Arkiston asiantuntijasisältö: Artikkeli säilyttää historiallisia esimerkkejä ja väitteitä hitsatuista teräspalkeista, silloista ja ristikoista, mutta se ei ole suunnittelu-, laskenta-, liitosmäärittely, hitsaussuunnitelma, menettelyn pätevyys, väsymisarviointi tai korjausopas. Materiaali, hitsattavuus, sitkeys, paksuus, sauman valmistelu, täyteaine, esilämmitys, järjestys, jäännösjännitykset, toleranssit, korroosio, palo, väsyminen ja hallinta on määritettävä kunkin projektin ja sovellettavien standardien mukaisesti. Laakeriliitokset suunnittelevat, toteuttavat ja valvovat sopivan pätevyyden omaavat henkilöt.
Nykyään Savo Kusić keskittyy puisiin ikkunoihin, puu-alumiini-ikkunat, muokatut ikkunat, ovi ja tarjouspyynnöt. Tämä artikkeli on historiallinen arkisto, eikä se ole tarjous teräsrakenteiden suunnittelusta, hitsauksesta, testaamisesta tai vahvistamisesta.
Täyshitsatut kannattimet
Tukien osat
Yleiskatsaus on esitetty kuvassa 1.1ja2. Sl.1ja siinä näkyy hitsatuilla hihnalamelleilla vahvistettu tuki. Mielivaltaisen kantavuuden omaavat osat voidaan koota leveästä teräksestä ja peltilevystä (kuva 1).1b–e). Kulmasaumojen välinen avoin liitos tulee välttää teroittamalla pystysuoraa levyä (kuva 1).1c). Tuen poikkileikkaus voidaan sovittaa haluttuun vastusmomenttiin lisähihnasäleillä. Kuvan osiot.2d-f:llä on se etu, että vastakkainen sauma tulee alueelle, jossa rivan paksuus on pienempi. Täällä saumat voidaan tutkia erityisen helposti röntgensäteillä.
Kuva1— hitsattujen tukien osat.
Kuva2— erikoisprofiileista valmistetut tukiosat.
Hitsien ohjaus: Radiografisessa testauksessa käytetään ionisoivaa säteilyä ja sen suorittavat vain valtuutetut asiantuntijat valvotuissa olosuhteissa. Valvontamenetelmän valinta, hyväksynnän laajuus ja laatukriteerit määräytyvät hankkeen ja standardin mukaan; valokuvan tai ulkopinnan tutkiminen ei ole todiste hitsin sisäisestä laadusta.
Pystyarkin jatko
Kehitys tapahtui täysin sopivalla tavalla. Pidennyksiä sukkanauhalla tehtiin. Ristinmuotoinen laajennus ei saanut suurta merkitystä siltarakentamisessa, mutta se osoittautui silti hyväksi talonrakentamisessa. Koska rajapinnan pystyjatkeet olivat epätaloudellisia pienten sallittujen jännitysten vuoksi, löydettiin laajennuksia, joissa sauman pituus oli kasvanut.
Yleisliitteet
Sl.3esittää valtatiesillan pääpalkin jatkoa, jossa on vahvistettu ripa. Sl.4antaa jatkoa yhdelle sillalle moottoritiellä. Parhaimmillaan tämä pidennys ei eroa ulkonäöltään ja toimintatavaltaan ei-pidennetystä tuesta, vain väsymislujuus on hieman pienempi. Laajennusratkaisu riippuu siitä, onko kyseessä korjaamon laajennus vai kokoonpanolaajennus. Koska työpajassa on parempia työkaluja, hitsausta paikan päällä rajoitetaan mahdollisuuksien mukaan. Sl.5näyttää yhden pitkän säteen jaon63m. Palkit toimitettiin rakennustyömaalle osissa v38mja25mpituus, jossa vain “B”:llä merkityt jatkeet hitsattiin. Asennusjatkeet on tehty U-jatkeiksi, jotta vältytään ylähitsaukselta.
Kuva3— siltapalkin jatko moottoritiellä lähellä Hattenheimia.
Kuva4— historiallinen yksityiskohta siltapalkin jatkosta.
Kuva5— korjaamo- ja kokoonpanolaajennusten aikataulu.
