Особенности сварки некоторых конструкций

Преимущества

• Возможность производства нестандартных размеров сварной балки.
• При изготовлении под конкретный проект готовая продукция точно соответствует заданным параметрам длины, в то время как при использовании прокатных балок требуется выполнение резки для достижения необходимой длины. Из-за этого образуются некондиционные отходы.
• Толщина стенок и высота полки может подбираться исходя из нагрузок – согласно проекту, что ведет к уменьшению металлоемкости.
• В качестве материала для изготовления могут применяться различные типы стали.
• Отсутствуют ограничения по минимальным объемам производства по сравнению с прокатными балками.

Продажа сварных двутавровых балок. Собственное производство, большие объёмы.

Балки	Цена	Цена
Ст3	09Г2С
Балка 70Б1	54 300	56 500	51 500
Балка 70Б2	54 100	56 300	51 300
Балка 70Ш1	57 090	61 090	56 090
Балка 70Ш2	57 090	60 990	55 990
Балка 70Ш3	58 290	61 090	56 090
Балка 70Ш4	57 590	61 090	56 090
Балка 70Ш5	58 290	61 090	56 090
Балка 80Б1	56 790	61 790	56 790
Балка 80Б2	57 590	61 800	56 800
Балка 80Ш1	59 600	61 790	56 790
Балка 80Ш2	59 600	61 800	56 800
Балка 90Б1	57 090	61 090	56 090
Балка 90Б2	57 590	61 800	56 800
Балка 90Ш1	57 090	61 090	56 090
Балка 90Ш2	57 090	61 090	56 090
Балка 100Б1	57 590	59 800	54 800
Балка 100Б2	57 090	59 800	54 800
Балка 100Ш1	57 590	61 800	56 800
Балка 100Ш2	57 090	61 090	56 090
Балка 100ш3	58 290	61 090	56 090
Балка 100Ш4	57 590	61 090	56 090
Балка 40Б1	58 500	60 900	55 900
Балка 40Б2	57 500	59 800	54 800
Балка 40К1	59 600	62 300	57 300
Балка 40К2	59 600	63 600	58 600
Балка 40К3	59 600	63 600	58 600
Балка 40К4	59 600	63 600	58 600
Балка 40К5	59 600	62 300	57 300
Балка 40Ш1	50 600	52 600	47 600
Балка 40Ш2	50 500	52 600	47 600
Балка 40Ш3	50 400	52 500	47 500
Балка 45Б1	54 800	57 000	52 000
Балка 45Б2	53 300	55 500	50 500
Балка 45М	61 880	64 000	59 000
Балка 45Ш1	56 790	61 790	56 790
Балка 45Ш2	57 090	61 090	56 090
Балка 50Б1	54 100	56 300	51 300
Балка 50Б2	52 800	55 000	50 000
Балка 50Б3	57 290	59 790	54 790
Балка 50С	54 800	57 000	52 000
Балка 50Ш1	51 600	53 700	48 700
Балка 50Ш2	50 600	52 700	47 700
Балка 50Ш3	57 590	61 800	56 800
Балка 50Ш4	57 090	61 090	56 090
Балка 55	56 800	59 070	54 070
Балка 55Б1	57 190	58 790	53 790
Балка 55Б2	57 290	59 700	54 700
Балка 60	56 800	59 070	54 070
Балка 60Б1	55 000	57 300	52 300
Балка 60Б2	56 100	58 500	53 500
Балка 60Ш1	59 300	61 790	56 790
Балка 60Ш2	57 590	61 800	56 800
Балка 60Ш3	57 090	61 090	56 090
Балка 60Ш4	58 290	61 090	56 090
Балка 65	56 800	59 070	54 070

Сварка балок

Наиболее распространены сварные двутавровые балки. Их обычно изготавливают из двух горизонтальных листов, называемых полками, и одного вертикального листа — стенки. В зависимости от длины сварной балки каждую из ее деталей собирают из одной, двух или трех частей. Вначале собирают элементы балки, устанавливая на нижний лист стенку, а затем прихватывают к ней верхнюю полку.

Сборка балки должна обеспечивать симметрию и взаимную перпендикулярность полок и стенок, прижатие их друг к другу и закрепление прихватками.

