Технология сварки решетчатых конструкций

Изготовление решетчатых конструкций

Решетчатые конструкции — фермы, мачты, балки — изготовляют преимущественно из прокатных элементов; гнутые и сварные профили используют в меньшей степени. К решетчатым конструкциям относят также арматуру железобетона — сетки, плоские и пространственные каркасы.

Решетчатые конструкции представляют собой систему стержней, соединенных в узлах таким образом, что стержни испытывают главным образом растяжение или сжатие. К ним относятся фермы, мачты, арматурные сетки и каркасы.

Фермы, как и балки, работают на поперечный изгиб. Конструктивные формы балок проще, однако при больших пролетах применение ферм оказывается более экономичным. Характерные схемы выполнения решеток ферм показаны на рис. 7.18.

Треугольная (рис. 7.18, а) и раскосная (рис. 7.18, б) схемы являются основными. Фермы, воспринимающие нагрузки по верхнему или нижнему поясам, с целью уменьшения длины панели изготовляют по схемам (рис. 7.18, в, г). Иногда применяют безрас- косные фермы с жесткими узлами (рис. 7.18, д). По очертанию поясов фермы могут быть с параллельными поясами или с поясами, образованными ломаной линией (рис. 7.18, е).

По назначению фермы разделяют на стропильные и мостовые. Стропильные фермы работают при статической нагрузке. В каче

Рис. 7.18. Схемы решеток ферм:

а — треугольная; б — раскосная; в — с укороченным нижним поясом; г — с укороченным верхним поясом; д — безраскосная; е — с поясом, образованным ломаной линией; h — высота фермы; / — пролет фермы

стве стержней используют главным образом прокатные и значительно реже гнутые замкнутые сварные профили и трубы.

Стержни в узлах соединяют либо непосредственно, либо с помощью вспомогательных элементов главным образом способами дуговой сварки. Перспективным является применение точечной контактной сварки.

При сборке ферм особое внимание уделяют правильному центрированию стержней в узлах во избежание появления изгибающих моментов, не учтенных расчетом.

Разнообразие типов и размеров ферм иногда не позволяет использовать преимущества их сборки в инвентарных кондукторах. В этих случаях нередко применяют метод копирования. Первую собранную по разметке ферму закрепляют на стеллаже — она служит копиром. При сборке детали каждой очередной фермы раскладывают и совмещают с деталями копирной фермы. После скрепления деталей прихватками собранную ферму (пока с односторонними уголками) снимают с копира, укладывают на стеллаже отдельно и ставят на нее недостающие парные уголки. Когда сборка требуемого количества ферм закончена, копирную ферму также дособирают и отправляют на сварку.

Первую собранную из уголков по разметке ферму (рис. 7.19, а) закрепляют на стеллаже — она служит копиром. При сборке детали каждой очередной фермы 2 раскладывают и совмещают с деталями 1 копирной фермы (рис. 7.19, б). После скрепления деталей 2

Рис. 7.19. Схема сборки фермы по копиру

прихватками собранную ферму (пока с односторонними уголками) снимают с копира, укладывают на стеллаже отдельно и ставят на нее недостающие парные уголки 3 (рис. 7.19, в). Когда сборка требуемого количества ферм закончена, копирную ферму также дособирают и отправляют на сварку. Такой способ прост и эффективен, но он не обеспечивает необходимой точности размеров ферм и правильного расположения монтажных отверстий, например для крепления ферм к колоннам.

Для увеличения точности сборки на концах копира укрепляют специальные съемные фиксаторы (рис. 7.20), которые определяют положение деталей с монтажными отверстиями и ограничивают геометрические размеры конструкции в пределах заданных допусков. Сборка ферм по копиру с фиксаторами производится в следующем порядке. Сначала устанавливают концевые планки 2,

Рис. 7.20. Копир с фиксатором для сборки стропильных ферм:

/ — основание фиксатора; II — крепление фиксатора к копиру; III — копир; ГУ— стойка фиксатора предварительно сваренные с фасонками 1. Их правильное положение обеспечивают совмещением монтажных отверстий концевых планок с отверстиями в стойке фиксатора 4. Затем на копире раскладывают все остальные элементы, производят прихватку, ферму снимают с копира, кантуют и дособирают, как описано выше.

При достаточно большом количестве выпускаемых ферм одного типоразмера становится экономически целесообразным использование кондукторов и кантователей. Кондуктор монтируют на базе плиты с Т-образными пазами. Плита состоит из отдельных секций и оснащена элементами универсальных сборочных приспособлений — опор, упоров, горизонтальных и вертикальных прижимов, фиксаторов. Детали устанавливают по упорам и перед прихваткой зажимают при помощи сборочных приспособлений: эксцентриковых зажимов, струбцин, вилок или с помощью переносной пневмогидравлической струбцины.

