Содержание

Сварка двутавровых балок между собой встык

Сварка двутавровых балок

Балочные двутавры стандартных размеров производят в промышленных объемах, по индивидуальным чертежам изготавливают небольшие партии. Сварная балка состоит из трех элементов: двух стенок и промежуточного пояса. Она изготавливается из марочного листового проката, используется в высокопрочных металлоконструкциях. При небольших металлозатратах получаются надежные конструкции, выдерживающие разнонаправленные нагрузки за счет ребер жесткости.

Область применения

Быстровозводимые здания и сооружения создают с опорными и несущими металлическими каркасами, из них делают перекрытия, фермы. При использовании сварных двутавровых балок снижается вес строений, для них не нужен мощный фундамент.

Сварной двутавр характеризуется высокой прочностью, долговечностью, не подвержен усталостным разрушениям. Он применяется в тяжелом машиностроении, из него делают элементы, испытывающие большое давление, работающие на разрыв.

В отличие от двутавровых катанок, сварные не ограничены в размерах. Сваркой полос получают балки любого сечения и длины. Архитекторы не ограничены в полете фантазии.

В процессе изготовления двутавровых профилей образуется мало отходов. Их можно делать с полками и стенками из разных марок стали: в местах минимальных напряжений используют углеродистую сталь или перфорированные стальные листы, нагруженные части делают из легированного проката.

Виды металлических сварных балок

Налажено непрерывное производство двутавров различного назначения. По стандарту выделяют несколько видов балок двутаврового сечения:

с небольшой длиной полок по отношению к перегородке, они применяются для подвесных путей, перекрытий, укрепления шахтных выработок;
с пропорциональным размером перегородки и полок, они применяются при возведении опорных каркасов, армирования декоративных колонн.

По точности изготовления бывают двутавровые профили двух видов: обычные и высокоточные.

Технология производства сварных балок двутаврового сечения

Мелкие партии делают с применением электродуговой или аргоновой сварки в зависимости от марки металла, его способности свариваться.

Для изготовления сварных балок промышленным способом применяются специальные сварочные линии. Для защиты ванны расплава от окисления применяют флюсы.

Сварка балки в автоматическом режиме схожа с ручным изготовлением двутавра. Основные технологические этапы:

раскрой листового проката на полосы необходимой ширины на терморезке с программным управлением, средняя скорость раскроя 1 м/мин.
фрезерование торцов на торцефрезерных станках сокращает зазор стыка между стеной и полкой, улучшает качество сварки;
процесс сборки двутавра осуществляется с большой скоростью на специальном станке, ленты металла фиксируют прижимные приспособления с гидравлическими усилителями; сначала делается т-образный стык, затем присоединяется вторая стенка; такую конструкцию удобно сваривать;
сварные работы проводятся на автоматах портального типа двух видов: а) наклоненными электродами неглубоко проваривают сразу два шва; б) шов в «лодочку» создается поэтапно: сначала с одной стороны двутавровой перегородки, затем с другой; металл проваривается на большую глубину;
завершающий этап – правка двутавровой балки на специальных роликах, устраняются небольшие перекосы, возникшие во время сборки и сварки профиля.

Производительность комплексных линий высокая, швы получаются прочные, процент брака невысокий.

Возможные дефекты

Во время сварки двутавровой балки из-за несоблюдения технологии возникает кристаллизация стали от высокой температуры. Из-за расхождения по фазам в металле возникают внутренние напряжения. Снижается прочность и жесткость, увеличивается риск корродирования.

При сварке стальных листов возможны и другие дефекты:

нарушение формы шва отклонение от формы наружных поверхностей или геометрии стыка;
прожоги, когда расплав вытекает из ванны, образуются дырки в шве;
подрезы – канавки вдоль границы соединения;
трещины, образующие в местах разрыва шва;
шлаковые или вольфрамовые включения в диффузионном слое, при высокой скорости сварки образуются тугоплавкие оксиды.

