferiore a quella dei bulloni ordinari.La sua essenza ad alta resistenza è: durante il normale funzionamento, i nodi non possono avere alcuno slittamento relativo, cioè la deformazione elastico-plastica è piccola e la rigidità dei nodi è grande.
Si può vedere che nel caso di un dato carico del nodo di progetto, un nodo progettato con bulloni ad alta resistenza potrebbe non necessariamente risparmiare il numero di bulloni utilizzati, ma presenta una piccola deformazione, un'elevata rigidità e un'elevata riserva di sicurezza.È adatto per travi principali e altre posizioni che richiedono un'elevata rigidità dei nodi ed è conforme al principio di progettazione sismica di base di "nodi forti, elementi deboli".
La forza dei bulloni ad alta resistenza non risiede nel valore progettuale della propria capacità portante, ma nell'elevata rigidità dei suoi nodi progettuali, nelle elevate prestazioni di sicurezza e nella forte resistenza ai danni.
Confronto tra bulloni ad alta resistenza e bulloni ordinari
I bulloni ordinari e i bulloni ad alta resistenza sono molto diversi nei metodi di ispezione delle costruzioni a causa dei loro diversi principi di progettazione.
I requisiti di prestazione meccanica dei bulloni ordinari dello stesso grado sono leggermente superiori a quelli dei bulloni ad alta resistenza, ma i bulloni ad alta resistenza hanno un requisito di accettazione in più per l'energia d'impatto rispetto ai bulloni ordinari.
La marcatura dei bulloni ordinari e ad alta resistenza è il metodo base per l'identificazione in cantiere dei bulloni dello stesso grado.Poiché i valori calcolati per il valore di coppia dei bulloni ad alta resistenza nelle norme britannica e americana non sono gli stessi, è necessario identificare anche i bulloni delle due norme.
Bulloni ad alta resistenza: (M24, L60, grado 8.8)
Bulloni ordinari: (M24, L60, grado 8.8)
Si può vedere che i bulloni ordinari costano circa il 70% del prezzo dei bulloni ad alta resistenza.In combinazione con il confronto dei loro requisiti di accettazione, si può concludere che la parte premium dovrebbe essere quella di garantire le prestazioni di energia d'impatto (tenacità) del materiale.
Riassumere
Per un problema apparentemente semplice, non è semplice comprenderne l'essenza in modo profondo, esaustivo e corretto.La definizione, il significato e la profonda differenza tra bulloni ad alta resistenza e bulloni ordinari sono la premessa fondamentale per comprendere, utilizzare correttamente i bulloni ad alta resistenza ed eseguire la gestione della costruzione.
Visualizzazione:
1) In alcuni libri sulla struttura dell'acciaio si afferma infatti che i bulloni ad alta resistenza si riferiscono a bulloni la cui resistenza supera 8,8 gradi.Da questo punto di vista, innanzitutto, gli standard anglo-americani non lo supportano, e non esiste una definizione di “forte” e “debole” per un certo livello di forza.In secondo luogo, non soddisfa i “bulloni ad alta resistenza” menzionati nel nostro lavoro.
2) Per comodità di confronto, qui non viene considerata la sollecitazione di gruppi di bulloni complessi.
3) La forza portante della vite viene considerata anche nella progettazione del bullone ad alta resistenza portante, che sarà introdotto in dettaglio nel seguente "Confronto tra bulloni ad alta resistenza portanti e ad attrito".
Quanto ne sai sui bulloni ad alta resistenza?
Il nome completo dei bulloni ad alta resistenza in produzione è chiamato coppia di connessioni a bulloni ad alta resistenza e generalmente non viene indicato in breve come bulloni ad alta resistenza.
In base alle caratteristiche di installazione si divide in: bulloni a testa esagonale larga e bulloni a taglio torsionale.Tra questi, il tipo di taglio torsionale viene utilizzato solo nel livello 10.9.
In base al grado di prestazione dei bulloni ad alta resistenza, si divide in: 8.8 e 10.9.Tra questi ci sono solo bulloni esagonali di grandi dimensioni ad alta resistenza di grado 8.8.Nel metodo di marcatura, il numero prima del punto decimale indica la resistenza alla trazione dopo il trattamento termico;il numero dopo il punto decimale indica il rapporto di snervamento, cioè il rapporto tra il valore misurato del carico di snervamento e il valore misurato del carico di rottura a trazione..Grado 8.8 significa che la resistenza alla trazione dell'albero del bullone non è inferiore a 800 MPa e il rapporto di snervamento è 0,8;Grado 10.9 significa che la resistenza alla trazione dell'albero del bullone non è inferiore a 1000 MPa e il rapporto di snervamento è 0,9.
