Сварка двутавровых балок

Возможности

Помимо преимуществ использование стальных балок, выполненных сварным способом, позволит каждому покупателю:

  • Увеличить широту пролета здания, так как они имеют большую длину;
  • Заказывать различные параметры и размеры, существует огромное количество ГОСТов на двутавры, так что каждый заказчик сможет найти подходящие параметры;
  • Архитектура сооружения, как уже было сказано выше, может быть совершенно разнообразной.

Таким образом, сварная балка имеет огромное количество преимуществ, из-за чего чему нашла широкое применение во всех областях строительства. Использование сварных балок помогло человеку улучшить качество конструкций зданий и различных сооружений, повысить их безопасность, а следовательно, и безопасность для людей.

Технология производства сварных балок.

Для изготовления двутавровых балок используется углеродистая сталь, а работы по сварке выполняются под действием флюса при помощи автоматизированного оборудования. Производственный процесс состоит из нескольких этапов, а именно:

  • раскрой металлических листов на полосы. Скорость резки зависит от толщины металла, а работы выполняются на промышленной установке по терморезке с ЧПУ, при этом раскрой листов осуществляется сразу несколькими резаками;
  • фрезеровка. Фрезерная обработка торцов позволяет улучшить качество шва между стенкой и полкой, работы выполняются на торцефрезерных станках;
  • сборка балки с двутавровым сечением. В серийном производстве для сборки применяются станы, которые повышают производительность труда и сокращают время работ. Для закрепления и освобождения элементов заготовки используются специальные прижимные приспособления гидравлического типа, которые отличаются удобным применением, производительностью и высокой скоростью выполнения операции;
  • сварочные работы. Проводятся на автоматизированных сварочных установках портального типа. Используются следующие методы сварки: наклоненным электродом и «в лодочку». Первый способ позволяет сварить одновременно два шва, а второй лучше формирует шов и глубину проплавления;
  • правка полок. В процессе производства нарушается геометрия полок из-за нагрева металла, поэтому необходима правка грибовидности, а для этого балка на стане проходит через специальные ролики.

Применение комплексной производственной линии для производства балок двутавровых позволяет снизить время работ без потери качества и эксплуатационных характеристик изделий. Главными преимуществами линии является приемлемая стоимость, высокая производительность и автоматизация процессов.

Сварка двутавровых балок между собойСварка двутавровых балок между собой

Преимущества двутавровых балок

Как сварить двутавр в стык правильно ? [PVS]Как сварить двутавр в стык правильно ? [PVS]

Как сварить двутавр в стык правильно ? [PVS]Как сварить двутавр в стык правильно ? [PVS]

У двутавровых балок есть множество преимуществ. Их можно использовать для того, чтобы перекрыть большие пролёты. Для этого даже не понадобится строить несущую стену. Они устойчивы и могут выдержать вертикальные и горизонтальные серьезные нагрузки.

Явные недостатки можно заметить только у прокатных двутавров. Максимальный размер таких — двенадцать метров. Если же нужно длиннее, найти такую не получится, ведь часто заводы не имеют подходящих станков. Возможности сделать прокаты по индивидуальному заказу нет, а разнообразие изделий на строительном рынке оставляет желать лучшего. Из-за таких проблем потребители чаще используют стыковые балки.

Составная двутавровая применяется чаще, чем прокатная по нескольким причинам. Такая балка имеет большую прочность при меньшем весе конструкции. Цены на сварочное изделие ниже, так как изготавливают его из сплава разных видов стали. Создание проката требует использование только заготовок из одного типа стали.

Производство двутавровой балкиПроизводство двутавровой балки

Сборка двутавровых балокСборка двутавровых балок

Изготовление и применение

Благодаря способности выдерживать большие нагрузки на изгиб в разных плоскостях, на сдвиг и кручение, стальные двутавровые балки составляют основу несущих конструкций быстровозводимых каркасных зданий и потолочных перекрытий.