Металлоизделия с дефектами ненадежные, они не выдержат большой нагрузки на изгиб, кручение. Их отбраковывают и проваривают снова, если это возможно.

Сварка двутавровых балок между собой

Монтаж балочных металлоконструкций предусматривает соединение двутавров встык или под углом. Для усиления соединений используют металлические накладки – прямоугольники, вырезанные из листового проката.

Сварка балок встык проводится после обработки торцов. На них делают угловые скосы, чтобы шов хорошо проварился. Дополнительно на каждую из сторон стенок и обе полки обязательно крепят накладки, их приваривают для укрепления и защиты соединительного шва. При таком соединении несущая конструкция из двутавровых балок после сварки не снижается.

Под углом двутавры соединяют так, чтобы второстепенный опирался на главный. В верхней полке главного вырезают равнобедренный треугольник с вершиной в 90°. Его место займет аналогичная вставка второстепенного двутавра, срезы должны плотно прилегать друг к другу. Нижняя полка срезается на ½ ширины так, чтобы срез упирался в полку главной двутавровой балки. Сварка проводится заподлицо. Усиливается соединение нижней накладкой.

Второстепенный швеллер приваривается к опорному двутавру под углом 90°. Сначала стыкуют верхнюю полку швеллера с балочной полкой, срезая их под углом 45°. Нижние полки соединяются так, чтобы швеллер упирался в стенку двутавровой балки, лишнее срезается. Затем наваривается нижняя укрепляющая накладка.

В горизонтальном положении сварку проводить легче. Продольная ось искривляется минимально. При вертикальной сварке возможен прогиб поперечин, поэтому проводят разметку всех ребер жесткости.

Накладки для сварки двутавра выкраиваются в форме ромба, размещаются симметрично продольной оси. Обвариваются косыми швами по всему периметру. Накладки концентрируют напряжение у швов, компенсируя изменившуюся после сварки форму сечения.

Двутавровые балки рассчитывают на большую нагрузку. При работе с ними необходимо придерживаться разработанной технологии. Она учитывает распределение усилий по направляющим. Качественно выполненные сопряжения – залог долгой эксплуатации металлоконструкций.

Соединение двутавровых балок

Череповецкий завод металлоконструкций занимается проектированием, изготовлением и доставкой изделий. В данной статье рассмотрим понятие двутавровых балок, технологии работы с ними и особенности применения.

Двутавровая балка – это металлический прокат Н-образного сечения, который отличается особой прочностью и жесткостью. Изделие подходит для применения в возведении жилых и нежилых зданий, тоннелей и других сооружений с высокими нагрузками.

Двутавровые балки, используемые в строительстве, должны быть практически одинаковой прочности с телом металлопроката. Изготавливаются двутавры в соответствии с требованиями ГОСТ.

Двутавры соединяются между собой двумя способами:

при помощи сварки;
при помощи болтов.

Изготовить комплектующие для соединения двутавровых балок не всегда возможно, особенно в условиях площадки для строительства. Поэтому для усиления стыковочных узлов применяют заводские стыковочные элементы.

Методы соединения двутавровых балок

Прочность и надежность двутавровых балок зависит не только от характеристик и качество самого металлопроката, но и правильности соединения двутавров между собой. Монтаж производится методом сварки либо путем болтовых или клепочных соединений.

Сварка

Сварка – это один из самых надежных методов соединения балок. Для создания более качественного шва используют заводские накладки. Метод можно осуществлять соединением встык (когда балку нужно удлинить) или перекрестным креплением второстепенного изделия к основному.

Соединение балок встык происходит двумя способами:

1. Через прокладку.

Между концами двутавровых балок размещается пластина из стали, которая по габаритам выходит за границы их профиля. Затем пластину приваривают угловых швом с обеих сторон. Такой метод используется для работы металлических прокатов разных размеров.

Преимущества такого способа:

простое исполнение (достаточно соблюсти прямизну продольной оси);
высокая скорость работы (предварительная разделка кромок не требуется).

