★ Soldadura
Ventajas: Fuerte adaptabilidad a formas geométricas; Construcción sencilla; Sin debilitar la sección transversal, se puede lograr una operación automatizada; Buen sellado de la conexión y alta rigidez estructural
Desventajas: Altos requerimientos de material; En la zona afectada por el calor, es fácil provocar cambios locales en el material; La tensión residual de la soldadura y la deformación residual reducen la capacidad de carga de los componentes comprimidos; Las estructuras de soldadura son sensibles a las grietas; El problema de la fragilidad por frío a baja temperatura es más prominente
★ Remachado
Ventajas: Transmisión de fuerza confiable, buena tenacidad y plasticidad, fácil inspección de calidad y buena resistencia a cargas dinámicas.
Desventajas: Construcción compleja, alto costo del acero y mano de obra.
★ Conexión de perno ordinaria
Ventajas: Carga y descarga cómoda, equipamiento sencillo.
Desventaja: Cuando la precisión del perno es baja, no es adecuado para ser cortado; cuando la precisión del perno es alta, el procesamiento y la instalación son complejos y el precio es alto.
★ Conexión de perno de alta resistencia
Ventajas: El tipo de fricción tiene una pequeña deformación por cizallamiento y un buen rendimiento elástico, especialmente adecuado para estructuras sometidas a cargas dinámicas. La capacidad de carga del tipo de presión es mayor que la del tipo de fricción y la conexión es compacta.
Desventajas: Tratamiento de superficie de fricción, proceso de instalación ligeramente complejo y costo ligeramente alto; La deformación por corte de las conexiones de soporte de presión es grande y no debe usarse en estructuras que soporten cargas dinámicas.
2. Características de las uniones soldadas y estructuras soldadas
1. Ventajas y desventajas de las conexiones soldadas
En comparación con las conexiones con remaches y pernos, las conexiones soldadas tienen las siguientes ventajas:
1) No es necesario perforar, lo que ahorra mano de obra y tiempo;
2) Los componentes de cualquier forma se pueden conectar directamente, lo que hace que la construcción de la conexión sea conveniente;
3) Buena hermeticidad al aire y al agua, alta rigidez estructural y buena integridad general.
Desventajas:
1) Hay una zona afectada por el calor cerca de la soldadura y el material se vuelve quebradizo;
2) La tensión residual de la soldadura hace que la estructura sea propensa a fallas frágiles y la deformación residual provoca cambios en la forma y el tamaño de la estructura;
3) Una vez que aparecen grietas en la soldadura, éstas se expanden con facilidad.
2. Defectos comunes de soldadura:
Grietas, poros, soldadura incompleta, inclusión de escoria, socavaduras, quemaduras, picaduras, colapso, soldadura incompleta.
3. Inspección de calidad de la soldadura:
Métodos de inspección de la calidad de la costura de soldadura: inspección visual, prueba ultrasónica, inspección por rayos X
Clasificación de la calidad de la soldadura: Las soldaduras de primer nivel deben pasar la inspección visual, la prueba ultrasónica y la inspección de rayos X; las soldaduras secundarias requieren inspección visual y prueba ultrasónica para ser calificadas; la costura de soldadura de tercer nivel debe pasar la inspección visual.
3. Tipo de conexión de costura de soldadura y tipo de costura de soldadura
1. Tipo de conexión de soldadura
Según la posición relativa de dos piezas soldadas, se dividen en junta plana, junta traslapada, junta en T (superior) y junta de esquina.
2. Tipo de costura de soldadura
1) Las soldaduras a tope se clasifican según la fuerza y la dirección de la soldadura:
a) Costura recta: La dirección de la fuerza aplicada es ortogonal a la dirección de la costura de soldadura.
b) Costura diagonal: la dirección de la fuerza aplicada se cruza diagonalmente con la dirección de la costura de soldadura.
2) Las soldaduras de esquina se clasifican según su tensión y dirección de soldadura:
a) Costura final: La dirección de la fuerza es perpendicular a la longitud de la costura de soldadura.
b) Costura lateral: La dirección de la fuerza aplicada es paralela a la dirección de la longitud de la costura de soldadura.
3) Según la continuidad del cordón de soldadura:
a) Costura de soldadura continua: con buena tensión
b) Soldaduras intermitentes: propensas a la concentración de tensiones.
4) Según la ubicación de la construcción:
Soldadura superior, soldadura vertical, soldadura horizontal y soldadura por encima de la cabeza, entre las cuales la posición de construcción de soldadura superior es la mejor, por lo que la calidad de la soldadura también es la mejor, mientras que la soldadura por encima de la cabeza es la peor.
