รอยต่อเชื่อมของโครงสร้างเหล็ก

เนื้อหาจากผู้เชี่ยวชาญที่เก็บถาวร: บทความนี้เก็บรักษาตัวอย่างในอดีตและการอ้างสิทธิ์ของคานเหล็กเชื่อม สะพาน และโครงถัก แต่ไม่ใช่การออกแบบ การคำนวณ ข้อกำหนดเฉพาะของข้อต่อ แผนการเชื่อม คุณสมบัติขั้นตอน การประเมินความล้า หรือคู่มือการซ่อมแซม วัสดุ ความสามารถในการเชื่อม ความเหนียว ความหนา การเตรียมข้อต่อ วัสดุตัวเติม การอุ่น ลำดับ ความเค้นตกค้าง ความคลาดเคลื่อน การกัดกร่อน ไฟไหม้ ความล้า และการควบคุมจะต้องถูกกำหนดตามโครงการเฉพาะและมาตรฐานที่บังคับใช้ ข้อต่อแบริ่งได้รับการออกแบบ ดำเนินการ และควบคุมโดยบุคคลที่มีคุณสมบัติเหมาะสม

Savo Kusić มุ่งเน้นไปที่ หน้าต่างไม้, หน้าต่างไม้-อลูมิเนียม, หน้าต่างแบบกำหนดเอง, ประตู และ ขอใบเสนอราคา บทความนี้ยังคงเป็นเอกสารสำคัญทางประวัติศาสตร์ และไม่ได้แสดงถึงข้อเสนอในการออกแบบ เชื่อม ทดสอบ หรือเสริมโครงสร้างเหล็ก

ขายึดเชื่อมเต็ม

ส่วนของการสนับสนุน

ภาพรวมได้รับจากรูป 1 และ 2. สล. 1a แสดงส่วนรองรับเสริมด้วยแผ่นสายพานแบบเชื่อม สามารถประกอบส่วนต่างๆ ของความสามารถในการรับน้ำหนักตามต้องการได้จากเหล็กและแผ่นกว้าง (รูปที่ 1b ถึง e) ควรหลีกเลี่ยงรอยต่อแบบเปิดระหว่างตะเข็บมุมโดยการลับแผ่นแนวตั้ง (รูปที่ 1c) หน้าตัดของส่วนรองรับสามารถปรับให้เข้ากับโมเมนต์ความต้านทานที่ต้องการได้โดยใช้แถบสายพานเพิ่มเติม ส่วนต่างๆในรูป 2d ถึง f มีข้อดีคือรอยตะเข็บบนใบหน้ามาในบริเวณที่มีซี่โครงหนาน้อยกว่า ในกรณีนี้ สามารถตรวจสอบตะเข็บได้อย่างง่ายดายเป็นพิเศษด้วยการเอ็กซเรย์

Image 1 — ส่วนรองรับรอยเชื่อม.

Image 2 — ส่วนรองรับที่ทำจากโปรไฟล์พิเศษ.

การควบคุมการเชื่อม: การทดสอบด้วยภาพรังสีใช้รังสีไอออไนซ์และดำเนินการภายใต้สภาวะควบคุมโดยผู้เชี่ยวชาญที่ได้รับอนุญาตเท่านั้น ทางเลือกของวิธีการควบคุม ขอบเขตการยอมรับ และเกณฑ์คุณภาพจะถูกกำหนดโดยโครงการและมาตรฐาน การตรวจสอบภาพถ่ายหรือพื้นผิวภายนอกไม่สามารถพิสูจน์คุณภาพภายในของรอยเชื่อมได้

ต่อแผ่นแนวตั้ง

การพัฒนาเกิดขึ้นในลักษณะที่เหมาะสมอย่างสมบูรณ์ ทำการต่อขยายด้วยสายรัดถุงเท้ายาว การต่อไม้กางเขนนั้นไม่ได้มีความสำคัญมากนักในการก่อสร้างสะพาน แต่ก็ยังพิสูจน์แล้วว่าใช้ได้ดีในการก่อสร้างอาคาร เนื่องจากส่วนขยายแนวตั้งของอินเทอร์เฟซไม่ประหยัดเนื่องจากมีแรงเค้นเล็กน้อยที่อนุญาต จึงพบส่วนขยายที่มีความยาวตะเข็บเพิ่มขึ้น

