Pregunta:
¿Son aceptables los pernos estructurales estándar para todos los climas fríos?
hazzey
2015-02-08 02:05:11 UTC
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Las especificaciones para pernos estándar (ASTM A 325) no enumeran las temperaturas mínimas de servicio. Estoy pensando en aplicaciones al aire libre como Alaska o Canadá (mínimos de -60F) y me pregunto si las bajas temperaturas tendrían un efecto en los pernos.

Hay un tipo de perno ( ASTM A 320) que tiene un grado que especifica pruebas a bajas temperaturas (-150F). Esos tornillos parecen ser para instalaciones criogénicas. Parece que esto es un exceso para la mayoría de las ubicaciones al aire libre donde la temperatura más fría jamás registrada en la tierra es de aproximadamente -128F en la Antártida.

¿Es el frío una preocupación para los pernos estructurales estándar? ? ¿Existen estándares europeos que puedan aplicarse?

La Guía RCSC (http://www.boltcouncil.org/files/2ndEditionGuide.pdf) aborda este tema en la sección 2.7. Sin embargo, no tienen una guía específica, simplemente "la mecánica de las fracturas es complicada". Hace referencia a un par de otras fuentes para obtener más información. No tengo conocimiento de ninguna guía más específica en las especificaciones RCSC o AISC.
@Ethan48: Son exactamente secciones en códigos como ese que me asustan. Decir que algo * podría * ser un problema sin dar ninguna orientación no ayuda. Quiero hacer proyectos, no usar el dinero de mi cliente para financiar investigaciones.
¡Convenido! No muy informativo, y nada prescriptivo, simplemente ominoso. Lo siento, no tengo más conocimientos sobre el tema.
¿Cómo se compara el precio del perno 'criogénico' con el 'estándar' (y con el valor total del proyecto)? Es exagerado solo si tiene un impacto significativo en el presupuesto, de lo contrario es solo un 'margen de seguridad generoso';) (como en nuestro caso, pedimos tableros de 'calidad industrial' donde el 'consumidor' sería suficiente, duplicando el costo del tablero pero aumentando el costo del producto final en un 0,3% y superar las especificaciones requeridas en lugar de 'solo', y hacer que el producto funcione en condiciones adversas en lugar de explicarle al cliente que se supone que no deben usarlo en estas condiciones).
One responder:
#1
+4
Trevor Archibald
2015-02-09 00:44:58 UTC
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Para responder a su pregunta sin rodeos, sí, el frío puede ser una preocupación para los pernos estructurales estándar, porque el frío puede ser una preocupación para casi cualquier metal o plástico. Puedo dar una idea de por qué el frío es un factor, pero quiero dejar claro que no puedo hacer una recomendación sobre rangos de temperatura aceptables para los pernos estándar, por lo que si no puede encontrar algunos datos para garantizar el funcionamiento adecuado de ellos, puede ser mejor usar los pernos de baja temperatura para estar seguro.

En los metales, este fenómeno se conoce como la transición dúctil-frágil, que se produce a una temperatura específica en función del material y la velocidad de deformación. Tenga en cuenta que esto significa que depende de la rapidez con que deforme el material, no de la fuerza que aplique.

Hay dos tipos de deformación, elástica (donde el material vuelve a su forma original) y plástica (donde el material se deforma permanentemente). A nivel molecular, la deformación elástica ocurre cuando los enlaces entre moléculas en el el material se estira. Debido a que no se produce ningún cambio permanente en la estructura, el material puede conservar su forma original. Sin embargo, en cierto punto, la estructura comienza a cambiar, a menudo en forma de movimiento de dislocación. Los defectos existentes en el material comienzan a moverse, y este movimiento no puede revertirse espontáneamente, provocando el cambio permanente.

La facilidad y velocidad del movimiento de dislocación se basa en parte en la temperatura. La temperatura es una medida de energía, y si hay más energía en un material, parte de esa energía se destina al movimiento de dislocación. Esto es importante porque el movimiento de dislocación puede ayudar a prevenir fracturas. Existen grietas en todas las partes, son imposibles de evitar y las partes se fracturarán en esas grietas porque la tensión se concentra allí y el material es naturalmente más débil.

En estas grietas, parte de la energía se destina a formar nuevas superficies (propagando la grieta más hacia la pieza). La mayor parte del resto de la energía se destina a mover las dislocaciones deformando plásticamente el material. Si el material es demasiado resistente a la deformación (demasiado frágil), no se disipará energía por deformación, dejando más energía disponible para la propagación de grietas. Esto es lo que hace que los metales sean más propensos a fracturarse a temperaturas más bajas. A una cierta temperatura crítica, el material se vuelve más frágil que dúctil y su tenacidad a la fractura se reduce significativamente.

Determinar esta temperatura no es simple desde un punto teórico, y creo que generalmente se hace de manera experimental.

Este documento es lo que utilicé para refrescar mi memoria de mi clase de comportamiento de materiales moleculares, es buena información, pero no me preocuparía por empantanarme en las matemáticas porque es increíblemente complejo para casos no simplificados. Sin embargo, las explicaciones no son tan malas.

Como dije en la parte superior, la respuesta simple es sí, afectará la resistencia del perno, y creo que los estándares son reacios a dar respuestas específicas si el perno no está diseñado para un rango de temperatura porque el tamaño del perno, el tamaño del defecto y el tipo de carga pueden afectar esto.

Ha hecho un buen trabajo agregando antecedentes de lo que me preocupa. Esta es la razón por la que los aceros estructurales se someten a pruebas Charpy.


Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 3.0 bajo la que se distribuye.
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