2. С помощью накладок.

Чтобы усилить сварные стыки, можно применять накладки. Перед этим происходит скос на кромке двутавровой балки, чтобы обеспечить более высокое качество провара. Сварка металлопроката осуществляется с соблюдением прямизны. На верх и низ полок устанавливаются накладки из листовой стали в форме ромба или прямоугольника с соблюдением симметричности формы относительно оси, проходящей вдоль. Затем происходит обварка накладок по периметру.

Первый и второй методы подходят в том случае, когда не требуется высокая нагрузка на конструкцию, и она является неответственной.

3. Крепление второстепенного изделия к основному.

Метод подходит для ответственных конструкций, способных выдерживать серьезные нагрузки. Несмотря на это, выполняется он так же просто, как и два предыдущих способа.

На верхней полке основного двутавра необходимо сделать вырезы треугольной формы с равными сторонами. К нижней – устанавливается накладка.

Верхнюю полку дополнительного двутавра сжимают до формы треугольника, соответствующего вырезам на основной балке. Ее нижняя часть срезается по длине, которая равна расстоянию до стенки основной.

Соединение происходит в два этапа:

монтаж основных двутавровых балок;
соединение и приварка второстепенных.

Болтовое соединение

В отличие от соединения методом сварки, болтовое можно разъединять, поэтому чаще всего используется в тех случаях, когда потребуется демонтаж конструкции.

Демонтаж также осуществляется при помощи накладок. Соединение держится на заклепках, а для демонтажа в этом случае потребуется разрушение крепежа.

простое исполнение (не требует особой квалификации мастера);
отсутствие остаточных напряжений в узлах, который свойственны сварному шву;
простая проверка качества соединений (в отличие от метода сварки);
устойчивость к вибронагрузкам и ударам.

постоянная проверка соединений и их подтяжка (в некоторых случаях выполняется очень сложно или вовсе невозможно);
трудоемкость работ;
большой расход металлопроката;
постепенный износ изделий ввиду образования ржавчины на болтах.

Соединение с использованием болтов – это процедура, аналогичная применению накладок. Необходимо лишь соблюдать следующее:

между центрами отверстий должно быть не менее 3 диаметров заклепок;
расстояние между болтами должно быть достаточным, чтобы можно было удобно работать инструментом.

Комбинированное соединение

Комбинированный метод подходит для соединения пролетов крупных размеров. Он сочетает в себе сварку и стыковку при помощи болтов. Метод выполняется в несколько этапов:

Соединение двутавров при помощи резьбового крепежа из очень прочной стали и накладок.
Сварка поясов.
Закрытие технологических окон при помощи накладок и прокладок.

Особенности применения разных разновидностей стыковки

Двутавровые балки чаще всего используются для монтажа пролетов и балочных клеток. Перед их соединением создают специальную опору, которая нужна для правильного распределения нагрузки.

Выбор разновидности стыковки двутавра зависит от обстоятельства, при котором будет эксплуатироваться конструкция. Например, соединение балок методом сварки применяется для постоянных сооружений, которые не будут демонтированы в течение всего срока использования. Стыковочный узел должен быть особой прочности и жесткости.

Болтовое соединение оптимально для тех конструкций, которые можно будет несколько раз разбирать и заново собирать в течение всего срока эксплуатации. Для обеспечения прочности применяют заводские накладки, изготовленные по специальным габаритам. Накладки можно использовать при любой разновидности соединения изделий между собой.

Комбинированные способы соединения используют в том случае, когда требуется монтаж крупногабаритных конструкций. Мастера могут применять сварочные швы и болты одновременно.

Завод по изготовлению металлоконструкций «ЧЗМК» предлагает услуги соединения балок обычных и нестандартных размеров. В нашей команде работают только квалифицированные мастера с большим опытом, поэтому нам доверяют многие крупные компании со всей России.

