Соединения стальных конструкций различаются:
- по разборности — разъемные и неразъемные;
- по способу изготовления — механические (соединения на заклепках или болтах) и молекулярные (сварные соединения).
Заклепки
Соединения на заклепках являются неразъемными. Горячая клепка несущих стальных деталей вышла из употребления. Для соединения листов используют заклепки с потайными головками.
Болты
Болты обеспечивают разборность соединения. В соединяемых деталях предварительно просверливают отверстия. Необработанные (черные) и точеные болты передают усилия с одного соединяемого элемента на другой за счет сил смятия и среза, поэтому их несущая способность зависит от диаметра стержня болта.
Черные болты имеют грубые допуски и ставятся с зазором 1 мм между болтом и отверстием. Они не требуют особой точности при изготовлении. В соединении, имеющем несколько болтов, в начале нагружения не все болты одновременно вступают в работу, поэтому несущая способность соединения на черных болтах меньше, чем на точеных.
Точеные болты ставят в отверстия без зазора (по DIN 7968 допуски h11 для стержня и Н11 для отверстия), благодаря чему они обладают более высокой несущей способностью.
Болты поставляются без покрытия, оцинкованные или кадмированные.
Соединение на высокопрочных болтах основано на восприятии усилий сдвига силами трения. Болты стягивают соединяемые детали и создают между ними усилия, обеспечивающие трение. Соприкасающиеся поверхности элементов должны быть очищены от окалины, слоев ржавчины и краски. Налет ржавчины безвреден. Болты ставят в отверстия с зазорами ~ 2 мм, вследствие чего их стержни не соприкасаются со стенками отверстий. Для получения требуемых сил сжатия гайки закручивают гаечным ключом, действие которого автоматически прерывается при достижении крутящего момента заданного значения.
Сварка
Сварка выполняется с подачей дополнительного металла электрода или без него за счет оплавления соединяемых деталей. В строительстве применяют следующие виды сварки.
При газовой сварке необходимый разогрев производится газовым пламенем. В строительстве газовая сварка применяется редко.
Сварка с помощью электрической дуги — наиболее распространенный способ соединения. При расплавлении электрода в зону сварки вносится дополнительный материал. Расплавленный металл должен быть защищен от попадания кислорода из воздуха. В зависимости от применяемого оборудования и электродов различаются виды сварки:
- ручная сварка с применением обмазанных электродов. Обмазка расплавляется и образующийся при этом шлак укрывает расплавленный металл;
- ручная сварка в среде углекислого газа с автоматической подачей голой электродной проволоки;
- автоматическая сварка под слоем флюса голой электродной проволокой. Флюс, расплавляясь, надежно защищает расплавленный металл от соприкосновения с воздухом.
Несущие сварные швы выполняются только квалифицированными сварщиками. Они контролируются специалистами-сварщиками или инженерами по сварке. При сварке строительных конструкций, подвергающихся динамическим нагрузкам, необходимо соблюдать особые требования. Сварные швы, предназначенные для работы в зоне высоких напряжений, проверяются рентгеном или ультразвуком.
Стыковая сварка оплавлением применяется при сварке небольших поперечных сечений. Между свариваемыми деталями возникает электродуга. Сварка производится без введения дополнительного металла. Этот способ применяется при сварке арматурных сталей и для приварки болтов, как-то:
- резьбовых шпилек (например, для крепления фасада);
- анкерных болтов;
- штыревых шпонок для комбинированных балок.
Штыревые шпонки привариваются преимущественно на заводе, реже — на месте строительства. При этом необходимо учитывать, что стыковая сварка требует большой силы тока. Укладываемые на балки тонкие стальные листы (например, трапециевидные профилированные листы) могут быть проварены насквозь.
Точечная сварка используется при сварке тонких листов, например листов для облицовки фасада.