Архивно експертно съдържание: Статията запазва исторически примери и твърдения за заварени стоманени греди, мостове и ферми, но не е проект, изчисление, спецификация на съединението, план за заваряване, квалификация на процедурата, оценка на умората или ръководство за ремонт. Материалът, заваряемостта, якостта, дебелината, подготовката на фугата, пълнежният материал, предварителното загряване, последователността, остатъчните напрежения, допустимите отклонения, корозията, огънят, умората и контролът трябва да бъдат определени в съответствие с конкретния проект и приложимите стандарти. Лагерните съединения са проектирани, изпълнени и контролирани от лица с подходяща квалификация.
Саво Кусич днес се фокусира върху дървени прозорци, дърво-алуминиеви прозорци, прозорци по поръчка, врати и заявки за оферта. Тази статия остава исторически архив и не представлява оферта за проектиране, заваряване, тестване или подсилване на стоманени конструкции.
Пълни заварени скоби
Напречни сечения на скоби
Прегледът е даден от фиг. 1 и 2. Сл. 1a показва опора, подсилена със заварени ремъчни ламели. Секции с произволен капацитет на натоварване могат да бъдат сглобени от широка стомана и листове (фиг. 1b до e). Отворената фуга между ъгловите шевове трябва да се избягва чрез заточване на вертикалния лист (фиг. 1c). Напречното сечение на опората може да се адаптира към необходимия съпротивителен момент с допълнителни ремъчни ламели. Секциите на фиг. 2d до f имат предимството, че шевът на интерфейса идва в зоната с по-малка дебелина на реброто. Тук шевовете могат да се изследват особено лесно с рентгенови лъчи.
Изображение 1 — секции от заварени опори.
Снимка 2 — секции от опори, направени от специални профили.
Контрол на заваряване: радиографското изпитване използва йонизиращо лъчение и се извършва само при контролирани условия от оторизирани експерти. Изборът на метод за контрол, обхватът на приемане и критериите за качество се определят от проекта и стандарта; проверката на снимката или външната повърхност не е доказателство за вътрешното качество на заваръчния шев.
Продължение на вертикален лист
Разработката протече по напълно подходящ начин. Извършени са разширения с жартиери. Кръстовидното разширение не придоби голямо значение в мостостроенето, но все пак се оказа добро в строителството на сгради. Тъй като вертикалните удължения на интерфейса бяха неикономични поради ниските допустими напрежения, бяха открити удължения с увеличена дължина на шева.
Универсални битове
Фиг. 3 показва продължението на главната греда на магистрален мост с подсилено ребро. Сл. 4 дава продължение на един магистрален мост. В най-добрия случай това разширение не се различава по външен вид и начин на действие от неудължената опора, само якостта на умора е малко по-ниска. Решението за разширение зависи от това дали е разширение за работилница или разширение за монтаж. Тъй като в сервиза се предлагат по-добри инструменти, заваряването на място е ограничено, ако е възможно. Сл. 5 показва разделянето на един лъч с дължина 63m. Подпорите бяха доставени на строителната площадка на участъци с дължини 38m и 25m, като бяха заварени само разширенията, обозначени с “B”. Монтажните удължители са направени като U-образни удължители, за да се избегне заваряване отгоре.
Изображение 3 — продължение на мостовата греда на магистралата близо до Хатенхайм.
Изображение 4 — исторически детайл за продължението на мостовата греда.
Снимка 5 — график на разширенията на цеха и сглобяването.
Непрекъснатите пълни греди се заваряват по време на напредъка на монтажа през отвори без скеле, като напр. близо до пътен мост с отвори 42m. Частите на опората бяха монтирани с плаващ кран и след монтажа на всички елементи бяха заварени. В същото време основните опори бяха закрепени с винтове с помощта на жартиери с отвори (фиг. 6). През дупките в жартиерите можеше да се завари по-голямата част от шева на вертикалния лист, преди жартиерите да трябва да бъдат премахнати. Сл. 6 съдържа допълнителна информация за подготовката на U-образни шевове за специални профили в горния и долния пояс.
Изображение 6 — временни жартиери със заварени отвори за достъп.
Сглобяване и работа на място: исторически примери с плаващ кран, временно закрепване, работа на люкове и заваряване на място не са план за сглобяване. Необходими са изчисляване на временни условия, план за повдигане и закрепване, контрол на геометрията, защита от падане, пожар и дим и проследим контрол на всяка връзка преди отстраняването на временните опори.
