Jak projektować trwałe konstrukcje stalowe?

Tworzenie projektu konstrukcji stalowej to niezwykle skomplikowany i pracochłonny proces. To na tym etapie dokonuje się pomiarów oraz obliczeń, dzięki którym stworzony przez nas wyrób będzie funkcjonalny i bezpieczny. Błędy na etapie projektowania mogą być katastrofalne w skutkach. Warto zatem wiedzieć, w jaki sposób przygotować się do projektowania konstrukcji stalowej, by uchronić się od błędów.

Typy konstrukcji stalowych

Wiadomo, że nie będziemy projektować uniwersalnej konstrukcji. Każdy projekt ma swoje osobne założenia, które należy spełnić w indywidualny sposób. Czym innym będzie słup linii elektroenergetycznej, a np. pawilon handlowy czy też silos. Nawet wśród mniejszych konstrukcji znajdziemy różne typy projektów, które różnią się od siebie diametralnie. Konstrukcje wsporcze urządzeń muszą być przygotowane pod specyficzny rodzaj urządzenia, z którym mają współpracować. To samo tyczy się instalacji technologicznych przygotowanych na indywidualne zamówienie klienta. Podejmując się przygotowania konstrukcji, pamiętajmy zatem o jej przeznaczeniu.

Most Golden Gate jest idealnym przykładem solidnej i trwałej konstrukcji.

Wstępne założenia projektu konstrukcji stalowej

Przed rozpoczęciem projektowania warto zastanowić się nad kilkoma podstawowymi kwestiami. Należy ustalić przeznaczenie naszej konstrukcji. Musimy również pamiętać o maksymalnych bądź minimalnych rozmiarach, jakie nasza konstrukcja musi mieć, jeżeli nie jest to z góry narzucone. Wpływa to oczywiście bezpośrednio na sam projekt: im większa konstrukcja, tym bardziej skomplikowane będzie zapewnienie jej odpowiedniej nośności. Nie zapominajmy też o aspektach wizualnych. W wielu przypadkach może nam się udać stworzenie sprawnej konstrukcji stalowej, która będzie wyglądała jak behemot. Zacznijmy jednak od początku.

Ważny jest odpowiedni dobór materiału

Stal stosowana na konstrukcje powinna być odporna na kruche pęknięcia, ciągliwa i przede wszystkim spawalna. Oczywiście istnieją normy, które stal powinna spełniać. Kolejnym ważnym parametrem jest jej nośność: nie chcemy przecież tworzyć konstrukcji, która nie będzie w stanie utrzymać samej siebie, a co dopiero być wykorzystana do celu, który zamierzyliśmy w trakcie projektowania. Pamiętajmy zatem o przeanalizowaniu warunków, w których nasz projekt zostanie wcielony w życie.

Weźmy pod uwagę czynniki zewnętrzne wpływające na naszą konstrukcję stalową.

Jak zapewnić nośność naszej konstrukcji?

Dobór odpowiedniego materiału to tylko początek pracy. W trakcie projektowania pamiętajmy o elementach, na których spoczywać będzie największa odpowiedzialność. Profesjonalnie nazywamy je „elementami krytycznymi”. To na nich spoczywa odpowiedzialność za utrzymanie całej konstrukcji w sile i kształcie, który zakładamy. Takimi elementami są z reguły połączenia i styki między poszczególnymi elementami, ale też podciągi, słupy, rygle i temu podobne. Warto na etapie projektowania upewnić się, że siły oddziałujące na te elementy nie będą przekraczać ich progu wytrzymałości. W tym celu należy przeprowadzić analizę, która ustali, czy elementy zachowają się prawidłowo przy docelowym obciążeniu.

Główne czynniki wpływające na konstrukcję stalową

Należy pamiętać, że stal będzie narażana na całe spektrum tzw. procesów deterioracji (czyli takich, które wpływają na pogorszenie się jej właściwości fizycznych). Najbardziej oczywistą jest korozja. Wpływ środowiska (deszczu, śniegu, wilgotności, itd.) może znacząco wpłynąć na nośność stali, a także na stan poszczególnych elementów konstrukcji. Pewne też jest to, że należy odpowiednio konserwować nasz wyrób, aby nie dochodziło do mikropęknięć, które również osłabią konstrukcję. Jeżeli nasz projekt zakłada części ruchome, pewne jest też, że będzie z czasem dochodziło do ich zużycia.

Korozja to odwieczny wróg konstrukcji stalowy.

