Металеві конструкції

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

У будівництві використовуються такі основні ви­ди з'єднань: за допомогою зварювання, болтові, на заклепках.

Найпоширенішими є зварні з'єднання (близько 95 % усіх з'єднань), хоча болтові та за­клепкові з'єднання відомі раніше. Винахідником зварювання є вітчизняний вчений М. М. Бернар - дос. У 1882 р. він запатентував "Спосіб з'єднання і роз'єднання металів дією електричного струму", в якому запропоновано розігрівати метал елект­ричною дугою з використанням неплавких вугіль­них електродів. Метал, потрібний для заповнення об'єму шва, отримували за рахунок присадкового стержня, що плавився в електричній дузі.

Цей процес був удосконалений російським вче­ним М. Г. Слав'яновим, який у 1888 р. запропо­нував спосіб зварювання електродом, що плавить­ся. У 20-х роках нашого століття ідеї зварювання розробляв Д. А. Дульчевський, а з кінця 30-х ро­ків — акад. Є. О. Патон, який запровадив біль­шість із сучасних методів зварювання. Нині спра­ву акад. Є. О. Патона продовжують вчені Укра­їнського інституту електрозварювання, який віді­грає роль провідної науково-дослідної установи світового масштабу.

Широке застосування зварних з'єднань забез­печують такі їхні переваги:

Висока міцність та надійність; відсутність проміжних деталей та отворів (що спрощує конструкцію); простота виконання;

Економія металу на 10...20 % порівняно з бол­товими та заклепковими з'єднаннями (через від­сутність ослаблень та проміжних деталей);

Високий рівень механізації та автоматизації процесів зварювання.

Водночас зварні з'єднання мають певні недоліки: залишкові деформації та напруження внаслідок нерівномірного нагрівання та вистигання металу;

Значні концентрації напружень поблизу та без­посередньо у швах, що зумовлює зниження міцності при повторних і вібраційних навантаженнях;

У навколошовній зоні термічно та механічно зміцнені метали відпускаються;

Для виконання зварного з'єднання потрібне спеціальне обладнання.

У будівництві найширше використовують електродугове зварювання. За рівнем механізації та автоматизації процесів розрізняють такі його види: ручне, напівавтоматичне (автоматизована подача зварювальних матеріалів і ручне перемі­щення дуги вздовж шва) та автоматизоване зва­рювання (всі операції автоматизовано).

За способом заповнення шва металом та тех­нологічними ознаками розрізняють:

Зварювання електродом, що плавиться; зварювання неплавким електродом (вугільним чи вольфрамовим із введенням у дугу присад­кового стержня для отримання необхідного об'єму рідкого металу і заповнення шва).

Розплавлений метал ізолюється від дії атмо­сферного повітря шаром шлаку, флюсу чи стру­менем захисного газу.

З'єднання за допомогою заклепок використовують у металевих конструкціях з 20-х років XIX сторіччя. Болтові з'єднання з'я­вилися практично одночасно з чавунними кон­струкціями (близько середини XVIII ст.). Бага­торічна практика використання таких з'єднань свідчить про їхню високу надійність.

Болти широко використовують під час мон­тажу конструкцій, що зумовлено простотою їх встановлення. Вони не потребують спеціалізова­ного обладнання. Відсутність термічної дії дає змогу уникнути залишкових напружень та де­формацій. Отвори під болти чи заклепки є віднос­но невеликими концентраторами напружень. Цим забезпечується необхідна надійність конструкцій при несприятливому характері навантажень. Тому при інтенсивних динамічних, вібраційних та повторних навантаженнях доцільно використову­вати заклепкові та болтові з'єднання.