Conținut de experți în arhivă: Articolul păstrează exemple istorice și revendicări de grinzi, poduri și ferme din oțel sudate, dar nu este un manual de proiectare, calcul, specificație de îmbinare, plan de sudare, calificare a procedurii, evaluare a oboselii sau manual de reparații. Materialul, sudabilitatea, tenacitatea, grosimea, pregătirea îmbinărilor, materialul de umplutură, preîncălzirea, succesiunea, tensiunile reziduale, toleranțele, coroziunea, focul, oboseala și controlul trebuie determinate conform proiectului specific și standardelor aplicabile. Îmbinările lagărelor sunt proiectate, executate și controlate de persoane calificate corespunzător.
Astăzi, Savo Kusić se concentrează pe ferestre din lemn, ferestre lemn-aluminiu, ferestre personalizate, usa și cereri de ofertă. Acest articol rămâne o arhivă istorică și nu constituie o ofertă de proiectare, sudare, testare sau consolidare a structurilor din oțel.
Suporturi complet sudate
Secțiuni de suporturi
O prezentare generală este dată de fig.1şi2. Sl.1si prezinta suportul armat cu lamele de centura sudate. Secțiunile cu capacitate de încărcare arbitrară pot fi asamblate din oțel lat și tablă (fig.1b la e). O îmbinare deschisă între cusăturile de colț trebuie evitată prin ascuțirea foii verticale (fig.1c). Secțiunea transversală a suportului poate fi adaptată la momentul de rezistență necesar cu lamele de centură suplimentare. Secțiunile din fig.2d la f au avantajul că cusătura de față vine într-o zonă de mai puțină grosime a coastei. Aici, cusăturile pot fi examinate deosebit de ușor cu raze X.
Imagine1— secțiuni de suporturi sudate.
Imagine2— secțiuni de suporturi din profile speciale.
Controlul sudurii: testarea radiografică utilizează radiații ionizante și este efectuată numai în condiții controlate de experți autorizați. Alegerea metodei de control, domeniul de aplicare și criteriile de calitate sunt determinate de proiect și standard; examinarea fotografiei sau a suprafeței exterioare nu este o dovadă a calității interne a sudurii.
Continuarea foii verticale
Dezvoltarea a avut loc într-o manieră complet adecvată. Au fost efectuate extensii cu jartiere. Prelungirea cruciformă nu a câștigat prea multă importanță în construcția podurilor, dar s-a dovedit totuși a fi bună în construcția clădirilor. Deoarece prelungirile verticale ale interfeței au fost neeconomice din cauza tensiunilor mici permise, s-au găsit prelungiri cu o lungime crescută a cusăturii.
Atașamente universale
Sl.3prezintă continuarea grinzii principale a unui pod de autostradă cu nervură întărită. Sl.4dă continuarea unui pod pe autostradă. În cel mai bun caz, această extensie nu diferă ca aspect și modul de acțiune de suportul neextins, doar rezistența la oboseală este puțin mai mică. Soluția de extindere depinde dacă este o extensie de atelier sau o extensie de ansamblu. Deoarece în atelier sunt disponibile instrumente mai bune, sudarea la fața locului este limitată dacă este posibil. Sl.5arată împărțirea unui fascicul lung63m. Grinzile au fost livrate la șantier în anumite părți din38mşi25mlungime, unde au fost sudate doar prelungirile marcate cu „B”. Prelungirile de montaj sunt realizate ca prelungiri U, pentru a evita sudarea deasupra capului.
Imagine3— continuarea grinzii podului pe autostrada de langa Hattenheim.
Imagine4— detaliu istoric al continuării grinzii podului.
Imagine5— programul de extindere a atelierului și montajului.
Suporturile complete continue sunt sudate în timpul instalării de-a lungul deschiderilor fără schele, de exemplu. lângă un pod rutier cu deschideri din42m. Părțile suportului au fost montate cu macara plutitoare și după montarea tuturor elementelor au fost sudate. În același timp, suporturile principale au fost fixate cu șuruburi folosind jartiere cu deschideri (fig.6). Prin orificiile din jartiere, cea mai mare parte a cusăturii foii verticale putea fi sudată, înainte ca jartierele să fie îndepărtate. Sl.6conține informații suplimentare despre pregătirea cusăturilor în U pentru profile speciale în centura superioară și inferioară.
Imagine6— jartiere temporare cu deschideri pentru accesul prin sudură.
Montaj și lucrări de șantier: exemplele istorice cu macara plutitoare, ligaturi temporare, lucrări de trapă și sudare pe șantier nu sunt plan de asamblare. Calculul condițiilor temporare, planul de ridicare și asigurare, controlul geometriei, protecția împotriva căderii, împotriva incendiilor și a fumului și controlul trasabil al fiecărei îmbinări înainte de îndepărtarea suporturilor temporare sunt necesare.
