Archival Expert Content: The article preserves historical examples and claims of welded steel girders, bridges and trusses, but is not a design, calculation, joint specification, welding plan, procedure qualification, fatigue assessment or repair manual. Material, weldability, toughness, thickness, joint preparation, filler material, preheating, sequence, residual stresses, tolerances, corrosion, fire, fatigue and control must be determined according to the specific project and applicable standards. Lagerverbindungen werden von entsprechend qualifizierten Personen entworfen, ausgeführt und kontrolliert.
Heute konzentriert sich Savo Kusić auf Holzfenster, Holz-Aluminium-Fenster, kundenspezifische Fenster, Türen und Angebotsanfragen. Dieser Artikel bleibt ein historisches Archiv und stellt kein Angebot zum Entwerfen, Schweißen, Testen oder Verstärken von Stahlkonstruktionen dar.
Vollverschweißte Halterungen
Stützabschnitte
Einen Überblick gibt Abb. 1 und 2. Sl. 1a zeigt eine mit angeschweißten Gurtlatten verstärkte Stütze. Aus Breitstahl und Blechen können beliebig belastbare Abschnitte zusammengesetzt werden (Abb. 1b bis e). Eine offene Fuge zwischen den Ecknähten sollte durch Anspitzen des Vertikalblechs vermieden werden (Abb. 1c). Durch zusätzliche Gurtlamellen kann der Trägerquerschnitt an das erforderliche Widerstandsmoment angepasst werden. Abschnitte in Abb. 2d bis f haben den Vorteil, dass die Belagnaht in einem Bereich geringerer Rippenstärke liegt. Hier lassen sich die Nähte besonders einfach mit Röntgenstrahlen untersuchen.
Abbildung 1 — Querschnitte geschweißter Träger.
Abbildung 2 — Trägerquerschnitte aus Sonderprofilen.
Schweißnahtkontrolle: Die Röntgenuntersuchung verwendet ionisierende Strahlung und wird nur unter kontrollierten Bedingungen von autorisierten Experten durchgeführt. Die Wahl der Kontrollmethode, der Akzeptanzumfang und die Qualitätskriterien werden durch Projekt und Norm bestimmt; Die Inspektion eines Fotos oder einer Außenfläche ist kein Beweis für die innere Qualität der Schweißnaht.
Fortsetzung des vertikalen Blattes
Die Entwicklung verlief völlig angemessen. Es wurden Erweiterungen mit Strumpfhaltern durchgeführt. Im Brückenbau erlangte der kreuzförmige Ausbau keine große Bedeutung, im Hochbau bewährte er sich aber dennoch. Since the vertical extensions to the interface were uneconomic due to the small allowable stresses, extensions with an increased length of the seam were found.
Universelle Erweiterungen
Sl. 3 zeigt die Fortsetzung des Hauptträgers einer Autobahnbrücke mit einer verstärkten Rippe. Sl. 4 gibt eine Fortsetzung einer Autobahnbrücke an. At its best, this extension does not differ in appearance and mode of action from the non-extended support, only the fatigue strength is slightly lower. Die Erweiterungslösung hängt davon ab, ob es sich um einen Werkstattanbau oder einen Montageanbau handelt. Da in der Werkstatt bessere Werkzeuge zur Verfügung stehen, ist das Schweißen vor Ort nach Möglichkeit eingeschränkt. Sl. 5 zeigt die Teilung eines 63m langen Balkens. The supports were delivered to the construction site in sections of 38m and 25m in length, where only the extensions marked with “B” were welded. Die Montageverlängerungen sind als U-Verlängerungen ausgeführt, um Überkopfschweißungen zu vermeiden.
Abbildung 3 — Trägerstoß einer Autobahnbrücke bei Hattenheim.
Abbildung 4 — historisches Detail eines Brückenträgerstoßes.
Abbildung 5 — Anordnung der Werkstatt- und Montagestöße.
