Odborný obsah archívu: Článok zachováva historické príklady a tvrdenia zváraných oceľových nosníkov, mostov a priehradových nosníkov, nie je však návrhom, výpočtom, špecifikáciou spoja, plánom zvárania, kvalifikáciou postupu, hodnotením únavy alebo návodom na opravu. Materiál, zvariteľnosť, húževnatosť, hrúbka, príprava spoja, prídavný materiál, predohrev, poradie, zvyškové napätia, tolerancie, korózia, požiar, únava a kontrola musia byť stanovené podľa konkrétneho projektu a platných noriem. Ložiskové kĺby navrhujú, vykonávajú a kontrolujú vhodne kvalifikované osoby.
Dnes sa Savo Kusić zameriava na drevené okná, drevo-hliníkové okná, vlastné okná, dvere a žiadosti o cenovú ponuku. Tento článok zostáva historickým archívom a nepredstavuje ponuku na navrhovanie, zváranie, skúšanie alebo zosilňovanie oceľových konštrukcií.
Plne zvárané konzoly
Sekcie podpier
Prehľad je uvedený na obr.1a2. Sl.1a zobrazuje podperu vystuženú zváranými lamelami pásu. Sekcie ľubovoľnej nosnosti je možné zostaviť zo širokej ocele a plechu (obr.1b až e). Otvoreným spojom medzi rohovými švami sa treba vyhnúť naostrením vertikálneho plechu (obr.1c). Prierez podpery je možné prispôsobiť požadovanému momentu odporu prídavnými lamelami pásu. Rezy na obr.2d to f have the advantage that the facing seam comes in an area of less thickness of the rib. Tu je možné švy obzvlášť jednoducho preskúmať pomocou röntgenových lúčov.
Obrázok1— časti zváraných podpier.
Obrázok2— časti podpier vyrobené zo špeciálnych profilov.
Kontrola zvaru: Rádiografické testovanie využíva ionizujúce žiarenie a je vykonávané len za kontrolovaných podmienok autorizovanými odborníkmi. Výber metódy kontroly, rozsah akceptácie a kvalitatívne kritériá sú určené projektom a normou; kontrola fotografie alebo vonkajšieho povrchu nie je dôkazom vnútornej kvality zvaru.
Pokračovanie vertikálneho listu
Vývoj prebiehal úplne primeraným spôsobom. Boli vykonané predĺženia s podväzkami. Krížové predĺženie nenadobudlo veľký význam pri stavbe mostov, ale aj tak sa osvedčilo pri stavbe budov. Keďže vertikálne predĺženia na rozhranie boli neekonomické z dôvodu malých dovolených napätí, našli sa predĺženia so zväčšenou dĺžkou švu.
Univerzálne nástavce
Sl.3znázorňuje pokračovanie hlavného nosníka diaľničného mosta so spevneným rebrom. Sl.4dáva pokračovanie jedného mosta na diaľnici. V najlepšom prípade sa toto predĺženie nelíši vzhľadom a spôsobom pôsobenia od nepredĺženej podpery, iba únavová pevnosť je o niečo nižšia. Riešenie rozšírenia závisí od toho, či ide o dielenskú prístavbu alebo montážnu prístavbu. Keďže v dielni sú k dispozícii lepšie nástroje, zváranie na mieste je podľa možnosti obmedzené. Sl.5znázorňuje rozdelenie jedného dlhého lúča63m. Nosníky boli na stavbu dodané po častiach38ma25mdĺžky, kde boli privarené iba nástavce označené „B“. Montážne predĺženia sú vyrobené ako U-predĺženia, aby sa predišlo zváraniu nad hlavou.
Obrázok3— pokračovanie mostného nosníka na diaľnici pri Hattenheime.
Obrázok4— historický detail pokračovania mostného nosníka.
Obrázok5— harmonogram rozšírení dielne a montáže.
