V. З’єднання в металевих конструкціях
Для з’єднань металоконструкцій застосовуються зварювання та болти. В більшості випадків застосовується зварювання. Біля 95% всіх конструкцій в будівництві – зварні.
5.1. Переваги та недоліки зварювання. Види зварювання в будівництві
В будівництві в основному застосовується електродугове зварювання. Воно було винайдене російським інженером М.М.Бенардосом (1882 р.) і вдосконалене в 1888 р. М.Г.Славяновим.
Електродугове зварювання основане на явищі виникнення електричної дуги між стальним стержнем (електродом) і зварюваними стальними деталями, яка розплавлює основний метал і метал електроду, змішує їх, в результаті чого при охолодженні утворюється зварний шов, з’єднуючий окремі деталі в одне ціле.
Переваги зварювання перед болтовими з’єднаннями:
до 20% знижується трудомісткість виготовлення конструкцій;
на 10…20% знижується металомісткість;
Рис.5.1. Конструктивна форма складених балок
спрощується конструктивна форма (рис. 5.1);
підвищується можливість автоматизації процесу виготовлення конструкцій (з використанням зварювальних агрегатів).
Недоліки зварювання:
чутливість до концентрації напружень (зварні напруження приводять до крихкого руйнування при динамічних навантаженнях або понижених температурах);
можливе деформування елементів внаслідок усадки зварних швів (рис. 5.2).
Рис.5.2.
Деформація внаслідок усадки шва
За ступенем автоматизації електродугове зварювання поділяється на три види: 1) ручне; 2) напівавтоматичне; 3) автоматичне.
Охарактеризуємо коротко кожний вид.
Ручне зварювання: виконується зварником за допомогою електродів. Це найбільш повільне та трудомістке зварювання. Залежить від кваліфікації зварника: він має витримувати постійну відстань між електродом та конструкцією, що досить важко. Але це зварювання найбільш універсальне і широко застосовується при монтажі конструкцій. Може використовуватися в будь-якому положенні, а також в тяжко доступних місцях.
Електрод являє собою стальний круглий стержень, який має спеціальну обмазку, що виконує захисну, легуючу функції, або надання металу шва певних спеціальних властивостей. Електроди поділяються на окремі типи, позначаються Е42…Е85. Літера “Е” – скорочення слова “електрод”, а число вказує межу міцності на розтяг металу шва у кг/мм2 (наприклад Е42 – 42 кг/мм2). Після числа може стояти літера “А” (наприклад, Е42А). Вона означає підвищену пластичність металу шва.
Напівавтоматичне зварювання: ведеться зварювальним напівавтоматом, який вздовж шва пересуває зварник. Інші операції виконуються автоматично.
Автоматичне зварювання: ведеться за допомогою голого електродного дроту, який автоматично подається до місця зварювання, під шаром флюсу або в середовищі інертного газу, що перешкоджає попаданню в розплавлений метал шкідливих домішок (кисню з повітря). Дає можливість в 5...10 разів підвищити продуктивність праці порівняно з попередніми видами зварювання. Електродний дріт поділяється за марками.
Тип електроду або марка зварювального дроту призначається так, щоб міцність матеріалу шва була не нижчою міцності сталі з’єднуваних елементів.