Svejste samlinger af stålkonstruktioner

Arkivekspertindhold: Artiklen bevarer historiske eksempler og påstande om svejsede ståldragere, broer og spær, men er ikke en design, beregning, samlingsspecifikation, svejseplan, procedurekvalificering, udmattelsesvurdering eller reparationsmanual. Materiale, svejsbarhed, sejhed, tykkelse, fugeforberedelse, spartelmasse, forvarmning, rækkefølge, restspændinger, tolerancer, korrosion, brand, træthed og kontrol skal bestemmes i henhold til det specifikke projekt og gældende standarder. Lejeled er designet, udført og kontrolleret af passende kvalificerede personer.

I dag er Savo Kusić fokuseret på trævinduer, træ-aluminium vinduer, tilpassede vinduer, dør og anmodninger om tilbud. Denne artikel forbliver et historisk arkiv og udgør ikke et tilbud om at designe, svejse, teste eller forstærke stålkonstruktioner.

Fuldsvejste beslag

Sektioner af understøtninger

En oversigt er givet ved fig.1og2. Sl.1og viser støtten forstærket med svejsede båndlameller. Sektioner med vilkårlig belastningskapacitet kan samles af bredt stål og metalplade (fig.1b til e). En åben samling mellem hjørnesømme bør undgås ved at skærpe den lodrette plade (fig.1c). Støttens tværsnit kan tilpasses det nødvendige modstandsmoment med ekstra båndlameller. Snit i fig.2d til f har den fordel, at den modstående søm kommer i et område med mindre tykkelse af ribben. Her kan sømmene særligt let undersøges med røntgen.

Billede1— sektioner af svejsede understøtninger.

Billede2— sektioner af understøtninger lavet af specielle profiler.

Svejsekontrol: røntgenundersøgelse bruger ioniserende stråling og udføres kun under kontrollerede forhold af autoriserede eksperter. Valg af kontrolmetode, acceptomfang og kvalitetskriterier bestemmes af projektet og standarden; inspektion af et fotografi eller udvendig overflade er ikke bevis for den indre kvalitet af svejsningen.

Fortsættelse af det lodrette ark

Udviklingen skete på en helt passende måde. Forlængelser med strømpebånd blev udført. Den korsformede forlængelse fik ikke den store betydning i brobyggeri, men den viste sig alligevel at være god i bygningskonstruktion. Da de lodrette forlængelser til grænsefladen var uøkonomiske på grund af de små tilladte spændinger, blev der fundet forlængelser med en øget længde af sømmen.

Universelle vedhæftede filer

Sl.3viser fortsættelsen af ​​hoveddrageren på en motorvejsbro med en forstærket ribbe. Sl.4giver fortsættelsen af ​​en bro på motorvejen. Når det er bedst, adskiller denne forlængelse sig ikke i udseende og virkemåde fra den ikke-forlængede støtte, kun træthedsstyrken er lidt lavere. Tilbygningsløsningen afhænger af, om der er tale om en værkstedsudvidelse eller en montageudvidelse. Da der findes bedre værktøj på værkstedet, er svejsning på stedet begrænset, hvis det er muligt. Sl.5viser opdelingen af ​​en lang stråle63m. Strøerne blev leveret til byggepladsen i dele af38mog25mlængde, hvor kun forlængelserne markeret med “B” var svejset. Montageforlængelserne udføres som U-forlængelser, for at undgå overliggende svejsning.

Billede3— fortsættelse af brodrageren på motorvejen nær Hattenheim.

Billede4— historiske detaljer om fortsættelsen af ​​brodrageren.

Billede5— tidsplan for værksteds- og montageudvidelser.

Kontinuerlige hele understøtninger blev svejset under monteringsforløbet langs åbningerne uden stilladser, for eksempel. nær en vejbro med åbninger fra42m. Delene af støtten blev installeret med en flydekran og efter montering af alle elementer blev de svejset. Samtidig blev hovedstøtterne fastgjort med skruer ved hjælp af strømpebånd med åbninger (fig.6). Gennem hullerne i strømpebåndene kunne det meste af sømmen på den lodrette plade svejses, før strømpebåndene skulle fjernes. Sl.6indeholder yderligere information om klargøring af U-sømme til specialprofiler i over- og underbånd.

Billede6— midlertidige strømpebånd med åbninger til svejseadgang.

Installation og byggepladsarbejde: historiske eksempler med flydekran, midlertidige surringer, lugearbejde og svejsning på stedet er ikke installationsplan. Beregning af midlertidige forhold, løfte- og sikringsplan, geometrikontrol, fald-, brand- og røgsikring og sporbar kontrol af hvert led før fjernelse af midlertidige understøtninger er påkrævet.

