Jak svařovat I-nosníky – technologie a tipy

Článek z výzkumu
Molochková A. Yu.
Solovieva O.N.
Doporučeno:
Publikováno:
citovat
Podíl:

Anotace

Cílem tohoto článku je prozkoumat různé spoje, které lze použít ke spojení kovových konstrukcí. A také jejich systematizace pro pohodlnější výběr při navrhování budov a konstrukcí z kovových prvků, zejména válcovaných profilů. Článek pojednává o hlavních typech spojování prvků: připojení vaznic ke krovu, připojení prvků firmy, podepření krovu na sloup, podepření trámů na sloup a podepření sloupu na základ. Každý uzel zkoumá hlavní prvky a jak jsou vzájemně propojeny a jaké metody se používají k propojení těchto prvků. Zvažují se také výhody a nevýhody takových typů připojení a kde se nejlépe používají.

Klíčová slova:
uzel, napojení, kovové konstrukce, krov, nosník, sloup, vaznice, kloubové, tuhé.

1. Úvod

Existují různé typy spojení kovových konstrukcí. Pro různé typy prvků existuje několik různých metod, které jsou spolehlivé, odolné, snadno se instalují a jsou cenově výhodné. Zvažme, jaké metody existují pro spojování kovových prvků, stejně jako konkrétní jednotky, které se používají při stavbě budov a konstrukcí.

Způsoby spojování kovových konstrukcí:

· Svařování je nerozebíratelný způsob spojování kovových dílů natavením okrajů těchto prvků spolu s přídavným materiálem, vytvoření svarové lázně s jejím následným tuhnutím a krystalizací

· Šroubové spoje. Šrouby se používají k montáži prefabrikovaných budov a konstrukcí. U nezatížených konstrukcí se používají běžné šrouby. Nejčastěji se používají vysokopevnostní nebo třecí šrouby.

· Nýtované – trvalé spojení pomocí nýtů (konzol). Nýty se pro kritické konstrukce používají méně často, ale v některých případech je tento způsob spojení výhodnější.

Spojení stavebních ocelových konstrukcí je upraveno samostatnými požadavky GOST 23118.

2. Hlavní uzly

2.1. Spojovací uzly vaznic s vazníkem

K větší polici nestejného úhlu (4) je pomocí šroubů (2) připevněn ocelový nosník (3) ve tvaru kanálu. Roh je menší stranou přivařen k ocelovému příhradovému nosníku (1). Liší se tím, že vaznice je spíše zvednuta nad krov, než k němu připojena. Výhodou je přesné vystředění síly z vaznice vůči průsečíku os procházejících těžištěmi vazníků.

Nevýhodou je nutnost v závislosti na zatížení a profilech vaznic vycentrovat sílu z vaznice vzhledem k průsečíku os.

Použití: ve velkorozponových budovách

Obrázek 1 – Podpěrná jednotka vaznice na krovu:

1 – ocelový vazník; 2 – velká police o nestejném úhlu; 3 – šrouby; 4 – kanál

K menší polici nestejného úhlu (1) je šrouby připevněn ocelový nosník ve tvaru žlabu (3). Roh s větší stranou a vaznice jsou přivařeny k ocelovému vazníku (2)

U šikmé podpěry by měly být profily ve tvaru kanálů a kanálů nasměrovány konci polic nahoru do svahu, protože toto uspořádání poskytuje lepší podmínky pro upevnění a snižuje krouticí moment vaznice, ke kterému dochází, když je zatížení aplikováno excentricky vzhledem ke středu ohybu sekce.

Použití: ve velkorozponových budovách.

Obrázek 2 – Podpěrná jednotka vaznice na krovu:

1 – kanál; 2 – ocelový vazník; 3 – menší police o nestejném úhlu

Ocelové nosníky s I-profilem se používají ve strojírenství, výstavbě průmyslových, administrativních a obytných budov. Někdy se používají k pokrytí velkých rozpětí a spojují samostatné prvky do jednoho pole. Svařovací nosníky mají spoustu nuancí, protože jejich struktura je zatížena nerovnoměrně. A to je třeba vzít v úvahu při sestavování stavebního projektu budovy s kovovým rámem.

Způsoby spojování I-nosníků

Existují pouze dvě možnosti připojení. První je použití šroubů nebo nýtů. Umožňují výrobu skládacích konstrukcí. Spoj se provádí pomocí dvou podložek, mezi které se upnou konce nosníků. Tento způsob je vhodný i pro pravoúhlé spoje. Je pravda, že to vyžaduje přítomnost otvorů, které poněkud snižují pevnost celé konstrukce.

Pokud jsou na okraje nosníků navařeny speciální spojovací jednotky, dojde ke šroubovému spojení bez dalších překrytí. Ve všech ostatních případech je jedinou možností montáže svařování I-paprsku. Umožňuje získat neoddělitelnou strukturu. Ve skutečnosti je z jednotlivých dílů sestaven jediný kovový rám, který drží váhu zbývajících materiálů a zaručuje pevnost stavby.

Butt

Při sestavování dlouhých rozpětí jsou nosníky svařeny mezi sebou a produkt je spojen podél průřezu, aby se získal „jeden dlouhý kus válcovaného kovu“. Je důležité spoj dobře svařit, protože samotný svar je „slabým článkem“ – kov změkne, podléhá vlhkosti a mechanickému namáhání. K tomu pomůže přesné dodržení technologie svařování I-nosníků.