บิตสากล

รูปที่. 3 แสดงความต่อเนื่องของคานหลักของสะพานทางหลวงที่มีโครงเสริมเหล็ก สล. 4 มอบสะพานทางหลวงต่อเนื่องหนึ่งแห่ง ส่วนขยายนี้ไม่แตกต่างจากรูปลักษณ์และโหมดการทำงานจากการรองรับแบบขยาย มีเพียงความเมื่อยล้าเท่านั้นที่ลดลงเล็กน้อย โซลูชันการต่อขยายขึ้นอยู่กับว่าเป็นการต่อขยายเวิร์กช็อปหรือการขยายการประกอบ เนื่องจากมีเครื่องมือที่ดีกว่าอยู่ในเวิร์กช็อป การเชื่อมที่ไซต์งานจึงถูกจำกัดหากเป็นไปได้ สล. 5 แสดงการแบ่งคานความยาวหนึ่งลำ 63m ส่วนรองรับถูกส่งไปยังสถานที่ก่อสร้างในส่วนความยาว 38m และ 25m โดยมีการเชื่อมเฉพาะส่วนขยายที่มีเครื่องหมาย “B” เท่านั้น ส่วนต่อขยายสำหรับการติดตั้งนั้นสร้างไว้เป็นส่วนขยายรูปตัว U เพื่อหลีกเลี่ยงการเชื่อมเหนือศีรษะ

Image 3 — ความต่อเนื่องของคานสะพานบนทางหลวงใกล้ Hattenheim.

Image 4 — รายละเอียดทางประวัติศาสตร์ของความต่อเนื่องของคานสะพาน

Picture 5 — ตารางการประชุมเชิงปฏิบัติการและการประกอบชิ้นส่วน

มีการเชื่อมคานเต็มรูปแบบอย่างต่อเนื่องระหว่างการประกอบผ่านช่องเปิดที่ไม่มีนั่งร้าน เช่น ใกล้สะพานถนนที่มีช่อง 42m ส่วนของส่วนรองรับได้รับการติดตั้งด้วยเครนลอยน้ำและหลังจากติดตั้งองค์ประกอบทั้งหมดแล้วจึงทำการเชื่อม ในเวลาเดียวกัน ส่วนรองรับหลักถูกยึดด้วยสกรูโดยใช้สายรัดที่มีช่องเปิด (รูปที่ 6) ผ่านรูในสายรัดถุงเท้ายาว ตะเข็บส่วนใหญ่ของแผ่นแนวตั้งสามารถเชื่อมได้ ก่อนที่จะต้องถอดสายรัดถุงเท้าออก สล. 6 มีข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเตรียมตะเข็บรูปตัว U สำหรับโปรไฟล์พิเศษในสายพานด้านบนและด้านล่าง

Image 6 — สายรัดถุงเท้าชั่วคราวที่มีรูเชื่อม

งานประกอบและไซต์งาน: ตัวอย่างในอดีตที่มีเครนลอยน้ำ งานต่อชั่วคราว งานฟักไข่ และการเชื่อมไซต์งานไม่ใช่แผนการประกอบ การคำนวณสภาวะชั่วคราว แผนการยกและการรักษาความปลอดภัย การควบคุมรูปทรง การตก การป้องกันไฟและควัน และการควบคุมที่ติดตามได้ของแต่ละข้อต่อก่อนที่จะถอดส่วนรองรับชั่วคราว