Преимущества работы с нами:

Мы строго следим за сроками, прописанными в договоре. Доставку изделий производим по всей России в срок от 3 дней в зависимости от региона.
Мы выдаем паспорт продукции с гарантией на срок от 12 до 24 месяцев. Вся продукция снабжается сертификатами соответствия.
Предлагаем демократичные цены на услуги за счет уменьшения сроков изготовления металлопродукции.
Работаем в собственных цехах с 34 камерами. Благодаря этому, вы можете наблюдать за нашей работой в онлайн-режиме и своевременно вносить свои коррективы.
Мы работаем с заказами любых объемов и стараемся выполнить их как можно быстрее.

Для оформления заказа или получения консультации обращайтесь по телефону 8 800 222 04 45. Или оставляйте заявку на сайте, мы сами вам перезвоним.

Сварка балок двутаврового сечения

Балки двутаврового сечения производятся методом проката и при помощи сварки. Каждый из них имеет свои достоинства. Но сварочная технология получает все большее распространение из-за большого числа преимуществ.

Что представляет собой двутавровая балка
Изготовление
Дефекты сварочных работ
Преимущества применения сварных балок
Область применения
Виды
Возможности

Сварочные технологии имеют большое значение для развития металлургии, особенно в части строительства больших, прочных и тяжелых металлических конструкций. Благодаря применению сварки многие производственные процессы создания металлоконструкций значительно ускоряются. Немаловажен и тот факт, что сварочное производство не требует большого количества оборудования и существенных капиталовложений. Применение сварочных технологий позволяет снизить расчетную стоимость готового изделия. Именно в силу перечисленных фактов производство сварных балок за последнее время увеличилось в несколько раз и постоянно растет.

Что представляет собой двутавровая балка

В строительстве этот элемент применяется очень часто. Он представляет собой металлическое соединение, состоящее из трех частей: верхней и нижней полок, между которыми заключена вертикальная стенка. Конструкция является монолитной. Может производиться прокатным или сварным способом.

Прокатные балки производятся в промышленных цехах из цельного бруса металла. Предварительно разогретую до технологической температуры заготовку пропускают через прокатные петли. В результате она меняет свою форму. В итоге получается двутавр – цельное изделие из металла с большим запасом прочности.

Сварка конструкций выполняется из отдельных ранее подготовленных элементов. Пояс и две металлические полки собираются воедино. Для производства двутавровой сварной балки используются разные сорта стали.

Изготовление

Производство двутавровых балок с помощью сварки является достаточно сложным процессом. Нужно соблюдать большое количество нормативов, правил техники безопасности и технологических требований. Готовый продукт должен иметь строго определенную жесткость, прочность, плотность и многие другие показатели.

Среди всех характеристик особое место занимает плотность – чем она выше, тем лучшего качества балка. Наряду с этим всегда актуальным остается вопрос бережного использования сырья и энергоресурсов. На данный момент профильными институтами большое внимание уделяется разработке новых видов двутавровых балок. Основное направления научной работ – уменьшение металлоемкости конструкции при сохранении показателей прочности и надежности.

Что касается серийного производства сварных балок, то этот процесс является достаточно экономным. Сегодня технология успешно конкурирует с традиционным прокатным методом производства. Изготовление сварных балок можно разделить на несколько этапов:

Предварительно просчитываются оптимальные параметры жесткости и прочности будущей конструкции. Проверяется марка стали, которая будет использоваться в производстве.
Готовятся элементы будущего двутавра. Из металла определенной марки отрезаются полосы нужной длины.
Торцы элементов будущей конструкции фрезеруются. Это важный момент: необходимо, чтобы элементы прочно скреплялись один с другим. Соединение должно быть максимально прочным и жестким. Обрабатываются торцы на специальном оборудовании – торцовочно-фрезерных станках.
Сборка. Важно правильно выставить и зафиксировать элемента. Полки должны располагаться параллельно по отношению одна к другой, а стенка – строго перпендикулярно. Нужно соблюсти симметричность стенок. Если речь идет о небольшом производстве, то целесообразно отдать предпочтение ручной сборке. Серийное производство организовывается на автоматизированных сборочных линиях. К примеру, на серийном производстве используется стан Z15, предназначенный для сборки балок. Он характеризуется высокой производительностью. Сборка разделена на два этапа. Первый состоит в том, чтобы с вертикальной стенки и горизонтальной полки собрать Т-образное соединение. На втором этапе к нему добавляется еще одна полка и в результате получается полноценный двутавр.

