Технология сварки колонны двутаврового сечения: РД 34.15.132-96 Сварка и контроль качества сварных соединений металлоконструкций зданий при сооружении промышленных объектов — Мастер на все ручки: Блог домашнего сварщика

Содержание

РД 34.15.132-96 Сварка и контроль качества сварных соединений металлоконструкций зданий при сооружении промышленных объектов

РД 34 15.132-96

СВАРКА И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ ПРИ СООРУЖЕНИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

УТВЕРЖДЕН Минтопэнерго России 14 марта 1996 г., Минстроем России 20 мая 1996 г.

Разработчик ОАО «Оргэнергострой»

Составители: С.С.Якобсон, канд. техн. наук; Н.Д.Курносова, канд. техн. наук; Г.С.Зислин, канд. техн. наук; М.Л.Эльяш, канд. техн. наук

Утвержден заместителем министра топлива и энергетики Российской Федерации Ю.В.Корсуном 14.03.96 г. и заместителем министра строительства Российской Федерации С.И.Полтавцевым 20.05.96 г.

Руководящий документ (РД) определяет организацию и технологию производства сварочных работ при сооружении металлических конструкций зданий промышленных объектов, а также объем, порядок контроля и нормы оценки качества сварных соединений.

РД 34 15 132-96 охватывает следующие виды сварки: ручную дуговую штучными электродами, механизированную (полуавтоматическую) сварку самозащитной порошковой проволокой и в углекислом газе, автоматическую и механизированную под флюсом.

РД 34 15.132-96 рассчитан на работников, занимающихся сваркой и сборкой крупных строительных объектов

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1. Назначение и область применения

1.1.1. Настоящий руководящий документ (РД) предназначен для персонала, осуществляющего производство сборочных и сварочных работ при укрупнении и монтаже металлоконструкций зданий промышленных объектов.

Выполнение требований настоящего РД по организации и технологии сборки и сварки металлоконструкций обеспечивает получение сварных соединений, удовлетворяющих установленным нормативами показателям качества, с минимальными затратами труда. РД является руководящим документом при разработке проектов производства работ и другой технологической документации.

1.1.2. РД распространяется на ручную дуговую сварку штучными электродами, механизированную (полуавтоматическую) сварку самозащитной порошковой проволокой и в углекислом газе, автоматическую и механизированную сварку под флюсом в условиях строительно-монтажной площадки.

1.1.3. Настоящий РД определяет технологию сборочно-сварочных работ при укрупнении и монтаже металлоконструкций, изготовленных из углеродистых и низколегированных сталей по ГОСТ 27772:

фасонный прокат (уголки, двутавры, швеллеры) — из стали С235, С245, С255, С275, С285, С345, С345К, С375;

листовой, универсальный прокат и гнутые профили — из стали С235, С245, С255, С275, С285, С345, С345К, С375, С390, С390К, С440.

Обозначение сталей по ГОСТ 27772 (по пределу текучести) и соответствующие им марки сталей по другим действующим стандартам приведены в приложении 1.

РД действует совместно со следующими нормативно-техническими документами (НТД):

СНиП 3.

03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции;

СНиП II-23-81*. Нормы проектирования. Стальные конструкции. М., 1991.

1.1.4. В руководящем документе приведены основные положения по организации сварочных работ на строительных площадках, указания о выборе сварочных материалов и оборудования; требования, предъявляемые к сборке и сварке элементов конструкций, режимы сварки, порядок контроля и нормы оценки качества сварных соединений.

Кроме того, в настоящем РД даны рекомендации по технологии сварки отдельных типовых, наиболее часто встречающихся узлов стальных конструкций.

1.2. Требования к квалификации сварщиков, контролеров и ИТР

1.2.1. Сварка металлоконструкций зданий промышленных объектов должна проводиться сварщиками, имеющими удостоверения на право производства соответствующих сварочных работ, выданные им согласно требованиям «Правил аттестации сварщиков», утвержденных Госгортехнадзором России.

К сварке конструкций из сталей с пределом текучести 390 МПа (40 кгс/мм) и более допускаются сварщики, имеющие удостоверение на право работ по сварке этих сталей.

К механизированным способам сварки допускаются сварщики-операторы, прошедшие специальный курс теоретической и практической подготовки и сдавшие испытания на право производства этих работ.

Сварщики всех специальностей и квалификаций должны сдать испытания на 2-ю квалификационную группу по электробезопасности. Кроме того, все сварщики должны сдать испытания по противопожарным мероприятиям и технике безопасности.

1.2.2. Сварщик, впервые приступающий к сварке в данной организации, должен перед допуском к работе независимо от наличия у него удостоверения на право производства соответствующих работ сварить пробные (допускные) образцы. Сварка пробных образцов должна проводиться в условиях, тождественных с теми, в которых будет выполняться сварка конструкций.

Конструкция и число пробных образцов устанавливаются руководителем сварочных работ в зависимости от типов производственных соединений и квалификации сварщика. Качество пробных сварных соединений определяется путем визуального контроля на предмет определения сплошности и формирования шва, а при необходимости (по усмотрению руководителя сварочных работ) — с помощью неразрушающих физических методов контроля.

Качество пробных сварных соединений необходимо оценивать по нормам, предусмотренным для таких же производственных соединений. Пробные соединения должны быть идентичными или однотипными по отношению к тем производственным соединениям, которые будет сваривать проверяемый сварщик. Характеристика однотипных сварных соединений дана в «Правилах аттестации сварщиков».

1.2.3. Сварщики допускаются к тем видам работ, которые указаны в удостоверении. В удостоверении должны быть перечислены марки сталей или группы марок сталей в соответствии с «Правилами аттестации сварщиков», к сварке которых допускается сварщик.

1.2.4. Для сварки при температуре ниже минус 30°С сварщик должен предварительно сварить пробные стыковые образцы при температуре не выше указанной. При удовлетворительных результатах механических испытаний пробных образцов сварщик может быть допущен к сварке при температуре на 10°С ниже температуры сварки пробных образцов.

1.2.5. Руководство сварочными работами должно осуществлять лицо, имеющее документ о специальном образовании или подготовке в области сварки.

К руководству работами по сварке, контролю сварных соединений и операционному контролю допускаются ИТР, изучившие настоящий РД, соответствующие СНиП, рабочие чертежи изделий, производственно-технологическую документацию (ПТД) по сварке и методические инструкции по контролю. Знания ИТР и их профессиональная подготовка по сварочному производству должны быть проверены комиссией, назначенной приказом руководителя предприятия. Знания ИТР проверяются не реже одного раза в три года.

1.2.6. К выполнению работ по контролю качества сварных соединений допускаются контролеры, прошедшие специальную программу теоретического и практического обучения и получившие удостоверение на право выполнения работ по дефектоскопии сварных соединений соответствующим видом (способом) контроля. Контролеры по физическим методам контроля должны аттестовываться в соответствии с «Правилами аттестации специалистов неразрушающего контроля», утвержденными Госгортехнадзором России 18.

08.92 г.

1.2.7. Подготовку контролеров должны осуществлять специальные учебные заведения или подразделения профессиональной подготовки (учебные комбинаты, центры, курсы и т.п.) предприятий, выполняющие работы по контролю качества сварки и имеющие лицензию на право проведения таких работ.

Подготовка контролеров должна быть специализирована по методам контроля (ультразвуковая дефектоскопия, радиографирование и др.), а при необходимости — по типам сварных соединений, что должно быть указано в их удостоверениях. Каждый контролер может быть допущен только к тем методам контроля, которые указаны в его удостоверении. Контролер, имевший перерыв в работе (по данному виду контроля) свыше 6 месяцев, должен вновь сдать экзамены в полном объеме.

1.3. Основные положения организации сварочных работ

1.3.1. При разработке проекта производства работ (ППР) по монтажу металлоконструкций зданий должны быть учтены и отражены условия сборки конструкций под сварку, сварка и контроль сварных соединений.

В ППР должна быть заложена наиболее прогрессивная технология сборочно-сварочных работ с оптимальным уровнем механизации.

1.3.2. При организации и выполнении работ по сборке, сварке и контролю качества сварных соединений должны быть созданы все условия для соблюдения правил техники безопасности и пожарной безопасности в соответствии с требованиями следующих нормативных документов:

СНиП III-4-80. Техника безопасности в строительстве;

ГОСТ 12.3.003. Система стандартов безопасности труда. Работы электросварочные. Требования безопасности;

«Правил устройства электроустановок»;

«Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей»;

«Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей»;

«Санитарных правил при проведении рентгеновской дефектоскопии», N 2191-80;

«Санитарных правил при радиоизотопной дефектоскопии», N 1171-74*;
________________
* На территории Российской Федерации документ не действует.

Действуют СП 2.6.1.3241-14. — Примечание изготовителя базы данных.

«Санитарных правил по сварке, наплавке и резке металлов», N 1009-73;

«Правил пожарной безопасности при проведении сварочных и других огневых работ на объектах народного хозяйства»;

«Правил пожарной безопасности при производстве строительно-монтажных работ. ППБ 05-86″*.
________________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Следует руководствоваться Правилами противопожарного режима в Российской Федерации. — Примечание изготовителя базы данных.