สารทำให้แข็งตัว

จำเป็นต้องทำให้ส่วนรองรับรอยเชื่อมที่เป็นของแข็งแข็งตัวได้ดีกับการยื่นออกมาของแผ่นแนวตั้งและการโก่งงอด้านข้างของสายพานนอกจากนี้ควรรักษาการดัดงอระหว่างการเชื่อมให้อยู่ในระดับต่ำ ความเค้นหดตัวบนสารทำให้แข็งแนวตั้งถูกตรวจสอบโดย O กราฟ-ก. ในระหว่างลำดับงานที่ตรวจสอบ (การเชื่อมตัวทำให้แข็งถูกเชื่อมก่อน จากนั้นจึงเชื่อมตะเข็บหลัก) ความเค้นจากการหดตัวอย่างมีนัยสำคัญเกิดขึ้นในตัวทำให้แข็งและแถบโลหะแนวตั้งในบริเวณใกล้เคียง หากตัวทำให้แข็งอยู่บนสายพานอยู่แล้วก่อนที่จะดึงตะเข็บหลักออก จะป้องกันการหดตัวของระแนงสายพาน ในแผ่นเข็มขัดมีการโค้งงอเป็นลอนในทิศทางตามยาว2mmในทิศทางตามขวางประมาณ0,25mm(มะเดื่อ.7). ดังนั้นจึงต้องมีความเค้นดัดงออย่างมีนัยสำคัญในทั้งสองทิศทางในแผ่นสายพาน ความสามารถในการรับน้ำหนักถูกจำกัดโดยการเกิดการเสียรูปครั้งใหญ่ ไม่ใช่จากความต้านทานการแตกหักของสายพานส่วนล่าง จากผลการทดสอบความล้า สะพานจำเป็นต้องติดตั้งแผ่นที่พอดีระหว่างตัวทำให้แข็งและสายพาน ซึ่งยึดไว้กับตัวทำให้แข็งด้วยการเชื่อมแบบชน ตัวทำให้แข็งและข้อต่อถูกตัดในลักษณะที่ตะเข็บหลักยังคงว่าง (รูปที่.8). ในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง ในกรณีส่วนใหญ่ ไม่ต้องสงสัยเลยว่าตัวทำให้แข็งนั้นถูกเชื่อมเข้ากับคานโดยตรง ควรหลีกเลี่ยงการตัดตะเข็บและซ้อนมากเกินไป

รูปภาพ7— การเสียรูปของสายพานระหว่างการเชื่อม.

รูปภาพ8— เสริมความแข็งแกร่งด้วยกระเบื้องที่ลงตัว.

การหดตัว การเสียรูป และความล้า: ผลการทดสอบในอดีตไม่สามารถถ่ายโอนไปยังรายละเอียดอื่นได้หากไม่มีการคำนวณ สารทำให้แข็งตัว ส่วนปลายของการเชื่อม การข้ามตะเข็บ ความคลาดเคลื่อน และลำดับการทำงานส่งผลต่อความเค้นตกค้าง การโก่งงอ และความแข็งแรงเมื่อยล้า รอยแตกร้าวและการเสียรูปที่ไม่สามารถยอมรับได้จะไม่ได้รับการแก้ไขโดยการเชื่อมเพิ่มเติมโดยไม่มีขั้นตอนการซ่อมที่ได้รับอนุมัติ

วงเล็บและเฟรมแบบเต็ม

ส่วนรองรับส่วนโค้งและส่วนโค้งเรียวเล็ก

ส่วนติดตั้งแบบโค้งมอบความพิเศษเล็กน้อยเมื่อเทียบกับการติดตั้งแบบเต็มรูปแบบของจริง อย่างไรก็ตาม การเชื่อมต่อของส่วนโค้งคานยื่นแบบมีกำแพงสองชั้นกับคานเสริมความแข็งแรงแบบผนังเดี่ยว ดังที่ทำบนสะพานเชื่อมทางหลวงที่ใหญ่ที่สุดสองแห่ง ถือเป็นโครงสร้างที่น่าสนใจที่สุดที่ได้รับการเชื่อมเข้าด้วยกัน บนสะพานทางหลวงเหนือเลคใกล้เมืองดูสบูร์ก มีการใช้เหล็กหลอมขึ้นรูปชิ้นใหญ่ที่ส่วนปลายเพื่ออำนวยความสะดวกในงานเชื่อม อันนี้ (รูปที่ 9) รับแรงจากส่วนโค้งและถ่ายโอนไปยังคานที่ทำให้แข็งทื่อ มาพร้อมกับช่องจ่ายไฟ 50 mm ที่แข็งแรง ซึ่งผ่านช่องเดียวไปยังสายพานด้านบนของคานแข็งทื่อ และเชื่อมเข้ากับแผ่นแนวตั้ง โดยเสริมด้วยความหนาของ 50 mm.