Далее собранные элементы балки привариваются. При этом могут применяться различные технологии сварки. Наиболее часто используются два:
- сваривание электродом с наклоном. Способ подходит для одновременной сварки двух швов. Только нужно учесть, что прогрев металла будет неглубоким;
- способ сварки «лодочкой». Данный вариант позволяет прогреть металл глубоко. Соответственно и шов получается более прочным. Но затраты времени на его формирование будут большими.
На промышленном производстве применяются мощные сварочные установки, которые могут соединять детали под давлением. В настоящее время есть несколько вариантов исполнения сварочных агрегатов для серийного производства сварных двутавровых балок. Такими, к примеру, являются сварочные манипуляторы. Они характеризуются высокой степенью автоматизации. Другой вариант – самоходные трактора, предназначенные для сваривания заготовок большого размера. Хотя это простой и в то же время надежный способ для серийного производства он не пригоден. Малый бизнес делает упор на ручную сборку. Поэтому их продукция по цене заметно выше.
По завершению всех выше перечисленных циклов корректируется геометрия конструкции. Во время сварки нагревание и охлаждение стенок может привести к изменению угла между элементами изделия. Требуется правка геометрической формы. Поэтому двутавровая балка пропускается через специальную правильную линию, представляющей собой систему роликов. На выходе получается готовый продукт с геометрически правильными формами.

Дефекты сварочных работ

Изъяны могут иметь место из-за нарушений требований технологического процесса, недобросовестном исполнении и другим причинам. Наиболее часто возникают проблемы, связанные с изменением кристаллической структуры металла под влиянием высокой температуры. Образуются новые кристаллические зерна, имеющие совершенно другие характеристики по сравнению с исходными.

Дефекты влияют на прочность и жесткость конструкции, снижая эти показатели. Страдает и устойчивость металла к коррозии. В совокупности количество дефектов делает эксплуатацию готового изделия невозможной. Все двутавровые балки проверяются на наличие подобных дефектов.

Преимущества применения сварных балок

Сварные двутавровые балки применяются в строительстве зданий разного типа. По сравнению с металлоконструкциями иной конфигурации они обладают важными преимуществами:

не имеют ограничений по размеру, в то время как для сборных металлоконструкций и швеллеров такие параметры устанавливаются;
готовый продукт отличается высоким качеством, прочностью, надежностью и долговечностью;
в процессе производства практически нет вредных отходов, опасных для людей и окружающей среды;
могут производиться на заказ с предопределенной длиной;
при необходимости сечение готовой продукции может изменяться, что способствует созданию сложных архитектурных композиций.

Сваривать балки можно из стали разных марок. Для перекрытий с небольшой нагрузкой можно изготовить конструкцию из углеродистой стали, а в местах, где планируются большие механические нагрузки предпочтение отдать монтажу двутавров, выполненных из легированной стали. Такая вариативность позволяет оптимизировать стоимость строительства и снизить его по сравнению с тем, если бы балочные конструкции производились только из высокопрочных металлов. Кроме того, можно снизить материалоемкость за счет оптимизации сечения готовой продукции.

Область применения

Двутавровые балки сварного типа широко используются в различных областях строительства. Они востребованы в создании:

несущих конструкций: каркас, фундамент, опоры и т.п.;
перекрытий между этажами;
жилых зданий;
мостов, эстакад и путепроводов;
складов и торговых центров;
виадуков и тоннелей;
стадионов и других сооружений.