В кондукторе фермы собирают без кантовки. Для их поворота при сборке нередко используют устройство, дополняющее сборочный кондуктор (рис. 7.21). С помощью рамки 2 собранную ферму сначала ставят в вертикальное положение, а затем передают на стенд 3, причем в каждом из этих положений выполняют соответствующие швы. В это время на кондукторе 1 производят сборку следующей фермы.

Рис. 7.21. Схема устройства для сборки и сварки ферм:

1 — кондуктор; 2 — поворотная рамка; 3 — стенд

Использованию механизированных поточных методов при изготовлении ферм препятствует не только разнообразие типоразмеров и небольшое число изделий в серии, но и низкая технологичность типовых конструктивных решений. Большое количество деталей, составляющих ферму, усложняет сборочные операции, приводит к необходимости выполнения множества швов, различным образом ориентированных в пространстве, и требует кантовки собранного изделия при сварке. Качество получаемых соединений в значительной мере зависит от квалификации сварщиков и ряда других факторов, характерных для ручного производства.

Уменьшить массу фермы позволяет использование трубчатых профилей. Однако для труб круглого сечения непосредственное соединение элементов в узле получается весьма трудоемким. Иногда концы труб относительно небольших диаметров сплющивают, что упрощает их соединение в узлах способами дуговой сварки. Значительно проще оказывается соединение в узлах труб прямоугольного или квадратного сечения.

Подготовка их к сборке и сварке требует фигурной обрезки концов на специальных машинах термической резки. Иногда концы труб относительно небольших диаметров сплющивают, что упрощает их соединение в узлах дуговой сваркой. Сплющенные по концам трубы можно соединять в пространственный узел ванной сваркой, как показано на рис. 7.22. Торцы сплющенных частей образуют ограниченное по периметру пространство, куда в процессе сварки вводят электрод или гребенку электродов. Такие узлы применяются в пространственно-стержневых несущих конструкциях большепролетных покрытий спортивных сооружений и рынков.

При значительных размерах решетчатую конструкцию изготовляют на заводе по частям и отправляют на место монтажа отдельными секциями. Размеры секций назначают в зависимости от

Рис. 7.22. Соединение концов труб в пространственный узел ванной сваркой способа транспортировки; при перевозке по железной дороге исходят из габарита подвижного состава. Секции обычно представляют собой пространственные конструкции; в случае их серийного производства для сборки используют специальные кондукторы. Пространственные решетчатые конструкции башенного типа (радиомачты, радиобашни, конструкции буровых вышек и др.) имеют большую высоту и подвергаются значительным ветровым нагрузкам, поэтому их изготавливают преимущественно из трубчатых элементов. Так, например, стандартная радиомачта представляет собой решетчатую конструкцию, удерживаемую в вертикальном положении расчалками. Ее ствол выполняют из отдельных взаимозаменяемых секций. При монтаже башни секции соединяют на болтах с помощью фланцев, привариваемых к торцам поясных труб каждой секции. Точность расположения фланцев, а также совпадение отверстий на монтаже обеспечиваются заводской сборкой секций в кондукторе.

Рис. 7.23. Монтажные соединения сборных железобетонных элементов ные сооружения строятся значительно реже. Методы, техника и технология сварки арматурных элементов в значительной степени определяются местом производства работ (завод, полигон, монтажная площадка). Контактная сварка наиболее производительна, но ее применение обычно ограничивается заводами и полигонами сборного железобетона. При изготовлении каркасов для монолитных железобетонных сооружений и выполнении монтажных соединений сборного железобетона применяют главным образом электродуговую, ванную и электрошлаковую сварку. Сборные железобетонные элементы обычно имеют закладные детали, расположенные в местах примыкания одного элемента к другому. При монтаже жилых зданий эти закладные детали сваривают ручной дуговой сваркой друг с другом либо непосредственно (рис. 7.23, а—в), либо с помощью дополнительных связующих элементов: пластин, уголков, швеллеров или арматурных прутков (рис. 7.23, г). В промышленности и при строительстве энергетических сооружений стыковку сборных железобетонных элементов нередко осуществляют сваркой арматурных стержней, выступающих из каждого сборного элемента.

Изготовление решетчатых конструкций

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Решетчатые конструкции — фермы, мачты, башни — изготовляют преимущественно из прокатных элементов; гнутые и сварные профили используют в меньшей степени. К решетчатым конструкциям относят также арматуру железобетона — сетки, плоские и пространственные каркасы.