Picture 9 — โหนดปลายของสะพานโค้ง.

โครงสร้างเฟรม

ที่มุมของเฟรม สามารถมองเห็นข้อดีของเทคนิคการเชื่อมได้ดีที่สุด ซึ่งช่วยให้สามารถสร้างรูปทรงที่ซับซ้อนได้โดยไม่ยากเป็นพิเศษ มุมหนึ่งของเฟรมที่มีการบรรทุกหนักจะแสดงในรูป 10. การก่อสร้างได้เชื่อมส่วนต่อขยายการประชุมเชิงปฏิบัติการ ส่วนต่อขยายสำหรับการติดตั้งจะยึดด้วยสกรูเกลียวปล่อย เมื่อเชื่อมตัวทำให้แข็งระหว่างขาของส่วนรองรับที่เชื่อมต่อจะเกิดความเครียดจากการหดตัวสูงซึ่งบางครั้งก็นำไปสู่รอยแตก ความเค้นในการหดตัวจะลดลงอย่างมาก เมื่อแทนที่จะเชื่อมซี่โครงเต็ม (รูปที่ 11a) มีเพียงแผ่นปีก (รูปที่ 11b) เท่านั้นที่ถูกเชื่อม

Image 10 — ส่วนรองรับมุมของเฟรม

Figure 11 — การเปรียบเทียบรายละเอียดของการเชื่อมแข็งทื่อ

Image 12 — โหนดสะพานเบลเยียมพร้อมคานเฟรม.

การเชื่อมต่อของส่วนรองรับตามยาวที่แข็งต่อการดัดงอ

ในตารางทางเท้าของสะพาน การทำให้ง่ายขึ้นอย่างมากสามารถทำได้โดยการใช้การเชื่อมต่อแบบเชื่อม ความแข็งแรงของความล้าของการเชื่อมต่อของส่วนรองรับตามยาว ฯลฯ ภายใต้แรงดัดงอ จะถูกส่องสว่างโดยการทดสอบ O Graf-a (รูปที่ 13) ดังนั้น การต่อด้วยตะเข็บชนที่ด้านรับแรงตึงจึงมีความต้านทานความล้าที่สูงกว่าที่ความเค้นดัดสม่ำเสมอ σUb มากกว่าการเชื่อมต่อที่เชื่อมต่อขารับแรงดึงด้วยตะเข็บมุม

Image 13 — ตัวแปรในอดีตของการเชื่อมต่อรองรับตามยาว

กริดรองรับ

โครงสร้างโครงเชื่อม

รูปทรงและการเชื่อมต่อของตะแกรงแบบเก่าเป็นแบบลอกเลียนแบบโครงสร้างแบบตอกหมุด (รูปที่ 14) สิ่งนี้ไม่สะดวกเมื่อเลือกหน้าตัดจะต้องคำนึงถึงคุณสมบัติพิเศษของการเชื่อมต่อแบบเชื่อมด้วย ความแข็งที่มากขึ้นของการเชื่อมต่อทั้งหมดเมื่อเปรียบเทียบกับโหนดที่ถูกตรึงก็มีความสำคัญเช่นกัน การเชื่อมต่อของแท่งทแยงมุมในโหนดของโครงตาข่ายนั้นทำได้ยากด้วยแรงที่สูงกว่าโดยเฉพาะในสถานที่ก่อสร้าง เนื่องจากการเชื่อมต่อกับตะเข็บมุมเป็นปัญหาในตอนแรก ความเมื่อยล้าจึงค่อนข้างต่ำ เชื่อมอย่างเต็มที่เช่น และในโหนดของตะแกรงเชื่อมดังนั้นจึงมีเฉพาะในบางพื้นที่ของโครงสร้างเหล็กพิเศษเท่านั้น เช่น มีสายรัดหลังคา มีเครนรับน้ำหนักไม่มาก เป็นต้น

Image 14 — โหนดเชื่อมของส่วนรองรับขัดแตะ.