Внутрицеховые грузоподъемные механизмы (кран-балки и мостовые краны) перемещаются по направляющим, изготовленным из балок двутаврового сечения.

Изготовление двутавровых балок осуществляется двумя способами:

  • методом проката цельных отливок. Такие двутавровые балки называются горячекатаными;
  • электродуговой сваркой предварительно раскроенных листовых заготовок, в результате чего получают сварную сборную двутавровую балку.

Горячекатаные двутавровые балки производятся на прокатных станах металлургических предприятий. Такая технология позволяет получить цельное изделие, не содержащее швов и обладающее высокой прочностью.

Сборку и сварку двутавровой балки осуществляют на автоматических линиях. Такая балка незначительно уступает цельнокатаной по прочности, но может быть выполнена по специальному заказу, с учетом требований конкретного проекта.

Производство горячекатаной двутавровой балки осуществляется в соответствии с ГОСТ 26020-83, сварной двутавр производители выпускают по своим собственным техническим условиям (ТУ).

Применение сварной двутавровой балки

Конструкция двутавра обеспечивает высокие показатели прочности, сопротивления изгибу и продольному скручиванию, превышающие аналогичные параметры обычного профиля квадратного сечения или уголка. Дополнительным преимуществом является низкий вес изделий.

Благодаря этому данный металлопрокат используется при строительстве, в частности, в качестве несущих элементов при возведении ответственных конструкций.

Из двутавра сооружаются различные каркасы для нежилых помещений, перекрытия и крупные пролеты между этажами; несущие конструкции стен в многоэтажном строительстве, при прокладке туннелей и подвесных путей, а также возведении мостов.

Используются двутавровые балки и в других отраслях и сферах, например в машиностроении.

Особенности выполнения болтовых соединений

Для определения способа, как правильно стыковать элементы конструкции из двутавра, необходимо точно знать особенности эксплуатации объекта. Разъемный вид стыкования двутавровой балкиобычно применяется при монтаже конструкций, которые планируется несколько раз демонтировать и монтировать вновь. Выполняется с использованием накладок, имеет преимущества и недостатки.

Плюсы болтового соединения

  • Относительная простота сборки, которую могут выполнить рабочие с невысоким уровнем квалификации.
  • Отсутствие остаточных напряжений, имеющихся в сварном шве.
  • Более простые мероприятия по проверке качества соединений, по сравнению с проверкой сварного шва.
  • Отсутствие необходимости привлечения к работе квалифицированных сварщиков.
  • Стойкость к ударным и вибрационным нагрузкам. Однако в сложных эксплуатационных условиях может потребоваться периодическая подтяжка крепежа.

Недостатки этого метода – более высокая (по сравнению со сваркой) трудоемкость и металлоемкость из-за необходимости использовать дополнительные усиливающие элементы, постепенное коррозионное разрушение крепежа, изготовленного из «черных» сталей.

Сварка швеллеров без потери прочности соединения

Любое сварное соединение ослабляет конструкцию и отдельные его узлы. Поэтому в строительстве для уменьшения сварных соединений при повышенных нагрузках на опорные балки несущих конструкций принято использовать швеллерный и двутавровый металлопрокат. Сварка швеллера при монтаже несущих частей конструкции представляет особую важный этап, но часто вызывает затруднения и невозможность выполнить строгие правила сваривания (ГОСТ).

Общие сведения о швеллере

Стальной швеллер представляет собой металлическое изделие, которое имеет П-образный профиль сечения. Данная конструкция позволяет при минимальном расходе материала, металла, получить высокие конструкционные характеристики. Способы изготовления швеллеров (гибкой на специальном станке или методом горячего проката) не влияют на выбор техники сваривания при его соединении, а только на общие прочностные характеристики.

Основные преимущества швеллера направлены на усиление отдельных узлов конструкции и заключаются:

  1. В возможности выдерживать большие осевые нагрузки.
  2. В высоком сопротивлении на изгиб при центральной нагрузке.
  3. В возможности соединения без использования сварки.