Vlastnosti tupého spoje:

1. Před svařovacím procesem je nutné ošetřit spojované povrchy, aby byla zajištěna maximální přilnavost.
2. Koncové řezy jsou doplněny úhlovými úkosy pro vytvoření hlubšího stupně svaření výrobků.
3. Spojení je vyztuženo překryvy přivařenými k policím nahoře a ke hrdlům na obou stranách (celkem 4 kusy).
4. Přesahy jsou plechové po celé šířce police (výška stěny), plus jsou po obvodu kompletně svařeny.
5. Nosníky různých průřezů jsou spojeny kovovým těsněním podél obrysu s rohovým svarem na obou stranách (není nutná předběžná příprava hrany).

Na rozdíl od šroubových spojů nevyžadují svařované spoje pravidelnou kontrolu a dotahování. Hlavní věc je, že jakost oceli, ze které je nosník vyroben, umožňuje svařování a pevnost svaru výrazně neklesá ve srovnání se základním kovem. Takové body se objasňují v procesu výpočtu konstrukce, určení vhodného materiálu, včetně parametrů výztužných podložek.

Pravý úhel

Pokud je požadováno spojení mezi hlavním a sekundárním I-paprskem, technologie svařování paprskem je mírně odlišná. Navíc existují dvě možnosti: hlavní plní podpůrnou funkci nebo je naopak instalována jako sloup, zpevňující prvek. Liší se způsobem přípravy jednotlivých prvků, proto je důležité si předem určit, který díl bude držet ten druhý.

Příklad připojení (pomocí příkladu, kdy primární podporuje sekundární):

1. Na horní polici hlavního I-nosníku je vytvořen výřez ve tvaru rovnoramenného trojúhelníku s úhlem co nejblíže pravému úhlu.
2. Ve druhém nosníku je proveden „opačný“ řez, který zapadne do vložky v rohu na hlavním (podél horní police).
3. Spodní příruba sekundárního I-nosníku je oříznuta na polovinu jeho šířky.
4. Když jsou výřezy na horních policích zarovnány, spodní police přiléhají dostatečně těsně, aby vytvořily bezpečný svar.

Po svaření obou I nosníků podél výsledného obrysu se doporučuje na spodní část spoje přivařit plech. Zpevní konstrukci a poskytne rezervu pro vypočtenou nosnost. Hlavní je nepřehřívat kov ve spojích, aby nezkřehl, nezměknul a nebyl náchylný na vlhké prostředí a mechanické vlivy. T-spojky by měly být vyrobeny v jednom průchodu.

Svařování I-paprsku s kanálem v pravém úhlu

Další možností, se kterou se setkáváme ve stavebnictví, je spojení I-paprsku s kanálem. Zde již vyvstává mnoho „nuancí“. Nesouhlasí například průřez a tvar spojovaných konstrukčních prvků. Někdy je nutné vybrat svařovací zařízení nebo speciální elektrody, aby se švy dobře svařily (v závislosti na jakosti oceli a dalších faktorech).

Nejjednodušší způsob, jak svařit I-nosník, je kanálem stejné výšky:

1. Horní police žlabu je seříznuta pod úhlem 45°.
2. Podobný řez je proveden na horní polici nosníku I.
3. Spodní police žlabu je vyříznuta tak, aby se po připojení spojila s trámovou stěnou.
4. Konstrukce je tradičně vyztužena kovovou deskou přivařenou ke dnu.

Je zobrazena pouze jedna možnost připojení. Metoda se bude měnit v závislosti na tom, jaký druh spoje se plánuje vytvořit – v rohu, uprostřed nosníku, s kanálem jiného průřezu. Ve všech případech zvolená technologie vytváří maximální konstrukční pevnost. Pokud nemáte žádné zkušenosti se svařováním, je lepší svěřit práci odborníkům. Protože mluvíme o nosných prvcích budov, na kterých závisí bezpečnost prostor.

Obecné tipy

Pokud přesto plánujete spoj nosníku svařit sami, doporučuje se nejprve prostudovat příslušné normy a rady profesionálů. Potom po určité praxi bude možné vyrábět vysoce kvalitní svary, o nic horší než ty, které se vyrábějí ve výrobě. Pro svařování se používá ruční obloukové nebo poloautomatické zařízení.

1. Hrany trámu je lepší opracovávat na hranové frézce (srážečce). Na něm budou nejúhlednější, stejné hloubky po celém obvodu.
2. Před montáží konstrukce je nutné oba I nosníky pevně upevnit (buď pro symetrii nebo pro kolmost).
3. Těžké nosníky se snadněji upínají pomocí hydraulických mechanismů (samozřejmě v továrním nastavení).
4. Pásové svařování se nejsnáze provádí pomocí automatizovaného systému pod vrstvou tavidla.
5. Speciální vodiče s upínacími prvky zjednodušují spojování nosníků, protože je sníženo rozstřikování roztaveného kovu.

Bez takových zařízení dosahují ztráty někdy 30 %. Tím se snižuje kvalita svaru nebo se prodlužuje čas potřebný k provedení kvalitního spoje. V důsledku toho se kov hodně zahřívá a je temperován více než standard. „Měkký“ spoj nemá smysl, aby se dostal na požadovanou úroveň pevnosti, je nutné jej svařit kovovými deskami.