1.3.3. Организация, выполняющая сборочно-сварочные работы, должна обеспечить надлежащее качество сварных соединений за счет:

применения исправного оборудования;

использования сварочных материалов надлежащего качества, прошедших соответствующий контроль;

выполнения технологических требований по сборке и сварке изделий, регламентированных ПТД;

выполнения операционного контроля процессов сборки и сварки;

своевременного выполнения контроля качества готовых сварных соединений.

1.3.4. Применение основных материалов (листов, профильного проката) и сварочных материалов (электродов, сварочной проволоки и флюсов), отличающихся от указанных в производственно-технологической документации (ПТД), может быть допущено по совместному техническому решению организации-разработчика ПТД, отраслевой специализированной организации и организации — производителя работ.

1.3.5. Порядок сборки и укрупнения монтажных блоков и последовательность работ должны обеспечивать возможность применения наиболее прогрессивных методов сварки. Для обеспечения надлежащего качества сварных соединений и повышения производительности труда при выполнении работ по сборке, сварке и контролю качества сварных соединений следует руководствоваться положениями, изложенными в настоящем разделе.

1.3.6. Способ сварки металлоконструкций на разных этапах их укрупнения и монтажа должен быть определен проектом производства работ (ППР).

При выборе способа сварки следует иметь в виду:

целесообразность применения механизированных способов сварки должна подтверждаться технико-экономическим расчетом;

автоматическую сварку под флюсом следует применять при укрупнительной сборке конструкций для швов значительной протяженности;

механизированная (полуавтоматическая) сварка самозащитной порошковой проволокой может быть применена при укрупнении и монтаже металлоконструкций для сварки швов в нижнем, наклонном и вертикальном положениях;

механизированную (полуавтоматическую) сварку в углекислом газе (проволокой сплошного сечения) следует использовать для укрупнительной и монтажной сварки металлоконструкций в любом положении шва при условии защиты места сварки от ветра.

В случаях, где не может быть использована автоматическая и механизированная сварка, должна применяться ручная дуговая сварка.

1.3.7. Численность инженерно-технических работников по сварке и наладчиков оборудования для механизированной сварки на строительно-монтажной площадке зависит от объема сварочных работ и числа работающих сварщиков. Она устанавливается в соответствии с положением о службе сварки строительно-монтажной организации.

1.3.8. Снабжение укрупнительной площадки и территории монтируемого или реконструируемого здания электропитанием для целей сварки следует выполнять с помощью разводок электросварочного тока на все участки укрупнительной площадки и монтируемого здания.

1.3.9. Сечение провода для присоединения источника питания для сварки к сети следует подбирать по данным табл.1.1. При ручной дуговой сварке электрододержатель соединяют со сварочной цепью гибким медным проводом с резиновой изоляцией марок ПРД, ПРИ, КОГ 1, КОГ 2, сечение которого необходимо выбирать в зависимости от сварочного тока: при токе до 100 А — не менее 16 мм, при 250 А — 25 мм, при 300 А — 50 мм. Длина гибкого провода должна быть не менее 5 м.

Таблица 1.1

Сечение провода для подсоединения к сети источников сварочного тока


Максимальный сварочный ток источника питания, А	Сечение медного* провода, мм, при напряжении сети, В
	220	380
300	16	10
500	35	16
1000	70	50
2000	—	120
4000	—	240

______________________
* Сечение алюминиевого провода должно быть в 1,5 раза больше.

1.3.10. При большом объеме сборочно-сварочных работ снабжение сборочных площадок и сооружаемого здания кислородом и горючим газом для резки следует осуществлять централизованным путем с помощью разводок от центра питания к постам резки. Целесообразность применения централизованной системы питания должна подтверждаться расчетом.

Разводку кислорода и горючего газа по зданию крупного промышленного объекта следует предусматривать в проекте как постоянную систему газоснабжения, остающуюся после окончания строительства для выполнения ремонтных работ в процессе эксплуатации объекта.

Централизованная разводка газа по стройплощадке выполняется как временное газоснабжение в соответствии с ППР.

1.3.11. В зависимости от местных условий в качестве горючего газа для резки используется ацетилен, пропан-бутан или природный горючий газ. Ацетилен для резки применяется лишь при значительной удаленности строительства от нефтеперегонных заводов и трубопроводов природного газа, когда технически невозможно или экономически нецелесообразно использовать пропан-бутан или природный газ.

1.3.12. Снабжение строительно-монтажных участков кислородом осуществляется от собственных стационарных кислородных установок (типа КГН-30, 2КГ-30 и др.), либо от газификационной станции, где жидкий кислород, доставляемый на объект в железнодорожных или автомобильных цистернах, газифицируется и направляется по газопроводу к рабочим местам или в кислородную рампу. Способ снабжения кислородом зависит от местных условий и должен подтверждаться расчетом.

1.3.13. Снабжение сжиженным пропан-бутаном должно осуществляться с помощью специальных автомобильных цистерн завода-поставщика. На строительно-монтажных участках сооружаются подземные резервуары, где хранится пропан-бутан; из резервуаров газифицированный пропан-бутан подается к местам потребления.

1.3.14. Проектирование, сооружение, испытание и эксплуатация трубопроводов кислорода и горючих газов должны производиться в соответствии с «Правилами безопасности в газовом хозяйстве» (Госгортехнадзор, 1992).

1.3.15. Свариваемые поверхности конструкции и рабочее место сварщика должны быть ограждены от дождя, снега, ветра и сквозняков.

При температуре окружающего воздуха ниже минус 10°С необходимо иметь вблизи рабочего места сварщика инвентарное помещение для обогрева, а при температуре ниже минус 40°С сварка должна производиться в обогреваемом тепляке, где температура должна быть выше 0°С.

1.3.16. На каждом строительно-монтажном участке должен быть оборудован в теплом отапливаемом помещении склад для хранения сварочного материала (электродов, проволоки и флюса). В складе должна поддерживаться температура не ниже 15°С, при этом относительная влажность не должна быть более 50%.

Сварочные материалы должны храниться отдельно по маркам, партиям и диаметрам в условиях, предохраняющих их от увлажнения и механических повреждений. Сварочный флюс должен храниться в герметичной таре.

В складе должны быть установлены печи для прокалки электродов, порошковой проволоки и флюса, сушильные шкафы с температурой до 150°С, обеспечивающие суточную потребность участка в электродах и проволоке.

1.3.17. Прокаленные электроды и порошковую проволоку следует выдавать на рабочее место в количестве, необходимом для работы сварщика в течение одной смены.

При сварке конструкций из сталей с пределом текучести более 390 МПа (40 кгс/мм) электроды, взятые непосредственно из прокалочной или сушильной печи, необходимо использовать в течение двух часов.

Хранение и транспортировку прокаленных сварочных материалов необходимо производить в закрытой таре: электроды — в специальных металлических пеналах, в упаковке из водонепроницаемой бумаги или в герметизированной оболочке из полиэтиленовой пленки, порошковую проволоку — в закрытых жестяных банках или в упаковке из водонепроницаемой бумаги.

1.3.18. Очистка и намотка проволоки в кассеты для механизированных способов сварки должны производиться на стационарном рабочем месте специально выделенным для этого рабочим. Все кассеты с намотанной проволокой должны иметь этикетки с указанием марки и диаметра проволоки.

1.3.19. Электросварщик для допуска к работе должен иметь на рабочем месте следующий минимальный набор инвентаря и инструмента: защитный щиток или маску, рукавицы, очки с прозрачными стеклами, молоток, зубило или крейцмессель для отбивки шлака, стальную щетку, личное клеймо, ящик или сумку для электродов с отделением для электродных огарков, соответствующие шаблоны для проверки геометрии шва. Рабочее место сварщика должно быть заранее подготовлено, очищено от посторонних предметов и освещено.

1.3.20. Сварку деталей из сталей с пределом текучести 345 МПа и более (С345 и выше) следует выполнять без перерыва до заполнения хотя бы половины толщины шва или по всей его длине или на участке длиной не менее 800-1000 мм (при длине шва более 1 м). При вынужденных перерывах в работе необходимо обеспечить медленное и равномерное охлаждение стыка любыми доступными средствами (например обкладкой стыка листовым асбестом), а при возобновлении сварки стык должен быть подогрет до температуры 120-160°С.

Не допускается никаких силовых воздействий на стык до окончания сварки.

1.3.21. Сваренный и зачищенный шов должен быть заклеймен сварщиком присвоенным ему номером или знаком (клеймом). Клеймо проставляется на расстоянии 40-60 мм от границы выполненного им (ими) шва сварного соединения: одним сварщиком — в одном месте, при выполнении несколькими сварщиками — в начале и конце шва. Взамен постановки клейм допускается составление исполнительных схем с подписями сварщиков.

1.3.22. При обнаружении в сварных соединениях в процессе сварки трещин или других недопустимых дефектов сварщик обязан прекратить проведение работ на этом сварном соединении и известить о случившемся мастера по сварке.

1.3.23. К сварке стыков разрешается приступать только после приемки мастером по сварке или прорабом по монтажу собранных стыков, о чем производится отметка в журнале сварочных работ.

2. ТРЕБОВАНИЯ К ОСНОВНЫМ МАТЕРИАЛАМ

2. 1. Для сварных металлоконструкций зданий применяются углеродистые и низколегированные стали в соответствии с ГОСТ 27772.

Химический состав и механические свойства основных марок сталей, применяющихся для металлоконструкций зданий, приведены в приложениях 2 и 3.