Afstivninger

Det er nødvendigt at afstive de solide svejsede understøtninger godt mod fremspringet af det lodrette ark og den laterale bøjning af bælterne, desuden skal bøjningen under svejsningen holdes på et lavt niveau. Krympespændinger på lodrette afstivninger blev undersøgt af O. Graf-a. Under den undersøgte sekvens af arbejder (afstivninger blev svejset først, derefter hovedsømmene) opstod der betydelige krympespændinger i afstivningerne og nærliggende strimler af lodret metalplade. Hvis afstivningerne allerede er på båndene, før hovedsømmene trækkes ud, så forhindres krympning af båndlamellerne. I båndlamellerne optrådte bølgede bøjninger i længderetningen2mm, i tværretningen ca0,25mm(fig.7). Der må derfor have været betydelige bøjningsspændinger i begge retninger i remlamellerne. Bæreevnen var begrænset af forekomsten af ​​store deformationer, ikke af brudstyrken af ​​det nedre bånd. Ifølge resultaterne af udmattelsestesten er det påkrævet for broer at installere velsiddende plader mellem afstivningerne og båndet, som fastgøres til afstivningerne med en stødsvejsning. Afstivninger og forbindelser skæres på en sådan måde, at hovedsømmen forbliver fri (fig.8). I byggebranchen er der i de fleste tilfælde ingen tvivl om, at afstivningerne er svejset direkte på dragerne. At klippe sømmene og stable dem for meget er stadig bedre at undgå her.

Billede7— deformation af bælter under svejsning.

Billede8— afstivning med velsiddende fliser.

Svind, deformation og træthed: historiske testresultater kan ikke overføres til en anden detalje uden beregninger. Afstivninger, svejseafslutninger, sømkrydsninger, tolerancer og arbejdssekvens påvirker resterende spændinger, knækning og udmattelsesstyrke; uacceptable revner og deformationer løses ikke ved yderligere svejsning uden en godkendt reparationsprocedure.

Fuld montering og rammer

Buestøtter og slanke buer

Bue seler tilbyder lidt noget særligt sammenlignet med ægte hel seler. Forbindelserne af dobbeltvæggede udkragningsbuer til enkeltvæggede afstivningsbjælker, som udført på de to største svejsede motorvejsbroer, er dog blandt de mest interessante konstruktioner, der er blevet svejset. På motorvejsbroen over Lech nær Duisburg blev et massivt bearbejdet stykke smedet stål brugt ved endeknudepunktet for at lette svejsearbejdet. Dette (fig.9) tager kræfterne fra buen og overfører dem til afstivningsbjælken. Den er udstyret med50 mmmed et stærkt udløb, som går gennem den ene spalte til det øverste bånd af afstivningsbjælken, og som er svejset til den lodrette plade, forstærket til tykkelsen50 mm.

Billede9— endeknudepunktet på den buede bro.

Rammekonstruktioner

Fordelene ved svejseteknikken ses bedst på hjørnerne af rammen, hvilket gør det muligt at lave komplicerede former uden særlige vanskeligheder. Et hjørne af rammen med stor belastning er vist i fig.10. Konstruktionen har påsvejste værkstedsudvidelser. Monteringsforlængelserne er fastgjort med selvskærende skruer. Ved svejsning af afstivninger mellem benene på de sammenføjede understøtninger opstår der høje krympespændinger, som nogle gange fører til revner. Krympespændinger reduceres væsentligt, når i stedet for solide ribber (fig.11a) kun navara-vingeplader (fig.11b).

Billede10— rammestøttens vinkel.

Billede11— sammenligning af svejsede forbindelsesstivningsdetaljer.

Billede12— knudepunkt for en belgisk bro med rammedragere.

Forbindelser af langsgående understøtninger er stive i bøjning

En stor forenkling kan opnås i brobelægningsgitteret ved at bruge svejsede forbindelser. Udmattelsesstyrke af forbindelser af langsgående understøtninger osv. under bøjningsbelastning, den belyses af tests O. Graf-a (fig.13). Derfor har forbindelsen med en søm til grænsefladen på den spændte side en højere udmattelsesstyrke ved den ensartede bøjningsspænding σUb end den forbindelse, hvor det spændte ben er forbundet med hjørnesømme.

Billede13— historiske varianter af langsgående støtteforbindelser.

Gitter understøtter

Svejste gitterstrukturer

Ældre riste var kopier af nittede konstruktioner med hensyn til former og forbindelser (fig.14). Dette er uhensigtsmæssigt, de særlige egenskaber ved svejsede forbindelser skal tages i betragtning ved valg af tværsnit. Den større stivhed af alle forbindelser sammenlignet med nittede noder er også vigtig. Forbindelser af diagonale stænger i nettets noder med højere kræfter, især på byggepladsen, er vanskelige at udføre. Da forbindelserne med hjørnesømmene her kommer på tale, er udmattelsesstyrken relativt lav. Fuldsvejst, dvs. og i knuderne af det svejsede gitter, derfor kun i nogle specielle områder af stålkonstruktioner. For eksempel med tagbindere, med kraner, der ikke er stærkt dynamisk belastede osv.