Читать еще: Технология токарных работ по дереву

При сборке ферм особое внимание уделяют правильному центрированию стержней в узлах во избежание появления изгибающих моментов, не учтенных расчетом. Разнообразие типов и размеров ферм иногда не позволяет использовать преимущества ихсборки в инвентарных кондукторах. В этих случаях нередко применяют метод копирования. Первую собранную из уголков по разметке ферму (рис. 14.37,а) закрепляют на стеллаже — она служит копиром. При сборке детали каждой очередной фермы 2 раскладывают и совмещают с деталями 1 копирной фермы (рис. 14.37,б). После скрепления деталей 2 прихватками собранную ферму (пока с односторонними уголками) снимают с копира, укладывают на стеллаже отдельно и ставят на нее недостающие парные уголки 3 (рис. 14.37,в). Когда сборка требуемого количества ферм закончена, копирную ферму также дособирают и отправляют на сварку.

Рис. 14.37. Схема сборки фермы по копиру

Такой способ прост и эффективен, но он не обеспечивает необходимой точности размеров ферм и правильного расположения монтажных отверстий, например для крепления ферм к колоннам.

Рис. 14.38. Копир с фиксатором для сборки стропильных ферм:
I — основание фиксатора; II — крепление фиксатора к копиру; III — копир; IV — стойка фиксатора

Для увеличения точности сборки на концах копира укрепляют специальные съемные фиксаторы (рис. 14.38), которые определяют положение деталей с монтажными отверстиями и ограничивают геометрические размеры конструкции в пределах заданных допусков. Сборка ферм по копиру с фиксаторами производится в следующем порядке. Сначала устанавливают концевые планки 2, предварительно сваренные с фасонками 1. Их правильное положение обеспечивают совмещением монтажных отверстий концевых планок с отверстиями в стойке фиксатора IV. Затем на копире раскладывают все остальные элементы, производят прихватку, ферму снимают с копира, кантуют и дособирают, как описано выше.

При достаточно большом количестве выпускаемых ферм одного типоразмера становится экономически целесообразным использование более сложной и производительной оснастки, например приспособления, изображенного на рис. 14.39. Сборку выполняют на стенде 1, снабженном пневмоприжимами. Элементы фермы раскладывают по упорам и фиксаторам, одновременно зажимают пневмоцилиндрами и жестко соединяют швами, оказавшимися в нижнем положении. С помощью рамки 2 собранную ферму сначала ставят в вертикальное положение, а затем передают на стенд 3, причем в каждом из этих положений выполняют соответствующие швы. В это время на стенде 1 производят сборку следующей фермы.

Рис. 14.39. Схема устройства для сборки и сварки ферм

Использованию механизированных поточных методов при изготовлении ферм препятствует не только разнообразие типоразмеров и небольшое число изделий в серии, но и низкая технологичность типовых конструктивных решений. Большое количество деталей, составляющих ферму, усложняет сборочную операцию, приводит к необходимости выполнения множества швов, различным образом ориентированных в пространстве, и требует кантовки собранного изделия при сварке. Качество получаемых соединений ь значительной мере зависит от квалификации сварщиков и ряда других факторов, характерных для ручного производства. Совершенствование производства стропильных ферм требует создания поточных линий с установками контактной сварки. Это можно видеть на примере типовой стропильной фермы, разработанной в ЦНИИПСКе, показанной на рис. 14.40.

Рис. 14.40. Схема типовой стропильной фермы, свариваемой точечной контактной сваркой

В зависимости от нагрузки предусмотрены четыре типоразмера, отличающихся сечением используемых профилей, тогда как размеры l=12 м и h=1,5 м остаются неизменными. Верхний пояс 1 состоит из двух горячекатаных швеллеров, нижние пояса 2 и раскосы 3 — из одиночных гнутых швеллеров. Короткие отрезки таких швеллеров использованы как диафрагмы верхнего пояса 4, нижний узел объединен косынками 5. Рациональная схема фермы из ограниченного числа элементов позволяет механизировать сборку и выполнять соединения дуговой или контактной точечной сваркой непосредственно в сборочном кондукторе без кантовки фермы.