I diametri dei bulloni ad alta resistenza nella progettazione strutturale generalmente includono M16/M20/M22/M24/M27/M30, ma M22/M27 è la serie di seconda scelta e M16/M20/M24/M30 è la scelta principale in circostanze normali.
In termini di progettazione a taglio, i bulloni ad alta resistenza sono suddivisi in: bullone ad alta resistenza con pressione e tipo ad attrito con bullone ad alta resistenza in base ai requisiti di progettazione.
La capacità portante del tipo di attrito dipende dal coefficiente antiscivolo della superficie di attrito di trasmissione della forza e dal numero di superfici di attrito.Il coefficiente di attrito della ruggine rossa dopo la sabbiatura (pallinatura) è il più alto, ma è fortemente influenzato dal livello di costruzione in termini di funzionamento effettivo.Molte unità di supervisione hanno tutti sollevato la questione se lo standard possa essere abbassato per garantire la qualità del progetto.
La capacità portante del tipo portante dipende dal valore minimo della capacità di taglio del bullone e dalla capacità portante del bullone.Nel caso di una sola superficie di collegamento, la capacità portante al taglio del tipo ad attrito M16 è 21,6-45,0 kN, mentre la capacità al taglio del tipo portante a pressione M16 è 39,2-48,6 kN, e le prestazioni sono migliori di quelle del tipo a pressione tipo di attrito.
In termini di installazione, il processo di tipo portante è più semplice e la superficie di connessione deve solo essere pulita dall'olio e dalla ruggine galleggiante.La capacità portante a trazione lungo la direzione dell'albero è molto interessante nella normativa sulle strutture in acciaio.Il valore di progetto del tipo ad attrito è pari a 0,8 volte la forza di pretensione e il valore di progetto del tipo a pressione è uguale all'area effettiva della vite moltiplicata per il valore di progetto della resistenza alla trazione del materiale.Sembra che ci sia una grande differenza, infatti i due valori sono sostanzialmente gli stessi.
Quando si sopportano contemporaneamente forza di taglio e forza di trazione nella direzione dell'asse dell'asta, il tipo di attrito richiede che il rapporto tra la forza di taglio sopportata dal bullone e la capacità di taglio più la somma del rapporto di sollecitazione della forza assiale sopportata dalla vite alla capacità di trazione è inferiore a 1,0 e il tipo di pressione richiede È la somma del quadrato del rapporto tra la forza di taglio e la capacità di taglio del bullone più il quadrato del rapporto tra la forza assiale e la la capacità di trazione della vite è inferiore a 1,0, vale a dire, con la stessa combinazione di carico, lo stesso diametro del cuscinetto La riserva di sicurezza del design dei bulloni ad alta resistenza è superiore a quella dei bulloni ad alta resistenza del tipo ad attrito .
Considerando che sotto l'azione ripetuta di forti terremoti, la superficie di attrito della connessione potrebbe cedere, e la capacità di taglio in questo momento dipende ancora dalla capacità di taglio del bullone e dalla capacità di pressione della piastra.Pertanto, la normativa sismica stabilisce la capacità di taglio ultima dei bulloni ad alta resistenza. Formula per il calcolo della capacità portante.
Sebbene il tipo a pressione abbia un vantaggio nel valore di progettazione, poiché appartiene al tipo a rottura per compressione e taglio, i fori dei bulloni sono fori dei bulloni del tipo a poro simili ai bulloni ordinari e la deformazione sotto carico è molto maggiore di quella di il tipo ad attrito, quindi i bulloni ad alta resistenza sopportano la pressione. Il tipo viene utilizzato principalmente per connessioni di componenti non sismiche, connessioni di componenti di carico non dinamico e connessioni di componenti non ripetitive.
Anche gli stati limite di servizio normali di questi due tipi sono diversi:
La connessione di tipo ad attrito si riferisce allo slittamento relativo della superficie di attrito della connessione sotto la combinazione di base dei carichi;
La connessione portante si riferisce allo slittamento relativo tra le parti di collegamento sotto la combinazione standard di carico;
Bullone comune
1. I bulloni ordinari si dividono in tre tipologie: A, B e C. I primi due sono bulloni raffinati, meno utilizzati.In generale, i bulloni ordinari si riferiscono ai bulloni ordinari di livello C.