Zabezpieczenie konstrukcji stalowej przed czynnikami zewnętrznymi

Na etapie projektowania możemy przeciwdziałać wpływom środowiskowym. Jednym ze sposobów na minimalizację ryzyka jest obrona przed korozją. Całkowite wyeliminowanie problemu jest niemożliwe, są jednak sposoby na to, by spowolnić ten proces. Zadbajmy zatem o to, by konstrukcja była możliwie jak najprostsza. Im mniej miejsc, w których gromadzić się będzie woda tym lepiej. Pamiętajmy o odpowiednim przygotowaniu łączeń między elementami. Jedynie wykwalifikowani spawacze są w stanie przygotować spawy bądź nity na tyle odporne, by nie stały się słabymi elementami konstrukcji. Zabezpieczmy też stal środkami antykorozyjnymi. Specjalistyczne farby dwuskładnikowe bądź tzw. „gruntoemalie” to idealny wybór.

Oprogramowanie do projektowania konstrukcji stalowych

W dzisiejszych czasach coraz rzadziej projekty są wykonywane w sposób tradycyjny. Postęp technologii sprawia, że dużo prostsze jest sięgnięcie po rozwiązania cyfrowe. Odpowiednie narzędzia do projektowania konstrukcji stalowych pozwalają znacząco usprawnić i przyspieszyć proces. Dzięki nim można tworzyć też dużo bardziej skomplikowane projekty. Automatyzują też proces dobierania parametrów, dzięki czemu projektant nie musi się martwić o błędy wynikające ze złych obliczeń. Do takich narzędzi należą między innymi SolidSteel Parametric bądź SCIA ENGINEER.

Podsumowanie

Jak widzimy, zaprojektowanie konstrukcji stalowej to proces, od którego zależy powodzenie całego zlecenia. Najlepiej zatem oddać go w ręce specjalistów. Usługi projektowania konstrukcji stalowych to nasza specjalność. Dysponujemy wykwalifikowanym zespołem doświadczonych projektantów oraz inżynierów. Codziennie przykładamy najwyższą wagę do bezpieczeństwa i solidności wykonywanych przez nas zamówień. Zawsze opracowujemy rozwiązania według specyfikacji klienta, zapewniając pełne wsparcie na każdym etapie procesu, od projektu aż po realizację. Zadowolenie naszych dotychczasowych klientów mówi samo za siebie.

Jak spawać aluminium? Przygotowanie, sprzęt, zastosowanie.

Aluminium to nazwa materiału, który tak bardzo wpłynął na nasze życie, że słyszymy o nim codziennie. Czy to w kuchni, czy w przemyśle, zrewolucjonizował nasze w bezpośredni sposób nasze życie. W jaki sposób jednak jest on obrabiany? Czy można spawać aluminium? Czym właściwie jest oraz jakie są zastosowania aluminium w przemyśle? O tym w dalszej części.

Aluminium na stałe zagościło w przemyśle.

Aluminium – jakie ma właściwości i do czego jest wykorzystywane?

Aluminium, a właściwie glin, w przemyśle wykorzystuje się głównie w formie stopu (wikipedia) z jednym lub też kilkoma metalami (czasami też niemetalami). Najczęściej glin ubogaca się krzemem, miedzią lub magnezem, rzadziej jest to również mangan tytan oraz nikiel. W zależności od właściwości, które planujemy osiągnąć, wybierzemy inną mieszankę. Odpowiednio przygotowany stop aluminium cechuje się zwiększoną odpornością na korozję, większą trwałością i wytrzymałością, a także prostotą obróbki. Metal ten, zaliczany do grupy „lekkich”, cechuje się wysoką plastycznością oraz dobrym przewodnictwem zarówno elektrycznym jak i cieplnym. Jest również wystarczająco odporny na działanie wody. Najczęściej spotykane gatunki aluminium to Al99,995R, Al99,8H oraz Al99. Stosowane są one powszechnie w większości wyrobów, z którymi mamy na codzień do czynienia.

Po co spawać aluminium?

Spawanie jest jedną z najpopularniejszych form obróbki aluminium. Dzięki metodom spawalniczym, które opisujemy w dalszej części artykułu, aluminium służy nam zarówno w przemyśle jak i życiu codziennym. Codziennie spotykamy się z napojami w aluminiowych puszkach czy też butelkach z aluminiowym kapslem. Dzięki swej plastyczności aluminium jest również szeroko wykorzystywane w kuchni: jedno lub wielorazowe blachy do pieczenia, foremki bądź inne opakowania stosujemy codziennie. Bądźmy szczerzy: nie ma kuchni bez folii aluminiowej.