И так же эти же преимущества являются и недостатками при сваривании швеллеров.

Видео со стройки 3.  Про балку перекрытия.Видео со стройки 3. Про балку перекрытия.

В настоящее время выпускается пять видов швеллеров:

  • специальные;
  • с полками разной величины;
  • равнополочные;
  • с определенным уклоном полочных граней;
  • с параллельными гранями полок.

Самой большой прочности соединения можно добиться при сваривании равнополочных швеллеров с параллельными гранями полок. Они и являются самыми востребованными в сфере строительства.

Трудности соединения швеллеров

Для сборных металлоконструкций швеллера хорошо себя зарекомендовали, но мельчайшие ошибки в их соединении вызывают критичное нарушение прочности всей конструкции. Каждое сварное соединение само по себе ослабляет прочность металлоконструкции на 5-7%, при том, что металл шва имеет более высокие прочностные характеристики, чем металл основной детали.

Проблема заключается в самой техники сваривания, в правильном предварительном разогреве металла и в опыте сварщика. Неудобное положение при сборке некоторых узлов, а так же неправильно выбранные шов приводит к тому, что околошовная зона сваривания (зона не равномерного плавления) теряет до 20% своей прочности. Это самые уязвимые места соединения и на каждый сварной шов их два, с двух сторон. ГОСТ предусматривает самые распространенные узловые соединения, но далеко не все.

Итог:

  1. Всеми рекомендованными нормами по ГОСТу пренебрегать нельзя.
  2. Сварка швеллеров по ГОСТу гораздо прочнее, даже при условиях дополнительного усиления конструкции.
  3. Все дополнительные накладки после сварки между собой встык необходимо выполнять исключительно снаружи швеллеров.
  4. Сварка во внутренних углах швеллера только ослабляет общую конструкцию, поэтому варить во внутренних углах, как и внутри самого швеллера, не желательно.
  5. Сваривать можно не только по ГОСТу, так как это иногда неудобно, но и опираясь на рекомендации.

Распространенные варианты соединения швеллеров

Для соединения двух швеллеров между собой используют два основных варианта. Выбор варианта соединения зависит:

  • от условий выполнения шва;
  • от длины сварного соединения и количества сварщиков для его исполнения;
  • от вида нагрузки и зоны ее влияния (чаще всего это сжатие, приложенное к середине центра сечения);
  • от толщины и типа швеллера;
  • от максимальной общей нагрузки на конструкцию, от необходимой прочности.

Основные типы соединений и самые распространенные металлоконструкции из швеллеров на практике получают при использовании наиболее удобного метода сваривания.

Сварка швеллеров согласно ГОСТу.

Используется электродуговая сварка (ГОСТ 11534) или сварка под флюсом (ГОСТ 15164) с электродами УОНИ. Для начала необходимо сваривать более толстые элементы — полки швеллеров, а только потом менее толстые — стенки.

Виды двутавров и характеристики

В строительстве конструкций обойтись без двутавра нельзя. Ввиду этого профили делаются не только из стали, но и из следующих материалов:

  • дерево;
  • алюминий;
  • железобетон;
  • стеклопластик.

Для частного домостроения используются стальные двутавры, деревянные и сварные. Свои технические характеристики материал получил благодаря особому сечению. Все основные положения о двутаврах указаны в ГОСТ 8239-89. Согласно положению, поперечное сечение профиля должно выглядеть таким образом:

Где: h является высотой, b – шириной полки, S – толщиной стенки, t – средней толщиной полки, R – радиусом внутреннего закругления, r – радиусом закругления полки.

Горизонтальная поверхность, которых у него две, называется полкой. Она служит опорной площадкой и является несущей. Нагрузка распределяется по поверхности и не дает двутавру опрокинуться или перекоситься

Получается что перекрытия, сделанные из этих балок, получаются высокопрочными, что важно для дальнейших монтажных работ

Обратите внимание! Прочность двутавров, расположенных рядом, суммируется. А прочность двутавров, которые укладываются друг на друга, умножается на 4

Основные параметры изделий:

  • площадь сечения и размеры;
  • Справочные значения для осей;
  • масса 1 м балки.