Стенку устанавливают по разметке и фиксируют ее положение на нижнем и верхнем листах, предварительно закрепленных на прихватках с короткими уголками-упорами. Затем балку устанавливают в кольцо-кантователь, который дает возможность перекатывать ее по мере сварки. Вертикальные ребра жесткости устанавливают и приваривают после сварки поясных швов. Приемы выполнения поясных швов различны. Шов «в лодочку» обеспечивает лучшие условия его формирования и проплавления, однако при этом приходится поворачивать изделие после сварки каждого шва.

Принятая технология должна обеспечивать не только высокое качество сварных соединений, но и минимальные напряжения и деформации при сварке балки. Соблюдение этих условий необходимо для эффективного использования сварных балок в конструкциях, где прокатные балки по условиям прочности не могут быть применены (перекрытие зданий, подкрановые пути, колонны, мосты и др.).

В прокатных балках (рис. 19.2, а) монтажные стыковые швы выполняют сначала на толстом, а затем на тонком металле. Поэтому сначала накладывают швы полок (1 и 2), а затем — стенки (3).

В балках с совмещенным стыком (рис. 19.2, б) угловые швы соединения стенки с полкой (4) выполняют в последнюю очередь. Продольные швы не доводят до конца балки на величину, равную одной ширине полки (низкоуглеродистая сталь) или двум (легированная сталь).

В балках со смещенным стыком (рис. 19.2, в) последовательность выполнения швов следующая. Если толщина полок разная, то вначале выполняют стыковой шов полки с большей толщиной (1), а затем с меньшей (2). Желательно, чтобы угловые швы (4) накладывали одновременно два сварщика от концов к середине монтажного стыка.

Рис. 19.2. Сварка балок

Где используется?

Двутавровая балка (ГОСТ 8239–89) используется в возведении промышленных, общественных и гражданских сооружений. Такой вид металлопроката применяется в качестве элемента:

• Эстакад.
• Кровли.
• Колонн и опор.
• Перекрытий.

Несущие конструктивные элементы зданий, использующие двутавровые изделия, хорошо себя зарекомендовали в промышленном строительстве. Его используют не только при возведении зданий из железобетона, металлоконструкций или различных блоков, но и при строительстве деревянных сооружений. Такие строительные элементы целесообразно использовать при пролетах больше 7 метров. То есть такого расстояния, когда бетонные конструкции могут не выдержать предполагаемых нагрузок.

При возведении мостов или надземных переходов без двутавровых изделий не обойтись. Такой элемент подвесных конструкций хорошо справляется с повышенными вертикальными нагрузками.

При использовании такого вида стального проката можно облегчить массу сооружения. Что позволяет сократить затраты на строительство. Прочность расположенных рядом двутавровых балок суммируется, а размещенных друг на другом увеличивается в четыре раза.

При выборе такого материала для строительства необходимо учесть следующие параметры конструкции:

• Высота. Расстояние между двумя полками Н-профиля.
• Ширина. Расстояние от основания до конца полки.
• Толщина стенок. Этот параметр рассчитывается по основанию изделия (часть между полками). От толщины стенки зависит несущая способно и прочность.
• Средняя толщина полки. Так как полки горячекатаного двутавра сужаются к основанию, то при расчетах используют среднюю толщину полки. Для этого от ширины полки отнимают толщину стенки и делят на 4.
• Радиус внутреннего закругления. Образованное с помощью примыкания полки закругление. Берет на себя большую нагрузку. Он него зависит прочность и жесткость изделия.
• Полка примыкает к стенке не под прямым углом. Радиус, образованный в месте примыкания, увеличивает прочность изделия.

Производятся такие виды стального проката по разработанным нормативным документам. В них прописываются требования к химическому составу материала, параметрам и допустимым отклонениям от нормы. Существует несколько видов таких изделий, что существенно расширяет сферу их использования.

Изготовления такого стального проката происходит по ГОСТу 8239—89. В этом нормативном документе указывается расстояние между полками и высота стенок. Это указывается в маркировки материала. Из нее так же можно узнать:

• Расположение (уклон) внутренних граней.
• Способ производства (раскатка на стане или сварка).
• Прочность (обычная или повышенная).

Стыковка двутавровых балок

При строительстве многоэтажных зданий промышленного и гражданского назначения с большими пролетами, колоннами, массивными фермами используют двутавровые балки. В процессе монтажа их требуется стыковать друг с другом и другими строительными элементами. Монтажные стыки двутавровых балок, которые должны быть практически равнопрочными с телом металлопроката, выполняются сваркой или с помощью крепежных элементов. На строительной площадке изготавливать их сложнее, чем в заводских условиях, из-за необходимости четкого позиционирования и усиления стыковочных узлов.