Рис. 14.41. Схема изготовления типовых стропильных ферм

Проект поточной линии по изготовлению форм предусматривает три накопителя элементов ферм с механизмами поштучной выдачи, три рольганга, автоматический сборочный кондуктор и две машины для контактной точечной сварки. Швеллер 1 (рис. 14.41), входящий в состав верхнего пояса фермы, подается по рольгангу с приводными роликами до упора (рис. 14.41,а, б). Элемент нижнего пояса 3 и раскос 4 подаются аналогично в соответствующие приемные секции сборочного кондуктора, расположенные ниже уровня плоскости фермы. Секции вместе с раскосом или элементом нижнего пояса автоматически приподнимаются и каждая из них поворачивается вокруг соответствующей оси О таким образом, чтобы концы повернутых элементов оказались над стенкой швеллера 1 и косынкой 2. При опускании секций кондуктора происходит прижатие сопрягаемых поверхностей. Таким же образом устанавливаются элементы левой части фермы, а затем сверху подаются и прижимаются парные детали пояса 5 и косынки 6. Завершение сборочной операции служит сигналом начала сварки. Точечные контактные машины специальной конструкции по заданной программе перемещаются вдоль кондукторов и сваривают узлы парными точками (рис. 14.41,8). Вместе со сварочной машиной перемещается механизм автоматической подачи диафрагм в виде коротких отрезков гнутого швеллера, вставляемых между стенками верхнего пояса. По окончании сварки специальными выталкивателями ферма извлекается из кондуктора, приемные секции кондуктора возвращаются в исходное положение.

Фермы крупных мостовых пролетных строений являются негабаритными конструкциями. Это не позволяет изготовлять их целиком в условиях завода, а сварка на монтаже обычно не может обеспечить те высокие требования к качеству сварных соединений, которые для мостовых конструкций являются обязательными. Поэтому стержневые элементы мостовых ферм обычно изготовляют сварными в условиях завода, тогда как соединения стержней в узлах на монтаже собирают на высокопрочных болтах.

При изготовлении решетчатых конструкций все шире используют трубы. Подготовка их к сборке и сварке требует фигурной обрезки концов на специальных машинах термической резки. Иногда концы труб относительно небольших диаметров сплющивают, что упрощает их соединение в узлах дуговой сваркой. Сплющенные по концам трубы можно соединять в пространственный узел ванной сваркой, как показано на рис. 14.42. Торцы сплющенных частей образуют ограниченное по периметру пространство, куда в процессе сварки вводят электрод или гребенку электродов. Такие узлы применяются в пространственно-стержневых несущих конструкциях большепролетных покрытий спортивных сооружений и рынков.

Рис. 14.42. Соединение концов труб в пространственный узел ванной сваркой

Изготовление решетчатых конструктивных элементов типа настилов для покрытия площадок и лестничных ступенек, а также сеток и каркасов арматуры железобетона осуществляют главным образом на автоматических установках и линиях.

Рис. 14.43. Схема автоматической установки для изготовления арматурных сеток

Так, в установке, изображенной на рис. 14.43, из намотанных на барабаны 1 продольных проволок и выправленных и нарезанных поперечных проволок 9 контактной точечной сваркой изготовляется непрерывная сетка, разрезаемая на отрезки 8 заданной длины с помощью гильотинных ножниц 7. Продольные проволоки проходят через пятироликовые правильные устройства 2 и направляющие втулки 3. Поперечные проволоки (стержни) по одной захватываются специальным автоматическим механизмом из бункера-питателя и укладываются сверху на продольные проволоки перпендикулярно им. Штоки пневмоцилиндров 5 опускают верхние сварочные электроды, которые зажимают поперечную проволоку во всех ее пересечениях с продольными проволоками. Подвод сварочного тока односторонний к нижним неподвижным электродам. Поперечная проволока после сварки с продольными проволоками захватывается крюками каретки 6, которая посредством двух пневмоцилиндров 4 перемещает всю сваренную часть сетки на заданный шаг. При этом тяговое усилие цилиндров 4 обеспечивает протаскивание всех продольных проволок через правильные устройства 2 и разматывание катушек 1.

Рис. 14.44. Элемент решетчатого настила

Решетчатый настил отличается от сетки тем, что имеет большую жесткость, определяемую набором вертикально расположенных полос, соединенных поперечными стержнями (рис. 14.44). Схема автоматической линии для изготовления настилов показана на рис. 14.45,а.

Рис. 14.45. Автоматическая линия изготовления решетчатых настилов: а — схема линии; б — дисковые ножницы; в — поворот полосы; г — укладка поперечных стержней; д — резка решетки; е — механизм штабелера

Лента сечением 1250X2 мм из рулона 1 в агрегате 2 распускается дисковыми ножницами (рис. 14.45,б) на полосы шириной 25 мм, которые в периодически действующем устройстве 6 (рис. 14.45,в) поворачиваются на 90° и подаются в машину для контактной сварки 7 по каналам, фиксирующим шаг между ними.

