חיבורים מרותכים של מבני פלדה

תוכן מומחה לארכיון: המאמר משמר דוגמאות היסטוריות ותביעות של קורות פלדה מרותכות, גשרים וסבכים, אך אינו מהווה תכנון, חישוב, מפרט מפרקים, תוכנית ריתוך, הסמכת פרוצדורה, הערכת עייפות או מדריך לתיקון. יש לקבוע חומר, יכולת ריתוך, קשיחות, עובי, הכנת מפרקים, חומר מילוי, חימום מוקדם, רצף, מתחים שיוריים, סובלנות, קורוזיה, אש, עייפות ובקרה בהתאם לפרויקט הספציפי והתקנים החלים. מפרקי מיסבים מתוכננים, מבוצעים ונשלטים על ידי אנשים מוסמכים מתאימים.

כיום, סאבו קושיץ’ מתמקד בחלונות עץ, חלונות עץ-אלומיניום, חלונות מותאמים אישית, דלת ו-בקשות להצעת מחיר. מאמר זה נותר ארכיון היסטורי ואינו מהווה הצעה לתכנון, ריתוך, בדיקה או חיזוק מבני פלדה.

סוגריים מרותכים מלאים

קטעי תמיכה

סקירה כללית ניתנת על ידי איור.1ו2. Sl.1ומראה את התמיכה מחוזקת בלמלות חגורות מרותכות. ניתן להרכיב קטעים של קיבולת עומס שרירותית מפלדה רחבה ומתכת מתכת (איור.1ב עד ה). יש להימנע מחיבור פתוח בין תפרים פינתיים על ידי חידוד הגיליון האנכי (איור 1).1ג). ניתן להתאים את החתך של התמיכה לרגע ההתנגדות הנדרש עם רצועות חגורה נוספות. חתכים באיור.2d עד f יש יתרון שהתפר הפונה מגיע באזור של פחות עובי של הצלע. כאן ניתן לבחון בקלות במיוחד את התפרים באמצעות צילומי רנטגן.

Image 1 — קטעים של תומכים מרותכים.

Image 2 — קטעי תומכים העשויים מפרופילים מיוחדים.

Weld control: radiographic testing uses ionizing radiation and is performed only under controlled conditions by authorized experts. בחירת שיטת הבקרה, היקף הקבלה וקריטריונים לאיכות נקבעים לפי הפרויקט והתקן; בדיקה של התצלום או המשטח החיצוני אינה הוכחה לאיכות הפנימית של הריתוך.

המשך הגיליון האנכי

הפיתוח התבצע בצורה הולמת לחלוטין. בוצעו הרחבות עם ביריות. הרחבה הצלבתית לא זכתה לחשיבות רבה בבניית גשרים, אך בכל זאת התגלתה כטובה בבניית מבנים. מאחר שההרחבות האנכיות לממשק לא היו חסכוניות בגלל הלחצים הקטנים המותרים, נמצאו הרחבות בעלות אורך התפר מוגדל.

קבצים מצורפים אוניברסליים

Sl.3מציג את המשך הקורה הראשית של גשר כביש מהיר עם צלע מחוזקת. Sl.4נותן המשך של גשר אחד על הכביש המהיר. במיטבה, הרחבה זו אינה שונה במראה ובאופן הפעולה מהתמיכה הלא מורחבת, רק חוזק העייפות מעט נמוך יותר. פתרון ההרחבה תלוי אם מדובר בהרחבת בית מלאכה או בהרחבה להרכבה. מאחר וכלים טובים יותר זמינים בסדנה, הריתוך באתר מוגבל במידת האפשר. Sl.5מציג את החלוקה של קורה אחת ארוכה63m. הקורות נמסרו לאתר הבנייה בחלקים של38mו25mאורך, שבו רק ההרחבות המסומנות ב-“B” מרותכות. תוספות ההרכבה נעשות כתוספות U, על מנת למנוע ריתוך עילי.

תְמוּנָה3- המשך קורת הגשר על הכביש המהיר ליד האטנהיים.

תְמוּנָה4- פרט היסטורי של המשך קורת הגשר.

תְמוּנָה5- לוח זמנים של הרחבות סדנאות והרכבה.

תמיכות מלאות רציפות מרותכות במהלך התקדמות ההרכבה לאורך הפתחים ללא פיגומים, למשל. ליד גשר כביש עם פתחים מ42m. חלקי התומך הותקנו עם מנוף צף ולאחר התקנת כל האלמנטים הם מרותכים. במקביל, התומכים העיקריים היו מהודקים עם ברגים באמצעות ביריות עם פתחים (איור.6). דרך החורים ביריות ניתן היה לרתך את רוב התפר של היריעה האנכית, לפני שהיה צריך להסיר את הביריות. Sl.6מכיל מידע נוסף על הכנת תפרי U עבור פרופילים מיוחדים בחגורה העליונה והתחתונה.

תְמוּנָה6— ביריות זמניות עם פתחים לגישה לריתוך.

