Contingut d’experts en arxius: L’article conserva exemples històrics i afirmacions de bigues, ponts i encavallades d’acer soldades, però no és un manual de disseny, càlcul, especificació d’unió, pla de soldadura, qualificació de procediments, avaluació de fatiga o manual de reparació. El material, la soldabilitat, la tenacitat, el gruix, la preparació de les juntes, el material de farciment, el preescalfament, la seqüència, les tensions residuals, les toleràncies, la corrosió, el foc, la fatiga i el control s’han de determinar segons el projecte específic i les normes aplicables. Les juntes dels coixinets estan dissenyades, executades i controlades per persones degudament qualificades.
Avui, Savo Kusić se centra en finestres de fusta, finestres de fusta-alumini, finestres personalitzades, porta i sol·licituds de pressupost. Aquest article continua sent un arxiu històric i no representa una oferta per dissenyar, soldar, provar o reforçar estructures d’acer.
Soportes soldats complets
Seccions de suports
La fig.1i2. Sl.1i mostra el suport reforçat amb làmines de cinturó soldades. Les seccions de capacitat de càrrega arbitrària es poden muntar amb acer ample i xapa (fig.1b a e). S’ha d’evitar una unió oberta entre les costures de les cantonades afilant la làmina vertical (fig.1c). La secció transversal del suport es pot adaptar al moment de resistència requerit amb llistons de cinturó addicionals. Les seccions de la fig.2d a f tenen l’avantatge que la costura de cara arriba a la zona de menys gruix de la costella. Aquí, les costures es poden examinar especialment fàcilment amb raigs X.
Imatge1— seccions de suports soldats.
Imatge2— seccions de suports fetes de perfils especials.
Control de soldadura: les proves radiogràfiques utilitzen radiacions ionitzants i només es realitzen en condicions controlades per experts autoritzats. L’elecció del mètode de control, l’abast d’acceptació i els criteris de qualitat estan determinats pel projecte i la norma; la inspecció de la foto o de la superfície externa no és una prova de la qualitat interna de la soldadura.
Continuació del full vertical
El desenvolupament va tenir lloc d’una manera totalment adequada. Es van realitzar ampliacions amb lligams. L’extensió cruciforme no va guanyar molta importància en la construcció de ponts, però tot i així va demostrar ser bona en la construcció d’edificis. Atès que les extensions verticals de la interfície eren antieconòmiques a causa de les petites tensions permeses, es van trobar extensions amb una major longitud de la costura.
Extensions universals
Sl.3mostra l’ampliació de la biga principal d’un pont d’autovia amb un nervi reforçat. Sl.4dóna la continuació d’un pont a la carretera. En el seu millor moment, aquesta extensió no difereix en aparença i mode d’acció del suport no estès, només la resistència a la fatiga és lleugerament inferior. La solució d’ampliació depèn de si es tracta d’una ampliació de taller o d’una ampliació de muntatge. Com que hi ha millors eines disponibles al taller, la soldadura in situ és limitada si és possible. Sl.5mostra la divisió d’un feix llarg63m. Les bigues es van lliurar a l’obra en parts de38mi25mlongitud, on només es van soldar les prolongacions marcades amb “B”. Les extensions de muntatge es fan com a extensions en U, per tal d’evitar la soldadura aèria.
Imatge3— continuació de la biga del pont a l’autopista prop de Hattenheim.
Imatge4— detall històric de la continuació de la bigueta del pont.
Imatge5— calendari d’ampliació de taller i muntatge.
Es van soldar suports complets continus durant el progrés del muntatge al llarg de les obertures sense bastida, per exemple. prop d’un pont de carretera amb obertures des42m. Les parts del suport es van instal·lar amb una grua flotant i després de la instal·lació de tots els elements es van soldar. Al mateix temps, els suports principals es van subjectar amb cargols mitjançant lligams amb obertures (fig.6). A través dels forats de les lligadures, es podia soldar la major part de la costura de la làmina vertical, abans que s’haguessin de treure les lligams. Sl.6conté més informació sobre la preparació de costures en U per a perfils especials al cinturó superior i inferior.
Imatge6— Torniquets provisionals amb obertures d’accés per soldadura.
Instal·lació i treballs a l’obra: exemples històrics amb grua flotant, amarres temporals, treballs d’escotilla i soldadura a l’obra no són pla d’instal·lació. Càlcul de condicions temporals, pla d’elevació i fixació, control de geometria, protecció contra caigudes, incendis i fums i control traçable de cada unió abans de la retirada de suports provisionals.