Поперечные стержни из питателя 8 подаются под электроды машины попарно (рис. 14.45,г) с шагом 50 мм. Электроды прижимают стержни к торцам полос и осуществляют рельефную сварку при прохождении тока от одного электрода к другому через стержень, полосу, медную подкладку, вторую полосу и второй стержень. После сварки решетка перемещается шаговым механизмом 9. Ножницы 10 (рис. 14.45,5) разрезают готовую решетку на отрезки заданной длины, которые поступают в штабелер 11, а затем на промежуточное складочное место 12. Штабелер (рис. 14.45,е) имеет две направляющие 1 со звездочками 4, перемещающими по рольгангу 7, решетка заходит цепи 6 с траками 5. Перемещаясь в направляющие штабелера, концы поперечных стержней попадают в промежутки 2 между траками цепи и движутся вместе с цепью, пока решетка полностью не выйдет за пределы рольганга 7. Тогда включается поворот направляющих штабелера в направлении, показанном стрелками, и решетка иод собственным весом падает на рольганг 8. После накопления штабеля заданной высоты включается рольганг 8 и собранные в штабель решетки перемешаются на место промежуточного складирования.

Читать еще: Технологическая карта на производство сварочных работ

В процессе работы ширину настила регулируют ограничением числа полос—лишние полосы наматывают на барабаны 3 и 4 (рис. 14.45,а), причем крайние идут в отход, а средние используются позднее для изготовления настилов. Подача ленты из рулона осуществляется периодическим включением агрегата 2, синхронизация этой подачи с работой сварочной машины 7 достигается поддержанием запаса ленты в виде петли в накопителе 5.

Объемные арматурные каркасы чаще всего представляют собой ряд продольных стержней, соединенных навитой по спирали проволокой, обычно меньшего диаметра, чем продольные стержни. На рис. 14.46 показана схема автоматической установки для изготовления таких каркасов.

Рис. 14.46. Схема автоматической установки для изготовления объемных арматурных каркасов

Проволоки для продольных стержней 1 поступают из катушек 7 с помощью правильно-подающего устройства 6 в направляющие кронштейны 5, расположенные в пазах неподвижной планшайбы 4. Кронштейны 5 могут перемениться вдоль пазов в радиальном направлении с помощью ходового винта 10. Вокруг планшайбы по специальной кольцевой направляющей перемещается машина 9 для контактной сварки, имеющая сварочный трансформатор 3, роликовые электроды 2 и бухту 8 с проволокой для скрепляющей спирали. Один из роликов 2 имеет желоб, корректирующий положение очередного витка спирали, а второй ролик контактирует только с продольным стержнем арматуры. Установка имеет универсальный характер; все три движения — подача продольных стержней, их перемещение в радиальном направлении и навивка спирали — управляются программным устройством, позволяющим изменять размеры и форму каркаса в широких пределах непосредственно в процессе изготовления.

В строительстве в настоящее время основными элементами являются сборные железобетонные конструкции, изготовляемые индустриальными методами на заводах. Монолитные железобетонные сооружения строятся значительно реже. Методы, техника и технология сварки арматурных элементов в значительной степени определяются местом производства работ (завод, полигон, монтажная площадка). Контактная сварка наиболее производительна, но ее применение обычно ограничивается заводами и полигонами сборного железобетона. При изготовлении каркасов для монолитных железобетонных сооружений и выполнении монтажных соединений сборного железобетона применяют главным образом электродуговую, ванную и электрошлаковую сварку. Сборные железобетонные элементы обычно имеют закладные детали, расположенные в местах примыкания одного элемента к другому. При монтаже жилых зданий эти закладные детали сваривают ручной дуговой сваркой друг с другом либо непосредственно (рис. 14.47,а—в), либо с помощью дополнительных связующих элементов: пластин, уголков, швеллеров или арматурных прутков (рис. 14.47,г). В промышленности и при строительстве энергетических сооружений стыковку сборных железобетонных элементов нередко осуществляют сваркой арматурных стержней, выступающих из каждого сборного элемента.

Рис. 14.47. Монтажные соединения сборных железобетонных элементов

Технология сборки и сварки решетчатых конструкций

Решетчатые конструкции состоят из элементов прокатного и составного профиля, соединяемых между собой в узлах. Основными элементами ферм являются пояса, а в мачтах и колоннах — опорные стойки, соединенные между собой стержнями решетки (раскосами, стойками, распорками и связями). Фермы бывают плоские, у которых составляющие ее стержни лежат в одной плоскости, и пространственные, составленные из нескольких плоских.

При заготовке элементов для сборки фермы в первую очередь определяют минусы раскосов и стоек в узлах фермы путем расчета или шаблонирования. Минусом называется та величина, на которую нужно уменьшить теоретическую длину элемента (расстояние между узловыми точками), чтобы получить его действительный размер. Зная величину минусов, заготовляют из соответствующего профиля элементы требуемой длины. На поясах намечают осевые линии и на них размечают узловые точки, а на концах элементов решетки намечают по осевым линиям риски.