Чтобы правильно выбрать двутавровые балки из металла, важно проверить соответствие продукции нормативам, прописанных в ГОСТ

Дополнительные функции в частном домостроении

Сварные балки обладают высокой несущую способность. Поэтому при строительстве малоэтажных индивидуальных домов, в целях экономии, часть балок заменяют на деревянные. Металлические же оставляют в ключевых, наиболее нагруженных местах перекрытия.

Чтобы знать, как посчитать местную устойчивость стенки, как правильно расссчитать допустимую нагрузку и параметры такой конструкции, необходимо провести полный инженерный расчет.

Использование таких изделий позволяет на несколько метров увеличить безопорные пролеты, активно использовать «второй свет».

Металлические сварные балки также используют в качестве несущей основы для балконов и выносных террас.

В гараже двутавр прекрасно справляется с ролью опоры для тельфера. Это дает возможность самостоятельно выполнять сложные операции, такие, как снятие и постановка автомобильного двигателя. Необходимо также провести аккуратный расчет нагрузок на такую консоль.

Сварная двутавровая балка по многим показателям превосходит горячекатаную. Чтобы сделать ее своими руками, следует соблюдать требования технологического процесса, обладать немалым опытом в сварных работах. Применение сварных балок в частном строительстве позволяет применять такие архитектурные решения, которые были бы недоступны при использовании деревянных балок.

Сварка балок своими руками

Сварка двутавровых балок — это тема для отдельной статьи, но мы постараемся кратко раскрыть ее здесь.Для составных частей рекомендуем выбрать легированную сталь. Она отлично подойдет, если вы собираетесь эксплуатировать балки в частном доме. Сразу оговоримся: сварка двутавра сложна и требует опыта, поэтому рекомендуем все же найти профессионала. Ну а если вы готовы выполнить работу сами, то читайте дальше.

Вы должны подготовить все части будущей балки, четко рассчитать их размер и постараться оценить нагрузки, которые им придется выдержать. Соедините все части в готовую конструкцию с помощью хомутов. Предусмотрите ребра жесткости. Можно начать сборку и сварку только с вертикальных частей будущей балки, так даже проще.

Сварка двутавра должна выполняться полуавтоматическим или автоматическим оборудованием и с применением жидкого флюса, иначе металл будет сильно разбрызгиваться. Но можно использовать и другие технологии сварки, в том числе с применением электродов. После сварки балки нужно обработать антикоррозийным составом. Не выполняйте работу в одиночку. Балки тяжелые и их непросто состыковать, если вы один.

Чертежи металлоконструкций

Изготовление сварных конструкций следует проводить, согласуясь с требованиями, указанными в чертежах на них. На сварные конструкции из метала чертежи имеют свои особенности, поэтому необходимо уметь их не только грамотно составлять, но и читать. Для этого необходимо изучить используемые на этих конструкторских документах обозначения.

На начальном этапе разработки создают чертежи общего вида, объединенные названием «КМ», что расшифровывается как конструкции металлические. На них обозначается сварка конструкций в общем виде.

На завершающем этапе выпускается комплект чертежей «КМД» — конструкции металлические детализированные, в состав которых входят все чертежи каждой детали, участвующей в этом виде соединения. «КМ» представляет собой базу, на основании которой разрабатываются чертежи, входящие в комплект «КМД». Предоставление «КМ» необходимо для того, чтобы получить разрешение на строительство будущего объекта. По ним в дальнейшем будет осуществляться сварка строительных конструкций.

При составлении чертежей следует руководствоваться нормами, изложенными в ГОСТе 2.410-68, где четко изложены правила, по которым должны выполняться чертежи на металлические конструкции. Качественная сборка и сварка металлоконструкций напрямую зависят от грамотного составления чертежей. Общий вид дает представление о том, каким должно выглядеть сооружение после заключения сварочных работ.