2.2. Поступающий на монтажный участок листовой и фасонный прокат должен иметь сертификат завода-изготовителя с указанием химического состава и механических свойств.

2.3. Входной контроль металла (листов, профильного проката) и конструктивных элементов металлоконструкций зданий, поступающих на предприятие для изготовления, укрупнения и монтажа, включает:

проверку наличия сертификата или паспорта, полноты приведенных в нем данных и соответствия этих данных требованиям стандарта, технических условий, проектной или конструкторской документации;

проверку наличия заводской маркировки и соответствия ее сертификатным или паспортным данным;

осмотр металла и конструктивных элементов для выявления поверхностных дефектов и повреждений, выводящих толщину металла за пределы минусовых отклонений, регламентированных ГОСТ 19903 и ГОСТ 19904;

осмотр и обмер (при наличии соответствующих указаний в ПТД) конструктивных элементов (узлов, блоков, ферм, стропил и др. ) для выявления деформаций, нарушающих геометрические формы и размеры конструкций, оговоренных проектно-конструкторской документацией.

2.4. При отсутствии сертификата или неполноте сертификатных данных применение этого металла может быть допущено только после проведения необходимых испытаний, подтверждающих соответствие металла всем требованиям стандарта или технических условий.

2.5. Входной контроль основных материалов (металла и конструктивных элементов) осуществляет организация — заказчик этих материалов. Результаты входного контроля должны быть переданы организации, осуществляющей изготовление или монтаж конструкций.

3. СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И КОНТРОЛЬ ИХ КАЧЕСТВА

3.1. Входной контроль сварочных материалов

3.1.1. Сварочные материалы перед использованием должны быть проконтролированы:

на наличие сертификата (на электроды, проволоку и флюс) с проверкой полноты приведенных в нем данных и их соответствия требованиям стандарта, технических условий или паспорта на конкретные сварочные материалы;

на наличие на каждом упаковочном месте (пачке, коробке, ящике, мотке, бухте и пр. ) соответствующих этикеток (ярлыков) или бирок с проверкой указанных в них данных;

на отсутствие повреждений упаковок и самих материалов;

на наличие для баллонов с газом соответствующего документа, регламентированного стандартом.

3.1.2. При отсутствии сертификатов на электроды и порошковую проволоку необходимо определять механические свойства стыковых сварных соединений, выполненных с применением этих материалов.

Сварные стыковые образцы следует испытывать на статическое растяжение, статический и ударный изгиб при температуре 20°С по ГОСТ 6996 в количестве, указанном в табл.3.1.

Таблица 3.1

Виды испытаний сварных соединений при отсутствии сертификатов на электроды и порошковую проволоку


Вид испытания	Число образцов (не менее)	Нормируемый показатель
Статическое растяжение	2	Временное сопротивление разрыву — не менее нижнего предела временного сопротивления основного металла, регламентированного ГОСТ
Статический изгиб	2	Угол статического изгиба, град. , для сталей толщиной, мм:
		углеродистых —
		до 20, не менее 100
		св. 20, не менее 80
		низколегированных —
		до 20, не менее 80
		св. 20, не менее 60
Ударный изгиб металла шва	3	Ударная вязкость — не менее величины, указанной в технологической документации на монтажную сварку данной конструкции

Показатели механических свойств определяются как среднее арифметическое от числа испытанных образцов.

В случае расхождения сертификатных данных или результатов испытаний (при отсутствии сертификата) с требованиями соответствующего НТД данная партия электродов и порошковой проволоки к использованию не допускается.

3.1.3. При отсутствии сертификата на сварочную проволоку сплошного сечения или неполноте указанных в нем данных проводится химический анализ проволоки, результаты которого должны удовлетворять требованиям, приведенным в приложении 6. При неудовлетворительных результатах химического анализа проводят повторный анализ на удвоенном числе проб, который является окончательным.

3.1.4. При обнаружении повреждения или порчи упаковки или самих материалов вопрос о возможности их использования решается руководителем сварочных работ совместно с ОТК (СТК) предприятия (организации).

3.2. Электроды для ручной дуговой сварки

3.2.1. Для ручной дуговой сварки металлоконструкций из углеродистых и низколегированных сталей должны применяться электроды, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 9466 и ГОСТ 9467.

3.2.2. Тип электрода по ГОСТ 9467 для сварки металлоконструкций должен быть указан в чертежах. В случае отсутствия таких указаний выбор типа электрода должен производиться в зависимости от группы конструкций, климатического района эксплуатации конструкций и характеристики свариваемой стали по пределу текучести согласно ГОСТ 27772 (см. табл.3.2.).

Выбор конкретной промышленной марки электрода следует производить по табл.3.3.

В приложениях 4 и 5 приведены химический состав и механические свойства наплавленного металла соответственно отечественных и зарубежных электродов. Применение электродов, не указанных в табл. 3.3, должно быть согласовано с отраслевой специализированной организацией.

3.2.3. Электроды должны храниться в условиях, исключающих возможность увлажнения или повреждения покрытия (на складе, отвечающем требованиям п.1.3.16 настоящего РД).

3.2.4. Электроды перед сваркой производственных сварных соединений должны быть прокалены по режиму, приведенному в сертификате или паспорте завода-изготовителя на данную марку электродов. В случае отсутствия таких данных режим прокалки выбирается по табл.3.4.

Примечание. Импортные электроды прокаливают по тому же режиму, что и отечественные с аналогичным типом покрытия.

Таблица 3.2

Область применения электродов для сварки строительных металлоконструкций


Группы конструкций в климатических районах (определяются проектом и проставляются в чертежах КМ)	Обозначение стали по ГОСТ 27772 (характеристика стали по пределу текучести)	Тип электрода по ГОСТ 9467
Группы 2, 3 и 4 — во всех районах, кроме , , и	С235, С245, С255, С275, С285	Э42, Э42А, Э46, Э46А, Э50А
	С345, С345Т, С345Д, С345К*, С375, С375Т, С375Д, С390, С390Д, С390Т, С390К, С440, С440Д	Э50А
Группа 1 — во всех районах	С235, С245, С255, С275, С285	Э42А, Э46А, Э50А
Группы 2, 3 и 4 — во всех районах , , и	С345, С345Т, С345Д, С345К*, С375, С375Т, С375Д, С390, С390Д, С390Т, С390К, С440, С440Д	Э50А

____________________
* Для сварки стали С345К с повышенным содержанием фосфора следует применять электроды марок ОЗС-18 и КД-11.

3.2.5. Электроды с основным (фтористо-кальциевым) покрытием следует использовать в течение 5 суток после прокалки, остальные электроды — в течение 15 суток, если их хранить на складе с соблюдением требований п.1.3.16 настоящего РД.

Таблица 3.3

Типы и промышленные марки электродов


Тип электрода по ГОСТ 9467	Промышленные марки электродов
Э42	АНО-6, АНО-6М, АНО-1, АНО-17, ОЗС-23*
Э42А	УОНИ-13/45, СМ-11*, ЦУ-6
Э46	МР-3, ОЗС-4, АНО-4, АНО-18, АНО-24, ОЗС-6, АНО-19, АНО-13, ОЗС-21, АНО-20, ОЗС-12*
Э46А	УОНИ-13/55К, ОЗС-22Р, ТМУ-46*
Э50А	ЦУ-5, УОНИ-13/55, ТМУ-21У, УП-1/55, ИТС-4С, ЦУ-7, АНО-11, ОЗС-18, АНО-9, АНО-10, КД-11, ЦУ-8, ТМУ-50*

_______________
* Электроды, помеченные звездочкой, предназначены для сварки как на переменном, так и на постоянном токе; остальные электроды — для сварки на постоянном токе обратной полярности.

Примечания. 1. Электроды ОЗС-18 применяются для сварки атмосферокоррозионностойкой стали (С345К) преимущественно толщиной до 15 мм;

2. Электроды ОЗС-12 наиболее пригодны для сварки тавровых соединений с получением мелкочешуйчатых вогнутых швов.

3. Электроды АНО-13 применяются для сварки вертикальных угловых, нахлесточных и стыковых (в разделку) швов способом «сверху — вниз». Обладают низкой стойкостью к образованию пор и кристаллизационных трещин.

4. Электроды АНО-19 особенно эффективны при сварке длинными швами листового металла толщиной 3-5 мм. Обеспечивают высокую стойкость сварных швов против образования пор и кристаллизационных трещин.

Таблица 3.4

Режимы прокалки электродов, порошковой проволоки и флюсов


Марка сварочного материала	Режимы прокалки электродов перед использованием
	Температура, °С	Время (продолжительность) прокалки, час (допуск +0,5 ч)

с основным покрытием — УОНИ-13/45, СМ-11, УОНИ-13/55К, ЦУ-5, ЦУ-6, ЦУ-7, УОНИ-13/55, ТМУ-21У, УП-1/55, ИТС-4С, АНО-11, ОЗС-18, АНО-9, АНО-10, ЦУ-8, ТМУ-46, ТМУ-50, КД-11	360-400	2,0
с рутиловым и ильменитовым покрытием — АНО-6, АНО-6М, АНО-1, АНО-17, ОЗС-23, МР-3, ОЗС-4, АНО-4, АНО-18, АНО-24, ОЗС-6, АНО-19, АНО-13, ОЗС-21, АНО-20, ОЗС-22Р, ОЗС-12	140-190	1,0
Порошковая проволока
ПП-АН1	150-180	1,0
ПП-АН3, ПП-АН7	230-250	2,0
СП-2	190-210	1,5
СП-3	190-210	1,5
ППТ-13	160-180	1,0
ПП-АН11	240-250	2,0
Флюсы
ОСЦ-45, ОСЦ-45М, АН-348А, АН-348АМ, АНЦ-1	300-400	1,0
АН-17М, АН-43, АН-47, АН-60	400-450	2,0
ФЦ-16	600-640	4,0
АН-42, АН-42М	630-670	4,0

По истечении указанного срока электроды должны быть перед применением повторно прокалены. Прокалка электродов может проводиться не более трех раз, не считая прокалки при их изготовлении. В случае хранения электродов в сушильном шкафу при температуре 60-100°С срок использования их не ограничивается.