Priebežné plné nosníky sa zvárajú počas postupu montáže cez otvory bez lešenia, ako napr. v blízkosti cestného mosta s otvormi 42m. Časti podpery boli inštalované plávajúcim žeriavom a po inštalácii všetkých prvkov boli zvárané. Súčasne boli hlavné podpery pripevnené skrutkami pomocou podväzkov s otvormi (obr. 6). Cez otvory v podväzkoch sa dala zvariť väčšina švu zvislej plachty predtým, ako sa museli podväzky odstrániť. Sl. 6 obsahuje ďalšie informácie o príprave U-švov pre špeciálne profily v hornom a dolnom páse.
Image 6 — dočasné podväzky s otvormi pre zvar.
Montáž a práce na stavbe: historické príklady s plávajúcim žeriavom, dočasnými uviazaniami, poklopmi a zváraním na mieste nie sú plánom montáže. Vyžaduje sa výpočet dočasných podmienok, plán zdvíhania a zaistenia, kontrola geometrie, ochrana proti pádu, požiaru a dymu a sledovateľná kontrola každého spoja pred odstránením dočasných podpier.
Výstuhy
Pevné zvárané podpery je potrebné dobre vystužiť proti vyčnievaniu zvislého plechu a bočnému vybočeniu pásov, navyše ohýbanie pri zváraní by sa malo udržiavať na nízkej úrovni. Napätia zmrašťovania na zvislých výstužiach boli skúmané O. Graf-a. Počas skúmaného sledu prác (najskôr sa zvárali výstuhy, potom hlavné švy) sa vyskytli výrazné napätia zmrašťovaním vo výstužiach a blízkych pásoch zvislého plechu. Ak sú výstuhy na pásoch už pred vytiahnutím hlavných švov, potom sa zabráni zmršťovaniu lamiel pásov. V pásových lamelách sa v pozdĺžnom smere objavili zvlnené ohyby2mm, v priečnom smere cca0,25mm(obr.7). Preto v lamelách pásu muselo dochádzať k značným ohybovým napätiam v oboch smeroch. Únosnosť bola obmedzená výskytom veľkých deformácií, nie medzou pevnosti spodného pásu. Podľa výsledkov únavovej skúšky je pri mostoch povinné osadiť medzi výstuhy a pás dobre lícujúce platne, ktoré sa k výstužiam pripevnia tupým zvarom. Výstuhy a spoje sú narezané tak, aby hlavný šev zostal voľný (obr.8). V stavebníctve je vo väčšine prípadov nepochybné, že výstuhy sú privarené priamo k nosníkom. Je lepšie vyhnúť sa prerezaniu švov a ich prílišnému nahromadeniu.
Obrázok7— deformácia pásov počas zvárania.
Obrázok8— vystuženie dobre padnúcimi dlaždicami.
Zmršťovanie, deformácia a únava: historické výsledky testov nie je možné bez výpočtov preniesť na iný detail. Výstuhy, ukončenia zvarov, kríženie švíkov, tolerancie a postupnosť prác ovplyvňujú zvyškové napätia, vybočenie a únavovú pevnosť; neprípustné trhliny a deformácie nie sú riešené dodatočným zváraním bez schváleného postupu opravy.
Kompletné držiaky a rámy
Podpery oblúkov a štíhle oblúky
Oblúkové ortézy ponúkajú niečo špeciálne v porovnaní so skutočnými plnými ortézami. Medzi najzaujímavejšie zvárané konštrukcie však patria napojenia dvojstenných konzolových oblúkov na jednostenné stužujúce nosníky, aké sa vykonávajú na dvoch najväčších zváraných diaľničných mostoch. Na diaľničnom moste cez Lech pri Duisburgu bol v koncovom uzle použitý masívny opracovaný kus kovanej ocele na uľahčenie zváracích prác. Toto (obr.9) preberá sily z oblúka a prenáša ich na stužujúci nosník. Je vybavený s50 mmso silným vývodom, ktorý prechádza jednou štrbinou na horný pás stužovacieho nosníka a ktorý je privarený k zvislému plechu, vystuženému na tl.50 mm.