עבודות התקנה ועבודות באתר: דוגמאות היסטוריות עם מנוף צף, קשירות זמניות, עבודות פתח וריתוך באתר אינן תוכנית הרכבה. חישוב תנאים זמניים, תוכנית הרמה ואבטחה, בקרת גיאומטריה, הגנה מפני נפילה, אש ועשן ובקרה ניתנת למעקב של כל מפרק לפני הסרת תומכים זמניים.

מקשיחים

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. מתחי הצטמקות על מגבשים אנכיים נחקרו על ידי O. גרף-a. במהלך רצף העבודות הנבדק (הקשיחים רתכו תחילה, לאחר מכן התפרים הראשיים), התרחשו מתחי התכווצות משמעותיים במקשיחים וברצועות הסמוכות של גיליון מתכת אנכי. אם הקשיחים כבר נמצאים על החגורות לפני שליפת התפרים הראשיים, אזי נמנעת הצטמקות של רצועות החגורה. בלמלות החגורה הופיעו עיקולים גליים בכיוון האורך2mm, בכיוון הרוחבי כ0,25mm(תְאֵנָה.7). לכן, בטח היו מתחי כיפוף משמעותיים בשני הכיוונים ברצועות הרצועה. כושר הנשיאה הוגבל על ידי התרחשות של עיוותים גדולים, לא על ידי חוזק השבירה של החגורה התחתונה. על פי תוצאות בדיקת העייפות, גשרים נדרשים להתקין צלחות מתאימות היטב בין ההקשיחים לרצועה, המוצמדות לקשיחים באמצעות ריתוך קת. הקשיחים וחיבורים נחתכים בצורה כזו שהתפר הראשי נשאר חופשי (איור.8). בענף הבניין, ברוב המקרים, אין ספק שהקשיחים מרותכים ישירות לקורות. עדיף להימנע מלחתוך את התפרים ולערום אותם יותר מדי.

תְמוּנָה7- עיוות של חגורות במהלך ריתוך.

תְמוּנָה8- התקשות באריחים המתאימים היטב.

התכווצות, עיוותים ועייפות: לא ניתן להעביר תוצאות בדיקה היסטוריות לפרט אחר ללא חישוב. קשיחים, סיומי ריתוך, חציית תפרים, סובלנות ורצף עבודה משפיעים על מתחים שיוריים, התכווצות וחוזק עייפות; סדקים ועיוותים בלתי מקובלים אינם נפתרים על ידי ריתוך נוסף ללא הליך תיקון מאושר.

סוגריים ומסגרות מלאות

תומכי קשת וקשתות דקות

תושבות קשת מציעות משהו קטן מיוחד בהשוואה לתליונים מלאים אמיתיים. 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. זה (איור 9) לוקח את הכוחות מהקשת ומעביר אותם אל הקורה המקשיחה. It is supplied with a 50 mm strong outlet, which passes through a single slot to the upper belt of the stiffening beam and is welded to the vertical plate, reinforced to the thickness of 50 mm.

Picture 9 — צומת קצה של הגשר המקושת.

קונסטרוקציות מסגרת

היתרונות של טכניקת הריתוך נראים בצורה הטובה ביותר בפינות המסגרת, מה שמאפשר ליצור צורות מסובכות ללא קשיים מיוחדים. פינה אחת של המסגרת עם עומס כבד מוצגת באיור.10. לקונסטרוקציה הרחבות בית מלאכה מרותכות. תוספות ההרכבה מחוברות עם ברגים עם הקשה עצמית. בעת ריתוך קשיחים בין רגלי התומכים המחוברים, מתרחשים מתחי התכווצות גבוהים, שלעתים מובילים לסדקים. מתחי ההתכווצות מופחתים באופן משמעותי כאשר במקום צלעות מוצקות (איור.11א) יריעות כנפיים של נבארה בלבד (איור.11ב).

תְמוּנָה10- זווית תמיכת המסגרת.

תְמוּנָה11- השוואה של פרטי התקשות חיבור מרותך.

תְמוּנָה12— צומת של גשר בלגי עם קורות מסגרת.

חיבורים של תומכים אורכיים קשיחים בכיפוף

ברשת המדרכה של גשרים, ניתן להשיג פישוט גדול על ידי יישום חיבורים מרותכים. חוזק עייפות של חיבורים של תומכים אורכיים וכו’ תחת עומס כיפוף, הוא מואר על ידי בדיקות O. Graf-a (איור 13). Therefore, the connection with a butt seam on the tensioned side has a higher fatigue strength at the uniform bending stress σUb than the connection where the tension leg is connected by corner seams.

Image 13 — historical variants of longitudinal support connections.