3.2.6. Перед применением электродов независимо от наличия сертификата должны быть проверены сварочно-технологические свойства каждой партии.

Проверка сварочно-технологических свойств электродов должна поручаться опытному дипломированному сварщику и выполняться в соответствии с пп.5.7-5.10 ГОСТ 9466. Результаты проверки оформляются актом, форма которого приведена в приложении 15.

Перед выдачей электродов сварщику необходимо убедиться в том, что электроды были прокалены и срок действия прокалки не истек.

Примечание. При наличии на этикетках пачек номера замесов обмазки электродов (в пределах одной партии) рекомендуется проводить контроль сварочно-технологических свойств электродов каждого замеса.

3. 2.7. Сварочно-технологические свойства электродов необходимо определять при сварке в потолочном положении одностороннего таврового образца из двух пластин размером 180х140 мм.

Сварку выполняют в один слой. После сварки таврового образца сварной шов и излом по шву осматривают. Для облегчения разрушения образца следует сделать надрез по середине шва со стороны усиления глубиной 1,5-2 мм.

3.2.8. Толщину пластин и катет шва при сварке тавровых образцов выбирают в зависимости от диаметра электрода:


Диаметр электрода, мм	Св. 2 до 3 вкл.	Св. 3 до 4 вкл.	Св. 4
Толщина пластины, мм	6-10	10-16	14-20
Катет шва, мм	4-5	6-8	8-10

Пластины для проверки сварочно-технологических свойств электродов должны быть изготовлены из стали той марки, для сварки которой могут быть использованы проверяемые электроды в соответствии с табл. 3.2.

3.2.9. Сплошность металла шва, определяемая в изломе образца, должна отвечать требованиям, предъявляемым к сварным соединениям по результатам радиографического контроля (см. приложение 14, табл. П14.3).

3.2.10. Сварочно-технологические свойства электродов должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9466. Основные из этих требований следующие:

дуга должна легко зажигаться и стабильно гореть;

покрытие должно плавиться равномерно, без чрезмерного ра

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.

Плюсы:

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.

Недостатки:

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.

Сварка двутавровых балок между собой и со швеллером способом встык и под углом

Стальные балки, имеющие в поперечном сечении форму двутавра, сконструированы для универсального применения в машиностроении и строительстве. При изучении характера напряжений, возникающих в нагружаемых изделиях, имеющих сплошное сечение, была выявлена неравномерность их распределения.

Были определены участки сечения деталей, имеющие наибольшие значения напряжения. В результате этого возникла идея создания изделия с такой формой сечения, где масса металла сконцентрирована в наиболее нагруженных участках. Так появилось двутавровое сечение.

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).

Технология производства

В типовом варианте, двутавровая балка получают из трех листовых заготовок: стенки и двух полок, привариваемых к её торцам под прямым углом. Изготовление осуществляется на специализированных сборочных линиях, настроенных на выпуск балки определенного размера.

Заготовки перемещаются на специальных катках и предварительно закрепляются в нужном положении зажимными устройствами, оснащенными гидравлическим или пневматическим приводом.

На зафиксированном зажимным устройством участке собираемой балки делаются прихватки сваркой по поясному шву. После этого, балка перемещается по каткам, вновь закрепляется, и сваркой прихватывается следующий ее участок.

Поясной шов проваривается окончательно после того, как вся конструкция оказывается предварительно скреплённой сварными прихватками.

Сварка тавровых соединений стенки с полками осуществляется в автоматическом режиме под слоем флюса. Процесс автоматической сварки может выполняться разными приспособлениями. Это могут быть сварочные манипуляторы, горелки которых варят, перемещаясь по заданным траекториям посредством шарнирных соединений с несколькими степенями свободы.

Также могут применяться более простые устройства типа самоходных сварочных тракторов, гораздо больше подходящих для создания прямолинейных соединений.

Еще один класс устройств, способных автоматически сваривать поясные швы двутавровых балок, это консольные или портальные установки. В их состав, кроме собственно сварочного оборудования, входит аппаратура слежения и контроля качества сварного шва, а также устройства подачи флюса и последующей очистки шва от его остатков.

Такие установки осуществляют сварку под оптимальным углом, составляющим 45 °, чем обеспечивается наиболее благоприятное расположение сварочной ванны, и соответственно, высокое качество сварного шва.

Интенсивный нагрев заготовок в процессе сварки приводит к короблению полок. По этой причине процесс сборки двутавровых балок включает процедуру их выравнивания, осуществляемую на специальных машинах для исправления грибовидности.

На завершающей стадии изготовления производится фрезерная обработка торцов изделия.

Замена швеллерами

На практике при возведении строительных конструкций для получения двутаврового сечения иногда используется сварка швеллеров между собой. Если швеллеры применяются взамен предусмотренных проектом двутавровых балок, такая замена должна согласовываться.

Согласование использования альтернативного материала отражается изменениями, вносимыми в соответствующие разделы рабочего проекта. Возможность замены определяется по результатам поверочных расчётов на прочность, выполняемых проектировщиками.

Способ применяемой сварки швеллеров между собой также определяется расчётом. Это может быть сварка непрерывным или прерывистым швом, либо с применением соединительных накладок.

При сварке швеллеров непрерывным швом, в результате температурных деформаций металла, может произойти скручивание профиля. Избежать этого явления можно, применяя специальные струбцины, а также, накладывая сварочные швы небольшими участками, чередуя при этом стороны соединяемых профилей.

При необходимости удлинить такую конструкцию, осуществляют сварку швеллеров встык. Места стыковых сварочных швов швеллеров, образующих двутавр не должны совпадать друг с другом. Для усиления конструкции сварной шов можно укрепить с помощью накладки.

Способы соединения двутавров

При осуществлении монтажа балочных конструкций выполняются сварные соединения элементов в различных сочетаниях. Среди них можно выделить типовые способы соединение двутавровых балок.

Встык

Для соединения способом «встык» свариваемые фрагменты стыкуют предварительно обработанными торцами. Обработка состоит в том, что на торцевых срезах выполняют угловые скосы для более глубокой проварки соединения.

Учитывая несущие функции двутавровых балок, их соединение не ограничивается выполнением торцевых швов. Для усиления участка стыковки обычно применяют четыре накладки – по одной на каждую из полок, и по одной на каждую из сторон стенки.

Накладки представляют собой прямоугольники из листового металла. Они накладываются поверх соединительного шва, затем привариваются по периметру. Накладки на полки делают на всю ширину полки двутавровой балки, накладки на стенку – на всю высоту стенки.

Под прямым углом

Такое соединение осуществляется между главной и второстепенной несущими двутавровыми балками каркасной конструкции, находящимися на одном уровне. В этом соединении главная балка служит опорой второстепенной.

Сварочные работы выполняются в следующей последовательности. В верхней полке главной двутавровой балки делают вырез в форме равнобедренного треугольника с углом, близким к прямому.

Верхняя полка второстепенного двутавра вырезается под вставку в треугольный вырез главнойдвутавровой балки, а нижняя его полка срезается на величину половины ширины.

В результате должно получиться следующее. Плотное совмещение вырезов верхних полок двутавров, стыковка торца стенки второстепенной двутавровой балки с боковой поверхностью стенки главного двутавра и прилегание среза нижней полки второстепенной двутавровой балки к полке главного двутавра.

Полученное таким образом совместное закрепление заподлицо двух перпендикулярных двутавровых балок усиливается привариваемой снизу листовой накладкой.

Сваривание двутавра со швеллером под прямым углом

Это соединение выполняется, если второстепенной двутавровой балкой служит швеллер. Если стенки двутавра и швеллера одинаковы по высоте, можно поступить следующим образом.

Верхняя полка швеллера срезается род углом 45 °, на верхней полке двутавровой балки делается аналогичный по форме вырез. Нижняя полка швеллера отрезается с таким расчетом, чтобы при стыковке срез совместился с нижней полкой двутавра, а стенка швеллера уперлась в стенку двутавра. Так же, как и в предыдущем случае, соединение укрепляется накладкой снизу.

Инженерная мысль не стоит на месте. Кроме описанных технологий сварки могут применяться вновь созданные, на смену устаревающему сварочному оборудованию приходит обновленное, модернизированное или принципиально новое. Не исключено, что и традиционная сварка когда-нибудь уступит место другой технологии неразъемных соединений.

расчет, характеристики и виды колонного двутавра

Двутавр – вид фасонного стального проката, востребованный для создания металлоконструкций, испытывающих значительные нагрузки. Для сооружения несущих колонн обычно используют широкополочные и колонные стальные двутавры, имеющие параллельные внутренние грани полок.