Jatkuvat täystuet hitsattiin asennuksen aikana aukkoja pitkin esimerkiksi ilman telineitä. lähellä tiesiltaa, josta aukkoja42m. Tuen osat asennettiin kelluvalla nosturilla ja kaikkien elementtien asennuksen jälkeen ne hitsattiin. Samanaikaisesti päätuet kiinnitettiin ruuveilla käyttäen sukkanauhoja, joissa oli aukkoja (kuva 1).6). Sukkanauhan reikien kautta pystyi suurin osa pystylevyn saumasta hitsaamaan, ennen kuin sukkanauhat piti poistaa. Sl.6sisältää lisätietoja erikoisprofiilien U-saumojen valmistelusta ylä- ja alahihnassa.
_Kuva6— väliaikaiset sukkanauhat, joissa on aukot hitsauspääsyä varten.
Asennus ja työmaatyöt: Historialliset esimerkit kelluvasta nosturista, väliaikaisista ligatuureista, luukkutöistä ja työmaahitsauksesta eivät ole kokoonpanosuunnitelmaa. Tilapäisten olosuhteiden laskeminen, nosto- ja kiinnityssuunnitelma, geometrian hallinta, putoamis-, palo- ja savusuojaus sekä jokaisen liitoksen jäljitettävä valvonta ennen väliaikaisten tukien poistamista.
Jäykisteet
Kiinteät hitsatut tuet on jäykistettävä hyvin pystysuoran levyn ulkonemaa ja hihnojen sivuttaista nurjahdusta vastaan, lisäksi hitsauksen aikana tapahtuva taivutus tulee pitää alhaisella tasolla. Pystyjäykisteiden kutistumisjännitykset tutkittiin O:lla. Kaavio-a. Tarkastelun työjakson aikana (ensin hitsattiin jäykisteet, sitten pääsaumat) esiintyi merkittäviä kutistumisjännityksiä jäykisteissä ja lähellä olevissa pystysuorassa peltinauhassa. Jos jäykisteet ovat hihnoissa jo ennen pääsaumojen irrottamista, hihnasäleiden kutistuminen estyy. Hihnalamelleissa näkyi pituussuunnassa aaltoilevia mutkia2mm, poikittaissuunnassa n0,25mm(kuva.7). Siksi hihnan säleissä on täytynyt olla merkittäviä taivutusjännitysten molempiin suuntiin. Kantokykyä rajoitti suurten muodonmuutosten esiintyminen, ei alemman hihnan murtolujuus. Väsymiskokeen tulosten mukaan siltojen on asennettava jäykisteiden ja hihnan väliin hyvin istuvat levyt, jotka kiinnitetään jäykisteisiin puskuhitsauksella. Jäykisteet ja liitokset leikataan siten, että pääsauma jää vapaaksi (kuva 1).8). Rakennusteollisuudessa useimmissa tapauksissa ei ole epäilystäkään siitä, että jäykisteet hitsataan suoraan palkkiin. On parempi välttää saumojen leikkaamista ja liiallista pinoamista.
_Kuva7— hihnojen muodonmuutos hitsauksen aikana.
Kuva8- jäykistys hyvin istuvilla laatoilla.
Kutistuminen, muodonmuutokset ja väsyminen: historiallisia testituloksia ei voida siirtää toiseen yksityiskohtaan ilman laskelmia. Jäykisteet, hitsauspäätteet, saumojen risteykset, toleranssit ja työjärjestys vaikuttavat jäännösjännityksiin, nurjahdukseen ja väsymislujuuteen; ei-hyväksyttäviä halkeamia ja muodonmuutoksia ei ratkaista lisähitsauksella ilman hyväksyttyä korjausmenettelyä.
Täysi sulkumerkit ja kehykset
Kaarituet ja kapeat kaaret
Arkkikiinnikkeet tarjoavat hieman erikoista todellisiin täyskiinnikkeisiin verrattuna. Kaksiseinäisten ulokekaarien liitokset yksiseinäisiin jäykistyspalkkiin kahdella suurimmalla hitsatulla maantiesillalla ovat kuitenkin kiinnostavimpia hitsattuja rakenteita. Lechin ylittävän maantiesillan lähellä Duisburgia päätysolmussa käytettiin massiivista koneistettua taottua terästä helpottamaan hitsaustyötä. Tämä (kuva 9) ottaa voimat kaarelta ja siirtää ne jäykistyspalkkiin. Se toimitetaan 50 mm vahvalla ulostulolla, joka kulkee yhden raon kautta jäykistyspalkin ylempään hihnaan ja hitsataan pystysuoraan levyyn, joka on vahvistettu 50 mm.