Благодаря тому, что сварная балка обладает высокими показателями прочности и надежности она применяется практически во всех отраслях строительства.

В настоящее время широко распространены такие виды двутавровых балок:

специальные для армирования шахт;
для колонн;
нормальной ширины (стенки и полки пропорциональны);
для подвесных магистралей (полки меньше по сравнению с вертикальной стенкой).

В зависимости от класса точности изделия бывают обычными и высокоточными.

Возможности

Благодаря применению сварных двутавровых балок удается увеличить пролеты между несущим основанием и, соответственно, уменьшить количество стыков. Покупатели могут заказать готовый продукт нужного размера и сечения. Есть большое количество ГОСТов на изготовление двутавр, среди которых заказчик может выбрать наиболее подходящий вариант. Сварные двутавры могут использоваться в строительстве сооружений сложной архитектуры.

Их применение в разных областях строительства оправдано из-за большого числа достоинств. Балки позволяют улучшить эксплуатационные характеристики и надежность сооружения.

Технология соединения двутавров

Двутавр, он же двутавровая балка – один из самых востребованных в строительстве видов металлопроката. Его геометрия позволяет выдерживать большие продольные и поперечные нагрузки, поэтому двутавр широко применяется при монтаже металлоконструкций, в том числе, и ответственных. Однако, независимо от варианта использования, прочность итогового металлокаркаса зависит не только от параметров и характеристик самого проката, но и от правильности и метода его соединения между собой.

Методы соединения двутавровых балок

Их монтаж может производиться двумя способами: сваркой или болтовым соединением. Правильно произведенная сварка позволяет получить прочную, надежную конструкцию, но в ряде случаев могут использоваться и болтовые или клепочные соединения, поскольку сам по себе сварной шов является местом концентрации напряжений в конструкции.

Сварка двутавра

Сварка может использоваться в двух ситуациях: соединении двутавра встык при необходимости удлинения балки (например, при монтаже пролетов) или при перекрестном креплении второстепенной балки к основной. Сварка встык производится двумя способами.

Через прокладку

Между концами расположенных в одной плоскости двутавров помещается стальная пластина, по размерам выходящая за границы их профиля. Приварка пластины осуществляется угловым швом с двух сторон. Таким же способом может производиться монтаж проката с разными размерами.

Среди преимуществ: относительная простота – необходимо лишь соблюсти прямизну продольной оси, и высокая скорость монтажа, поскольку выполнять предварительную разделку кромок не требуется.

С накладками

Для дополнительного усиления места соединения могут применяться накладки. Для этого кромки стенки (основания) и полок предварительно скашиваются для обеспечения качественного провара. Прокат проваривается по периметру с соблюдением прямизны продольной оси. На верхнюю и нижнюю плоскость полок, а также на боковины стенки струбцинами крепятся накладки из листовой стали. Их форма может быть прямоугольной или, для большего удобства, ромбовидной с обязательным соблюдением симметричности формы относительно продольной оси. Заключительный этап – обварка накладок по периметру.

Оба способа используются лишь в тех случаях, когда конструкция является неответственной, а нагрузка на место соединения будет незначительной.

Сварка с второстепенной балкой

Этот метод соединения двутавра используется при возведении перекрытий и несущих конструкций, при этом, несмотря на заметно большую прочность и надежность, выполняется он почти так же просто, как и предыдущий.

В верхней полке основной балки производятся вырезы в форме равностороннего треугольника, к нижней полке приваривается накладка. Верхней полке дополнительной балки придается форма треугольника, соответствующая форме вырезов в основной. Ее нижняя полка срезается на длину, равную расстоянию до стенки основного двутавра.

Монтаж всей конструкции производится поочередно: сначала монтируются основные двутавры, затем к ним пристыковываются и привариваются дополнительные.

Болтовое соединение

Этот метод, в отличие от предыдущего, является разъемным, поэтому используется, в основном, там, где может потребоваться демонтаж конструкции. Производится с помощью накладок. Практически аналогично болтовому – соединение на заклепках, но демонтаж части конструкции в этом случае требует разрушения крепежа.

