Základní typy spojů v ocelové rámové konstrukci
Spojení nosníků se sloupy v rámových konstrukcích vyžadují podrobné navrhování, aby zohledňovala různé typy statických spojení pro účinky působící na konstrukci. Spojení nosníků se sloupy lze realizovat šrouby, svařováním nebo pevnými I/J spojeními (tzv. oblékání). Typ požadovaného spojení závisí na nárocích kladených na konstrukci. Například neztužený rám vystavený ohybovým momentům může být vybaven plně svařeným I/J spojením. Pokud je konstrukce mobilní, spojení pomocí šroubů třídy 8.8 mohou poskytnout omezení pohybu, podobně jako bezpečnostní pásy. Taková spojení jsou snadněji demontovatelná a nahraditelná. Návrhový přístup podobný tomu, který se používá pro zohlednění možných pohybů, spočívá v použití kloubových spojení. Kloubová spojení lze využít například u mostních konstrukcí pro zohlednění pohybů. Pevná spojení mohou být začleněna do rámu, aby odolávala bočním zatížením a zajistila celkovou stabilitu budovy, například u mega-rámů a mrakodrapů. Z estetického hlediska mohou mega-rámy zahrnovat velmi podrobné řešení, avšak z ekonomického hlediska mohou být rámy navrženy s nižší úrovní podrobností.
Svařené spoje plně vyhovují požadavkům normy EN 1993-1-8 ve srovnání s šroubovými spoji.
Svařování nosníku ke sloupu v ocelových konstrukcích zvyšuje celkovou tuhost a zajišťuje lepší rozložení zatížení po celé konstrukci rámu. Svarové spoje s plným průnikem, pokud jsou správně provedeny, jsou účinnější při vytváření pevných spojů než spoje vytvořené pomocí několika šroubů, zejména tehdy, jsou-li tyto pevné spoje vystaveny trvalým zatížením v průběhu času. Norma EN 1993-1-8 se stala v odvětví referenčním standardem z řady pochvaluhodných důvodů. Tyto specifikace podporují využití kvalifikovaného personálu, který je obeznámen se svými povinnostmi a odpovědnostmi, včetně kontrol svarů. Většina dílen provádí ultrazvukové zkoušky, aby identifikovala potenciální vady svarů. Tento druh svarů eliminuje problémy spojené s použitím šroubů (např. uvolňování šroubů), avšak jejich návrh a manipulace na stavbě vyžadují od pracovníků vyšší míru odpovědnosti a opatrnosti. Zejména je nutné kontrolovat změny podmínek způsobené počasím během procesu svařování.
Šroubové spoje: koncové desky, opěrné a příčníkové spojovací systémy
Z hlediska montáže modulů nabízejí šroubové spoje nejvíce výhod při stavbě ocelových skeletů. V současné době jsou nejrozšířenějšími a nejvíce uznávanými typy spojů následující tři:
– spoje s koncovou deskou, které umožňují přenos ohybového momentu z dolní části do horní části v tahu nebo z dolní části do horní části v tlaku (případně naopak).
– opěrné spoje, které zajišťují svislou podporu pomocí jednoho nebo více dolních úhlových příchytek.
– spojovací systémy s příčníkovou deskou, které umožňují rychlejší montáž na stavbě v jednoduché smykové rovině.
Většina systémů popsaných výše je navržena tak, aby dosáhla cíle vyrovnání změn v tolerancích konstrukce a úprav. Při nedávných konstrukčních zkouškách prokázaly rozšířené koncové desky (EEP) zlepšení odolnosti proti ohybovému momentu až o 15 % ve srovnání s rovnými („flush“) konstrukcemi. Upravení na stavbě umožňují větší míru variability při výrobě a návrhu konstrukcí, než by jinak bylo nutné.
Spojovací faktor: svařovaný / šroubovaný
Rychlost montáže: pomalá (svařování na stavbě) / rychlá (předem vyrobené prvky)
Průhlednost úprav: omezená / pružná
Složitost kontrolních požadavků vyžaduje vizuální nedestruktivní zkoušku (NDT).
Vyšší odolnost proti vibracím vyžaduje použití zajišťovacích matic.
Různé konstrukční úvahy pro účinné a ekonomické ocelové spoje.
Přenos momentů, tažnost a účinnost spoje
Vyvážení tuhosti momentových spojů v ocelovém rámu umožňuje přenos momentových zatížení a zároveň omezuje deformaci rámu. Tuhé spoje mohou vést k nedostatečnému přenosu zatížení na jiné členy rámu. Kloubové spoje jsou užitečné pro rozdělení zatížení na sousední členy. Přílišná pružnost momentového spoje však vede ke „slabému“ spoji, který může selhat náhle. Cílem návrhu spojů je dosáhnout přijatelné rovnováhy mezi tuhostí a tažností. V případě seizmického návrhu konstrukce je vyžadován momentový spoj, aby byla dosažena tažnosti, díky níž spoj dokáže pohltit a/nebo rozptýlit energii. Spoj je navržen tak, aby selhal a/nebo se deformoval do určité meze, čímž dosáhne plné trvalosti.
Dokumentace pro návrh a montáž profilů tvaru H
Při montáži na stavbě se postupuje tak, že se vysoce pevnostní spojovací prvky utahují šroubovákem na přibližně 70 % maximálního krouticího momentu za současného zarovnání nosníku v rámci tolerance L/500. Konstrukce vyžadují dočasné ztužení, dokud nezíská 75 % spojů plnou únosnost. Tím se minimalizují potíže na stavbě, neboť utahování šroubů obvykle tyto potíže zhoršuje kvůli nepřesnému zarovnání. Konzistentní rozložení zatížení po celé konstrukci zajišťuje optimální výkon.
Často kladené otázky
Jaké jsou různé typy spojů pro ocelové rámové konstrukce?
Některé spoje jsou provedeny svařováním, šroubováním, nýtkováním, kloubovým připojením nebo pevným upevněním.
Jaká je výhoda svařovaných spojů pro ocelové rámové konstrukce?
Tuhost spoje hraje významnou roli pro výkon nosné konstrukce a svařené spoje poskytují vyšší tuhost. Kromě toho nosná konstrukce udržuje rovnoměrné zatížení rozprostřené po ploše spoje.
Jaké jsou výhody použití šroubových spojů v ocelových nosných konstrukcích?
Mezi některé výhody patří snadnost montáže (zejména v případě proměnných rozměrů konstrukce), snadná doprava velkých nosných prvků a snadná úprava konstrukce.
Jaké jsou spoje nosných konstrukcí pro ocelové konstrukce a jak jsou navrhovány?
Nosné konstrukce jsou navrhovány tak, aby se momenty zatížení přenášely na sousední prvky. Spojovací uzly ocelových konstrukcí jsou navrhovány s ohledem na snadnost a ekonomičnost montáže.