Resistents
Cal endurir bé els suports sòlids de soldadura contra la protuberància de la làmina vertical i el pany lateral dels cinturons, a més, la flexió durant la soldadura s’ha de mantenir a un nivell baix. O va investigar les tensions de contracció en rigiditzadors verticals. Gràfic-a. Durant la seqüència de treballs examinada (primer els rigiditzadors es van soldar, després les costures principals), es van produir esforços de contracció importants en els rigiditzadors i les tires properes de xapa vertical. Si els reforços ja estan als cinturons abans de treure les costures principals, s’evita la contracció de les llistons del cinturó. A les làmines del cinturó, van aparèixer corbes ondulades en direcció longitudinal2mm, en sentit transversal aprox0,25mm(fig.7). Per tant, ha d’haver-hi hagut esforços de flexió importants en ambdues direccions a les llistons del cinturó. La capacitat de càrrega estava limitada per l’aparició de grans deformacions, no per la resistència a la ruptura del cinturó inferior. Segons els resultats de la prova de fatiga, és necessari que els ponts instal·lin plaques que s’ajustin bé entre els rigiditzadors i el cinturó, que s’adhereixen als reforços amb una soldadura a tope. Els reforços i les connexions es tallen de manera que la costura principal quedi lliure (fig.8). En la indústria de la construcció, en la majoria dels casos, no hi ha cap dubte que els rigids es solden directament a les bigues. És millor evitar tallar les costures i apilar-les massa.
Imatge7— deformació de les corretges durant la soldadura.
Imatge8— enduriment amb rajoles ben encaixades.
Contracció, deformació i fatiga: els resultats històrics de les proves no es poden transferir a un altre detall sense càlculs. Els reforços, les terminacions de soldadura, els encreuaments de costures, les toleràncies i la seqüència de treball afecten les tensions residuals, el pandeig i la resistència a la fatiga; Les esquerdes i deformacions inacceptables no es resolen mitjançant soldadura addicional sense un procediment de reparació aprovat.
Muntatge i marcs complets
Suports d’arcs i arcs esvelts
Els brackets d’arc ofereixen una mica d’especial en comparació amb els veritables tirants complets. No obstant això, les connexions d’arcs en voladís de doble paret amb bigues de reforç d’una sola paret, tal com es realitzen als dos ponts d’autopistes soldats més grans, es troben entre les construccions més interessants que s’han soldat. Al pont de l’autopista sobre el Lech, prop de Duisburg, es va utilitzar una peça mecanitzada massiva d’acer forjat al node final per facilitar el treball de soldadura. Això (Fig.9) pren les forces de l’arc i les transfereix a la biga de rigidització. Està equipat amb50 mmamb una sortida forta, que passa per una ranura fins a la corretja superior de la biga de rigidesa i que està soldada a la làmina vertical, reforçada al gruix50 mm.
Imatge9— node final del pont d’arc.
Construccions de marc
Els avantatges de la tècnica de soldadura es veuen millor a les cantonades del marc, la qual cosa permet fer formes complicades sense dificultats especials. Una cantonada del marc amb una gran càrrega es mostra a la fig.10. La construcció té ampliacions de taller soldades. Les extensions de muntatge es fixen amb cargols autorroscants. Quan es solden reforços entre les potes dels suports units, es produeixen tensions de contracció elevades, que de vegades condueixen a esquerdes. Les tensions de contracció es redueixen significativament quan en comptes de les costelles sòlides (fig.11a) navara només làmines d’ala (fig.11b).
Imatge10— l’angle del suport del bastidor.
Imatge11— Comparació dels detalls de rigidització de la connexió soldada.
Imatge12— node d’un pont belga amb bigues de marc.
Les connexions dels suports longitudinals són rígides a la flexió
Es pot aconseguir una gran simplificació en la reixeta del paviment dels ponts mitjançant l’ús de connexions soldades. Resistència a la fatiga de les connexions de suports longitudinals, etc. sota càrrega de flexió, s’il·lumina mitjançant proves O. Gràfic-a (Fig.13). Per tant, la connexió amb una costura a la interfície del costat tensat té una resistència a la fatiga més alta a l’esforç de flexió uniforme σUb que la connexió on la cama tensada està connectada per costures de cantonada.
Imatge13— variants històriques de connexions de suport longitudinal.
Suports de gelosia
Estructures de gelosia soldada
Les reixes més antigues eren còpies de construccions reblades quant a formes i connexions (fig.14). Això no és convenient, s’han de tenir en compte les propietats especials de les connexions soldades a l’hora de triar les seccions transversals. També és important la major rigidesa de totes les connexions en comparació amb els nodes reblats. Les connexions de barres diagonals als nodes de la xarxa amb forces més altes, especialment a l’obra, són difícils de realitzar. Com que aquí es qüestionen les connexions amb les costures de les cantonades, la resistència a la fatiga és relativament baixa. Totalment soldat, és a dir. i en els nodes de la xarxa soldada, per tant només en algunes zones especials de construccions d’acer. Per exemple, amb llaços de sostre, amb grues poc carregades dinàmicament, etc.