Простота сборки – особой квалификации от рабочего не требуется.
В месте крепления отсутствуют остаточные напряжения, свойственные сварному шву.
Проверка качества места соединения гораздо проще, чем проверка качества сварки.
Устойчивость к ударным нагрузкам и вибрациям.

Необходимость периодической проверки болтовых соединений и их подтяжки, что в определенных случаях достаточно сложно или и вовсе невозможно.
Больший расход металла и трудоемкость работ.
Постепенный износ соединений из-за коррозии болтов.

В целом, технология соединения двутавров с помощью болтов практически полностью аналогична сварке с накладками. Дополнительно требуется лишь соблюдать:

Расстояния между центрами отверстий – они должны быть не менее 3 диаметров заклепок.
Размеры головок болтов и гаек – расстояния между ними должны быть достаточны для удобства работы инструментом.

Как уже отмечалось выше, в строительстве используются оба варианта. Выбор в сторону одного из них всегда основывается на дополнительных требованиях к надежности конструкции и условиях ее эксплуатации.

Стыковка двутавровых балок

8 лет на рынке металлопроката

Работаем с ИП, частными лицами, Управляющими Компаниями и другими организациями

Доставим продукцию к назначенному времени

Доставка по Санкт-Петербургу и Ленинградской области

Двутавровая балка представляет собой длинномерный стальной профиль, обладающий высокой прочностью на изгиб во всех плоскостях, а также значительным сопротивлением кручению, сжатию и разрыву. Сечение этого жесткого конструкционного элемента сходно с буквой «Н» или с двумя буквами «Т», соединенными друг с другом торцами ножек.

Двутавровая балка имеет две полки и соединяющую их стенку, при этом ширина стенки всегда больше ширины полок. Они выпускаются по двум технологиям:

Прокатная (горячекатаная). Балка формируется из разогретой до 1100 °C заготовки методом многократного обжима на прокатном стане.
Сварная. Элемент изготавливается путем сварки предварительно раскроенных листовых заготовок на специальных автоматических линиях.

Где применяют двутавровые балки

Двутавровые балки применяются в следующих отраслях:

в машиностроении и вагоностроении;
в подъемно-транспортном оборудовании горных разработок (для армирования шахтных стволов), заводов, мастерских, развлекательных аттракционов;
в жилищном и промышленном домостроении в качестве межэтажных балок и элементов силового каркаса;
в строительстве быстровозводимых сооружений и высотных зданий;
в строительстве мостов, путепроводов и гидротехнических комплексов.

Изделия выпускаются длиной не более 12 метров — ограничение, продиктованное возможностями транспортировки грузов. При использовании в конструкциях практически каждый элемент требует обрезки, удлинения или стыковки с другими в поперечных или иных осях. Поэтому правильные технологии соединений играют важную роль в обеспечении надежности и долговременной эксплуатации конструкций.

Виды стыковки двутавровых балок

По типу обработки деталей они подразделяются на два вида — сварной и болтовой. Также существует соединение клепкой (разновидность болтового соединения), но оно сейчас практически не используется. Давайте подробнее рассмотрим актуальные технологии.

Сварная стыковка

В этом случае двутавровые балки соединяют через прокладку или с помощью накладок. При выборе первой технологии прокладку вырезают из стального листа, сопоставимого по толщине с полками. По сути, это прямоугольная деталь, размеры которой немного больше ширины и высоты сечения балки. Алгоритм действий следующий:

Два соединяемых отрезка балки укладывают на горизонтальное основание, обеспечивающее соосность свариваемых элементов.
Их торцы в местах сварки предварительно выравнивают торцовкой под прямым углом.
На кромках нарезают фаски под углом 45 º для получения более глубокого шва.
Обе детали и прокладку между ними закрепляют на станине струбцинами и приваривают к прокладке с двух сторон. Обычно после прихватки сначала приваривают полки, а затем стенки.