רשת תומכת

קונסטרוקציות מסבך מרותכות

הצורות והחיבורים של סורגים ישנים יותר היו עותקים של קונסטרוקציות מסומרות (איור 14). זה לא כדאי, יש לקחת בחשבון את המאפיינים המיוחדים של חיבורים מרותכים בבחירת החתכים. הקשיחות הגדולה יותר של כל החיבורים בהשוואה לצמתים מסומרות היא גם חשובה. The connections of the diagonal rods in the nodes of the lattice are difficult to perform with higher forces, especially on the construction site. מכיוון שהחיבורים עם התפרים הפיניים באים כאן בסימן שאלה מלכתחילה, חוזק העייפות נמוך יחסית. מרותך לחלוטין, כלומר. ובצמתים של הרשת המרותכת, לכן רק בכמה אזורים מיוחדים של מבני פלדה. לדוגמא, עם קשרי גג, עם מנופים שאינם בעלי עומס דינמי גבוה וכו’

Image 14 — צומת מרותך של תומך סריג.

מלכתחילה, פלדות שטוחות ופח מתכת באים בחשבון להיווצרות חתך רוחב. In the case of welded constructions, hollow sections are made without particular difficulty, which have the advantage of pressed rods due to their torsional stiffness. המקרה המיוחד של צינור עגול ראוי לציון מיוחד. קונסטרוקציות צינורות מרותכות מצאו יישום רחב, למשל. בבניית מנופים או קונסטרוקציות קלות בענף הבניין. In the case of continuation and connection of hollow sections, one must in fact take into account certain constructive difficulties and additional costs. חלקים מרותכים לרוב נאספים בקצוות, כך שניתן יהיה לשרוף את החיבור בקלות רבה יותר (איור 15). The special measures required in the workshop and on the construction site for welded lattice structures make it difficult to apply, unless it is about supports with a slight or predominantly static load. For dynamically loaded grids and for those with high forces, the rule was that only individual elements were welded, but their mutual connection was done using screws. קודם כל הוסרו קשיי ההתקנה; ורשתות העשויות מאלמנטים מרותכים ניתנות להרכבה על פי אותם נהלים כמו אלה העשויים ממוטות מסומרות.

Figure 15 — עיצוב קצה הקטע החלול לחיבור.

Nodal sheets, which receive the diagonals at the same time, are riveted in the usual way to the ribs of the belts or butt-welded with them (fig. 16a). זה האחרון יש את החסרון של “תפרים פינתיים מתחילים”, אשר פוגעים בחוזק העייפות של הקורה. A decisive step towards the correct shaping of truss bridges by welding was made at the railway bridge over the Rhine near Mainz (Kaiser Bridge). שם, על 50 mm, יריעות צמתים מחוזקות עם תפרי תחת מוכנסות ליריעות אנכיות של חגורות עבות 30 mm. המעברים הם הדרגתיים, ניתן לראות את העיצוב מתמונה. 16b. הרחבות של מוטות חגורה ממוקמות ליד צמתים.

Figure 16 — nodal sheets of wind coupling and railway bridge over the Rhine near Mainz (Kaiser bridge, 1954).

חיזוק באמצעות ריתוך

חיזוק מבני פלדה הוא אחת העבודות הקשות ביותר, במיוחד כאשר יש לבצע אותה על מבנה עמוס. עם חיבורים מסמרות, הכנסת חיזוקים, קידוח וחיבור לחלקים קיימים הם זמן רב ויקר. Since welding is possible without long-term preliminary preparations as well as without breaking the existing bonding means, it was close to try welding the reinforcement of the cross-sections and connections of the grids. הפעולה המשותפת של מסמרות וריתוכים בקליטת כוחות במוטות נבחנה בפירוט תיאורטית ובניסויים. עם זאת, ביישום מעשי, הופיעו סדקים ושברי עייפות, בחלקם רק לאחר שימוש ממושך. The causes of these difficulties were the effects of welding notches and sudden changes in section, and some of the cracks that appeared were caused by high stresses from shrinkage.

Strengthening of existing structure: welding of stressed or aged steel can introduce cracks, brittle fracture, local loss of stability and new force path. Prior to work, the material, existing damage and fatigue, actual load, weldability, load relief sequence and temporary insurance must be determined. החיזוק מתבצע רק לפי הפרויקט והנוהל המאושרים, תוך פיקוח ובקרה.

שילוב של ריתוך, מסמרות והברגה

אסור היה ליישם ריתוך ומסמרות בו זמנית. תשומת לב מיוחדת ניתנה ל“מבנים מרותכים לחלוטין” שבהם נמנעו לחלוטין מסמרות וברגים. כיום, ריתוך ומסמרות מיושמים שוב במקביל על אותו אובייקט. במקרים רבים כדאי לרתך רק את הרחבות בית המלאכה, ולהיפך, למסמר את המוכנות. The application of both types of connection in the same continuation should be avoided, because a clear distribution of forces cannot be achieved due to shrinkage related to welding and sliding of rivets/bolts.

Final note: joint action of welds, rivets and screws must not be assumed without a calculation model, defined sequence of execution, tolerances and slip control. For each load-bearing detail, the path of force, fatigue category, accessibility to welding and inspection, acceptable defects and a maintenance plan throughout the life of the structure must be known.