Сборка и сварка плоских ферм производится преимущественно на стеллажах или на козлах, хорошо выверенных по уровню. Процесс сборки плоской фермы выполняется примерно в такой последовательности.

1. На стеллажах, пользуясь фиксаторами, ограничителями и закрепляющими устройствами, выкладывают согласно чертежу первые ветви верхнего и нижнего пояса фермы.

2. В узловых точках поясов устанавливают косынки, прижимают их струбцинами или скобками к ветвям поясов и прихватывают.

3. Проверяют правильность положения поясов и узловых точек, измеряя линейкой или струной по направлению стоек, раскосов и связей их теоретическую длину между взаимно противоположными точками и одновременно наносят на косынках риски по направлению элементов решетки.

4. Выкладывают первые ветви стоек и раскосов, выдерживая величину минуса в каждом узле и, ориентируясь по совпадению рисок на косынках и на концах стержней решетки, прижимают стержни к косынкам и ставят прихватки.

5. Кантуют собранную ветвь фермы на 180°, выкладывают согласно чертежу прокладки на поясах и элементах решетки, прижимают их и прихватывают.

6. Выкладывают вторые ветви поясов, стоек, раскосов и связей, ориентируясь по первой ветви каждого элемента, прижимают их и прихватывают к косынкам и прокладкам.

7. Производят сварку собранной фермы. Сварку узлов начинают от середины фермы и ведут симметрично к ее концам. В каждом узле сначала приваривают косынки к поясам, а затем стойки и раскосы к косынкам.

8. Кантуют второй раз ферму на 180° и производят в таком же порядке сварку узлов со стороны первых ветвей поясов, стоек и раскосов. Если после выполнения рабочих операций по сборке фермы, указанных в п. 4, произвести на первой ветви сварку узлов, как описано в п. 7, то вторая кантовка фермы станет излишней. При этом деформация фермы из ее плоскости после сварки узлов на первой ветви будет увеличена и возможно потребуется правка ее. После выполнения сварки узлов на второй ветви фермы (после ее кантовки) эта деформация станет значительно меньше.

9. После сварки всех швов ферма подвергается заключительным операциям, по окончании которых поступает в склад готовой продукции.

Помимо описанной в общих чертах сборки и сварки плоской фермы, в зависимости от наличия технологической оснастки и характера ее, ход сборочно-сварочных операций может быть изменен, однако порядок сварки узлов всегда следует вести от середины фермы к ее концам. При изготовлении пространственной решетчатой конструкции ее разбивают на плоские фермы, которые могут быть собраны и сварены описанным выше способом. Затем сваренные плоские фермы соединяются связями и свариваются. В процессе сварки пространственной решетчатой конструкции необходимо ее несколько раз кантовать для сварки узлов со всех сторон.

Если габаритные размеры решетчатой конструкции не слишком велики, то сборку и сварку целесообразно выполнять в специальном поворотном кантователе. Это облегчает доступ к наложению швов и уменьшает трудоемкость выполнения кантовки.

Особенности технологии изготовления решетчатых конструкций — ферм

Общим для решетчатых конструкций является наличие в узлах соединений нескольких отдельных стержней того или иного сечения.

Фермы, как и балки, работают на поперечный изгиб. Конструктивные формы балок проще, однако, при достаточно больших пролетах применение ферм оказывается более экономичным. Характерные схемы решеток ферм показаны на рис. 39. Треугольная (а) и раскосная (б) схемы являются основными. Фермы, воспринимающие нагрузки по верхнему или нижнему поясу, с целью уменьшения длины панели изготовляют по схемам, изображенным на рис. 39, в, г. Иногда применяют без раскосные фермы с жесткими узлами (рис. 39, д). По очертанию поясов фермы могут быть с параллельными поясами или с поясами, образованными ломаной линией (рис. 39, е). По назначению фермы разделяют на стропильные и мостовые.

Стропильные фермы работают при статической нагрузке. В качестве стержней используют прокатные и реже гнутые замкнутые сварные профили и трубы. В общем объеме производства фермы из парных прокатных уголков составляют около 90%. Стержни в узлах соединяют либо непосредственно, либо с помощью вспомогательных элементов дуговой сваркой. Перспективно применение точечной контактной сварки. Из-за статического характера нагружения стропильных ферм чувствительность к концентрации напряжений в точечных соединениях мала; в то же время контактная сварка обеспечивает значительное повышение производительности сборочносварочных работ.

