Основни типове връзки при строителството на стоманени рамкови конструкции
Стоманените конструкции с каркас изискват стоманени детайлисти, за да се осигури здрава структурна връзка между греди и колони, тъй като е необходимо подходящо да се отчетат структурните сили. Строителните връзки между двойки греда/колона могат да се осъществят чрез заваряване, болтово свързване, заковаване и фиксиране чрез пинове или фиксирани маншети. Сварачите могат да разтопят стоманените материали заедно, за да се получи здрава стоманена ограничена натоварена траектория, което е желателно при усилване на каркаса срещу огъващ момент. Болтовете са на ред, когато се изискват гъвкави и подвижни конструкции. Тези структурни свързващи елементи, като например болтове клас 8.8, са изключително предимни, когато строителните подизпълнители трябва да извършват корекции на връзките на място – особено важно при сейсмично усилване на съоръжения или когато структурните връзки не са идеално пригодени. Закованите връзки се считат за остарели и се срещат предимно в по-стари исторически сгради. Те имат предимството да издържат на трептения благодарение на уникалния процес на формиране без нагряване. Пиновите връзки позволяват известно завъртане на структурните елементи, което е важно за мостовете, за да се осигури разширение и свиване поради температурни промени. Фиксираните връзки правят точно обратното на пиновите връзки – те заключват структурните елементи в едно положение. Това е основополагащо за високи сгради, устойчиви на странични натоварвания, за осигуряване на стабилност. Визуалната им стойност е важна, но структурните инженери трябва да вземат предвид по-лесната и по-бърза инсталация, структурно обусловените разходи и очакванията за бъдещото поддръжане на конструкцията.
Сварени срещу болтови връзки между греди и колони
Сварката осигурява здравина, по-добър контрол и пълно спазване на EN 1993-1-8
Сваряването на греди към колони в стоманени рамки води до увеличаване на общата твърдост и осигурява по-добро разпределение на товарите по цялата рамкова конструкция. Заваръчните съединения с пълно проникване, когато са изпълнени правилно, са по-ефективни за създаване на здрави съединения в сравнение със съединенията, изпълнени с множество болтове, особено когато тези здрави съединения са подложени на постоянни товари в течение на времето. EN 1993-1-8 е станал бенчмарк в отрасъла por поради множество достойни за възхвала причини. Тези спецификации подкрепят използването на квалифициран персонал, който притежава необходимите знания относно своите задължения и отговорности, включително инспекцията на заварките. Повечето работилници извършват ултразвуково изпитване, за да се идентифицират потенциални дефекти в заварките. Такива заварки елиминират проблемите, свързани с използването на болтове (напр. отпускане на болтовете), но проектирането им и монтажът им на място изискват по-голяма отговорност и внимание от страна на работниците. По-специално, трябва да се контролират климатичните промени, които възникват по време на процеса на заваряване.
Болтови връзки: крайна плоча, седловидни и фланцови плочи
От гледна точка на сглобяването на модулите болтовата връзка предлага най-много предимства при стоманената рамкова конструкция. В момента най-разпространените и широко приети типове връзки са следните три:
- Връзки с крайна плоча, които осигуряват предаване на огъващ момент от долна към горна опънна или от долна към горна натискова зона (и обратно).
- Седловидни връзки, които осигуряват вертикална подкрепа чрез използване на долен ъглов клемен елемент (елементи).
- Системи за връзки с фланцова плоча, които позволяват по-бързо монтиране на място с единична срязваща равнина.
Повечето от системите, както е описано по-горе, са проектирани с цел постигане на целта за компенсиране на промените в конструктивните допуски и модификации. При последните структурни изпитания удължените крайни плочи (EEP) показаха подобрение до 15 % в устойчивостта срещу моменти спрямо тази, наблюдавана при флушените конструкции. Регулировките на място позволяват по-голяма степен на вариабилност в производството и проектирането на конструкции, отколкото би била необходима в противен случай.
Фактор на свързване: заварен / болтов
Скорост на монтажа: бавна (заваряване на обекта) / бърза (предварително изработени елементи)
Гъвкавост при модификация: ограничена / гъвкава
Сложност на инспекцията: изисква неразрушителен контрол (НРК) / визуална проверка
Устойчивост към вибрации: превъзходна / изисква контргайки
Проектни съображения за безопасни и икономични връзки на стоманени рамки
Пренасяне на моменти, дуктилност и ефективност на връзката
Стоманените рамкови конструкции постигат оптимална производителност, когато връзките осигуряват подходящ баланс между предаване на момент и деформация. При твърди връзки трябва да се постигне баланс между прекомерната деформация и едновременното достатъчно разпределяне на товарите към другите елементи на конструкцията. В случай на шарнирни връзки изискванията всъщност са още по-изразени, тъй като тези връзки трябва да притежават достатъчна ротационна гъвкавост, за да се гарантира липсата на концентрации на напрежения, които биха довели до разрушение при прилагане на натоварване. Дуктилността има първостепенно значение при сейсмичното проектиране. Изисква се разсейване на енергия чрез контролирани деформации на връзките до предварително определен режим на разрушение при сейсмични трептения. Общата ефективност на връзките е пряко свързана с общата стойност на конструкцията. При добро проектиране на връзките желаната производителност се постига с по-малко количество материал, без да се компрометира необходимата твърдост. Не е необичайно проектирането на връзките да е сред най-високоприоритетните задачи за структурните инженери, особено когато се иска моментната устойчивост на връзката да достига 90 %, но при това да се запази способността за ротация. Това обикновено изисква компромиси и взаимни отстъпки между различните параметри на производителност.
Документация за проектиране и сглобяване на H-образни профили
При монтаж на обекта протоколът предвижда закрепване с високопрочни болтове до около 70 % от максималния въртящ момент, като подравняването на гредата трябва да е в рамките на допуск L/500. Структурите изискват временна подпора, докато 75 % от връзките достигнат пълната си якост. Това минимизира трудностите при монтажа на обекта, тъй като затягането на болтовете обикновено усилва проблемите, свързани с лошото подравняване. Равномерното разпределение на товара през конструкцията осигурява оптимална работоспособност.
Често задавани въпроси
Какви са типовете връзки за стоманени каркасни конструкции?
Обикновено връзките се класифицират като заваръчни, болтови, заковани и шарнирни или фиксирани връзки.
Каква е предимството от използването на заваръчни връзки в стоманени каркасни конструкции?
Предимството на заваръчните връзки е увеличената твърдост и, следователно, по-добрата работоспособност на сечението под товар, поради добре разпределения товар при продължително приложен равномерен товар.
Какви са предимствата на болтовите връзки в стоманеното строителство?
Предимствата на болтовата конфигурация произлизат от модулното строителство, гъвкавостта при повторна конфигурация и конструктивните допуски, които улесняват корекциите на място.
Какви са влиянията на проектните принципи върху връзките на рамките в стоманеното строителство?
Проектните принципи за стоманено строителство се фокусират върху балансирането на предаването на моменти, дуктилността и ефективността на връзките, така че конструкцията да е безопасна, издръжлива и икономична.