Obrázok9— koncový uzol oblúkového mosta.
Rámové konštrukcie
Výhody zváracej techniky sú najlepšie viditeľné na rohoch rámu, čo umožňuje bez zvláštnych ťažkostí zhotovovať komplikované tvary. Jeden roh rámu s ťažkým nákladom je znázornený na obr.10. Konštrukcia má zvárané dielenské prístavby. Montážne predĺženia sú pripevnené samoreznými skrutkami. Pri zváraní výstuh medzi ramenami spájaných podpier dochádza k vysokým napätiam pri zmrašťovaní, ktoré niekedy vedú k prasklinám. Napätie zmršťovania sa výrazne zníži, keď namiesto pevných rebier (obr.11a) navara iba krídlové plachty (obr.11b).
Obrázok10— uhol podpery rámu.
Obrázok11— porovnanie detailov vystuženia zváraného spoja.
Obrázok12— uzol belgického mosta s rámovými nosníkmi.
Spoje pozdĺžnych podpier sú tuhé v ohybe
Veľké zjednodušenie možno dosiahnuť v rastri vozovky mostov použitím zváraných spojov. Únavová pevnosť spojov pozdĺžnych podpier a pod. pri zaťažení ohybom je osvetlená skúškami O. Graf-a (obr.13). Preto spojenie so švom s rozhraním na napínanej strane má vyššiu únavovú pevnosť pri rovnomernom namáhaní v ohybe σUb ako spojenie, kde je napínaná noha spojená rohovými švami.
Obrázok13— historické varianty pozdĺžnych väzieb podpier.
Mriežkové podpery
Zvárané priehradové konštrukcie
Staršie mreže boli tvarom a spojením kópiou nitovaných konštrukcií (obr.14). Je to neúčelné, pri výbere prierezov treba brať do úvahy špeciálne vlastnosti zváraných spojov. Dôležitá je aj väčšia tuhosť všetkých spojov v porovnaní s nitovanými uzlami. Spoje diagonálnych prútov v uzloch mriežky sa pri vyšších silách, najmä na stavbe, ťažko realizujú. Pretože tu prichádzajú do úvahy predovšetkým spojenia s rohovými švami, je únavová pevnosť relatívne nízka. Celo zvárané, tzn. a v uzloch zváraného roštu, teda len v niektorých špeciálnych oblastiach oceľových konštrukcií. Napríklad so strešnými väzníkmi, so žeriavmi málo dynamicky zaťaženými atď.
Obrázok14— zváraný uzol podpery mriežky.
Pri formovaní prierezu prichádzajú do úvahy predovšetkým ploché ocele a plechy. V prípade zváraných konštrukcií sa bez zvláštnych problémov vyrábajú duté profily, ktoré majú výhodu lisovaných tyčí vďaka svojej torznej tuhosti. Osobitnú zmienku si zaslúži špeciálny prípad okrúhlej trubice. Zvárané rúrkové konštrukcie našli široké uplatnenie napr. pri stavbe žeriavov alebo ľahkých konštrukcií v stavebníctve. V prípade pokračovania a spájania dutých profilov je v skutočnosti potrebné vziať do úvahy určité konštrukčné ťažkosti a dodatočné náklady. Zvárané úseky sú často na koncoch zhromaždené, aby sa spoj dal ľahšie nitovať (obr. 15). Špeciálne opatrenia potrebné v dielni a na stavbe pri zváraných priehradových konštrukciách sťažujú aplikáciu, pokiaľ nejde o podpery s miernym alebo prevažne statickým zaťažením. Pre dynamicky zaťažované rošty a pre tie s veľkými silami platilo pravidlo, že sa zvárali len jednotlivé prvky, ale ich vzájomné spojenie sa vykonávalo pomocou skrutiek. V prvom rade boli odstránené problémy s inštaláciou; a mriežky vyrobené zo zváraných prvkov je možné namontovať podľa rovnakých postupov ako mriežky vyrobené z nitovaných tyčí.
