Tipuri de bază de conexiuni în construcția cu cadre din oțel
În structurile cu cadre, detalierea îmbinărilor între grinzi și stâlpi include o gamă de tipuri de îmbinări pentru a lua în considerare acțiunile aplicate. În general, îmbinările dintre grinzi și stâlpi se realizează prin boltare sau sudare, sau prin utilizarea unor îmbinări fixe de tip I/J. Alegerea tipului de îmbinare depinde de cerințele structurii. De exemplu, un cadru nefortificat, supus momentelor de încovoiere, poate utiliza îmbinări fixe de tip I/J complet sudate. Pentru o structură mobilă, îmbinările realizate cu buloane de clasa 8.8 pot oferi o reținere, asemănătoare centurilor de siguranță. Aceste îmbinări sunt ușor de demontat și înlocuit. O abordare similară de proiectare poate fi adoptată și pentru îmbinări care să permită mișcări potențiale, cum ar fi îmbinările articulate. Pentru mișcări în structurile de poduri, se pot folosi îmbinări articulate. Îmbinările fixe în cadre sunt incluse în cadrele mega și în zgârie-norii pentru a asigura rezistența la încărcările laterale. Din punct de vedere economic, alte cadre pot include un grad redus de detaliere. Din punct de vedere estetic, cadrele mega includ un grad ridicat de detaliere. Pentru elemente cu diametru mare, îmbinările sudate satisfac mai multe prevederi din EN 1993-1-8 decât cele boltate.
Utilizarea sudurilor în legăturile dintre grinzile de oțel și stâlpi mărește rigiditatea generală a structurii și contribuie la distribuirea încărcărilor pe întreaga structură. Pentru sudurile cu pătrundere completă, îmbinarea este considerată solidă. Încărcările sunt aplicate îmbinării pe o perioadă îndelungată și se mențin pe durata aceleiași perioade. Prin urmare, utilizarea sudurilor cu pătrundere completă este preferabilă față de utilizarea unui număr mare de șuruburi. Expresia «Dispozițiile din EN 1993-1-8 susțin implicarea persoanelor competente» înseamnă că implicarea acestor persoane este lăudabilă. Este responsabilitatea acestor persoane competente să determine și să verifice dacă o sudură este executată conform standardelor definite. Un atelier poate efectua teste ultrasonore pentru a identifica eventualele defecte ale unei suduri. Astfel de suduri elimină problemele asociate utilizării șuruburilor. Totuși, din punct de vedere al responsabilității și al managementului stresului, angajații trebuie să fie extrem de atenți datorită efectelor mediului înconjurător și ale condițiilor meteo, în special ale variațiilor care apar în timpul procesului de sudare.
Conexiuni: Plăci finale, conexiuni cu suport, sisteme cu plăci aripă
În asamblarea cadrelor din oțel, conexiunile cu șuruburi oferă numeroase avantaje. Principalele sisteme utilizate în prezent sunt:
– Conexiunile cu plăci finale, care facilitează transferul momentelor de la talpa întinsă inferioară la cea superioară sau de la talpa comprimată inferioară la cea superioară.
– Conexiunile cu suport, care asigură sprijinul vertical cu ajutorul unei bride inferioare.
– Utilizarea conexiunilor cu plăci aripă a câștigat o anumită popularitate. Se consideră că acest tip de conexiuni reduce timpul necesar pe șantier pentru asamblarea elementelor.
Așa cum s-a menționat mai sus, scopul principal al tuturor acestor sisteme de conexiune este reducerea cerințelor privind toleranțele de proiectare și construcție, afectate de diverse modificări. Teste efectuate recent pe plăci finale extinse (EEP) au evidențiat o îmbunătățire a rezistenței la momente cu până la 15% comparativ cu un model de proiectare cu grosime zero. Variabilitatea modificărilor pe șantier este mai mare decât cea admisă în mod normal în proiectarea structurală.
Factor de conexiune: sudat / boltat
Viteză de instalare Rapidă (prefabricată) Lentă (sudură pe şant)
Flexibilitatea modificărilor Limitată (sudură) Flexibilă (prefabricată)
Complexitatea inspecţiei Necesită NDT Verificare vizuală (prefabricată)
Rezistență superioară la vibrații necesită utilizarea piulițelor autoblocante
Diverse considerente de proiectare pentru conexiuni eficiente şi economice din oţel (prefabricată)
Transferul momentelor, ductilitatea și eficiența îmbinărilor
În cadrele cu moment, se cere ductilitate pentru a controla mărimea deformării laterale a cadrului. Pentru a controla deflexia conexiunilor cu moment, ductilitatea conexiunii trebuie să fie suficientă pentru a absorbi deformarea cadrului. Conexiunile trebuie proiectate astfel încât să atingă nivelul necesar de ductilitate. În timpul unui eveniment seismic, dacă conexiunile sunt proiectate în mod rigid, acestea pot ceda fragil şi prematur. Acest lucru nu înseamnă că se recomandă o conexiune extrem de flexibilă. Este necesar un compromis ideal.
Proiectare şi asamblare a secţiunii în formă de H
În montajul pe teren, protocolul prevede fixarea cu şuruburi de înaltă rezistenţă la aproximativ 70% din cuplul total, cu alinierea grinzilor în limitele L/500. Până când 75% dintre conexiuni ating rezistenţa maximă, structurile necesită susţinere temporară. Aceasta contribuie la reducerea problemelor pe teren. O distribuţie constantă a încărcărilor ajută la îmbunătăţirea performanţei structurii.
Întrebări frecvente
Care sunt tipurile diferite de conexiuni într-o structură cu cadru din oţel?
Tipurile diferite de conexiuni în structurile cu cadru din oţel includ, fără a se limita la acestea, sudarea, asamblarea cu şuruburi, nituirea şi conexiunile cu bolţuri.
Care sunt avantajele utilizării unei conexiuni sudate într-o structură cu cadru din oţel?
Utilizarea unei conexiuni sudate conduce la obţinerea unei conexiuni cu rigiditate mult mai mare, având astfel un rol esenţial în performanţa structurii cu cadru. De asemenea, o conexiune de cadru permite structurii cu cadru să suporte încărcarea în mod uniform, distribuită pe suprafaţa conexiunii.
Care sunt avantajele utilizării conexiunilor cu şuruburi într-o structură cu cadru din oţel?
Avantajul principal al utilizării unei conexiuni cu şuruburi constă în faptul că structura de cadru poate fi asamblată, dezasamblată şi transportată uşor. Conexiunile cu şuruburi ale elementelor de cadru pot fi transportate uşor dacă structura este de dimensiuni mari.
Care sunt conexiunile de cadru pentru o structură din oțel și cum sunt proiectate?
Momentele de încărcare care acționează asupra unui anumit cadru sunt transmise către elementele adiacente. Nodurile din structurile din oțel sunt proiectate pentru a asigura ușurința și eficiența economică a construcției structurilor.