ในตอนแรก เหล็กแผ่นเรียบและโลหะแผ่นถูกนำมาพิจารณาในการสร้างหน้าตัด ในกรณีของโครงสร้างแบบเชื่อม จะมีการสร้างส่วนกลวงโดยไม่ยากเป็นพิเศษ ซึ่งมีข้อดีของแท่งกดเนื่องจากมีความแข็งแบบบิด กรณีพิเศษของท่อกลมสมควรได้รับการกล่าวถึงเป็นพิเศษ โครงสร้างท่อเชื่อมพบการใช้งานที่หลากหลาย เช่น ในการก่อสร้างเครนหรือการก่อสร้างเบาในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง ในกรณีของความต่อเนื่องและการเชื่อมต่อของส่วนกลวง ที่จริงแล้วเราต้องคำนึงถึงปัญหาเชิงสร้างสรรค์และค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมด้วย ส่วนที่เชื่อมมักจะรวมตัวกันที่ปลายเพื่อให้สามารถตอกหมุดการเชื่อมต่อได้ง่ายขึ้น (รูปที่ 15) มาตรการพิเศษที่จำเป็นในโรงงานและในสถานที่ก่อสร้างสำหรับโครงสร้างขัดแตะแบบเชื่อมทำให้ยากต่อการใช้งาน เว้นแต่เป็นเรื่องของการรองรับที่มีภาระคงที่เล็กน้อยหรือเป็นส่วนใหญ่ สำหรับกริดที่โหลดแบบไดนามิกและสำหรับกริดที่มีแรงสูง กฎก็คือให้เชื่อมเฉพาะองค์ประกอบแต่ละชิ้นเท่านั้น แต่การเชื่อมต่อกันนั้นทำได้โดยใช้สกรู ก่อนอื่น ปัญหาในการติดตั้งก็ถูกลบออกไป และกริดที่ทำจากชิ้นส่วนที่เชื่อมสามารถติดตั้งได้ตามขั้นตอนเดียวกับกริดที่ทำจากแท่งหมุดย้ำ

รูป 15 — การสร้างรูปทรงส่วนปลายของส่วนกลวงสำหรับการเชื่อมต่อ

แผ่นปมซึ่งรับเส้นทแยงมุมในเวลาเดียวกัน จะถูกตรึงด้วยวิธีปกติกับซี่โครงของสายพานหรือแบบเชื่อมชนด้วย (รูปที่ 16a) หลังมีข้อเสียของ “ตะเข็บเริ่มต้นที่มุม” ซึ่งเป็นอันตรายต่อความแข็งแรงเมื่อยล้าของคาน ขั้นตอนที่ชี้ขาดสู่การสร้างรูปร่างที่ถูกต้องของสะพานโครงโดยการเชื่อมเกิดขึ้นที่สะพานรถไฟข้ามแม่น้ำไรน์ใกล้กับเมืองไมนซ์ (สะพานไกเซอร์) ที่นั่น บน 50 mm แผ่นปมเสริมที่มีตะเข็บก้นจะถูกสอดเข้าไปในแผ่นแนวตั้งของสายพานหนา 30 mm การเปลี่ยนแปลงจะค่อยเป็นค่อยไป โดยสามารถเห็นรูปร่างได้จากรูปที่ 16ข. ส่วนต่อขยายของแท่งสายพานจะอยู่ติดกับโหนด

Figure 16 — แผ่นปมของข้อต่อลมและสะพานรถไฟข้ามแม่น้ำไรน์ใกล้เมืองไมนซ์ (สะพาน Kaiser, 1954).