Beispielsweise wurden im weiteren Verlauf der Montage entlang der Öffnungen durchgehende Vollstützen angeschweißt, beispielsweise ohne Gerüste. in der Nähe einer Straßenbrücke mit Öffnungen von 42 m. Die Teile der Stütze wurden mit einem Schwimmkran montiert und nach der Montage aller Elemente verschweißt. Gleichzeitig wurden die Hauptstützen mit Schrauben mittels Strumpfbändern mit Öffnungen befestigt (Abb. 6). Durch die Löcher in den Bändern konnte der größte Teil der Naht des vertikalen Blechs verschweißt werden, bevor die Bänder entfernt werden mussten. Sl. 6 enthält weitere Informationen zur Vorbereitung von U-Nähten für Sonderprofile im Ober- und Untergurt.
Abbildung 6 — vorübergehende Laschen mit Öffnungen für den Zugang zur Schweißnaht.
Installation und Baustellenarbeiten: Historische Beispiele mit Schwimmkran, provisorischen Ligaturen, Lukenarbeiten und Baustellenschweißungen sind kein Montageplan. Eine Berechnung der temporären Bedingungen, ein Hebe- und Sicherungsplan, eine Geometriekontrolle, Absturz-, Feuer- und Rauchschutz sowie eine nachvollziehbare Kontrolle jeder Verbindung vor dem Entfernen temporärer Stützen sind erforderlich.
Versteifungen
It is necessary to stiffen the solid welded supports well against the protrusion of the vertical sheet and lateral buckling of the belts, in addition, bending during welding should be kept at a low level. Schrumpfspannungen an vertikalen Versteifungen wurden von O untersucht. Graph-a. During the examined sequence of works (stiffeners were welded first, then the main seams), significant shrinkage stresses occurred in the stiffeners and nearby strips of vertical sheet metal. Wenn die Versteifungen bereits vor dem Herausziehen der Hauptnähte an den Gürteln angebracht sind, wird das Schrumpfen der Gürtellatten verhindert. In the belt lamellas, wavy bends up to 2mm appeared in the longitudinal direction, and about 0,25mm in the transverse direction (fig. 7). Daher muss es in den Bandlamellen zu erheblichen Biegebeanspruchungen in beide Richtungen gekommen sein. Die Tragfähigkeit wurde durch das Auftreten großer Verformungen begrenzt, nicht durch die Bruchfestigkeit des Untergurts. According to the results of the fatigue test, it is required for bridges to install well-fitting plates between the stiffeners and the belt, which are secured to the stiffeners with a butt weld. Versteifungen und Anschlüsse werden so geschnitten, dass die Hauptnaht frei bleibt (Abb. 8). Im Bauwesen besteht in den meisten Fällen kein Zweifel daran, dass die Aussteifungen direkt an die Träger geschweißt werden. Es ist besser, die Nähte nicht aufzuschneiden und zu stark zu stapeln.
Abbildung 7 — Verformung der Gurte beim Schweißen.
Abbildung 8 — Steife mit genau eingepassten Plättchen.
Schrumpfung, Verformung und Ermüdung: Historische Testergebnisse können ohne Berechnungen nicht auf ein anderes Detail übertragen werden. Versteifungen, Schweißabschlüsse, Nahtkreuzungen, Toleranzen und Arbeitsreihenfolge wirken sich auf Eigenspannungen, Knickung und Ermüdungsfestigkeit aus; Unzulässige Risse und Verformungen werden nicht durch zusätzliches Schweißen ohne genehmigtes Reparaturverfahren behoben.
Komplette Passepartouts und Rahmen
Bogenstützen und schlanke Bögen
Eine Zahnspange bietet im Vergleich zu einer echten Zahnspange etwas Besonderes. However, the connections of double-walled cantilever arches to single-wall stiffening beams, as performed on the two largest welded highway bridges, are among the most interesting constructions that have been welded. On the highway bridge over the Lech near Duisburg, a massive machined piece of forged steel was used at the end node to facilitate the welding work. Dieser (Abb. 9) nimmt die Kräfte vom Bogen auf und überträgt sie auf den Aussteifungsbalken. It is supplied with a 50 mm strong outlet, which passes through a slot to the upper belt of the stiffening beam and which is welded to the vertical sheet, reinforced to a thickness of 50 mm.
Abbildung 9 — Endknoten einer Bogenbrücke.