Kuva 9 — kaarisillan päätysolmu.
Runkorakenteet
Hitsaustekniikan edut näkyvät parhaiten rungon kulmissa, jolloin monimutkaisia muotoja voidaan tehdä ilman erityisiä vaikeuksia. Rungon yksi kulma raskaalla kuormalla on esitetty kuvassa.10. Rakennuksessa on hitsattu työpajan laajennuksia. Asennusjatkeet kiinnitetään itseporautuvilla ruuveilla. Hitsattaessa jäykisteitä liitettyjen tukien jalkojen väliin syntyy suuria kutistumisjännitystä, joka joskus johtaa halkeamiin. Kutistumisjännitykset pienenevät merkittävästi, kun kiinteiden ripojen sijaan (kuva 1).11a) Navara vain siipilevyt (kuva.11b).
Kuva10— rungon tuen kulma.
Kuva11— hitsausliitosten jäykistysosien vertailu.
Kuva12— belgialaisen sillan solmu runkopalkeilla.
Pitkittäisten tukien liitokset ovat jäykkiä taivutuksessa
Hitsausliitoksilla saadaan aikaan suuri yksinkertaistus siltojen päällysteverkossa. Pitkittäisten tukien yms. liitosten väsymislujuus taivutuskuormituksen alaisena, se valaistaan testeillä O. Kaavio-a (kuva.13). Tästä syystä liitoksella saumalla rajapintaan jännitetyllä puolella on suurempi väsymislujuus tasaisella taivutusjännityksellä σUb kuin liitoksella, jossa jännitetty jalka on yhdistetty kulmasaumoilla.
Kuva13— pitkittäisten tukiyhteyksien historialliset muunnelmat.
Lattica tukee
Hitsatut ristikkorakenteet
Vanhemmat ritilät olivat kopioita niitatuista rakenteista muodoiltaan ja liitoksiltaan (kuva 1).14). Tämä ei ole tarkoituksenmukaista, hitsausliitosten erityisominaisuudet on otettava huomioon poikkileikkauksia valittaessa. Tärkeää on myös kaikkien liitosten suurempi jäykkyys niitattuihin solmuihin verrattuna. Hilan solmujen diagonaalitankojen kytkennät on vaikea suorittaa suuremmilla voimilla varsinkin rakennustyömaalla. Koska kulmasaumojen liitokset tulevat tässä ensisijaisesti kysymykseen, on väsymislujuus suhteellisen alhainen. Täysin hitsattu, ts. ja hitsausristikon solmuissa, siis vain joillain teräsrakenteiden erikoisalueilla. Esimerkiksi kattositeillä, nostureilla, jotka eivät ole kovin dynaamisesti kuormitettuja jne.
Kuva14- hilatuen hitsattu solmu.
Ensisijaisesti litteät teräkset ja metallilevyt otetaan huomioon poikkileikkauksen muodostuksessa. Hitsatuissa rakenteissa valmistetaan ilman erityisiä vaikeuksia ontelot, joiden etuna on puristetangot vääntöjäykkyytensä vuoksi. Erityisen maininnan ansaitsee pyöreän putken erikoiskotelo. Hitsatut putkimaiset rakenteet ovat löytäneet laajan sovelluksen mm. nostureiden tai kevyiden rakennusten rakentamisessa rakennusteollisuudessa. Onteloprofiilien jatkamisen ja liittämisen yhteydessä on itse asiassa otettava huomioon tietyt rakenteelliset vaikeudet ja lisäkustannukset. Hitsatut osat kootaan usein päistä, jotta liitos voidaan niitata helpommin (kuva 15). Hitsattujen ristikkorakenteiden työpajassa ja työmaalla vaadittavat erityistoimenpiteet vaikeuttavat asennusta, ellei kyse ole tuista, joissa on lievä tai pääosin staattinen kuormitus. Dynaamisesti kuormitetuissa ja suurivoimaisissa ristikoissa sääntönä oli, että vain yksittäiset elementit hitsattiin, mutta niiden keskinäinen liitos tehtiin ruuveilla. Ensinnäkin asennusvaikeudet poistettiin; ja hitsatuista elementeistä tehdyt ristikot voidaan asentaa samoilla menetelmillä kuin niitatuista tangoista tehdyt.