2. In alcune connessioni temporanee e connessioni che devono essere smontate, vengono comunemente utilizzati bulloni ordinari di livello C.I bulloni comuni comunemente utilizzati nelle strutture edili sono M16, M20, M24.Alcuni bulloni grezzi nell'industria meccanica possono avere un diametro relativamente grande e vengono utilizzati per scopi speciali.
Bulloni ad alta resistenza
3. Il materiale dei bulloni ad alta resistenza è diverso dai bulloni normali.I bulloni ad alta resistenza vengono generalmente utilizzati per collegamenti permanenti.Comunemente utilizzati sono M16~M30.Le prestazioni dei bulloni ad alta resistenza sovradimensionati sono instabili e devono essere utilizzate con cautela.
4. Il collegamento a bullone dei componenti principali della struttura dell'edificio è generalmente collegato tramite bulloni ad alta resistenza.
5. I bulloni ad alta resistenza consegnati dalla fabbrica non sono classificati come a pressione o ad attrito.
6. Sono bulloni ad alta resistenza del tipo ad attrito o bulloni ad alta resistenza a pressione?In effetti, c'è una differenza nel metodo di calcolo del progetto:
1) Per i bulloni ad alta resistenza del tipo ad attrito, lo scorrimento tra le piastre è considerato come stato limite della capacità portante.
2) Per i bulloni ad alta resistenza portanti, lo scorrimento tra le piastre è considerato come lo stato limite di normale utilizzo e la rottura della connessione è considerata come lo stato limite della capacità portante.
7. I bulloni ad alta resistenza del tipo ad attrito non possono sfruttare completamente il potenziale dei bulloni.Nelle applicazioni pratiche, i bulloni ad alta resistenza del tipo ad attrito dovrebbero essere utilizzati per strutture molto importanti o strutture soggette a carichi dinamici, soprattutto quando il carico provoca sollecitazioni inverse.In questo momento il potenziale del bullone non utilizzato può essere utilizzato come riserva di sicurezza.In altri luoghi, per ridurre i costi, dovrebbero essere utilizzati bulloni ad alta resistenza che sopportano la pressione.
La differenza tra bulloni ordinari e bulloni ad alta resistenza
8. I bulloni ordinari possono essere riutilizzati, ma i bulloni ad alta resistenza non possono essere riutilizzati.
9. I bulloni ad alta resistenza sono generalmente realizzati in acciaio ad alta resistenza (acciaio n. 45 (8.8s), 20MmTiB (10.9S), che sono bulloni precompressi. Il tipo a frizione utilizza una chiave dinamometrica per applicare la precompressione specificata e il il tipo a pressione svita la testa del fiore di pruno. I bulloni ordinari sono generalmente realizzati in acciaio ordinario (Q235) e devono solo essere serrati.
10. I bulloni ordinari sono generalmente di grado 4.4, grado 4.8, grado 5.6 e grado 8.8.I bulloni ad alta resistenza sono generalmente di grado 8.8 e 10.9, di cui il grado 10.9 è la maggioranza.
11. I fori delle viti dei bulloni ordinari non sono necessariamente più grandi di quelli dei bulloni ad alta resistenza.In effetti, i bulloni ordinari hanno fori per le viti relativamente piccoli.
12. I fori delle viti dei bulloni ordinari di grado A e B sono generalmente solo 0,3~0,5 mm più grandi dei bulloni.I fori delle viti di classe C sono generalmente 1,0~1,5 mm più grandi dei bulloni.
13. I bulloni ad alta resistenza del tipo a frizione trasmettono i carichi per attrito, quindi la differenza tra l'asta della vite e il foro della vite può raggiungere 1,5-2,0 mm.
14. Le caratteristiche di trasmissione della forza dei bulloni ad alta resistenza portanti servono a garantire che, in condizioni di utilizzo normale, la forza di taglio non superi la forza di attrito, che è la stessa di quella dei bulloni ad alta resistenza del tipo ad attrito.Quando il carico aumenta nuovamente, si verificherà uno slittamento relativo tra le piastre di collegamento e la connessione si basa sulla resistenza al taglio della vite e sulla pressione della parete del foro per trasmettere la forza, che è la stessa di quella dei normali bulloni, quindi il la differenza tra la vite e il foro della vite è leggermente più piccola, 1,0-1,5 mm.
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Orario di pubblicazione: 01-giu-2023