Колонные и широкополочные двутавровые балки: основные характеристики

Для изготовления металлопродукции, работающей в нормальных условиях, востребованы углеродистые стали обыкновенного качества – спокойные и полуспокойные. Для продукции ответственного назначения – низколегированные марки типа 09Г2С. Способы производства – горячая прокатка и сварка. Горячекатаные изделия регламентируются ГОСТом 26020 или СТО АСЧМ 20-93. Сортамент двутавра в этих двух нормативных документах немного различается.

По сравнению с нормальными, широкополочные и колонные двутавры обладают увеличенной шириной полок, толщиной полок и стенок. Такая усиленная конструкция обеспечивает высокую прочность и жесткость изделий, но увеличивает их массу. При правильном расчете конструкции из двутавров устойчивы не только к статическим, но и динамическим усилиям.

Таблица размерных характеристик колонных и широкополочных двутавров

Диапазон характеристик	Двутавровые балки
Диапазон характеристик	Широкополочные	Колонные
Высота стенки, мм	193-718	196-431
Ширина полки, мм	150-320	199-400
Толщина стенки, мм	6,0-23,0	6,5-23,0
Толщина полки, мм	9,0-36,5	10-33,5
Масса 1 м, кг	30,6-305,9	41,3-290,8
Количество метров в тонне	3,27-32,7	3,44-24,21

Применение двутавра для изготовления центрально-сжатых колонн

Функциональное назначение таких колонн – передача нагрузок, действующих сверху, на основание строения, а через него – на почву. На эти конструктивные элементы оказывают давление продольные силы, приводящие к равномерному сжатию поперечного сечения.

Конструктивные составляющие центрально-сжатых колонн:

Оголовок. Предназначен для фиксации на нем расположенных выше конструкций.
Стержень. Главный несущий элемент.
База колонны из двутавра. Крепится к основанию анкерными болтами. Служит для распределения приложенного усилия по поверхности фундамента.

Колонны из двутавра по виду сечения стержня разделяют на – сквозные (решетчатые) и сплошные. По высоте сечение может быть постоянным по размеру или переменным. При расчете оптимальной конструкции колонны принимают во внимание:

величину прилагаемого усилия;
эксплуатационные условия;
возможности изготовления;
удобство примыкания элементов, обеспечивающих дополнительное поддержание конструкции.

Особенности конструкции центрально сжатых сплошных и решетчатых колонн

Для изготовления колонных конструкций со сплошным и решетчатым сечением используется металлопродукция различных типов.

Со сплошным сечением

При производстве этих колонн может использоваться колонный и широкополочный прокатный двутавр, а также сварная продукция с поперечным сечением Н-образной конфигурации. Сварной двутавр производится соединением трех листов стали с помощью экономичной индустриальной автоматической сварки. Сечение такой продукции бывает не только постоянным, но и переменным, обеспечивающим возможность экономии металла.

С решетчатым сечением

Такие конструкции состоят из двух вертикальных ветвей, которые связывают раскосами или планками. Жестко соединенные ветви работают совместно и обеспечивают значительную устойчивость и надежность. Оси, проходящие через ветви, называют «материальными», параллельно им – «свободными».

Наиболее прочным вариантом является соединение ветвей решеткой треугольной формы, изготовленной из раскосов. Такая решетка в плоскости грани представляет собой ферму, воспринимающую осевые силы. Применяется при значительном разносе ветвей – до 800 мм – и/или величине осевого усилия 2500 кН и более.

Дистанция между полками двух ветвей определяется в соответствии с условиями равноустойчивости стержня. Однако рекомендуется его делать более 15 см для возможности периодического окрашивания внутренних поверхностей, что необходимо для их защиты от коррозионного разрушения.

изготовление и производство стальной двутавровой, как посчитать местную устойчивость стенки, ту – Определенных деталей и элементов на Svarka.guru

Двутавровые балки — популярный в строительстве и конструировании механизмов элемент. Они имеют в сечении форму буквы «Н» и несут высокие нагрузки, экономя металл по сравнению с полнотелыми конструкциями. Сварная балка имеет ряд преимуществ перед полученной способом горячей штамповки. Она может иметь переменное сечение, что важно для наилучшего распределения нагрузок по длине. Двутавры применяются и в частном строительстве.

Что собой представляет?

По способу производства двутавровые балки различают на сварные и горячекатаные.

Сварной двутавр собирается из трех полос прочной высокоуглеродистой стали с помощью электродуговой сварки.

Преимуществами такой конструкции перед горячекатаными являются:

способность нести высокие нагрузки, это делает элемент пригодным для перекрытия больших пролетов;
специальный профиль увеличивает жесткость и сопротивляемость изгибу, поскольку верхняя полоса работает на сжатие, а нижняя — на растяжение;
способность работать в сложных условиях, при перепадах температур и влажности, в агрессивных средах;
после прочностного расчета снизить погонную массу проката и совокупную массу конструкций;
возможность изготовления балок ассиметричного и переменного по длине сечения.

Двутавры прекрасно подходят для строительства быстровозводимых сооружений. Широко используют их как в коммерческом и промышленном, так и в общественном и частном строительстве.

Несмотря на высокий вес стальных балок, их повышенная несущая способность позволяет заметно снизить общий вес здания.

Процесс изготовления

Технология изготовления сварных двутавровых балок не слишком сложна, однако необходимо строго соблюдать ее требования на каждом этапе обработки. Ошибки неминуемо приводят к снижению жесткости конструкции. Обычно они производятся согласно требованиям ГОСТ. Допускается выпуск их и по техническим условиям предприятия. ТУ на изготовление стальных сварных двутавровых балок предусматривают разбиение процесса на следующие этапы:

Проектно-расчетный. На этом этапе следует рассчитать нагрузки, которые должна выдерживать конструкция. По формулам прикладной механики (так любимый студентами сопромат) рассчитывается прочность и жесткость конструкции, определяются ее геометрические размеры и требования к материалу. Строятся рабочие чертежи.
Раскрой заготовок. Они нарезаются из металлического листа с помощью установки газовой, плазменной или лазерной резки. Обязательно берутся пробы металла и отправляются в лабораторию для подтверждения химического состава и физико-механических свойств.
Фрезеровка заготовок. С продольных торцов снимаются фаски, разделываются кромки сварных швов.
Сборочные операции. Детали помещают в специальную оснастку, точно фиксирующую заготовки в правильном положении друг относительно друга и исключающие тепловые деформации изделия. Уникальные по конструкции изделия и малые серии сваривают вручную, при массовом производстве используются сварочные автоматы. Обычно сборку проводят в два этапа: на первом собирают Т- образный профиль, на втором к ней доваривают вторую полосу. Способ ведения электрода выбирают в зависимости от толщины листа, для обеспечения полного провара и качественной геометрии шва. Особо толстые изделия приходится заваривать в несколько проходов.
Правочные операции. После завершения всех швов необходимо проверить и поправить в случае необходимости все отклонения полученного изделия от заданных геометрических форм. Для этого применяют горячие или холодные правочные станы с массивными валками, корректирующими все возникшие в ходе сварки балки деформации.

[stextbox id=’info’]В качестве дополнительной отделки к технологии может быть добавлена дробеструйная обработка. Она сбивает окалину и шлаки и уплотняет приповерхностный слой металла, повышая прочность изделия.[/stextbox]

Как самостоятельно сварить?

Браться за эту непростую для домашней мастерской операции имеет смысл тем умельцам, у которых уже есть достаточный опыт сварочных работ. Или же есть возможность привлечь опытного сварщика. В качестве заготовок потребуется стальной лист из высоколегированных прочных сплавов. Лучше, если раскрой проведут на металлобазе с помощью стационарной установки. При раскрое с помощью газового резака потери дорогостоящего металла будут заметными.

Потребуется также оборудование для сварки двутавра под флюсом или в атмосфере защитных газов.

После сборки и правки изделие необходимо будет полностью зачистить и покрыть краской для защиты от коррозии.

Как избежать деформации?

Если просто сварить швы балки, то тепловые деформации практически неизбежны. Изделии поведет, выгнет или закрутит винтом. Чтобы максимально снизить риск возникновения искривлений, следует соблюдать следующее описание технологии:

сборку проводят на специальном стапеле, наклоненном под углом 45о, это позволяет сформировать ровный шов с правильным катетом;
сваривают две полосы в Т-образный тавр;
сначала прихватывают заготовки точечной сваркой через каждые 10-15 см;
далее проваривают шов с двух сторон с обязательной перекантовкой, так, чтобы гипотенуза шва была горизонтальна;
проводят правку с помощью ручных или механизированных вальцов;
повторяют операции для третьей полосы.

[stextbox id=’info’]Используется также способ проварки швов начиная с торцов навстречу друг другу.[/stextbox]

Узлы крепления

Для успешного использования двутавра необходимо правильно сопрягать ее с другими элементами строительных конструкций- стенами, колоннами, перекрытиями. Наиболее важным является сопряжение с опорной поверхностью. Типовые проекты предусматривают следующие сварные соединения балки с колонной:

Жестким. Балку приваривают к торцевой пластине, а уже ее крепят к стальной колонне или закладному элементу кирпичной кладки. При этом нет необходимости разделки кромок торцов. Используется для высоконагруженных конструкций.
Шарнирным, или подвижным. С двух сторон привариваются накладки в плоскостях, параллельных продольной оси. Накладки обрезают и обваривают косыми швами. Нагрузка, которую может выдержать такое соединение, ниже, чем в случае жесткого сопряжения. Для строительства индивидуального дома ее вполне достаточно.
Существует еще один способ шарнирного соединения: на болтах или заклепках, вставленных в просверленные в торце отверстия.