Rahmenkonstruktionen
The advantages of the welding technique are best seen on the corners of the frame, which allows complicated shapes to be made without particular difficulties. Eine Ecke des Rahmens mit schwerer Last ist in Abb. dargestellt. 10. Die Konstruktion verfügt über geschweißte Werkstattanbauten. Die Montageverlängerungen werden mit selbstschneidenden Schrauben befestigt. Beim Einschweißen von Aussteifungen zwischen den Schenkeln der verbundenen Stützen treten hohe Schrumpfspannungen auf, die teilweise zu Rissen führen. Schrumpfspannungen werden deutlich reduziert, wenn anstelle von Vollrippen (Abb. 11a) nur Flügelbleche (Abb. 11b) geschweißt werden.
Abbildung 10 — Ecke eines Rahmenträgers.
Abbildung 11 — Vergleich von Aussteifungsdetails eines geschweißten Anschlusses.
Abbildung 12 — Knoten einer belgischen Brücke mit Rahmenträgern.
Die Verbindungen der Längsträger sind biegesteif
Im Fahrbahnraster von Brücken kann durch den Einsatz von Schweißverbindungen eine große Vereinfachung erreicht werden. Die Dauerfestigkeit von Verbindungen von Längsträgern etc. unter Biegebelastung wird durch Versuche O beleuchtet. Graph-a (Abb. 13). Daher weist die Verbindung mit einer Naht zur Schnittstelle auf der Zugseite eine höhere Ermüdungsfestigkeit bei der gleichmäßigen Biegespannung σUb auf als die Verbindung, bei der der Zugschenkel durch Ecknähte verbunden ist.
Abbildung 13 — historische Varianten von Längsträgeranschlüssen.
Gitterstützen
Geschweißte Gitterkonstruktionen
Ältere Gitter waren in ihren Formen und Verbindungen Kopien von Nietkonstruktionen (Abb. 14). Dies ist unzweckmäßig, die besonderen Eigenschaften von Schweißverbindungen müssen bei der Auswahl der Querschnitte berücksichtigt werden. Wichtig ist auch die höhere Steifigkeit aller Verbindungen im Vergleich zu Nietknoten. Die Verbindungen der Diagonalstäbe in den Knotenpunkten des Gitterwerks sind mit höheren Kräften, insbesondere auf der Baustelle, nur schwer durchzuführen. Da hier in erster Linie die Verbindungen mit den Ecknähten in Frage kommen, ist die Dauerfestigkeit relativ gering. Vollständig verschweißt, d.h. und in den Knotenpunkten des Schweißgitters, daher nur in einigen Sonderbereichen von Stahlkonstruktionen. Zum Beispiel, mit Dachbindern, mit nicht stark dynamisch belasteten Kränen usw.
Abbildung 14 — geschweißter Knoten eines Fachwerkträgers.
Für die Ausbildung des Querschnitts kommen in erster Linie Stahlplatten und Bleche in Betracht. Bei Schweißkonstruktionen lassen sich ohne besondere Schwierigkeiten Hohlprofile herstellen, die aufgrund ihrer Torsionssteifigkeit den Vorteil von gepressten Stäben haben. Besonders hervorzuheben ist der Sonderfall eines Rundrohres. Geschweißte Rohrkonstruktionen haben breite Anwendung gefunden, z.B. im Kranbau oder bei Leichtkonstruktionen im Baugewerbe. Bei der Weiterführung und Verbindung von Hohlprofilen sind zwar gewisse konstruktive Schwierigkeiten und Mehrkosten zu berücksichtigen. Geschweißte Abschnitte werden häufig an den Enden gerafft, damit die Verbindung leichter vernietet werden kann (Abb. 15). Die in der Werkstatt und auf der Baustelle erforderlichen besonderen Maßnahmen bei geschweißten Gitterkonstruktionen erschweren die Anwendung, es sei denn, es handelt sich um Stützen mit geringer oder überwiegend ruhender Belastung. Bei dynamisch belasteten Gittern und solchen mit hohen Kräften galt die Regel, dass nur einzelne Elemente verschweißt wurden, ihre gegenseitige Verbindung jedoch mittels Schrauben erfolgte. Zunächst wurden die Installationsschwierigkeiten beseitigt; und Gitter aus geschweißten Elementen können nach den gleichen Verfahren wie solche aus genieteten Stäben montiert werden.
Abbildung 15 — Gestaltung des Endes eines Hohlprofils für einen Anschluss.