Billede14— svejset knude på gitterunderstøtningen.

For det første kommer flade stål og metalplader i betragtning ved tværsnitsdannelse. Ved svejsede konstruktioner fremstilles uden særligt besvær hulprofiler, som har fordelen af ​​pressede stænger på grund af deres vridningsstivhed. Det specielle tilfælde af et rundt rør fortjener særlig omtale. Svejste rørkonstruktioner har fundet bred anvendelse, f.eks. ved konstruktion af kraner eller lette konstruktioner i byggebranchen. Ved videreførelse og tilslutning af hulprofiler må man faktisk regne med visse konstruktive vanskeligheder og meromkostninger. Svejste sektioner er ofte samlet i enderne, så forbindelsen nemmere kan nittes (fig. 15). De særlige foranstaltninger, der kræves på værkstedet og på byggepladsen for svejste gitterkonstruktioner, gør det vanskeligt at anvende, medmindre der er tale om understøtninger med en let eller overvejende statisk belastning. For dynamisk belastede gitre og for dem med høje kræfter var reglen, at kun individuelle elementer blev svejset, men deres indbyrdes forbindelse blev udført ved hjælp af skruer. Først og fremmest blev installationsvanskelighederne fjernet; og gitre lavet af svejste elementer kan monteres efter samme procedurer som dem der er lavet af nitte stænger.

Figur 15 — formning af enden af den hule sektion til tilslutning.

De knudrede plader, som samtidig modtager diagonalerne, nittes på sædvanlig måde til båndets ribber eller stødsvejses med dem (fig.16en). Sidstnævnte har ulempen ved at “starte hjørnesømme”, som er til skade for dragerens udmattelsesstyrke. Et afgørende skridt mod den korrekte udformning af spærbroer ved svejsning blev taget ved jernbanebroen over Rhinen nær Mainz (Kaiser-broen). De er der50 mmforstærkede nodalplader ved hjælp af sømme på grænsefladen indsat i bælternes lodrette plader30 mmtykkelse. Overgangene er gradvise, formningen kan ses af fig.16b. Bæltestangsforlængere er placeret ved siden af ​​noderne.

Billede16— knudede plader af koblingen mod vinden og jernbanebroen over Rhinen nær Mainz (Kaisers bro,1954).

Forstærkning ved svejsning

Den efterfølgende forstærkning af stålkonstruktioner betragtes som et af de sværeste værker, især når det skal udføres på en belastet konstruktion. Med nitteforbindelser er det tidskrævende og dyrt at indsætte forstærkninger, bore og forbinde til eksisterende dele. Da svejsning er mulig uden langsigtede indledende forberedelser samt uden at bryde de eksisterende bindingsmidler, var det tæt på at forsøge at svejse forstærkningen af ​​tværsnittene og tilslutningerne af gitre. Den fælles virkning af nitter og svejsninger til at modtage kræfter i stænger er blevet undersøgt i detaljer teoretisk og i eksperimenter. Ikke desto mindre opstod der i den praktiske implementering revner og træthedsbrud, delvist først efter længere tids brug. Årsagerne til disse vanskeligheder var virkningerne af svejsehak og pludselige ændringer i snit, og nogle af de revner, der opstod, var forårsaget af høje spændinger fra svind.

Forstærkning af eksisterende struktur: svejsning af belastet eller ældet stål kan medføre revner, sprøde brud, lokalt tab af stabilitet og ny kraftbane. Forud for arbejdet skal materialet, eksisterende skader og udmattelse, faktisk belastning, svejsbarhed, belastningsaflastningsrækkefølge og midlertidig forsikring fastlægges. Armering udføres kun i henhold til godkendt projekt og procedure, med tilsyn og kontrol.

Kombinerer svejsning, nitning og skruer

I nogen tid var det forbudt at anvende svejsning og nitning samtidigt. Der blev lagt særlig vægt på “fuldsvejsede strukturer”, hvor nitter og skruer helt blev undgået. I dag påføres svejsning og nitning igen parallelt på det samme objekt. I mange tilfælde er det formålstjenligt kun at svejse værkstedsudvidelserne, og tværtimod at nitte de præfabrikerede. Anvendelse af begge typer forbindelse i samme forlængelse bør undgås, da en klar fordeling af kræfter ikke kan opnås på grund af krympning relateret til svejsning og glidning af nitter/bolte.

Sidste bemærkning: samvirkning af svejsninger, nitter og skruer må ikke forudsættes uden en beregningsmodel, en defineret rækkefølge af udførelse, tolerancer og slipkontrol. For hver bærende detalje skal kraftvejen, udmattelseskategorien, tilgængeligheden til svejsning og inspektion, acceptable defekter og en vedligeholdelsesplan i hele konstruktionens levetid kendes.