На чертежах в специальных таблицах указываются технические данные, которые служат ориентиром для правильной сварки.

Начинать читать чертежи необходимо в определенном порядке. Вначале следует ознакомиться с первым чертежом комплекта, чтобы получить общее представление о предстоящей работе. Затем надо ознакомиться с «ведомостью элементов». В ней для каждой детали, именуемой маркой элемента, содержатся сведения о ее сечении с предоставлением небольшого эскиза, на котором могут быть показаны отдельные размеры, например шаг.

В столбце «Поз» указывается номер позиции детали на чертеже. Рядом в графе «Состав» находится в сокращенном виде обозначение того профиля, которым обладает сечение детали по правилам их условного обозначения согласно требованиям ГОСТа 2.420. Далее идут графы, в которых указываются усилия и марка стали.

Это приложение является обязательным. Особое значение ведомости заключается в том, что только в ней указываются подробно наименования профилей, например «двутавр №14». Для таких сложных металлоконструкций, как фермы и решетки эскиза будет недостаточно и на них выпускаются отдельные чертежи.

Ценной деталью для сварщика на общем чертеже может быть указание марки электродов, которыми рекомендуется осуществлять монтаж и сварку металлоконструкций. На чертежах также условно показываются швы согласно требованиям ГОСТа 21.504-2005. В обозначение могут входить такие параметры, как длина шва и размер катета. Для разных видов швов используются свои условные изображения.

Сведения о профилях располагают на специальных выносках.

Рядом с обозначением через тире помещают сведения о количестве используемых в конструкции деталей.

Это бывает важно при использовании большого количества однотипных деталей, например, на узлах фермы

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:

  1. раскрой листового проката на полосы необходимой ширины на терморезке с программным управлением, средняя скорость раскроя 1 м/мин.
  2. фрезерование торцов на торцефрезерных станках сокращает зазор стыка между стеной и полкой, улучшает качество сварки;
  3. 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;
  4. 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;
  5. 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.

Процесс изготовления

В качестве составляющих для варки двутавров рекомендуется использовать легированную сталь. Изделия из неё хорошо впишутся в конструкцию частного дома, однако при масштабном строительстве этот материал проявляет себя не с лучшей стороны.

Первый этап — подготовка всех частей, которые впоследствии станут балкой. Необходимо точно высчитать размер составляющих и уровень давления, который они должны выдержать. При помощи хомутов соедините детали в одно целое, учитывая рёбра жесткости. Проще будет начать сборку с вертикальных частей.

Важно найти помощника, так как детали тяжелые и соединить их в одиночку нелегко. Для создания двутавра рекомендовано автоматическое или полуавтоматическое сварочное оборудование

Важно наличие флюса — благодаря ему материал не будет разбрызгиваться по сторонам. Можно использовать и технику с применением электродного стержня, но этот способ более трудоёмкий

В конце изделия обрабатываются составом против коррозий.

Для сокращения внутренних деформаций применяют различные техники и очередности сварочных швов. Основными считаются каскадный и обратноступенчатый способы выполнения шва.

Распространенные варианты соединения швеллеров

Для соединения двух швеллеров между собой используют два основных варианта. Выбор варианта соединения зависит:

  • от условий выполнения шва;
  • от длины сварного соединения и количества сварщиков для его исполнения;
  • от вида нагрузки и зоны ее влияния (чаще всего это сжатие, приложенное к середине центра сечения);
  • от толщины и типа швеллера;
  • от максимальной общей нагрузки на конструкцию, от необходимой прочности.

Основные типы соединений и самые распространенные металлоконструкции из швеллеров на практике получают при использовании наиболее удобного метода сваривания.согласно ГОСТу. Используется электродуговая сварка (ГОСТ 11534) или сварка под флюсом (ГОСТ 15164) с электродами УОНИ. Для начала необходимо сваривать более толстые элементы — полки швеллеров, а только потом менее толстые — стенки.