Жесткий: для статических нагрузок

Двутавр опирается на середину опорной колонны. Обеспечивается высокая устойчивость постройки. Возможен вариант с креплением двутавра сбоку. В этом случае колонну придется усилить, чтобы она выдерживала дополнительные нагрузки на изгиб.

Если длины имеющихся балок не хватает для перекрытия на пролет 10 м, то две балки соединяют в стык с помощью накладных пластин. Сварка двутавра встык производится так, чтобы между торцами оставался небольшой зазор для компенсации возможного теплового расширения.

Жесткое соединение выполняют сварным или заклепочным.

Шарнирный: для динамических

Шарнирный способ опирания используют там, где возможны переменные, или динамические нагрузки. Это чаще происходит в зданиях промышленного назначения, в частных домах он используется реже. Для такого соединения формируется опорное ребро на опорном столике. Сюда передается вся нагрузка. Столик делают из высокопрочной листовой стали, на 20-30 мм шире, чем ребро двутавра.

Дефекты

Дефекты снижают прочность и срок службы изделия. При выполнении сварного соединения возникают дефекты, связанные с:

нарушением технологии сварки двутавровой балки;
браком в заготовке;
браком в сварочных материалах;
термическими деформациями.

Последний вид дефектов наиболее часто встречается при самостоятельном изготовлении сварных балок.

Области применения

Области применения сварных двутавровых балок в строительстве включают в себя:

несущие конструкции, колонны, раскосины;
перекрытия как небольших помещений, так и больших пролетов;
опоры технологического оборудования;
консоли угловых кранов;
выносные конструкции: мостики, балконы.

Изделие используется во всех отраслях строительства: промышленное и частное, многоквартирные дома и общественные здания.

Виды

Наиболее часто в строительстве используются сварные двутавры следующих видов:

Для перекрытий и подвесных путей. Профиль сечения имеет короткие стенки по отношению к главному ребру.
Для укрепления шахт. Стенки больше, чем главное ребро;
Обычной ширины, стенки равны ребру, используются для вертикальных опорных конструкций: колонн, пилонов и т.п.

Типы двутавровых балок в зависимости от основных размеров.

В зависимости от точности изготовления балки подразделяются на продукцию обычной точности и высокоточную.

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.

Балка сварная двутавровая. Сварные двутавровые балки: виды и технология сварки

Что собой представляет?

По способу производства двутавровые балки различают на сварные и горячекатаные.

Преимуществами такой конструкции перед горячекатаными являются:

способность нести высокие нагрузки, это делает элемент пригодным для перекрытия больших пролетов;
специальный профиль увеличивает жесткость и сопротивляемость изгибу, поскольку верхняя полоса работает на сжатие, а нижняя — на растяжение;
способность работать в сложных условиях, при перепадах температур и влажности, в агрессивных средах;
после прочностного расчета снизить погонную массу проката и совокупную массу конструкций;
возможность изготовления балок ассиметричного и переменного по длине сечения.

Процесс изготовления

Проектно-расчетный. На этом этапе следует рассчитать нагрузки, которые должна выдерживать конструкция. По формулам прикладной механики (так любимый студентами сопромат) рассчитывается прочность и жесткость конструкции, определяются ее геометрические размеры и требования к материалу. Строятся рабочие чертежи.
Раскрой заготовок. Они нарезаются из металлического листа с помощью установки газовой, плазменной или лазерной резки. Обязательно берутся пробы металла и отправляются в лабораторию для подтверждения химического состава и физико-механических свойств.
Фрезеровка заготовок. С продольных торцов снимаются фаски, разделываются кромки сварных швов.
Сборочные операции. Детали помещают в специальную оснастку, точно фиксирующую заготовки в правильном положении друг относительно друга и исключающие тепловые деформации изделия. Уникальные по конструкции изделия и малые серии сваривают вручную, при массовом производстве используются сварочные автоматы. Обычно сборку проводят в два этапа: на первом собирают Т- образный профиль, на втором к ней доваривают вторую полосу. Способ ведения электрода выбирают в зависимости от толщины листа, для обеспечения полного провара и качественной геометрии шва. Особо толстые изделия приходится заваривать в несколько проходов.
Правочные операции. После завершения всех швов необходимо проверить и поправить в случае необходимости все отклонения полученного изделия от заданных геометрических форм. Для этого применяют горячие или холодные правочные станы с массивными валками, корректирующими все возникшие в ходе сварки балки деформации.
В качестве дополнительной отделки к технологии может быть добавлена дробеструйная обработка. Она сбивает окалину и шлаки и уплотняет приповерхностный слой металла, повышая прочность изделия.

Как самостоятельно сварить?

Потребуется также оборудование для сварки двутавра под флюсом или в атмосфере защитных газов.

Как избежать деформации?

сборку проводят на специальном стапеле, наклоненном под углом 45о, это позволяет сформировать ровный шов с правильным катетом;
сваривают две полосы в Т-образный тавр;
сначала прихватывают заготовки точечной сваркой через каждые 10-15 см;
далее проваривают шов с двух сторон с обязательной перекантовкой, так, чтобы гипотенуза шва была горизонтальна;
проводят правку с помощью ручных или механизированных вальцов;
повторяют операции для третьей полосы.

Узлы крепления

Жестким. Балку приваривают к торцевой пластине, а уже ее крепят к стальной колонне или закладному элементу кирпичной кладки. При этом нет необходимости разделки кромок торцов. Используется для высоконагруженных конструкций.
Шарнирным, или подвижным. С двух сторон привариваются накладки в плоскостях, параллельных продольной оси. Накладки обрезают и обваривают косыми швами. Нагрузка, которую может выдержать такое соединение, ниже, чем в случае жесткого сопряжения. Для строительства индивидуального дома ее вполне достаточно.
Существует еще один способ шарнирного соединения: на болтах или заклепках, вставленных в просверленные в торце отверстия.

Жесткий: для статических нагрузок

Жесткое соединение выполняют сварным или заклепочным.

Шарнирный: для динамических

Производство сварной балки

Наш завод по производству сварных конструкций занимается производством балок самой разной конструкции. Любая сварная балка, которою мы изготавливаем, специально рассчитывается под условия эксплуатации и определенные нагрузки. Мы подберем для клиентов не только форму сварной балки, но подскажем, какой металл выбрать для сварного двутавра. Также, исходя из проектной документации, выберем оптимальное оформление сварной конструкции. Наш завод по производству балки возьмет на себя всю ответственность по изготовлению балок из любого типа металла.

Мы и наше производство обладаем всеми необходимыми производственными и техническими мощностями, которые гарантируют необходимые объемы готовых изделий из металлопроката (сварные конструкции), также их качество и надежность. Наши квалифицированные работники выполняют все виды сварочных работ, четко придерживаются данных из проектной документации. Автоматизированное производство позволяет изготавливать сварные конструкции (балки) самой разной сложности по индивидуальным параметрам.

Технология изготовления сварной балки

Каждое производство имеет свои нормы и технологию, изготовление сварных конструкций (балок) не исключение. Технология изготовления балки включает пять основных пунктов:

Разделение листового металла на полосы. Металлический лист на станках с ЧПУ разрезается по необходимым параметрам. Наше современное оборудование позволяет распускать металл на части со скоростью до одного метра в минуту, что довольно быстрое производство.
Фрезеровка кромок. Благодаря этой процедуре обеспечивается надежность и необходимая плотность будущих швов и самой сварной конструкции. Весь процесс происходит на специализированном оборудовании.
Сборка балки. Если все элементы изготовлены с точным соблюдением проектных данных, то процесс сборки балки не предоставляет особых затруднений. Необходимо в точности соблюдать симметрию и перпендикулярность деталей.
Сварка элементов. Этот процесс полностью автоматизирован, сварные швы контролируются специальными приборами.
Правка геометрии балок. Во время изготовления балок, часто наблюдается смещение полок и стенок. Необходимо тщательно следить за всем процессом производства, и когда это необходимо поправлять расположение элементов.

Завод по изготовлению балок

Наш завод по изготовлению балок уже много лет изготавливает сварные конструкции для каркасов зданий. В цехах нашего завода используется самое передовое техническое оснащение, которое позволяет наладить изготовление изделия самого высокого класса. Балки изготавливаются из горячекатаной стали и свариваются в углекислой среде с помощью автоматической сварки под флюсом. Все сварные (конструкции) балки соответствуют необходимым нормам, в том числе ГОСТ 26020-83 и СТО АСЧМ 20-93

От качества балок непосредственно зависит долговечность и надежность всего сооружения, и экономить на безопасности уж точно не стоит. Доверяя изготовление балок опытному и ответственному заводу, Вы гарантированно получаете только высококачественные изделия. Наши сварные конструкции (балки) проверены временем. Если вам необходимо реализовать заказ на изготовление балок, более профессионального производителя, чем наш завод, не найти! Доверяйте только лучшим!