Întăritori
Este necesar să se rigidizeze bine suporturile sudate solide împotriva proeminenței foii verticale și a flambajului lateral al curelelor, în plus, îndoirea în timpul sudării trebuie menținută la un nivel scăzut. Tensiunile de contracție pe rigidizările verticale au fost investigate de O. Grafic-a. În timpul secvenței de lucrări examinate (întâi au fost sudate rigidizările, apoi cusăturile principale), au apărut solicitări semnificative de contracție în rigidizările și benzile din apropiere de tablă verticală. Dacă rigidizările sunt deja pe curele înainte ca cusăturile principale să fie scoase, atunci contracția lamelelor centurii este împiedicată. În lamelele centurii, au apărut coturi ondulate pe direcția longitudinală2mm, în sens transversal cca0,25mm(smochin.7). Prin urmare, trebuie să fi existat tensiuni semnificative de încovoiere în ambele direcții în lamele curelei. Capacitatea portantă a fost limitată de apariția unor deformații mari, nu de rezistența la rupere a curelei inferioare. Conform rezultatelor testului de oboseală, este necesar ca podurile să instaleze plăci bine fixate între rigidizări și centură, care sunt fixate de rigidizări cu o sudură cap la cap. Elementele de rigidizare și îmbinările sunt tăiate astfel încât cusătura principală să rămână liberă (fig.8). În industria construcțiilor, în cele mai multe cazuri, nu există nicio îndoială că rigidizările sunt sudate direct pe grinzi. Este mai bine să evitați tăierea cusăturilor și grămadă prea mult.
Imagine7— deformarea curelelor în timpul sudării.
Imagine8— rigidizare cu plăci bine montate.
Contracție, deformare și oboseală: rezultatele testelor istorice nu pot fi transferate într-un alt detaliu fără calcule. Elementele de rigidizare, terminațiile de sudură, încrucișările cusăturilor, toleranțele și secvența de lucru afectează tensiunile reziduale, flambajul și rezistența la oboseală; fisurile și deformațiile inacceptabile nu sunt rezolvate prin sudură suplimentară fără o procedură de reparație aprobată.
Monturi și rame complete
Suporturi arc și arcuri subțiri
Bretele arc oferă ceva special în comparație cu bretele adevărate. Cu toate acestea, conexiunile arcadelor în consolă cu pereți dubli la grinzile de rigidizare cu un singur perete, realizate pe cele mai mari două poduri de autostradă sudate, sunt printre cele mai interesante construcții care au fost sudate. Pe podul autostrăzii peste Lech de lângă Duisburg, la capătul nodului a fost folosită o piesă masivă de oțel forjat pentru a facilita lucrările de sudare. Aceasta (Fig.9) preia forțele din arc și le transferă pe grinda de rigidizare. Este dotat cu50 mmcu o ieșire puternică, care trece printr-o fante până la centura superioară a grinzii de rigidizare și care este sudată pe tabla verticală, întărită la grosime50 mm.
Imagine9— nodul final al podului arcuit.
Construcții în cadru
Avantajele tehnicii de sudare se văd cel mai bine pe colțurile cadrului, ceea ce permite realizarea de forme complicate fără dificultăți deosebite. Un colț al cadrului cu o sarcină mare este prezentat în fig.10. Constructia are extensii de atelier sudate. Extensiile de montare sunt atașate cu șuruburi autofiletante. La sudarea elementelor de rigidizare între picioarele suporturilor îmbinate apar solicitări mari de contracție, care uneori duc la fisuri. Tensiunile de contracție sunt semnificativ reduse atunci când în locul nervurilor solide (fig.11a) navara numai foi de aripi (fig.11b).
Imagine10— unghiul suportului cadrului.
Imagine11— compararea detaliilor de rigidizare a conexiunii sudate.
Imagine12— nodul unui pod belgian cu grinzi de cadru.
Legăturile suporturilor longitudinale sunt rigide la încovoiere
O mare simplificare poate fi realizată în grila de pavaj a podurilor prin utilizarea îmbinărilor sudate. Rezistența la oboseală a legăturilor suporturilor longitudinale etc., sub sarcină la încovoiere, este iluminată prin încercări O. Graficul-a (Fig.13). Prin urmare, conexiunea cu o cusătură la interfața de pe partea tensionată are o rezistență la oboseală mai mare la solicitarea uniformă de încovoiere σUb decât legătura în care piciorul tensionat este conectat prin cusături de colț.
Imagine13— variante istorice ale îmbinărilor longitudinale de sprijin.
Suporturi cu zăbrele
Structuri cu zăbrele sudate
Grilajele mai vechi erau copii ale construcțiilor nituite în ceea ce privește formele și conexiunile (fig.14). Acest lucru este inutil, proprietățile speciale ale conexiunilor sudate trebuie luate în considerare atunci când alegeți secțiunile transversale. Rigiditatea mai mare a tuturor conexiunilor în comparație cu nodurile nituite este, de asemenea, importantă. Legăturile tijelor diagonale din nodurile rețelei sunt greu de realizat cu forțe mai mari, mai ales pe șantier. Deoarece conexiunile cu cusăturile de colț intră în discuție aici, în primul rând, rezistența la oboseală este relativ scăzută. Complet sudat, de ex. iar în nodurile rețelei sudate, deci doar în unele zone speciale ale structurilor din oțel. De exemplu, cu legături de acoperiș, cu macarale care nu sunt încărcate foarte dinamic etc.