Opakowania aluminiowe to podstawowy sposób przechowywyania żywności.

Co to jednak ma wspólnego ze spawaniem? Otóż w przemyśle budowlanym aluminium jest niemniej częstym widokiem. Spójrzmy na przykładowy dom Kowalskich. Przepiękna brama garażowa, okna osadzone na aluminiowych profilach oraz rynny i dachówki to pierwsze, o czym możemy pomyśleć. Ściany z płyt GK osadzone na aluminiowej konstrukcji to też standard w budowlance. Za klimatyzację i kanały klimatyzacyjne również odpowiada nasz ulubiony stop. Wymieniać dalej można bez końca, a to dopiero pierwsza z gałęzi przemysłu. Warto wspomnieć również o służbie zdrowia, przemyśle produkcyjnym bądź o elektryce i elektrotechnice.

Na końcu musimy oczywiście nadmienić środki transportu. Coraz częściej karoserie samochodowe, samolotowe oraz wodnych środków transportu wykonane są w dużej mierze z aluminium. Jest ono lekkie i bardzo lubi naszą obróbkę: nadaje się idealnie.

Metody spawania aluminium

O ile aluminium lubi obróbkę mechaniczną, o tyle spawanie stopów aluminium jest procesem trudnym, wymagającym odpowiedniego przygotowania oraz umiejętności. Złe przygotowanie materiału oraz stanowiska pracy może prowadzić do stworzenia wadliwych i nietrwałych spojeń. W trakcie spawania musimy zwracać uwagę na powstającą warstwę tlenków na powierzchni materiału.

Aluminium to również nieodłączny element motoryzacji.

Wyróżniamy obecnie dwie główne metody spawania aluminium. Metal Inert Gas (MIG) czyli spawanie topliwą elektrodą przy użyciu półautomatu oraz Tungsten Metal Gas (TIG) z wykorzystaniem nietopliwej diody wolframowej. W obu metodach stosuje się osłonę gazową, a wybór między nimi dyktuje nam grubość materiału. Przy grubości metalu większej niż 10 mm wskazane jest stosowanie metody MID. Zaletą TIG jest możliwość korzystania z prądu przemiennego, co przy spawaniu aluminium pozwala na uzyskanie świetnej jakości spoin.

Co należy przygotować, aby spawać aluminium?

Poza sprzętem spawalniczym potrzebujemy również drutu spawalniczego oraz gazu do spawania aluminium. Jeżeli chodzi o gaz sprawa jest dosyć prosta. Dwa najczęściej wykorzystywane gazy do spawania aluminium to argon oraz hel (czasami zmieszany z azotem). Różnica między nimi to przede wszystkim łatwość obróbki. Argon zapewnia wysoki poziom jonizacji łuku, dzięki czemu obróbka z użyciem tego gazu jest dużo prostsza.

Dobór drutu do spawania aluminium to trochę bardziej złożony temat. Wybór różnych komponentów na rynku jest naprawdę wysoki, co jednocześnie pozwala dobrać idealny drut do indywidualnych potrzeb. Przy wyborze kierujmy się przede wszystkim rozmiarem (średnicą) drutu. Im większy materiał przez nas spawany, tym większą średnicę powinien mieć drut. Ważną cechą jest też łatwość nawijania na szpulę. Im trudniej nawinąć drut, tym bardziej złożony może się okazać sam proces spawania aluminium.

Koszt spawania aluminium

Cena usługi spawania elementów aluminiowych może się różnić w zależności od grubości materiału i oczekiwań w stosunku do rezultatów. Uśredniony koszt nie powinien przekraczać 4 złotych od centymetra spawu. Gdybyśmy chcieli zająć się tym samym, musimy się liczyć z dużo większymi kosztami bazowymi. Zakup odpowiedniej spawarki to minimum kilkaset złotych, w zależności od jakości urządzenia. Jeżeli chcemy wyposażyć się w porządny sprzęt, który posłuży nam długie lata, powinniśmy patrzeć na urządzenia o cenie liczonej w kilku tysiącach. Ale to nie wszystko. Pamiętajmy o materiałach, czyli drutach, zaciskach, elektrodach oraz gazie do spawania. Warto też zadbać o wykończenie. Materiały do polerowania to między innymi papier ścierny o różnej gradacji (polerujemy kilkoma różnymi papierami, oczywiście zaczynając od najniższej gradacji, wchodząc na coraz wyższą aż osiągniemy planowany rezultat), ale też pasty polerskie i filce. Możemy je oczywiście zastąpić gotowymi zestawami do polerki, takimi jak np. Zestaw Dremel.