Requisitos para la disposición y construcción de pernos
1. Requisitos que deben cumplirse para la disposición de los pernos
1) Requisitos de fuerza:
Cuando la distancia final de los pernos en la dirección de la fuerza es demasiado pequeña, existe la posibilidad de que se produzcan cortes o desgarros en el acero (distancia final mayor o igual a 2d0). Cuando la distancia entre cada fila de pernos y la distancia de la línea es demasiado pequeña, el componente puede dañarse a lo largo de una línea discontinua o una línea recta. En el caso de los componentes comprimidos, cuando la distancia entre los pernos a lo largo de la dirección de la acción es demasiado grande, es probable que se produzcan fenómenos de abultamiento y apertura entre las placas conectadas.
2) Requisitos de construcción: Para evitar la corrosión causada por la inmersión en humedad después de la deformación del tablero y para limitar el torque máximo en el orificio del tornillo;
3) Requisitos de construcción: Para facilitar el apriete de los pernos, deje un espacio adecuado (diferentes herramientas tienen diferentes requisitos).
2. Disposición de los pernos
Cálculo de tornillos ordinarios
1. Rendimiento de trabajo de los pernos.
Clasificados por rendimiento bajo tensión: pernos de corte, pernos de tracción y pernos de corte de tracción.
Pernos resistentes al corte: soportan presión contra la pared del agujero y transmiten la fuerza de corte a través de los tornillos;
Perno de tracción: depende del perno para la tensión;
Perno de corte: depende simultáneamente del perno para la transmisión de fuerza de corte y de tracción
Modo de falla del perno
a) Corte de pernos;
b) Falla de compresión de la pared del orificio de la placa de acero;
c) La placa de acero tiene un área de sección transversal neta que se rompe debido al debilitamiento de los orificios de los tornillos;
d) La placa de acero se corta debido a la pequeña distancia entre los extremos de los orificios del tornillo o el centro del orificio del tornillo (distancia final e3 mayor o igual a 2d0);
e) El tornillo puede doblarse o cortarse debido a que es demasiado largo o porque el orificio del tornillo es más grande que el diámetro del tornillo (espesor de la pila menor o igual a 5d);
Entre ellos, los dos últimos tipos de daños están garantizados mediante la construcción, mientras que los tres primeros necesitan ser calculados y garantizados.
Rendimiento de uniones atornilladas de alta resistencia
1. Nivel de rendimiento y materiales
Nivel de rendimiento: Los pernos de alta resistencia tienen niveles de rendimiento de 8.8 y 10.9. Materiales: El acero utilizado para el grado 8.8 incluye acero 40B, acero 45 y acero 35, mientras que el acero utilizado para el grado 10.9 incluye acero 20MnTiB y acero 35VB. El número antes del punto decimal de la división de nivel es la resistencia mínima a la tracción del perno después del tratamiento térmico, y el número después del punto decimal es la relación de resistencia a la fluencia. La resistencia mínima a la tracción del acero de grado 8.8 es fu=800N/mm2, fy/fu=0.8; el de grado 10.9 es fu=1000N/mm2, fy/fu=0.9. Los agujeros utilizados son agujeros de Clase II.
2. Rendimiento de la fuerza
Las conexiones de pernos de alta resistencia se dividen en conexiones de tipo fricción, conexiones de tipo compresión y conexiones de pernos de alta resistencia que soportan la tensión en función de sus características de tensión. La estructura y la instalación de los pernos son básicamente las mismas.
Pernos de alta resistencia de tipo fricción: la carga se transmite a través de la fricción y la capacidad de carga máxima se basa en una fuerza de corte igual a la fuerza de fricción. Por lo tanto, la diferencia entre el tornillo y el orificio del tornillo puede alcanzar 1.5-2.0mm. La conexión de los pernos de alta resistencia de tipo fricción tiene menos deformación, menor capacidad de carga y buena resistencia a la fatiga y a la carga dinámica en comparación con los pernos de alta resistencia de tipo presión.
Pernos de alta resistencia con capacidad de carga: la conexión depende de la resistencia al corte del tornillo y de la presión sobre la pared del orificio para transmitir la fuerza, y la capacidad de carga máxima está determinada por la falla del perno o la placa de acero. La forma de falla posible es la misma que la de los pernos de corte ordinarios, por lo que la diferencia entre el tornillo y el orificio del tornillo es ligeramente menor, de entre 1,2 y 1,5 mm. Las conexiones de pernos de alta resistencia con capacidad de carga tienen una alta capacidad de carga pero una gran deformación por corte, por lo que generalmente solo se utilizan para conexiones en estructuras que soportan cargas estáticas y cargas dinámicas indirectas.
Pernos de alta resistencia que soportan tensión: La conexión depende de que los pernos soporten fuerzas externas bajo tensión, y se debe garantizar que la pila de placas esté siempre comprimida y no se separe como el estado de capacidad de carga máxima.
Pretensado de pernos de resistencia
Métodos de aplicación de pretensado: método de torsión, método de ángulo y método de corte por torsión
Método de ángulo: Determine el ángulo requerido para cumplir con los requisitos de pretensión a través de pruebas de proceso y utilice ángulos fijos en la ingeniería real, lo cual no es preciso;