Технологии производства сварных балок

Следующей важной причиной является необходимость изготовления балки с размером более 1000 мм. Такие изделия часто применяются в качестве несущих конструкций для подкрановых путей. Мостовые краны большой грузоподъемности требуют применения мощных двутавров большого номера, но они не прокатываются. Выход один – производство сварной балки. Подобные ситуации, когда нагрузки превышают возможности горячекатаных балок, встречаются достаточно часто.

Последним фактором в пользу сварных двутавров является возможность получения специальных размеров и геометрии, под заказ. Технология прокатки обеспечивает очень широкий ассортимент размеров и соотношений ширины полок к высоте, но изготовление сварной балки с иной геометрией принципиально, ни чем не ограничено.

Колонны сварные из двутавра

Колонный двутавр редко используется в качестве балок перекрытия, или других элементов, не связанных с вертикальной нагрузкой. Широкие и толстые полки практически не дают преимущества при горизонтальной нагрузке, при этом значительно увеличивают расход металла. В итоге колонный двутавр имеет самый большой вес погонного метра среди двутавров, главным его предназначением остаются колонны, в ином качестве его использовать не выгодно.

В связи с этим, заказывая в нашей компании сварные балки для колонн, строители получают дополнительное преимущество по сравнению с приобретением горячекатаного проката. Покупатель может сразу получить не просто колонный двутавр, а полностью готовые к установке колонны. Изделие будет точно соответствовать всем размерам. В заводских условиях, в соответствии с чертежами будут просверлены необходимые отверстия, на колонну будут установлены все дополнительные элементы необходимые по проекту.

Операции сварки будут выполнены в соответствии с ГОСТами и с обязательным контролем качества. При необходимости колонны будут загрунтованы и покрашены.

Преимущества сварных двутавровых балок

Сварные балки, по сравнению с горячекатаными двутаврами, часто являются более выгодными. К их основным преимуществам относятся:

меньший вес. Использование металлических двутавровых балок такого типа значительно облегчает всю строительную конструкцию, не снижая ее прочности, за счет оптимального подбора составного сечения. Общая экономия металла может составлять до 10–15 %;
возможность индивидуального заказа. Сборка сварной балки позволяет использовать различные марки стали для полок и стенок, повысив прочность на определенных участках, испытывающих большие нагрузки, и снизив на второстепенных, тем самым удешевляя конструкцию;
большая вариативность. Сварная технология позволяет производить двутавры с асимметричным сечением. Это дает возможность проектировщикам оптимально подобрать площадь сечения балки в соответствии с расчетными нагрузками;
относительная дешевизна продукции. При аналогичной площади сечения себестоимость производства балки по сварной технологии ниже, чем горячекатаного двутавра.

Производственный процесс предусматривает также изготовление сварной балки требуемой длины в соответствии с габаритами здания. Это не только снижает отходы, но и упрощает монтаж двутавра.

Процесс изготовления

Изготовление сварной балки это достаточно сложная процедура, при выполнении которой необходимо учесть большое количество требований, таких как прочность, жесткость, плотность и другие. Однако самой главной характеристикой любой металлической балки является ее плотность, она должна быть максимально высокой. На данный момент ведутся разработки по созданию металлических балок, которые требуют меньший объем металла при одинаковых характеристиках прочности и жесткости.

Технология производства сварных балок очень проста и весьма экономична, в результате чего способна на конкуренцию с балками, изготовленными прокатным методом. Данная технология включает в себя следующие этапы:

В качестве первой операции происходит расчет на прочность и жесткость, проверяются стали, которые идут на изготовление;
Подготовка элементов двутавра, а именно резание металла на полосы, примерная скорость резания металлического листа равна 1 метру в минуту;
Осуществление процесса фрезерования торцов элементов, входящих в конструкцию. Данная операция проводится для того, чтобы каждый свариваемый элемент легко и эффективно скреплялся с другим, образуя прочное и жесткое соединение, обработка торцов осуществляется на специальном торцфрезерном стане;
Далее происходит сборка. Она должна быть очень точной, все детали должны располагаться строго перпендикулярно друг по отношению к другу, а также необходимо соблюдение симметрии стенок. Сборка может осуществляться вручную, если говорить о небольшом производстве, либо же с помощью автоматизированных машин, как это происходит на массовом производстве. В производстве применяется стан для сборки балок модели Z15, который имеет высокую производительность. Сборка в данном агрегате осуществляется в два этапа. Первый представляет собой сборку «Т» -образной балки, а на втором этапе к ней присоединяется дополнительная стенка и получается двутавр.
Затем происходит процесс сварки балки. Технология сварки двутавровой балки может быть различна, поэтому на вопрос: «Как правильно сварить двутавровую балку?» существует много ответов. Сущесвуют приемы наложения швов в разной последовательности. Наиболее частыми способами являются:
- Сварка балки с наклоненным электродом. Данным методом может быть осуществлена одновременная сварка двух швов, однако швы получаются неглубокими;
- Метод «лодочки». Если сваривать балку этим способом, то будут обеспечены благоприятные условия для формирования глубокого шва, однако времени этот метод занимает гораздо больше, чем предыдущий;
Сам процесс осуществляется с помощью промышленного сварочного аппарата, который сваривает детали под высоким давлением, существует некоторое количество вариантов агрегатов для исполнения процесса сварки на производстве. Это могут быть сварочные манипуляторы, отличающиеся высокой степенью автоматизации, самоходные трактора для сварки – самый надежный и простой способ, однако его применение в условиях массового производства нежелательно. На малых производствах сборка и сварка балок может осуществляться вручную, из-за чего их продукция зачастую очень дорогая.
6.После всех вышеописанных процессов происходит корректировка геометрии конструкции. В процессе сварки угол наклона между стенками может измениться, поэтому необходима их правка. Почти готовая металлическая конструкция подается в специальный правочный стан, который похож на прокатный, деталь проходит через систему роликов и на выходе получается готовый товарный продукт.

Дефекты, которые могут возникнуть при сварке

Дефекты в шве и околошовной зоне могут возникать из-за нарушения технологии сварки, несоблюдения правил, небрежности в работе и так далее.Чаще всего дефекты связаны с перекресталлизацией стали, то есть изменения ее структуру под действием высоких температур. Где-то образуются зерна другой фазы стали, которые имеют иные физические свойства. Из-за дефектов может снижаться прочность и жесткость, а также коррозионная устойчивость. Из-за этого эксплуатация такого изделия невозможна. В процессе изготовления все двутавры проверяются на наличие подобных дефектов. Преимущества использования сварных балокПри возведении зданий и сооружений используется большое количество металлоконструкций, в том числе сварныедвутавры. По сравнению с металлопрокатными сварные двутавры имеют большое количество преимуществ:

Металлопрокатные имеют ограничение по размеру, когда сварная балка таких ограничений не имеет;
Высокое качество получаемого изделия;
Отсутствие вредных отходов производства;
Металлические конструкции, получаемые методом сварки, изготавливаются из различных марок стали. Например в местах, где напряжение минимально можно использовать углеродистую сталь, а в местах, которые в последствии будут подвержены высоким нагрузкам – наоборот легированную высокопрочную. Благодаря такой технологии цена может быть снижена, когда прокатный стан осуществляет прокат только одной марки стали;
Существует также возможность получения сварной балки переменного сечения, благодаря чему могут быть осуществлены любые архитектурные идеи;
Также за счет гармоничного и правильного подбора сечения вес может быть снижен примерно на 10 %;
Балки могут быть выполнены на заказ с заранее заданной длиной.

Области применения

Сварная двутавровая балка широко используется в строительстве:

Различных несущих конструкций, это может быть фундамент, каркас здания и так далее;
Межэтажных перекрытий;
Эстакад;
Мостов
Путепроводов;
Тоннелей;
Виадуков;
Жилых зданий;
Торговых центров;
Складов;
Стадионов и так далее.

Таким образом, сварная балка имеет очень огромный диапазон применяемости в нынешнем строительстве, она способна обеспечить нужную прочность и жесткость конструкции.

Виды

На данный момент в строительстве применяются следующие виды стальных балок:

Для подвесных путей. Такая сварная двутавровая балка отличается от остальных небольшой длиной стенок по отношению к главной стенке. Применяются такие изделия для подвесных путей и горизонтальных перекрытий;
Для армирования шахт;
Нормальной ширины, когда стенки пропорциональны главной стенке;
Для колонн;

Также существует классификация балок в зависимости от точности изготовления, различают:·

Высокоточные изделия;
Изделия обычной точности;

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

Расчет и изготовление сварного двутавра

Качественная саварка двутавровых балок для перекрытия потребует от вас большого внимания и ответственности. Вам нужно будет рассчитать все предстоящие нагрузку на конструкцию в общем и на места соединения сами балок.

На одно только проектирование и планирование двутавровых металлических сварных балок уходит очень много времени. А поэтому мы рекомендуем вам ориентироваться на габариты и предназначения готовой продукции от производителей.

Современный рынок предлагает достаточно большое многообразие размеров готовых двутавровых балок со своими обозначениями и видами. Габариты балки определяют по номеру, который указывает расстояние между внешними гранями, параллельными друг другу.

Например, маркировкой К обозначает колонны и балки, которые должны выдерживать огромные нагрузки. Учитывайте, что существует также определенный вид балок, который применяется не для перекрытий, а для создания только тяжелого оборудования и машин. У таких балок свои нормативы изготовления и свойства.