Imagine14— nodul sudat al suportului de zăbrele.
În primul rând, oțelurile plate și tabla sunt luate în considerare pentru formarea secțiunii transversale. In cazul constructiilor sudate se realizeaza fara dificultate deosebita sectiuni goale care prezinta avantajul tijelor presate datorita rigiditatii lor la torsiune. Mențiune specială merită cazul special al unui tub rotund. Construcțiile tubulare sudate au găsit o aplicație largă, de ex. în construcţia de macarale sau construcţii uşoare în industria construcţiilor. In cazul continuarii si racordarii sectiunilor goale, trebuie de fapt sa se tina cont de anumite dificultati constructive si costuri suplimentare. Secțiunile sudate sunt adesea adunate la capete, astfel încât legătura să poată fi nituită mai ușor (fig. 15). Măsurile speciale necesare în atelier și pe șantier pentru structurile cu zăbrele sudate îngreunează aplicarea, cu excepția cazului în care este vorba despre suporturi cu încărcare ușoară sau predominant statică. Pentru grilele încărcate dinamic și pentru cele cu forțe mari, regula era ca numai elementele individuale să fie sudate, dar conectarea lor reciprocă se facea folosind șuruburi. În primul rând, dificultățile de instalare au fost înlăturate; iar grilajele din elemente sudate pot fi montate după aceleași proceduri ca și cele din tije nituite.
Figura 15 — modelarea capătului secțiunii goale pentru conectare.
Foile înnodate, care primesc în același timp diagonalele, sunt nituite în mod obișnuit pe nervurile curelelor sau sunt sudate cap la cap cu acestea (fig.16o). Acesta din urmă are dezavantajul „cusăturilor de colț de început”, care sunt dăunătoare rezistenței la oboseală a grinzii. Un pas decisiv spre modelarea corectă a podurilor prin sudare a fost făcut la podul feroviar peste Rin de lângă Mainz (Podul Kaiser). Ei sunt acolo50 mmfoi nodale armate prin intermediul cusăturilor pe interfața introduse în foile verticale ale curelelor30 mmgrosime. Tranzițiile sunt graduale, modelarea se vede din fig.16b. Extensiile tijei curelei sunt situate lângă noduri.
Imagine16— foile înnodate ale cuplajului împotriva vântului și podul feroviar peste Rin, lângă Mainz (podul lui Kaiser,1954).
Armare prin sudare
Întărirea ulterioară a structurilor din oțel este considerată una dintre cele mai dificile lucrări, mai ales atunci când trebuie efectuată pe o structură încărcată. Cu conexiuni nituite, inserarea armăturilor, găurirea și conectarea la piesele existente este consumatoare de timp și costisitoare. Deoarece sudarea este posibilă fără pregătiri preliminare pe termen lung, precum și fără ruperea mijloacelor de lipire existente, a fost aproape să încercăm sudarea armăturii secțiunilor transversale și a conexiunilor rețelelor. Acțiunea comună a niturilor și sudurilor în primirea forțelor în tije a fost examinată în detaliu teoretic și în experimente. Cu toate acestea, în implementarea practică, au apărut fisuri și rupturi de oboseală, parțial numai după o utilizare prelungită. Cauzele acestor dificultăți au fost efectele crestăturilor de sudură și modificări bruște de secțiune, iar unele dintre fisurile apărute au fost cauzate de solicitări mari de la contracție.
Consolidarea structurii existente: sudarea oțelului solicitat sau îmbătrânit poate introduce fisuri, rupere fragilă, pierderea locală a stabilității și o nouă cale de forță. Înainte de lucru, trebuie determinate materialul, daunele existente și oboseala, sarcina reală, sudabilitatea, secvența de descărcare a sarcinii și asigurarea temporară. Armarea se executa numai conform proiectului si procedurii aprobate, cu supraveghere si control.
Combinând sudarea, nituirea și șuruburi
De ceva timp a fost interzisă aplicarea simultană a sudării și nituirii. O atenție deosebită a fost acordată „structurilor complet sudate” în care niturile și șuruburile au fost complet evitate. Astăzi, sudarea și nituirea sunt din nou aplicate în paralel pe același obiect. În multe cazuri, este indicat să se sudeze doar extensiile de atelier și, dimpotrivă, să se nituiască pe cele prefabricate. Trebuie evitată aplicarea ambelor tipuri de îmbinare în aceeași continuare, deoarece nu se poate realiza o distribuție clară a forțelor din cauza contracției legate de sudare și alunecarea niturilor/șuruburilor.
Notă finală: acțiunea de îmbinare a sudurilor, niturilor și șuruburilor nu trebuie asumată fără un model de calcul, o secvență definită de execuție, toleranțe și control al alunecării. Pentru fiecare detaliu portant, trebuie cunoscute traseul forței, categoria de oboseală, accesibilitatea la sudare și inspecție, defecte acceptabile și un plan de întreținere pe toată durata de viață a structurii.