Мостовые фермы работают при переменных нагрузках и нередко при низких климатических температурах, что определяет высокую чувствительность их сварных соединений к концентрации напряжений. Поэтому в процессе проектирования и изготовления сварных мостовых пролетных строений особое внимание уделяют предотвращению и устранению концентрации напряжений в сварных соединениях и узлах.

Решетчатые пролетные строения с ездой понизу применяют для железнодорожных мостов. Для автодорожных мостов более характерно использование стальных и сталежелезобетонных сплошностенчатых пролетных строений с ездой поверху.

Читать еще: Стали с высокой технологической пластичностью и свариваемостью

Пространственные решетчатые конструкции башенного типа (например, радиомачты, радиобашни, буровые вышки) вследствие большой высоты подвергаются значительным ветровым нагрузкам, поэтому их изготовляют преимущественно из трубчатых элементов. Поскольку размеры этих конструкций превышают габарит железнодорожного подвижного состава, их монтируют из сваренных на заводе секций. Основные стойки башни располагаются по углам граней секций и являются поясами плоских ферм. Стойки составляются из отдельных труб стандартной длины и через приваренные к их торцам фланцы соединяются между собой болтами.

В особенно трудных условиях работают буровые вышки для добычи нефти и газа в открытом море на глубинах порядка 150.200 м. Помимо ветровой они испытывают значительные нагрузки от ударов волн. Поэтому в этих конструкциях используют трубы больших диаметров. Так, опоры буровых вышек для добычи нефти в Северном море на глубинах более 150 м сооружают из труб диаметром до 4270 мм при толщине стенок до 64 мм.

Мачты линий электропередачи также являются пространственными решетчатыми конструкциями, но для их изготовления используют прокат в виде уголков.

К решетчатым конструкциям следует отнести и сварные элементы арматуры железобетона: сетки, плоские и пространственные каркасы. Сетки из взаимно перпендикулярных стержней круглого или периодического профиля, соединяемых контактной сваркой, могут быть рулонные (рис. 40, а) и плоские (рис. 40, б). Их назначение — армирование плит перекрытий, перегородок, покрытия дорог, аэродромов, каналов и других элементов конструкций и сооружении. Типы сварных каркасов разнообразны. Плоские каркасы используют в балочных перекрытиях (рис. 41), они состоят из продольной арматуры (поясов) и соединительной решетки в виде отдельных стержней или непрерывной змейки. Плоские каркасы, как и сетки, сваривают на точечных контактных машинах. Пространственные каркасы обычно имеют поясные продольные стержни и соединительную решетку либо в виде отдельных стержней, располагаемых по каждой из граней, либо в виде непрерывной проволоки, навиваемой по спирали.

Рис. 40. Схемы сварных сеток

Рис. 41. Армирование балок плоскими сварными каркасами

При сборке ферм (рис. 39) особое внимание уделяют правильному центрированию стержней в узлах во избежание появления изгибающих моментов, не учтенных расчетом. Разнообразие типов и размеров ферм иногда не позволяют использовать преимущества их сборки в инвентарных кондукторах. В этих случаях нередко применяют метод копирования. Первую собранную по разметке ферму (рис. 42, а) закрепляют на стеллаже — она служит копиром. При сборке детали каждой очередной фермы 2 (рис. 42, б) раскладывают и совмещают с деталями 1 копирной фермы. После скрепления деталей 2 прихватками собранную ферму (пока с односторонними уголками) снимают с копира, укладывают на стеллаже отдельно и ставят на нее недостающие элементы парные уголки 3 (рис. 42, в). Когда сборка требуемого количества ферм закончена, копирную ферму также дособирают и отправляют на сварку.

Рис. 42. Сборка ферм по копиру

Такой способ прост и эффективен, но не обеспечивает необходимой точности размеров ферм и правильного расположения монтажных отверстий, например, для увеличения точности сборки на концах копира укрепляют специальные съемные фиксаторы (рис. 43), которые определяют положение деталей с монтажными отверстиями и ограничивают геометрические размеры конструкции в пределах заданных допусков.

Сборка ферм по копиру с фиксаторами производится в следующем порядке. Сначала устанавливают концевые планки 2, предварительно сваренные с фасонками 1. Их правильное положение обеспечивают совмещением монтажных отверстий концевых планок с отверстиями в стойке фиксатора IV. Затем на копире раскладывают все остальные элементы,

производят прихватку, ферму снимают с копира, кантуют и дособирают, как описано выше.