Усилватели
Необходимо е плътните заварени опори да се укрепят добре срещу изпъкналостта на вертикалния лист и страничното изкълчване на коланите, освен това огъването по време на заваряване трябва да се поддържа на ниско ниво. Напреженията на свиване върху вертикални усилващи елементи бяха изследвани от O. Графика-а. По време на изследваната последователност от работи (първо бяха заварени усилващите елементи, след това основните шевове) се появиха значителни напрежения на свиване в усилващите елементи и близките ленти от вертикална ламарина. Ако усилващите елементи вече са върху коланите преди основните шевове да бъдат изтеглени, тогава се предотвратява свиването на ламелите на колана. В ламелите на колана се появяват вълнообразни извивки в надлъжна посока до 2mm, в напречна посока около 0,25mm (фиг. 7). Следователно трябва да е имало значителни напрежения на огъване в двете посоки в ламелите на колана. Носещата способност беше ограничена от появата на големи деформации, а не от якостта на скъсване на долния пояс. Според резултатите от изпитването на умора се изисква за мостовете да се монтират добре прилягащи плочи между усилващите елементи и колана, които се закрепват към усилващите елементи с челна заварка. Усилвателите и връзките се изрязват така, че основният шев да остане свободен (фиг. 8). В строителната индустрия в повечето случаи няма съмнение, че усилващите елементи се заваряват директно към гредите. По-добре е да избягвате да режете шевовете и да ги натрупвате твърде много.
Снимка 7 — деформация на колани по време на заваряване.
Изображение 8 — укрепване с добре пасващи плочки.
Свиване, деформации и умора: резултатите от историческите тестове не могат да бъдат прехвърлени към друг детайл без изчисление. Усилващите елементи, краищата на заварките, кръстосването на шевовете, допустимите отклонения и последователността на работа влияят върху остатъчните напрежения, изкълчването и якостта на умора; неприемливите пукнатини и деформации не се решават чрез допълнително заваряване без одобрена ремонтна процедура.
Пълни скоби и рамки
Подпори за арки и тънки арки
Арк брекетите предлагат нещо специално в сравнение с истинските пълни брекети. Въпреки това, връзките на двустенни конзолни арки към едностенни усилващи греди, както е извършено на двата най-големи заварени магистрални моста, са сред най-интересните конструкции, които са били заварени. На магистралния мост над Лех близо до Дуисбург беше използвано масивно машинно парче кована стомана в крайния възел, за да се улесни заваръчната работа. Този (фиг. 9) поема силите от дъгата и ги прехвърля към усилващата греда. Доставя се със здрав изход 50 mm, който преминава през единичен слот към горния пояс на усилващата греда и е заварен към вертикалната плоча, подсилена до дебелината на 50 mm.
Изображение 9 — краен възел на сводестия мост.
Рамкови конструкции
В ъглите на рамката най-добре се виждат предимствата на техниката на заваряване, която позволява без особени затруднения да се правят сложни форми. Единият ъгъл на рамката с голямо натоварване е показан на фиг. 10. Конструкцията е със заварени цехови разширения. Монтажните удължители са закрепени с помощта на самонарезни винтове. При заваряване на усилватели между краката на съединените опори възникват големи напрежения на свиване, които понякога водят до пукнатини. Напреженията на свиване са значително намалени, когато вместо пълните ребра (фиг. 11a) се заваряват само крила (фиг. 11b).
Изображение 10 — ъгъл на опора на рамката.
Фигура 11 — подробно сравнение на усилване на заварената връзка.
Изображение 12 — Белгийски мостов възел с рамкови опори.
Връзки на надлъжни опори, твърди на огъване
В решетката на настилката на мостове може да се постигне голямо опростяване чрез прилагане на заварени връзки. Якостта на умора на връзките на надлъжни опори и др. при натоварване на огъване се осветява чрез тестове O. Graf-a (фиг. 13). Следователно връзката със шев към интерфейса от опънатата страна има по-висока якост на умора при равномерно напрежение на огъване σUb отколкото връзката, при която опънатият крак е свързан чрез ъглови шевове.
Изображение 13 — исторически варианти на надлъжни опорни връзки.
Мрежата поддържа
Заварени решетъчни конструкции
Формите и връзките на по-старите решетки са копия на конструкции с нитове (фиг. 14). Това е нецелесъобразно, специалните свойства на заварените съединения трябва да се вземат предвид при избора на напречните сечения. По-голямата твърдост на всички връзки в сравнение с нитованите възли също е важна. Връзките на диагонални пръти във възлите на решетката с по-големи усилия, особено на строителната площадка, са трудни за изпълнение. Тъй като тук става въпрос за връзките с ъгловите шевове, якостта на умора е сравнително ниска. Напълно заварени, т.е. и във възлите на заварената решетка, следователно само в някои специални области на стоманени конструкции. Например с покривни връзки, с кранове, които не са силно динамично натоварени и т.н.
