Spoje ocelových konstrukcí

E 44.83
normové označení
desetina pevnosti materiálu v MPa
zvláštní vlastnosti kovu
vlastnosti obalu
Spoje ocelových konstrukcí
– spoje se provádí svařováním nebo šroubováním, popřípadě nýtováním
– rozdělení podle únosnosti a tuhosti
– druhy spojů – spoje kloubové – přenášejí velmi malý moment při velkém natočení
– spoje tuhé – přenášejí moment při malém natočení (větší únosnost)
– spoje polotuhé – nachází se mezi spoji tuhými a kloubovými
– v praxi nejvíce tuhé nebo kloubové
Způsoby spojování ocelových konstrukcí
Svařování
– nejpoužívanější a nejdůležitější způsob spojování konstrukcí
– spojování za působení tepla, nebo tepla a tlaku, s případným použitím dalšího kovu
– pro rozdělení je důležitý zdroj tepla, způsob svařování a přídavný materiál
– druhy svařování – svařování tavné – spojované materiály v místě sváru v tekutém stavu
– svařování elektrickým obloukem nebo plamenem
– svařování tlakem – materiály v místě sváru v těstovitém stavu->následné přitlačení
– svařování elektrickým odporem nebo poloautomatickou pistolí
– svařování termitem – k tavení slouží chemická reakce hliníkového prášku a oxidu
železa
– používá se při svařování kolejnic a opravách odlitků
– svařování elektrickým obloukem
– zdrojem tepla je elektrický oblouk (mezi svařovaným materiálem a elektrodou)
– teplo zajišťuje pohyb volných elektronů v plynu -> záporná část (katoda), kladná (anoda)
– při nárazu elektronů na anodu vzniká teplo -> tavení materiálu
– obvyklá polarita -> elektroda – , materiál + -> používá se i opačné zapojení
– vynalezeno koncem 19. století, rozvoj až od 30. let 20. století
– způsoby provádění
– ruční svařování – materiál a elektroda na pólech
– při dotyku vznikne oblouk -> po oddálení zůstává
– teplota až 3000°C
– taví se elektroda i materiál -> po ztuhnutí tzv.
svárová housenka
– proud -> střídavý i jednosměrný
– natavení do hloubky 1-3mm, u spec. až 1,5 násobek pr. elektrody
– elektrody – drát o průměru 1-8 mm, délky 450 mm
– dnes pouze obalované -> zlepšují hoření (tavení)
– ochranná funkce, zvýšení rychlosti odtavení
– obal – kyselé -, bazické +, rutilové +
– nutné dbát na bezpečnost svářeče i prostoru, kde sváření probíhá
– pro namáhané kce musí mít svářeč svářečský průkaz
– svařování v ochranné atmosféře
– při ruční svařování vznikají při přerušení oblouku přerušené sváry
– atmosféra tvořena plynem -> oxid uhličitý nebo argon
– svařovací drát navinut na cívce -> není nutné přerušovat svár
– velký svařovací výkon, menší teplota
– nutné bezvětří, tvrdší bezpečnostní opatření
– nahrazováno ručním svářením
– svařování pod tavidlem
– místo ochranné atmosféry se používá tavidlo -> zrnitá látka
– tavidlo chrání a podporuje hoření oblouku
– tavidla -> kyselé, bazické, legující
– elektroda postupuje ponořena v tavidle, které se také taví -> vznik
strusky (chrání) -> přebytečné tavidlo odsáváno
– nízké tepelné ztráty, vysoká kvalita sváru
– pouze pro vodorovné sváry, není možné vidět housenku
– technologie svařování elektrickým obloukem
– koutové sváry – přibližně trojúhelníkový průřez
– pro spojení dvou ploch kolmých na sebe
– svár složen z více housenek navařených na sebe -> nutno zbavit
strusky a očistit před další vrstvou
– tupé sváry – používá se při svařování materiálů přisazených k sobě
– tenčí materiály pouze malá meze mezi plochami (bez úprav)
– tlustší materiály u spoje zkosit
– nutná podložka pod svár, aby neprotekl materiál
– úpravou úkosů – snížení spotřeby svárového kovu
– liší se také způsobem svařování
– určena výrobní dokumentací od specialisty
– svařování elektrickým odporem
– teplo vzniká odporem materiálu proti průchodu elektrického proudu
– proud až několik stovek kA