Рис. 43. Копир с фиксатором для сборки стропильных ферм:

I — основание фиксатора; II — крепление фиксатора к копиру; III — копир; IV- стойка фиксатора

При большом количестве выпускаемых ферм одного типоразмера становится экономически целесообразным использование кондукторов и кантователей. На рис. 44 показан кондуктор, смонтированный на базе плиты с Т-образными пазами, состоящей из отдельных секций и оснащенной элементами универсальных сборных сборочных приспособлений (УССП). Номера на схеме фермы соответствуют номерам под рисунками приспособлений. Регулируемые опоры обеспечивают фиксацию деталей в горизонтальной плоскости; регулировка по высоте осуществляется при помощи резьбы; фиксация — через отверстия в детали с использованием пробки. Детали, не имеющие отверстий, устанавливают по упорам и перед
прихваткой зажимают их при помощи ободочных приспособлений: эксцентриковых зажимов, струбцин, вилок или при помощи переносной пневмогидравлической струбцины.

Рис. 44. Кондуктор для ферм с применением универсальных сборочных

В кондукторе фермы собирают без кантовки. Для поворота их при сборке используют устройство, дополняющее сборочный кондуктор 1 (рис. 45). С помощью рамки 2 собранную ферму сначала ставят в вертикальное положение, а затем передают на стенд 3, причем в каждом из этих положений

выполняют соответствующие швы. В это время на кондукторе 1 производят сборку следующей фермы.

Рис. 45 Схема устройства для сборки и сварки ферм

Существенное совершенствование производства стропильных ферм может дать использование дугоконтактной точечной сварки. При этом способе сквозное проплавление элементов суммарной толщиной 20. 40 мм без образования отверстия обеспечивается предварительным их нагревом между электродами контактной машины. Визуальное установление наличия
сквозного проплавления позволяет надежно и просто контролировать качество соединения. Кроме того, появляется возможность резкого сокращения количества деталей путем выполнения бесфасоночных соединений, а также отпадает необходимость кантовки фермы, поскольку сварку производят с одной стороны.

На рис. 46 показан бесфасоночный узел стропильной фермы из одиночных уголков с точечными соединениями. Последовательность выполнения сборочно-сварочных операций представлена на рис. 47, а — г и 7.56, а — з. На тележку — кондуктор по упорам последовательно укладывают сначала поясные элементы (рис. 47, а), затем стойки и раскосы (рис. 47, б), закрепляя их прижимами. Каждый узел собранной фермы тележка-кондуктор последовательно подает в зону сварки установок, смонтированных на базе точечной контактной машины (рис. 47, е). Продольное движение машины обеспечивает перемещение электродов от точки к точке соединения, а поворот — постановку точек по раскосу (рис. 47, г). Верхний электрод имеет канал для пропускания сварочной проволоки и мундштук для подвода тока. В нижнем электроде предусмотрена выемка сферической формы для удержания сварочной ванны и формирования проплава точки. После продвижения к месту постановки точки электроды сжимают свариваемые элементы. При включении тока происходит нагрев зоны точки с образованием прихваточного соединения по кольцевому контуру I (рис. 48, а). Затем верхний электрод поднимается (рис. 48, б); в зону сварки подается флюс (рис. 48, в); включается подача присадочной проволоки (рис. 48, г) и выполняется первая проплавная точка (рис. 48, д). После отвода нижнего электрода и шагового перемещения электродов (рис. 7.48, е), дуговой сварочный цикл повторяется, но уже без предварительного нагрева (рис. 48, ж), пропусканием тока между электродами. Это позволяет располагать дуговые точки близко друг к другу, создавая компактные соединения, позволяющие обходиться без фасонок. После сварки всех точек на стойке и

уборки флюса (рис. 48, з) машина возвращается в исходное положение, поворачивается и аналогично производит сварку точек раскоса.

Рис. 46. Бесфасоночный узел стропильной фермы, выполняемой контактно — дуговой точечной сваркой

П — П и n п П П а °

1 II Н IT I II Ц f н II, f ц f-H

Рис 48. Технология выполнения проплавного точечного

Уменьшить массу фермы позволяет использование трубчатых профилей. Однако для труб круглого сечения непосредственное соединение элементов в узле получается трудоемким (рис. 49, а). Иногда концы труб относительно небольших диаметров сплющивают (осаживают), что упрощает их соединение в узлах дуговой сваркой (рис. 49, б, в). Значительно проще оказывается соединение в узлах труб прямоугольного или квадратного сечения.

Рис. 49. Узлы стропильных ферм из труб круглого сечения

На рис. 50 представлены схема и узлы стропильной фермы из труб прямоугольного сечения, где показано конструктивное оформление крепления элементов решетки к нижнему и верхнему поясам, а также монтажных стыков в середине пролета.