Стальные конструкции. Соединения элементов

Кованые полосы кричного железа давали возможность создавать наслонные стропила, конструктивная форма которых повторяла известную конструкцию из дерева. Соединения стержней-полос осуществлялись при помощи кузнечной (горновой) сварки, а элементы конструкции соединялись между собой на "замках". Для соединений в чугунных конструкциях использовались болты.
    Развитие металлургических процессов получения железа и проката из него требовало новых способов соединения отдельных стержней в конструкцию. Так появились заклепки, которые ставились в горячем виде в предварительно образованные в деталях отверстия. Этот вид соединения позволил создавать новые конструктивные формы - клепаные балки, фермы, котлы, резервуары. Использование клепки как специфического технологического процесса способствовало тому, что изготовление стальных конструкций сосредоточивалось в мастерских и на заводах, так как требовало специального оборудования и квалифицированных рабочих.
    При помощи заклепок и болтов создавались соединения с дискретными (т.е. прерывистыми) связями, что затрудняло автоматизацию выполнения таких соединений. Отсутствие производительных методов соединения элементов стальных конструкций являлось тормозом к повышению производительности труда. Поэтому появление электродуговых видов сварки стало закономерным развитием способов соединения стальных конструкций.
    Разработка первых Установка и настройка мини АТС Panasonic способов дуговой сварки связано с открытием электрической дуги, сделанным в 1802 г. профессором С.-Петербургской академии наук В.В. Петровым. В своих работах он указывал на возможность применения дугового разряда для плавления металлов. Однако первое практическое применение дуги для сварки принадлежит русскому инженеру Н.Н. Бенардосу (1842 - 1905).
    Н.Н.Бенардос в 1882 г. предложил способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока, в котором используется электрическая дуга, горящая между неплавящимся угольным электродом, свариваемым изделием и присадочным металлическим стержнем.
    Инженер Н.Г. Славянов (1854-1897) усовершенствовал процесс сварки, предложенный Н.Н.Бенардосом, заменив неплавящийся угольный электрод плавящимся металлическим (1889 г.). Им также впервые выдвинута идея о необходимости защиты сварочной ванны и легированию наплавленного металла.
    Предложенные Н.Н.Бенардосом и Н.Г.Славяновым способы дуговой сварки неплавящимся угольным и плавящимся металлическим электродами легли в основу наиболее распространенных современных способов дуговой сварки.
    Применение сварки упростило конструктивную форму традиционных строительных конструкций, так как отпала необходимость использовать вспомогательные соединительные детали, без которых нельзя выполнить заклепочные и болтовые соединения. С другой стороны, сварка позволила механизировать и автоматизировать процесс создания соединения. Трудоемкость изготовления сварных конструкций по сравнению с клепаными уменьшилась более чем на 20 % при одновременном снижении расхода стали на 10...15 %.
    В настоящее время сварка является основным технологическим процессом, используемым для соединений строительных стальных конструкций. Более 95 % стальных конструкций выполняется при изготовлении с соединениями на сварке; на монтаже уровень применения сварки составляет более 60 %.
    Применение сварки наряду с очевидными технологическими преимуществами влечет за собой и некоторые негативные особенности, которые необходимо учитывать при проектировании сварных соединений. К таким особенностям относятся повышенная концентрация напряжений, обусловленная наличием в швах дефектов (подрезы, непровары, поры, шлаковые включения); механическая неоднородность сварных швов; остаточные сварочные напряжения; возможные отклонения конструктивных элементов от проектной формы, вызванные сварочными деформациями. Перечисленные факторы (особенно при их неблагоприятном сочетании) могут существенно влиять на работоспособность сварных конструкций в условиях статического и циклического нагружения, являясь причинами разрушений хрупкого и усталостного характера.