Сварка встык

Используется чаще всего, так как является наиболее экономичной. Если главные критерии для соединения швеллеров — простота и скорость работы, а не качество и надежность, то стоит остановиться на таком шве. Сварку необходимо выполнять с двух сторон с достаточной глубиной провара.

В монтажных условиях и при учете не использования такого соединения для сборки отдельных элементов конструкции допускается односторонняя сварка с подваркой корня шва.

Особое внимание на обработку кромок:

Описание процесса сваривания встык:

  1. Устанавливается балка, так чтобы стенки были в горизонтальном положении.
  2. Проводится скос кромок согласно толщине металла.
  3. Устанавливается вторая балка для сварки швеллера встык с зазором до 3 мм при помощи крана.
  4. Выполняется прихватка швеллеров между собой точечным швом с шагом в 40 мм.
  5. Проверяется прямолинейность получаемой конструкции.
  6. Основную необходимо провести без перерыва, от середины стенки по направлению к полкам.

Для уменьшения и внутренних напряжений и общей деформации балок так же рекомендуется провести усиление конструкции непосредственно после монтажа балки.

Сварка с накладками

Во избежание распространенного дефекта — трещин необходимо при сваривании встык добавить и подкладки. Зазор с обработанными кромками в собранном стыке должен быть не более 8 мм и при этом подкладка крепится со стороны свариваемых кромок. Толщина подкладки зависит от режима сварки и толщины исходного металла. Для данного типа соединений рекомендовано использовать автоматическую сварку под флюсом.

Все накладки лучше тщательно обварить по контуру с использованием всех рекомендаций при выполнении швов внахлест. В ситуациях, когда обварить со всех сторон не получается, необходимо все зазоры заполнить антикоррозионной жидкостью.

Описание процесса сращивания двух швеллеров:

  1. Швеллера свариваются торцами друг к другу согласно ГОСТу или с предварительной обработкой кромок.
  2. Изнутри сварной шов тщательно зачищается до ровной плоскости.
  3. Внутри швеллера приваривается первая подкладка — стальная полоса той же марки длинной равной ширине швеллера умноженной на коэффициент 5. Ширина полосы должна соответствовать ширине швеллеров (до начала округления к полкам), толщина полосы равна толщине металла конструкции.
  4. Полоса соединяется только швами по продольным сторонам.
  5. Вторая подкладка на роль ребра и приваривается по двум сторонам от полосы.
  6. Ребро необходимо тщательно проварить по контуру с двух сторон и обязательно приварить вплотную к полосе.

Такой метод сращивания подходит и для двутавровых балок, только необходимо все продублировать с двух сторон. По прочности сращенная таким образом конструкция будет только на несколько процентов (до 10%) в зависимости от общей длины, уступать монолитному изделию.

Для получения усиленной полой балки несущей конструкции часто соединяют два швеллера полками внутрь, образовывая так называемую коробочку. Технология подобного соединения схожа со сваркой швеллеров встык.

Описание процесса соединения:

  1. Шов выполняют либо согласно ГОСТу с разделением кромок, либо оставляют зазор.
  2. Ширину зазора выбирают исходя из толщины металла балки (минимум 3 мм), который необходим для предотвращения наплавки металла шва горкой.
  3. Зачищать полученные швы болгаркой категорически нельзя, это приводит к ослаблению соединения.
  4. Два швеллера необходимо закрепить струбцинами.
  5. Соединительный сварной шов выполняют от середины к краям либо методом прихвата, когда работает один сварщик, либо одновременно продвигаются к краям два сварщика.

Выполнить такое соединение в полевых условиях при монтаже конструкции на месте возможно только при сваривании в горизонтальном нижнем положении. В других случаях рациональней и надежней будет использовать стыковые швы с последующим усилением подкладками.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий