8. Расчет и конструирование соединений строительных конструкций

Многие строительные конструкции (балки, фермы, арки и др.) имеют большие размеры, и для того чтобы доставить их (автотранс­портом, по железной дороге, водным или воздушным путем) от завода, где они изготовляются, до строительной площадки, они разделяются на отдельные части, которые называются отправоч­ными элементами. После их доставки отправочные элементы со­единяются в целую конструкцию и монтируются. Вместе с тем сами отправочные элементы или цельные конструкции сами со­стоят из еще более мелких узлов и деталей (профилей проката, арматуры, досок, брусьев, железобетонных элементов и т.п.), ко­торые соединяются в более крупные части как на заводах, так и на строительных площадках. Поэтому забота о надежности соеди­нений конструкций между собой, узлов и деталей, из которых они состоят, принимает самостоятельное значение, так как от этого зависит прочность и надежность конструкций и зданий, сооруже­ний в целом. Способы соединения конструкций, выполненных из различных материалов (металла, железобетона, древесины), име­ют свои специфические особенности как при проектировании, так и в изготовлении.

8.1. Соединения стальных элементов

8.1.1. Соединения на сварке

Виды сварки

Для соединений элементов металлических конструкций применяют: ручную электродуговую сварку; автоматическую и полуавтоматическую сварку под слоем флюса; сварку в среде углекислого газа; сварку порошковой проволокой и др. Материа­лы для проведения сварочных работ принимаются по табл. 55* СНиП П-23-81*.

При производстве ручной электродуговой сварки используются электроды, марка которых принимается в зависимости от группы и климатического района. Электроды Э42А, Э46А, Э50А, Э60А с повышенными пластическими свойствами применяются для свар­ки конструкций, относящихся к 1-й группе (испытывающих слож­ное напряженное состояние), или при воздействии на соединение низких температур (климатические районы: I,, 1₂, П₂. П₃). В ос­тальных случаях применяют электроды, в обозначениях которых нет буквы «А» (Э42, Э46, Э50, Э60). За один проход при ручной сварке можно выполнить шов высотой до 8 мм, в случае необхо­димости выполнения шва большей высоты требуется несколько проходов электродом.

Автоматическая и полуавтоматическая сварка под слоем флю­са во много раз производительней ручной сварки, обеспечивает глубокое и более качественное проплавление свариваемых дета­лей (до 16 мм за один проход). При полуавтоматической сварке механизирована подача сварочной проволоки, а движение свароч­ного аппарата вдоль шва производится вручную.

Сварка в среде углекислого газа может выполняться вручную или механизированным способом. Углекислый газ подается в свароч­ную зону и защищает шов от атмосферного воздуха, что способ­ствует получению более качественного шва.

Сварка порошковой проволокой производится с помощью флю­са, завернутого в металлическую ленту, который обеспечивает за­щиту сварочной зоны, раскисление и легирование металла шва, в результате чего получают качественный шов.

Швы сварных соединений делят на заводские и монтажные (выполняемые при монтаже конструкции на строительной пло­щадке); обозначение швов на чертежах — см. табл. 8.1.

Виды сварных соединений

Различают следующие виды сварных соединений стальных эле­ментов: стыковые, внахлестку, комбинированные, соединения впритык (рис. 8.1, 8.2, 8.3, 8.4).

Швы, расположенные вдоль усилия, называются фланговыми, поперек — фронтальными (рис. 8.2). При расчетах считается, что фронтальные и фланговые швы работают одинаково. Несимметрич­ное соединение внахлестку (рис. 8.2, а) работает хуже симметрич­ного (рис. 8.2, б), так как в нем образуется эксцентриситет прило­жения силы е₀ и в сечении возникает изгибающий момент.

Комбинированные соединения представляют собой сочетание стыкового соединения и соединения внахлестку.

При выполнении соединений могут возникать пороки шва (не­качественные участки): в начале движения электрода — непровар, при отрыве электрода — кратер (рис. 8.5, в). Наличие некачествен­ных участков шва учитывается в расчетах уменьшением длины шва по сравнению с длиной соединяемых элементов. В стыковых швах длина шва уменьшается на две толщины соединяемых элементов, в угловых швах — на 10 мм. Для устранения этих недостатков, швы начинают и заканчивают на технологических планках, при этом расчетная длина шва принимается равной длине соединяемых элементов. Технологические планки после выполнения шва обру­баются, а шов шлифуется (рис. 8.5, г).

Сваривая толстые детали, можно не обеспечить полный про­вар соединяемых элементов, в этом случае образуется непровар корня шва. Непровар корня шва не допускается, в случае его об­разования производится подварка с другой стороны соединяемых элементов (рис. 8.5, а). При сварке элементов толщиной более 8 мм производят разделку кромок (рис. 8.5, б).

Контроль качества сварных швов осуществляется либо визуаль­но, либо физическими методами (при помощи ультразвуковых или рентгеновских аппаратов). В случае обнаружения брака производит­ся повторная проварка некачественно выполненного участка шва.

Расчет сварных соединений