การเสริมแรงด้วยการเชื่อม

การเสริมแรงโครงสร้างเหล็กเป็นงานที่ยากที่สุดงานหนึ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องทำบนโครงสร้างที่รับน้ำหนัก ด้วยการเชื่อมต่อแบบหมุดย้ำ การเสริมกำลัง การเจาะ และการเชื่อมต่อกับชิ้นส่วนที่มีอยู่จึงใช้เวลานานและมีราคาแพง เนื่องจากการเชื่อมเป็นไปได้โดยไม่ต้องมีการเตรียมการเบื้องต้นในระยะยาว รวมทั้งไม่ทำลายวิธีการยึดเกาะที่มีอยู่ จึงเกือบจะลองเชื่อมส่วนเสริมแรงของหน้าตัดและการเชื่อมต่อของกริดแล้ว การกระทำร่วมกันของหมุดย้ำและรอยเชื่อมในการรับแรงในแท่งได้รับการตรวจสอบอย่างละเอียดทั้งทางทฤษฎีและในการทดลอง อย่างไรก็ตามในการใช้งานจริง รอยแตกและการแตกเมื่อยล้าปรากฏขึ้น ส่วนหนึ่งหลังจากการใช้งานเป็นเวลานานเท่านั้น สาเหตุของปัญหาเหล่านี้คือผลกระทบของรอยบากในการเชื่อมและการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันของหน้าตัด และรอยแตกบางส่วนที่เกิดขึ้นนั้นเกิดจากความเครียดสูงจากการหดตัว

การเสริมความแข็งแกร่งของโครงสร้างที่มีอยู่: การเชื่อมเหล็กที่มีความเค้นหรืออายุมากอาจทำให้เกิดรอยแตกร้าว การแตกหักแบบเปราะ การสูญเสียความมั่นคงเฉพาะจุด และเส้นทางแรงใหม่ ก่อนเริ่มงาน จะต้องพิจารณาวัสดุ ความเสียหายและความล้าที่มีอยู่ น้ำหนักจริง ความสามารถในการเชื่อม ลำดับการบรรเทาภาระ และการประกันชั่วคราว การเสริมแรงจะดำเนินการตามโครงการและขั้นตอนที่ได้รับอนุมัติเท่านั้น โดยมีการควบคุมดูแลและการควบคุม

รวมการเชื่อม โลดโผน และการขันสกรู

ห้ามใช้การเชื่อมและการโลดโผนในเวลาเดียวกัน มีการให้ความสนใจเป็นพิเศษกับ “โครงสร้างที่เชื่อมทั้งหมด” โดยหลีกเลี่ยงการใช้หมุดย้ำและสกรูโดยสิ้นเชิง ปัจจุบันการเชื่อมและการตอกย้ำถูกนำมาใช้อีกครั้งแบบขนานบนวัตถุเดียวกัน ในหลายกรณี เป็นการสมควรที่จะเชื่อมเฉพาะส่วนต่อขยายของเวิร์คช็อป และในทางกลับกัน เป็นการสมควรที่จะเชื่อมส่วนต่อขยายของเวิร์กช็อป ควรหลีกเลี่ยงการใช้การเชื่อมต่อทั้งสองประเภทในลักษณะต่อเนื่องกัน เนื่องจากไม่สามารถกระจายแรงได้อย่างชัดเจนเนื่องจากการหดตัวที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมและการเลื่อนของหมุดย้ำ/โบลท์

หมายเหตุสุดท้าย: การดำเนินการร่วมกันของรอยเชื่อม หมุดย้ำ และสกรูจะต้องไม่เกิดขึ้นหากไม่มีแบบจำลองการคำนวณ ลำดับการดำเนินการที่กำหนดไว้ ความคลาดเคลื่อน และการควบคุมการลื่น สำหรับรายละเอียดการรับน้ำหนักแต่ละรายการ ต้องทราบเส้นทางของแรง ประเภทความล้า การเข้าถึงการเชื่อมและการตรวจสอบ ข้อบกพร่องที่ยอมรับได้ และแผนการบำรุงรักษาตลอดอายุการใช้งานของโครงสร้าง