– po natavení svařovaných ploch jsou prvky stlačeny a spojeny
– přivařování trnů – trny používány do spřažených ocelobetonových konstrukcí
– pomocí tzv. pistole -> zapojena do oblouku, druhý pól je materiál kam budu
připevňovat trn -> vznik oblouku a natavení materiálu -> zatlačení trnu
– keramický kroužek nasazený na hlavě trnu chrání svár a zpomaluje jeho chladnutí
– svařování plamenem – teplo vzniká pomocí kyslíkoacetylénového hořáku
– plyny umístěny každý zvlášť v tlakových lahvích -> přísná bezpečnost při
dopravě (možnost výbuchu)
– teplota plamene je 3000°C
– ochranná atmosféra tvořena oxidem uhličitým
– přidáván i poměděný drát (měď kvůli korozi)
– používá se na drobné detaily a tenké plechy
– možno použít na kyslíkové řezání (autogen)
– svarová pnutí a deformace prvků při výrobě
– na konstrukci působí jak vnější tak i vnitřní síly -> deformace
– vnitřní pnutí – způsobeno svářením (v okolí sváru) -> tahové napětí
– zabrání se mu při vhodném postupu svařování
– snížení předehřátím kce před svařováním (200-300°C)
– kov v okolí sváru má tendenci být křehký a neodolný korozi
– pro zlepšení kvality ovlivněného materiálu lze použít žíhání
– konstrukční zásady pro návrh svárů – volit spíše souměrné sváry
– volit co nejmenší sváry (brát ohled na pevnost a proveditelnost
– nehromadit sváry na jednom místě
– sváry umísťovat co nejblíže k těžišťové ose prutu
– volit vhodný způsob a postup svařování
– kontrola svárů – kontrolujeme umístění, velikost a druh podle projektu
– vizuální hodnocení -> póry, trhliny, …
– vnitřní vady -> navrtáním
– nepoškozující – magnetické zkoušky, zkoušky ultrazvukem a prozařováním)
– nejpoužívanější zkoušky rentgenem (dodržení bezpečnosti)
Nýtování
– nejstarší způsob spojování konstrukcí (dnes se na výjimky již nepoužívá)
– nýt se zahřeje na teplotu 1000-1100°C a vloží se to otvoru -> hlavičkářem se zaplní otvor
– nýt musí být podepřen podložkou, aby se dala vytvořit závěrná hlava (při 600°C)
– nýtování se provádí pomocí kladiva nebo hydraulickým lisem
– hlava hotového nýtu se očistí kladivem a kartáčem
– volné nýty se musí vyměnit
– nýty – tvarování do průměru 16mm za studena, větší průměry za tepla
– používá se měkčí materiál než je materiál spojované kce
– s půlkruhovou hlavou, ale i zapuštěné
– průměr se měří 5mm pod dosedávací hlavou a je o 1mm menší než otvor
– používají se průměry 11-42mm
Šroubování
– vytlačili nýtování -> velká výhoda je jejich rozebiratelnost
– používají se šrouby se 6-ti hrannou hlavou a válcovým dříkem s metrickým závitem
– šrouby jsou podle přesnosti rozměrů hrubé a přesné
– přesné – tváření za studena i za tepla
– z tyčí nebo výlisků, závit obráběním nebo válcováním
– průměry 12-30mm, délky 16-300mm
– hrubé – za studena, za tepla
– kováním nebo litím
-závit -> obráběním, válcováním
– průměry stejné, délka 25-200mm
– matice – je také 6-ti hranná
– tloušťka přibližně 0,8d -> vyšší pro šrouby namáhané tahem
– podložka – dnes se přestávají používat
– úkolem rozdělit dosedací tlak matice na větší plochu
– zajišťují šroub proti uvolnění
– kulaté nebo čtvercové (čtvercové jsou šikmé)
– druhy spojů – nosné – slouží k přenášení sil, počet stanovíme výpočtem
– minimální a maximální vzdálenost je daná normou
– lepší používat běžné, doporučené rozteče šroubů
– spínací – slouží pouze ke spojení konstrukčních částí, nepřenášejí síly
– těsnící – k vodo nebo vzduchotěsnému uzavření spáry (kotle, vodojemy, …)
– malé rozteče, nýty i šrouby
– rozmístění otvorů musí být podle norem, aby nedošlo k poškození nebo oslabení profilu (rozteče
uváděny ve statických tabulkách)
– u rozmístění šroubů a nýtů se musí dbát na proveditelnost spoje (místo na manipulaci)