Kuva 15 — onton osan pään muotoilu liittämistä varten.
Solmitut levyt, jotka vastaanottavat diagonaalit samanaikaisesti, niitataan tavanomaisella tavalla hihnojen ripoihin tai hitsataan niillä (kuva 1).16a). Jälkimmäisen haittapuolena on “alkukulmasaumat”, jotka ovat haitallisia palkin väsymislujuudelle. Ratkaiseva askel kohti ristikkosiltojen oikeaa muotoilua hitsaamalla otettiin Reinin ylittävällä rautatiesillalla Mainzin lähellä (Kaiser-silta). He ovat siellä50 mmvahvistetut solmulevyt liitännän saumoilla, jotka on työnnetty hihnojen pystysuoraan levyyn30 mmpaksuus. Siirtymät ovat asteittaisia, muotoilu näkyy kuvasta.16b. Hihnan pidennykset sijaitsevat solmujen vieressä.
Kuva16— kytkimen solmitut levyt tuulta vastaan ja Reinin yli Mainzin lähellä oleva rautatiesilta (Kaiserin silta,1954).
Vahvistus hitsaamalla
Teräsrakenteiden myöhempää vahvistamista pidetään yhtenä vaikeimmista töistä, varsinkin kun se on tehtävä kuormitetulle rakenteelle. Niitatuilla liitoksilla vahvikkeiden asentaminen, poraus ja liittäminen olemassa oleviin osiin on aikaa vievää ja kallista. Koska hitsaus on mahdollista ilman pitkäkestoista esivalmistelua sekä olemassa olevia sidosvälineitä rikkomatta, oli lähellä kokeilla ristikon poikkileikkausten ja liitosten vahvistusta. Niittien ja hitsien yhteisvaikutusta tankojen vastaanottovoimiin on tutkittu yksityiskohtaisesti teoreettisesti ja kokeellisesti. Kuitenkin käytännön toteutuksessa halkeamia ja väsymismurtumia ilmaantui, osittain vasta pitkäaikaisen käytön jälkeen. Vaikeuksien syynä olivat hitsauslovien vaikutukset ja äkilliset poikkileikkauksen muutokset, ja osa syntyneistä halkeamista johtui suurista kutistumisen aiheuttamista jännityksistä.
Olemassa olevan rakenteen vahvistaminen: Jännitetyn tai vanhentuneen teräksen hitsaus voi aiheuttaa halkeamia, hauraita murtumia, paikallista stabiilisuuden menetystä ja uutta voimapolkua. Ennen työskentelyä on selvitettävä materiaali, olemassa olevat vauriot ja väsymys, todellinen kuormitus, hitsattavuus, kuormanpoistojärjestys ja tilapäinen vakuutus. Vahvistus suoritetaan vain hyväksytyn projektin ja menettelytavan mukaisesti valvonnan ja valvonnan kanssa.
Hitsauksen, niittauksen ja ruuvien yhdistäminen
Jonkin aikaa oli kiellettyä käyttää hitsausta ja niittausta samanaikaisesti. Erityistä huomiota kiinnitettiin “täyshitsattuihin rakenteisiin”, joissa niitit ja ruuvit vältettiin kokonaan. Nykyään hitsausta ja niittausta sovelletaan jälleen rinnakkain samaan kohteeseen. Monissa tapauksissa on tarkoituksenmukaista hitsata vain konepajan jatkeet ja päinvastoin niitata esivalmistetut. Molempien liitostyyppien käyttöä samassa jatkeessa tulee välttää, koska selkeää voimien jakautumista ei voida saavuttaa hitsaukseen ja niittien/pulttien liukumiseen liittyvän kutistumisen vuoksi.
Lopullinen huomautus: Hitsien, niittien ja ruuvien yhteisvaikutusta ei saa olettaa ilman laskentamallia, määriteltyä suoritusjärjestystä, toleransseja ja luiston hallintaa. Jokaisen kantavan yksityiskohdan osalta on tunnettava voimarata, väsymisluokka, hitsauksen ja tarkastuksen saatavuus, hyväksyttävät viat ja huoltosuunnitelma koko rakenteen käyttöiän ajan.