Изображение 14 — заварен възел на решетъчна опора.
На първо място, плоските стомани и ламарина се вземат предвид за формиране на напречно сечение. При заварените конструкции без особени затруднения се изработват кухи профили, които имат предимството на пресованите пръти поради тяхната твърдост на усукване. Специалният случай на кръгла тръба заслужава специално внимание. Широко приложение са намерили заварените тръбни конструкции, напр. при изграждането на кранове или леки конструкции в строителната индустрия. В случай на продължаване и свързване на кухи профили, всъщност трябва да се вземат предвид някои конструктивни трудности и допълнителни разходи. Заварените секции често се събират в краищата, така че връзката да може да бъде занитена по-лесно (фиг. 15). Специалните мерки, необходими в цеха и на строителната площадка за заварени решетъчни конструкции, затрудняват прилагането им, освен ако не става дума за опори с леко или предимно статично натоварване. При динамично натоварените решетки и при тези с големи усилия важеше правилото да се заваряват само отделни елементи, но взаимното им свързване се осъществява с помощта на винтове. На първо място, трудностите при инсталирането бяха отстранени; и решетките, направени от заварени елементи, могат да бъдат монтирани съгласно същите процедури като тези, направени от нитовани пръти.
Фигура 15 — оформяне на края на кухата секция за свързване.
Възловите листове, които едновременно приемат диагоналите, се занитват по обичайния начин към ребрата на коланите или се заваряват челно с тях (фиг. 16a). Последният има недостатъка на “началните ъглови шевове”, които са вредни за якостта на умора на трегера. Решителна стъпка към правилното оформяне на фермени мостове чрез заваряване беше направена при железопътния мост над Рейн близо до Майнц (Кайзеров мост). Там, на 50 mm, подсилени възлови листове с челни шевове са вмъкнати във вертикални листове от дебели колани 30 mm. Преходите са плавни, оформянето се вижда от фиг. 16b. Удълженията на ремъчните пръти са разположени до възлите.
Фигура 16 — възлови листове на вятърна връзка и железопътен мост над Рейн близо до Майнц (Кайзеров мост, 1954).
Подсилване чрез заваряване
Последващата армировка на стоманени конструкции е една от най-трудните работи, особено когато трябва да се извършва върху натоварена конструкция. При връзките с нитове вмъкването на армировки, пробиването и свързването към съществуващи части отнема време и е скъпо. Тъй като заваряването е възможно без продължителна предварителна подготовка, както и без прекъсване на съществуващите средства за свързване, беше близо да опитаме да заварим армировката на напречните сечения и връзките на решетките. Съвместното действие на нитовете и заваръчните шевове при възприемане на сили в пръти е разгледано подробно теоретично и експериментално. Въпреки това, при практическо приложение се появиха пукнатини и счупвания от умора, отчасти само след продължителна употреба. Причините за тези трудности са ефектите от заваръчни прорези и внезапни промени в сечението, а някои от появилите се пукнатини са причинени от големи напрежения от свиване.
Укрепване на съществуваща структура: заваряването на натоварена или стара стомана може да доведе до пукнатини, крехко счупване, локална загуба на стабилност и нов път на сила. Преди работа трябва да се определи материалът, съществуващите повреди и умора, действителното натоварване, заваряемостта, последователността на освобождаване на товара и временната застраховка. Армирането се извършва само по одобрен проект и процедура, с надзор и контрол.
Комбиниране на заваряване, занитване и завинтване
Беше забранено едновременното прилагане на заваряване и занитване. Специално внимание беше обърнато на „напълно заварени конструкции“, в които нитове и винтове бяха напълно избегнати. Днес заваряването и занитването отново се прилагат паралелно върху един и същи обект. В много случаи е целесъобразно да се заваряват само цеховите надстройки, а напротив, да се занитват сглобяемите. Прилагането на двата типа свързване в едно и също продължение трябва да се избягва, тъй като не може да се постигне ясно разпределение на силите поради свиване, свързано със заваряване и плъзгане на нитове/болтове.
Последна забележка: съвместното действие на заварки, нитове и винтове не трябва да се приема без модел за изчисление, определена последователност на изпълнение, допуски и контрол на приплъзването. За всеки носещ детайл трябва да се знае пътя на силата, категорията на умора, достъпността за заваряване и проверка, допустимите дефекти и план за поддръжка през целия живот на конструкцията.