Практикуется сварка и без снятия фаски. В этом случае сначала детали сцепляют между собой точечной сваркой с зазором в два диаметра электрода, которым будет выполняться основная проварка, и проверяют геометрию стыка. Затем проводят сварное заполнение зазоров.

Преимущества стыковки балок через прокладку — простота и низкая трудоемкость работ. Точной подготовки кромок эта технология не требует.

Сварное соединение с использованием накладок

Соединение балок с помощью накладок значительно прочнее стыка через прокладку, поэтому применяется в ответственных строительных сооружениях. На одно соединение заготавливают четыре прямоугольных накладки — две на стенку (с двух сторон) и две на полки (по одной на каждую). При этом есть несколько особенностей:

По ширине полочные накладки должны быть не меньше полки, а для детали для стенки должны быть достаточной ширины, чтобы их можно было уложить на нее без образования зазора.
Накладки на стенке могут быть как прямоугольной, так и ромбической формы — со срезанными углами. При этом оба края накладки должны быть симметричны относительно оси балки.

Технология соединения выглядит следующим образом:

Оба конца балок торцуют под прямым углом, зачищают кромки на 1 см по каждой плоскости, нарезают на них фаски под углом 45° для более прочного шва.
Детали закрепляют в торец друг другу с минимальным зазором на станине, прихватывают и проверяют совпадение осевой геометрии.
Затем сваривают сначала полки, затем стенки.
На втором этапе сварочные швы полученной балки зачищают шлифовальной машиной, опять устанавливают на станине и закрепляют струбцинами накладки.
Каждую прижатую накладку обваривают по всему контуру.

Преимущество стыковки балок с использованием накладок заключается в том, что суммарная длина проварок накладок заметно больше длины шва в соединении через прокладку. Именно поэтому накладочная стыковка считается более надежной, она способна выдерживать мощные деформационные нагрузки.

Сварное соединение балок под прямым углом

Чтобы оно было прочным, рекомендуется использовать следующую технологию:

В верхней полке основной балки вырезать равнобедренный треугольник со сторонами от края полки до стенки.
Верхнюю полку присоединяемой балки обрезать так, чтобы ее форма соответствовала вырезанному углу основной детали.
Нижнюю полку стыкуемой балки срезать так, чтобы стенки обеих деталей соприкасались под прямым углом.
После подгонки стыка, зачистки шлифовальным кругом всех торцов и снятия фаски приступить к сварке. Детали закрепить струбцинами так, чтобы зазор между ними был минимальным. После прихватки и проверки геометрии проварить контуры полок, затем стенок. Для усиления прочности соединения на полки приварить прямоугольные накладки.

Аналогичным способом балки соединяют и под другими углами, при этом вырезы полок формируют шаблонами и подгонкой.

Болтовая стыковка

Эту технологию выбирают, когда требуется разборное соединение. Его собирают на болтах по индивидуальным чертежам или эскизам. Также изготавливают дополнительные детали крепления с отверстиями, которые присоединяют к балкам сваркой. Болты используются как обычные, так и особо прочные. Отверстия при сверловке располагают не ближе, чем в трех диаметрах друг от друга. Также важно, чтобы к элементам конструкции доступ был открыт, не было трудностей с монтажом и демонтажом.

Для преобладающих вибрационных и переменных нагрузок болтовое соединение двутавровых балок считается более прочным. При этом эту прочность легче контролировать, чем в сварном соединении.

Преимущество болтовой стыковки — отсутствие механических напряжений, характерных для сварных стыковок. Недостатки — более высокая цена соединений, которую повышают дополнительные детали, увеличение трудоемкости монтажа и необходимость периодического контроля и ремонта.

Стыковка двутавровых балок — сложная инженерная задача. Выполнять ее можно только по чертежам или под контролем специалистов. Основой для выбора технологии соединения служат требования к надежности конструкции и условия ее использования.