Imatge14— node soldat del suport de gelosia.
En primer lloc, es tenen en compte els acers plans i la xapa metàl·lica per a la formació de la secció transversal. En el cas de les construccions soldades, es realitzen sense dificultat especial els perfils buits, que tenen l’avantatge de les varetes premsades per la seva rigidesa torsional. El cas especial d’un tub rodó mereix una menció especial. Les construccions tubulars soldades han trobat una àmplia aplicació, p. en la construcció de grues o construccions lleugeres en el sector de la construcció. En el cas de la continuació i connexió de seccions buides, s’han de tenir en compte certes dificultats constructives i costos addicionals. Les seccions soldades sovint s’apleguen als extrems perquè la connexió es pugui reblar més fàcilment (fig. 15). Les mesures especials requerides al taller i a l’obra per a estructures de gelosia soldada en dificulten l’aplicació, llevat que es tracti de suports amb una càrrega lleugera o predominantment estàtica. Per a les reixetes carregades dinàmicament i per a aquelles amb forces elevades, la regla era que només es soldaven elements individuals, però la seva connexió mútua es feia mitjançant cargols. En primer lloc, es van eliminar les dificultats d’instal·lació; i les reixetes fetes d’elements soldats es poden muntar segons els mateixos procediments que les fetes de varetes reblonades.
Figura 15 — conformació de l’extrem de la secció buida per a la connexió.
Les làmines nuades, que reben les diagonals al mateix temps, es reblonen de la manera habitual a les costelles de les corretges o es solden a tope amb elles (fig.16a). Aquest últim té l’inconvenient de les “costures de cantonada inicials”, que són perjudicials per a la resistència a la fatiga de la viga. Un pas decisiu cap a la conformació correcta dels ponts encavallada mitjançant soldadura es va fer al pont del ferrocarril sobre el Rin prop de Mainz (pont Kaiser). Són allà50 mmlàmines nodals reforçades mitjançant costures a la interfície inserides a les làmines verticals de les corretges30 mmgruix. Les transicions són graduals, la conformació es pot veure a la fig.16b. Les extensions de les barres del cinturó es troben al costat dels nodes.
Imatge16— Làmines nuades de l’acoblament contra el vent i el pont del ferrocarril sobre el Rin prop de Mainz (pont de Kaiser,1954).
Reforç per soldadura
L’enfortiment posterior d’estructures d’acer és un dels treballs més difícils, sobretot quan s’ha de realitzar sobre una estructura carregada. Amb connexions reblades, inserir reforços, perforar i connectar-se a peces existents requereix molt de temps i és costós. Com que la soldadura és possible sense preparacions preliminars a llarg termini, així com sense trencar els mitjans d’unió existents, estava a prop d’intentar soldar el reforç de les seccions transversals i les connexions de les reixetes. L’acció conjunta de reblons i soldadures en la recepció de forces en varetes s’ha examinat amb detall teòricament i en experiments. Tanmateix, en la implementació pràctica, van aparèixer esquerdes i trencaments per fatiga, en part només després d’un ús prolongat. Les causes d’aquestes dificultats van ser els efectes de les osques de soldadura i els canvis sobtats de secció, i algunes de les esquerdes que van aparèixer van ser provocades per grans tensions per contracció.
Enfortiment de l’estructura existent: la soldadura d’acer tensat o envellit pot introduir esquerdes, fractura fràgil, pèrdua local d’estabilitat i nou camí de força. Abans del treball, cal determinar el material, els danys i fatiga existents, la càrrega real, la soldabilitat, la seqüència d’alleujament de càrrega i l’assegurança temporal. El reforç es realitza només d’acord amb el projecte i procediment aprovat, amb supervisió i control.
Combinant soldadura, reblats i cargols
Durant un temps es va prohibir aplicar soldadura i reblat simultàniament. Es va prestar especial atenció a les “construccions totalment soldades” en les quals s’evitaven completament els reblons i els cargols. Avui dia, la soldadura i el reblat es tornen a aplicar en paral·lel al mateix objecte. En molts casos, convé soldar només les ampliacions de taller, i per contra, reblar els prefabricats. S’ha d’evitar l’aplicació d’ambdós tipus de connexió en la mateixa continuació, perquè no es pot aconseguir una distribució clara de forces per contracció relacionada amb la soldadura i el lliscament de reblons/perns.
Nota final: l’acció conjunta de soldadures, reblons i cargols no s’ha d’assumir sense un model de càlcul, una seqüència d’execució definida, toleràncies i control de lliscament. Per a cada detall de càrrega, s’ha de conèixer la trajectòria de la força, la categoria de fatiga, l’accessibilitat a la soldadura i la inspecció, els defectes acceptables i un pla de manteniment al llarg de la vida útil de l’estructura.