Die geknoteten Bleche, die gleichzeitig die Diagonalen aufnehmen, werden in üblicher Weise mit den Rippen der Gurte vernietet oder mit diesen stumpf verschweißt (Abb. 16a). Letzteres hat den Nachteil, dass es zu „anlaufenden Ecknähten“ kommt, die sich nachteilig auf die Dauerfestigkeit des Trägers auswirken. Ein entscheidender Schritt zur richtigen Formung von Fachwerkbrücken durch Schweißen wurde bei der Eisenbahnbrücke über den Rhein bei Mainz (Kaiserbrücke) gemacht. Dort werden bei 50 mm verstärkte Knotenbleche mittels Nähten an der Schnittstelle in die Vertikalbleche von Gurten mit einer Dicke von 30 mm eingefügt. Die Übergänge sind fließend, die Formgebung ist aus Abb. ersichtlich. 16b. Neben den Knoten befinden sich Gürtelstangenverlängerungen.
Abbildung 16 — Knotenbleche eines Windverbands und der Eisenbahnbrücke über den Rhein bei Mainz (Kaiserbrücke, 1954).
Verstärkung durch Schweißen
Die nachträgliche Verstärkung von Stahlkonstruktionen gilt als eine der schwierigsten Arbeiten, insbesondere wenn sie an einer belasteten Struktur durchgeführt werden muss. Bei Nietverbindungen ist das Einbringen von Verstärkungen, Bohren und Verbinden mit bestehenden Teilen zeitaufwändig und teuer. Da das Schweißen ohne langwierige Vorvorbereitungen und ohne Aufbrechen der vorhandenen Verbindungsmittel möglich ist, lag es nahe, den Versuch zu unternehmen, die Verstärkung der Querschnitte und Verbindungen der Gitter zu verschweißen. Die gemeinsame Wirkung von Nieten und Schweißnähten bei der Kraftaufnahme in Stäben wurde theoretisch und experimentell eingehend untersucht. Dennoch kam es in der Praxis zu Rissen und Ermüdungsbrüchen, teilweise erst nach längerem Gebrauch. Die Ursachen dieser Schwierigkeiten waren die Auswirkungen von Schweißkerben und plötzlichen Querschnittsänderungen, und einige der auftretenden Risse waren auf hohe Schwindungsspannungen zurückzuführen.
Stärkung der bestehenden Struktur: Das Schweißen von beanspruchtem oder gealtertem Stahl kann zu Rissen, Sprödbrüchen, lokalem Stabilitätsverlust und neuen Kraftpfaden führen. Vor Beginn der Arbeiten sind Material, vorhandene Schäden und Ermüdung, tatsächliche Belastung, Schweißbarkeit, Entlastungsreihenfolge und temporäre Versicherung zu ermitteln. Die Verstärkung wird nur gemäß dem genehmigten Projekt und Verfahren unter Aufsicht und Kontrolle durchgeführt.
Kombinieren von Schweißen, Nieten und Schrauben
Eine Zeit lang war es verboten, gleichzeitig zu schweißen und zu nieten. Besonderes Augenmerk wurde auf „vollverschweißte Konstruktionen“ gelegt, bei denen auf Nieten und Schrauben komplett verzichtet wurde. Heutzutage werden Schweißen und Nieten wieder parallel am selben Objekt angewendet. In vielen Fällen ist es sinnvoll, nur die Werkstatterweiterungen zu schweißen und im Gegenteil die vorgefertigten anzunieten. Die Anwendung beider Verbindungsarten in derselben Fortsetzung sollte vermieden werden, da aufgrund der Schrumpfung beim Schweißen und Gleiten von Nieten/Bolzen keine klare Kräfteverteilung erreicht werden kann.
Abschlussbemerkung: Die gemeinsame Wirkung von Schweißnähten, Nieten und Schrauben darf nicht ohne Berechnungsmodell, definierte Ausführungsreihenfolge, Toleranzen und Schlupfkontrolle angenommen werden. Für jedes tragende Detail müssen der Kraftpfad, die Ermüdungskategorie, die Zugänglichkeit zum Schweißen und zur Inspektion, akzeptable Mängel und ein Wartungsplan für die gesamte Lebensdauer der Struktur bekannt sein.