Проектирование сварных конструкций

Сварные конструкции

Металлические конструкции используются сегодня в дорожном, промышленном и гражданском строительстве. Не всегда специалистам удается подобрать нужный прокатный профиль, и тогда используют сварные конструкции.

Проектирование строительного объекта заключается в последовательном решении ряда вопросов, каждый из которых предопределяет другие решения. От выбора материала зависят методики расчета. Если применяется металл, то конструктор, собрав все нагрузки может подобрать сечение прокатного профиля по сортаменту, но как правило выбор вариантов не так велик, как хотелось бы. В качестве альтернативы применяют сварные конструкции, которые изготавливаются по конкретным размерам.

К числу требований к таким конструкциям относятся:

• долговечность, в том числе долговечность самих соединений;
• надежность;
• ремонтопригодность;
• герметичность;
• простота монтажа;
• легкость;
• технологичность производства.

Чертежи таких конструкций, разработанные в проектном бюро, имеют маркировку КМ, что означает «конструкции металлические». Эти чертежи после утверждения и всех экспертиз передаются на завод, где по ним будут изготовлены чертежи КМД, что означает «конструкции металлические деталировочные». По ним на заводе изготовят конструкции, которые привезут на стройплощадку для дальнейшего монтажа.

Сечение у сварных конструкций может быть различным, чаще всего изготавливают двутавры, швеллеры, уголки, трубы.

Материалом для выполнения сварных конструкций обычно служит сталь.

Рисунок 1. Пример сварной конструкции. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Проектирование сварных конструкций

Выбор сварной конструкции вместо прокатной делается на основании расчетов и возможностей в условиях конкретной местности. На выбор также оказывают влияние и возможности транспортной логистики - не на каждую площадку можно доставить конструкции и не в каждом случае доставка с выбранного завода будет целесообразной. В задании на проектирование заказчик обычно указывает строительные материалы, а также их тип. Альтернативу сварным конструкциям также составляют клепанные конструкции, для соединения которых используются заклепки, но при сравнении расхода металла, выигрывают сварные изделия.

В результате сварки образуется неразъемное соединение, а между свариваемыми материалами образуются прочные связи.

Рассмотрим основные этапы расчета сварных конструкций:

• анализ исходных данных и разработка расчетной схемы;
• сбор нагрузок;
• расчет по предельным состояниями;
• расчет по допускаемым напряжениям.

Конструкции, подобранные в результате расчета, описываются и детализируются в рабочем проекте, который передается заводу-изготовителю.

Перед свариванием деталей их подготавливают, для этого выполняют очистку поверхности и делают скосы кромок.

При приемке конструкций на стройплощадке должен быть выполнен входной контроль, так как в изделиях встречаются непровары, шлаковые включения, холодные и горячие трещины, свищи, кратеры, прожоги, наплывы и поры, которые влияют на эксплуатационные качества конструкции и недопустимы для несущих конструкций. Причиной появления дефекта может стать нарушение технологии, неисправность оборудования, а также использование некачественных материалов. Дефект сварки является слабым звеном, его прочность ниже, из-за этого может быть нарушена герметичность конструкции, что приведет к ее разрушению. Также дефекты могут стать причиной образования коррозии.

Рисунок 2. Сварной шов. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

По ГОСТу выделяют 5 типов сварных швов, это стыковые (плоскости сваривают торцами), угловые (состыковка плоскостей под углом), тавровые (боковая поверхность одного элемента сваривается с торцом второго), торцевые (вдоль объединенного торца двух деталей) и нахлесточные (элементы частично закрывают друг друга).

Сварные конструкции имеют очень широкое применение, это и балки, и колонны, и фермы, и резервуары, и котлы, и газгольдеры, и рамы, и станины. Сварные конструкции применяются в авиации и судостроении. От качества соединения элементов зависит надежность всей системы.

Сварные конструкции позволяют разработать и реализовать даже самые сложные идеи, поэтому их выбирают для проектов, имеющих сложную форму.

Для упрощения и ускорения проектного процесса и расчетов сегодня используются различные расчетные комплексы, которые позволяют создать виртуальные модели проектируемых конструкций.