Особенности стыкования двутавровых балок

Основной вариант использования фасонного проката с сечением Н-образной формы – в качестве элементов балочных клеток. Соединение балок в таких конструкциях осуществляется в горизонтальной плоскости или опиранием сверху.

В месте опирания для конца двутавра создают опорные ребра жесткости. Они служат для распределения и передачи нагрузки от двутаврового проката – опоре.

Особенности выполнения сварных соединений

Надежным способом создания узлов стыковки балок с двутавровым профилем является сварка. При выполнении сварки встык обязательно проводится контроль качества шва. Чаще всего для повышения надежности узла используют усиливающие накладки.

Один из вариантов удлинения двутавровой балки – приварка профильного проката с двух сторон к прокладке по периметру двутаврового профиля. Разделка кромок не требуется.

Второй способ – соединение двутавровых балок встык с последующей наваркой четырех укрепляющих накладок, подбор формы которых зависит от положения двутавра в пространстве. Накладки приваривают на каждую полку и на каждую сторону стенки.

Этапы производства работ:

• На кромках двутавра изготавливают скос, обеспечивающий хороший провар шва.
• Готовят накладки из листовой стали. Укрепляющие элементы прямоугольной формы, привариваемые на полки, должны иметь ширину полок, на стенку – высоту стенки.
• Накладки укладывают на шов, приваривают их по периметру, прижимая с помощью струбцины. Для удобства проведения работ накладки на стенку делают ромбовидными. Главное требование – накладка должна иметь форму, симметричную относительно продольной оси двутавра.

Сварка двутавровых балок с использованием накладок и прокладок применяется для создания конструкций, не подвергаемых значительным нагрузкам. Это связано с тем, что швы, по которым привариваются эти укрепляющие элементы, являются концентраторами напряжений. Еще одна проблема сварных швов – быстрое старение. Для борьбы с этим негативным явлением применяют грунтовочные составы.

Сварку выполняют при зафиксированном положении балок. Для этого их укладывают на жесткие основания, чаще всего – на специализированные стеллажи-фундаменты.

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.

Комбинированное стыкование двутавровых балок

Для создания крупногабаритных пролетов применяют способ комбинированного соединения двутавров, сочетающий стыкование на болтах и сварку. Порядок проведения работ:

• соединение балок с помощью накладок и резьбового крепежа из высокопрочной стали;
• сварка поясов;
• закрытие технологических окон с помощью накладок и прокладок.

Стыковка двутавровых балок, 5.0 из 5 — всего : 4

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.

Формулы для расчета стыков балки.

Отметим, что стыки всех элементов балки должны рассчитываться отдельно. Однако изгибающий момент будет распределен между всеми элементами сварной балки пропорционально к инерции. Эта особенность диктует нам необходимость при расчетах стенки балки использовать формулу, показанную на рисунке.

В данной формуле мы используем обозначение Мб для полного расчетного момента в стыке сварной составной балки; Jст – для момента инерции стенки; Jб – для момента инерции балки целиком.

Отметим, что расчетная поперечная сила (Q), которая действует в стыке балки, обычно передается на стенку. Также заметим, что прочность стыка стенки рассчитывается по обычной формуле изгиба, когда применяется шов встык.

Для проверки стыков пояса специалисты применяют такую формулу:

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.

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.

Какой сваркой предпочтительней соединять швеллера

Электродуговая сварка

Особенности использования электродов и возможности подбора их по основным характеристикам делают электродуговую сварку самой предпочтительной для соединения швеллеров. Наиболее качественный шов получается при использовании , но есть некоторые особенности их использования.

Непосредственно режим сварки и скорость выполнения шва зависит от выбранного вида соединения, но наиболее оптимальной при ручной сварке является 20 м/ч.

Газовая сварка

При соединении швеллеров чаще всего полностью отказываются от применения . Температура нагрева и большая зона нагрева, а соответственно и еще большая околошовная непрочная зона нагрева, не способствуют выбору данного способа соединения. Негативное термическое влияние, а так же перегрев зоны шва, приводит к возникновению ненужного внутреннего напряжения металла и к сильной деформации общей конструкции (балки).

Но с последующей обработкой кромок и газовая сварка для исправления дефектов готовых металлоконструкций используется часто.