O czym pamiętać spawając aluminium?

Podsumowując, zanim weźmiemy się za proces, upewnijmy się, że zadbaliśmy o kilka najważniejszych punktów:

  • Sprawdźmy stan techniczny spawarki oraz jej ustawienia.
  • Zadbajmy o odpowiednie napięcie drutu na rolce.
  • Sprawdźmy przepływ gazu.
  • Upewnijmy się, że spawany materiał był odpowiednio przechowywany i jest w idealnym stanie.
  • Wyczyśćmy materiał przed spawaniem, pozbądźmy się zabrudzeń oraz cieczy.
  • Usuńmy tlenki z powierzchi spawanej. Najczęściej wykorzystamy do tego zwykłą stalową szczotkę drucianą.

Konserwacja i zabezpieczenie konstrukcji stalowej.

Niezbędne dla zapewnienia bezpieczeństwa zarówno naszego, jak i naszych pracowników, jest zadbanie o idealny stan naszych konstrukcji. W tym artykule dowiesz się, na jakie zagrożenia nasza konstrukcja stalowa jest narażona, a także jak przed tym niebezpieczeństwem się bronić. Przeczytaj go uważnie, ponieważ zadbanie o odpowiednią konserwację może uchronić Cię od nieszczęścia.

Na jakie niebezpieczeństwa narażona jest konstrukcja stalowa?

Stal konstrukcyjna charakteryzuje się wysoką odpornością na obciążenia zmienne. Jest też materiałem, z którego stosunkowo łatwo stworzyć spawaną konstrukcję. Nie jest ona jednak odporna na czynniki zewnętrzne. W zależności od tego, jakiej klasy stal wybraliśmy do przygotowania naszego projektu, stopień ryzyka będzie różny. Im lepszy gatunkowo materiał, tym bardziej odporny na korozję, wyginanie, temperatury oraz inne czynniki.

Rdza to naturalny wróg stalowych konstrukcji.

Największym wrogiem konstrukcji ze stali jest korozja. Aspekt wizualny to tylko wierzchołek góry lodowej. Nieupilnowana korozja może osłabić konstrukcję, a nawet całkowicie wytracić nośność elementów, powodując zawalenie się jej pod własnym ciężarem. Pamiętajmy, że korozja to nie tylko efekt „rozlanej wody”. Wilgoć znajduje się również w powietrzu, dlatego brak odpowiednich zabezpieczeń prędzej czy później doprowadzi do „zardzewienia” elementów.

Dobranie odpowiedniej jakości materiału do projektu to też bardzo istotny element, o który powinniśmy zadbać jeszcze przed wcieleniem naszego pomysłu do realizacji. W tej kwestii najlepiej zaufać specjalistom od projektowania konstrukcji stalowych, którzy przeanalizują projekt oraz wybiorą odpowiednie materiały i sposób produkcji. Jak mówi znana wszystkim mądrość ludowa, lepiej zapobiegać ewentualnym zagrożeniom, niż naprawiać ich skutki.

Zabezpieczenie przeciwpożarowe

Jednym z większych niebezpieczeństw które czyha na naszą konstrukcję jest wpływ ognia. Powinniśmy upewnić się, że nasza stal jest odpowiednio przygotowana na ewentualność pożaru. W kontakcie z ogniem praktycznie wszystkie materiały budowlane stosowane obecnie tracą wytrzymałość, co może się skończyć zawaleniem konstrukcji.

Ognień to najniebezpieczniejszy żywioł, z którym mamy do czynienia.

Zabezpieczenie przeciwpożarowe to istotny element każdego miejsca pracy. Zadbajmy o odpowiednie czujniki, które wcześnie rozpoznają zagrożenie, a także o aktywne zabezpieczenia przeciwpożarowe. Zraszacze, hydranty bądź gaśnice to doraźne środki, które niejednokrotnie przyczyniły się do zapobiegnięcia ogromnym stratom. Nie chcemy też narażać naszych pracowników na szkody: sygnalizacja dźwiękowa oraz odpowiednio przygotowana procedura na wypadek pożaru to kluczowe kwestie zapewniające bezpieczeństwo personelu.

Co jednak z samą konstrukcją? Otóż istnieją skuteczne metody ochrony stali przed skutkami kontaktu z ogniem. Powłoki izolacyjne oraz odpowiednie środki są w stanie znacząco poprawić parametry konstrukcji. Uchronić je przed wpływem pożaru mogą ogniochronne farby pęczniejące, które pod wpływem temperatury tworzą ochronną warstwę. Odpowiednio dobrane płyty izolacyjne także wpływają znacząco na bezpieczeństwo. Więcej o nich można przeczytać w tym artykule.