Obrázok 15 — tvarovanie konca dutej časti na pripojenie.
Viazané plechy, ktoré súčasne prijímajú diagonály, sa prinitujú obvyklým spôsobom k rebrám pásov alebo sa s nimi natupo zvaria (obr.16a). Ten má nevýhodu “začiatočných rohových švov”, ktoré sú škodlivé pre únavovú pevnosť nosníka. Rozhodujúci krok k správnemu tvarovaniu priehradových mostov zváraním sa urobil na železničnom moste cez Rýn pri Mainzi (Kaiserov most). sú tam50 mmvystužené uzlové plechy pomocou švíkov na rozhraní vložených do zvislých listov pásov30 mmhrúbka. Prechody sú pozvoľné, tvarovanie je vidieť z obr.16b. Vedľa uzlov sú umiestnené predĺženia pásových tyčí.
Obrázok16— zauzlené plechy spojky proti vetru a železničný most cez Rýn pri Mainzi (Kaiserov most,1954).
Vystuženie zváraním
Následné spevnenie oceľových konštrukcií je jednou z najťažších prác, najmä keď sa musí vykonávať na zaťaženej konštrukcii. Pri nitovaných spojoch je vkladanie výstuh, vŕtanie a pripájanie k existujúcim dielom časovo náročné a drahé. Keďže zváranie je možné bez dlhodobých prípravných prác, ako aj bez porušenia existujúcich spojovacích prostriedkov, bolo blízko vyskúšať zváranie výstuže prierezov a spojov roštov. Spoločné pôsobenie nitov a zvarov pri prijímaní síl v tyčiach bolo podrobne preskúmané teoreticky a experimentálne. Pri praktickej realizácii sa však objavili praskliny a únavové lomy, čiastočne až po dlhšom používaní. Príčinou týchto ťažkostí boli účinky zvarových vrubov a náhlych zmien prierezu a niektoré z objavených trhlín boli spôsobené vysokým napätím zo zmršťovania.
Spevnenie existujúcej konštrukcie: zváranie namáhanej alebo starnutej ocele môže spôsobiť praskliny, krehké lomy, lokálnu stratu stability a novú dráhu sily. Pred prácou je potrebné určiť materiál, existujúce poškodenie a únavu, skutočné zaťaženie, zvárateľnosť, postupnosť odľahčenia a dočasné poistenie. Posilňovanie sa vykonáva len podľa schváleného projektu a postupu, s dozorom a kontrolou.
Kombinácia zvárania, nitovania a skrutiek
Istý čas bolo zakázané súčasne aplikovať zváranie a nitovanie. Zvláštna pozornosť bola venovaná „plne zváraným konštrukciám“, pri ktorých sa úplne vyhli nitom a skrutkám. Dnes sa zváranie a nitovanie opäť aplikujú paralelne na ten istý objekt. V mnohých prípadoch je účelné zvárať len dielenské nadstavce, a naopak tie prefabrikáty nitovať. Je potrebné vyhnúť sa použitiu oboch typov spojenia v rovnakom pokračovaní, pretože nie je možné dosiahnuť jasné rozloženie síl v dôsledku zmršťovania súvisiaceho so zváraním a posúvaním nitov/skrutiek.
Poznámka na záver: Spoločné pôsobenie zvarov, nitov a skrutiek sa nesmie predpokladať bez výpočtového modelu, definovanej postupnosti vykonávania, tolerancií a kontroly sklzu. Pre každý nosný detail musí byť známa dráha sily, kategória únavy, dostupnosť zvárania a kontroly, prípustné chyby a plán údržby počas celej životnosti konštrukcie.