Zabezpieczenie przed korozją

Największym wrogiem stali jest korozja. Jest to naturalny proces utleniania się metali, który bezpośrednio prowadzi do rozkładu. Znana nam wszystkim bardzo dobrze rdza sprawia, że konstrukcja traci swoją nośność i z czasem zaczyna stanowić zagrożenie. Mnóstwo czynników przyczynia się do przyspieszenia rdzewienia. Nieodpowiednio spawane elementy to błąd wykonawcy, który ma ogromny wpływ na żywotność projektu. Ba, mówiąc o projekcie, samo błędne jego przygotowanie może doprowadzić do obniżonej odporności. Osadzanie się zanieczyszczeń w zagłębieniach i szczelinach to jeden z większych problemów, które ciężko wyeliminować przy źle zaprojektowanej konstrukcji.

Stal nierdzewna to materiał idealny do elementów, które będą wystawione na czynniki atomosferyczne. Nie zawsze jednak możemy z niej skorzystać.

W jaki sposób przeciwdziałać korozji? Bardzo wiele zależy od tego, w jakim stanie nasza konstrukcja obecnie się znajduje. Jeżeli dopiero projektujemy, miejmy na uwadze takie czynniki jak środowisko, w którym konstrukcja będzie pracowała. Znajdźmy też profesjonalnego wykonawcę stalowych konstrukcji który upewni się, że projekt zostaje przygotowany z zachowaniem wszelkich norm i zasad bezpieczeństwa.

Gotową konstrukcję powinniśmy zabezpieczyć przed wpływem chloru, kwasu solnego oraz czynników atmosferycznych. Do tego celu stosuje się najczęściej malowanie konstrukcji stalowych, które poza bezpieczeństwem zadbają również o walory estetyczne. Odpowiednio dobrana technika malarska jest w stanie zapewnić, że nałożony przez nas środek nie będzie się łuszczył ani odpryskiwał. Poza malowaniem zadbajmy też o regularne czyszczenie konstrukcji: to właśnie zabrudzenia są jednym z głównych czynników powstawania rdzy. Co jednak, jeżeli nasza konstrukcja już rdzewieje?

Usuwanie śladów korozji

Każda konstrukcja może zostać odremontowana oraz ponownie zabezpieczona. Metod na pozbycie się rdzy jest tak wiele, jak specjalistów, jednak najpopularniejsze z nich to czyszczenie pod ciśnieniem oraz piaskowanie. Skuteczny proces zakłada pozbycie się ognisk rdzy, co eliminuje dalsze rozprzestrzenianie się zjawiska.

Gdy przygotujemy już konstrukcję do ponownego malowania, najpierw zaprawmy rdzawe miejsca. Farby do rdzy są zaprojektowane w taki sposób, by uzupełnić wybrakowane elementy konstrukcji i zablokować rozwój korozji. Gruba i elastyczna powłoka farby zablokuje też dostęp wilgoci oraz powietrza do osłabionych punktów.

Po wyschnięciu tej warstwy możemy przejść do malowania całej konstrukcji. Odpowiednią dla naszej konstrukcji techniką nakładamy farbę antykorozyjną. Ważne na tym etapie jest stworzenie powłoki na tyle grubej, by spełniała wymogi producenta farby. W kartach produktów producenci bardzo często stosują różne zalecenia w zależności od warunków, w których konstrukcja wróci do pracy.

Regularne badania okresowe

Aby mieć pewność, że stan techniczny naszej konstrukcji stalowej jest nienaganny, musimy przeprowadzać rutynowe badania kontrolne. Upewnimy się, czy spojenia w krytycznych miejscach są w nienaruszonym stanie. W trakcie badań upewnimy się też, że powłoka zewnętrzna jest cała, a sama konstrukcja nie rdzewieje. Wykonane pomiary oraz porównania ich z dokumentacją techniczną wskażą, czy konstrukcja boryka się z problemami. Pozwoli to też zadecydować czy oraz jakich napraw wymaga nasza stal.

Nasi klienci wiedzą, że przeprowadzamy regularne badania okresowe. Potrzebujesz oceny eksperta? Skontaktuj się z nami!

Dbanie o bezpieczeństwo od projektu

Podsumowując: o bezpieczeństwo konstrukcji stalowej należy zadbać już za wczesnych etapów projektu. Kwalifikacje projektantów oraz wykonawców to najlepsza gwarancja trwałości i żywotności naszej konstrukcji.