Для меньших нагрузок подходят широкополочные конструкции. И прочность таких балок будет напрямую зависеть от длины, формулы поперечного профиля, задействования сырьевой базы и способов изготовления, т.е. технологии металлопроката. Вот стандартная сварная балка для частного домостроения:

Вот параметры стальных сварных двутавров для изготовления таких балок:

Как самостоятельно сварить балку?

Если у вас есть уже какое-либо опыт работы с подобным материалом, и вы хотите изготовить сварные балки для строительства своего дома самостоятельно, в качестве основы вам понадобится легированный стальной лист. Горячекатный метод изготовления в домашних условиях довольно сложен, поэтому вам действительно больше подойдет сварной. Это ответственная задача, поэтому если у вас есть возможность, рациональнее сразу пригласить опытного сварщика.

После того как будут готовы отдельные элементы, произведите сборку конструкции выбранным методом сварки. Сначала вам нужно будет установить вертикальную стенку и закрепить ребра жесткости и придавить все хомутами. Готовую балку обязательно нужно защитить специальным покрытием, чтобы в условиях агрессивной среды у нее не пошла коррозия.

Как избежать деформации?

Если допускать ошибки в процессе изготовления, то можно столкнуться с такими неприятными деформациями балки, которые в будущем значительно усложнят процесс монтажа:

Поясним подробнее. Ваша главное ваша задача при изготовлении сварных балок состоит в том, чтобы потом состыковать потом детали так, чтобы шов не работал на растяжение.

Еще учитываете такой немаловажный факт, что сама сварка дает некоторое напряжение в балке, и это не всегда заметно глазу. А поэтому желательно сразу же не приваривать к ней следующую деталь. Просто слегка выгоните шов назад, и балка будет ровной.

Сравнения: чтобы избежать каких-либо деформаций балки, особенно для обустройства междуэтажного перекрытия, в заводских условиях ее подвергают специальной обработке:

Если вы беретесь за изготовление такой балки самостоятельно, вам помогут во всем разобраться такие этапы:

Узлы крепления сварных двутавровых балок

Итак, теперь давайте разберемся с опорными узлами металлических двутавровых балок. Опирание их на стальную колонну (опору) может быть жестким или шарнирным, то есть подвижным.

Само соединение готовых сварных балок между собой в процессе монтажа можно осуществлять двумя способами:

Первый из которых заключается в том, что двутавры приваривают сначала к специальной пластине, а сварку осуществляют уже по контуру профиля при помощи угловых швов. Преимущество именно этого метода в том, что не приходится разделять кромки балок.
Второй способ заключается в том, чтобы использовать накладки, которые монтируются симметрично к продольной оси, обрезаются и обвариваются косыми швами. Благодаря этому получается избежать проблем с наложением сварного шва по всей стороне накладки. Этот метод сварки пододит для конструкций с незначительной нагрузкой в будущем, т.е. как раз для строительства частного жилого дома.
Также сварные балки можно соединить болтовым соединением – это разъемный метод, который нужен для того, чтобы в конструкции отсутствовало остаточное напряжение, а сама конструкция перекрытия была стойкой к ударным и вибрационным нагрузкам. А также тогда, когда нет возможности пригласить профессионалов-сварщиков.

Вот интересное видео сравнения обоих видов соединения балок:

Как вы уже поняли, в большинстве случаев металлическую сварную балку соединяют при помощи сварки, реже болтами и еще реже – на заклепки. Все это напрямую влияет на стоимость монтажа таких балок.

Что касается заклепок, работа с ними наиболее трудоемкая, хотя порой, к сожалению, не обойтись без таких элементов. Например, если балка будет постоянно подвергаться вибрации (будет использоваться такое оборудование), тогда нельзя ее слишком жестко связывать с конструкцией.

Если же вы собираетесь соединить всю металлоконструкцию болтами, тогда:

Вам понадобятся крепежные изделия с нормальной и повышенной точностью. Только в местах тех соединений, где будет нагрузка на срез, нельзя использовать болты нормальной или грубой точности.
Вам нужно будет заранее проделать просветы на балке (или заказать подобное еще на производстве) так, чтобы внешний диаметр самого отверстия был больше внешнего диаметра болта всего на 2-3 мм. Такая конструкция будет стойкой к деформации, да и сборка в общем попроще.
Соединение с болтами повышенной точностью хорошо подходит для труднодо

Электронно-лучевая сварка | EBP Global

Ключевые преимущества

Минимальная деформация — чистовая сварка обработанных деталей
Сварка сложных и разнородных материалов
Исключительное качество и повторяемость
Высокая скорость сварки
Глубокие узкие сварные швы с прочностью, близкой к прочности основного металла

Снижение затрат, веса, времени выполнения, размера и запасов.

EBW — это процесс, управляемый машиной, при котором сварка выполняется в вакууме без присадочного материала, что обеспечивает исключительное качество и повторяемость сварки.

Скорость сварки обычно составляет 1-2 метра / мин, что приводит к получению глубоких узких швов, требующих менее 5% тепловложения, необходимого для сварки TIG сравнимой глубины.

Чрезвычайно низкая деформация, возникающая в результате сварки EB, означает, что прецизионные детали могут быть обработаны перед сваркой, даже шлифованные шестерни.

Как работает процесс

Щелкните ниже, чтобы просмотреть короткое видео, объясняющее, как работает этот процесс.

Часто задаваемые вопросы по сварке EB

В чем разница между электронно-лучевой сваркой и дуговой сваркой?

При дуговой сварке металл плавится за счет подачи тепла через дугу или плазму быстрее, чем он может отводиться, пока не образуется ванна расплава.На тонких материалах, <2,0 мм, источник тепла перемещается по стыку, оставляя расплавленный металл сплавиться. Для сваривания более толстых материалов необходимо открыть шов до «V-образной формы» около 90 ° и добавить присадочный металл, обычно в виде стержня небольшого диаметра, который добавляется в расплавленную ванну металла для заполнения «V-образной формы». ”И таким образом добиться требуемой толщины шва.

Это относительно медленный процесс со скоростью сварки 20-30 мм / мин, при котором на верхнюю поверхность соединения подается значительное количество тепла, что приводит к деформации по мере охлаждения и усадки сварного металла.

Сварка

E B использует сфокусированный поток электронов, который обычно фокусирует мощность 4 кВт в пятно диаметром 0,5 мм. Эта концентрация энергии настолько велика, что мгновенно плавит металл не только до жидкости, но и до пара. Поскольку проводимость теперь является второстепенным фактором, можно производить глубокие сварные швы на очень высоких скоростях. Типичная толщина сварного шва 10-15 мм при 1000 мм / мин. В результате общее тепловложение для электронно-лучевой сварки составляет менее 5% от требуемого для дуговой сварки, что приводит к значительному уменьшению деформации.

Является ли оборудование для EB-сварки дорогим, и если да, то как оно конкурирует с традиционной сваркой?

Оборудование

EB дорогое; Обычно от 300 000 до 2 000 000 фунтов стерлингов зависит от размера машины. Есть несколько областей, в которых преимущества перед альтернативными процессами настолько хороши, что нетрудно оправдать затраты.

Первое — это стабильное качество сварки; Сварка E B в основном выполняется в вакууме без присадочного материала. Основной металл переплавляется в вакууме для получения сварного шва.Теперь процесс можно полностью запрограммировать для обеспечения согласованности.
Секунда, скорость сварки; EBW позволяет сваривать толстые секции в 100 раз быстрее, чем традиционные процессы.
В-третьих, сварка разнородных металлов; это позволяет соединять комбинации материалов с оптимальной стоимостью или характеристиками; стальная ступица к бронзовой червячной передаче; металлический подшипник к упрочненному валу; от магнитного к немагнитному.
В-четвертых, из-за минимальной деформации даже такие точные детали, как чистовая шлифовка шестерен, можно сваривать.

В чем разница между электронно-лучевой сваркой и лазерной сваркой?

Оба являются сварочными процессами с высокой плотностью энергии. Электронно-лучевая сварка по-прежнему обеспечивает самые глубокие сварные швы высокого качества, но, поскольку она обычно выполняется в вакууме, размер вакуумной камеры ограничивает размер сборок и скорость всего цикла сварки.

Лазер

, который использует сильно сфокусированный свет, не требует вакуума, но все же требует контролируемой атмосферы для сварки высокопрочных материалов.Он очень эффективен для низкоэнергетических, высокоскоростных сварных швов для соединения электроники и тонких металлов, где волоконная оптика может использоваться для доставки источника света.

Кто изобрел электронно-лучевую сварку?

В 1950-х годах компания Zeiss в Германии экспериментировала с электронными микроскопами и обнаружила, что они могут плавить металл. Они разработали первые пригодные к использованию аппараты для электронно-лучевой сварки большой мощности, но продали патенты, чтобы сосредоточиться на своем основном оптическом бизнесе. Основные принципы их первоначального дизайна сегодня мало изменились.

Почему электронно-лучевая сварка не получила широкого распространения?

В то время как маломощные ЭЛС-станки с малой камерой стоят примерно так же, как и средние обрабатывающие центры с ЧПУ, машины большой мощности с рабочей камерой имеют семизначную цену и требуют значительного опыта в разработке и управлении процессами. Чтобы оправдать уровень вложенных инвестиций, требуется большой производственный спрос.

Вот почему существуют такие компании, как EBP, потому что мы понимаем, что существуют тысячи потенциальных приложений, которые сами по себе не поддержат инвестиции в собственное оборудование.

Другая проблема заключается в том, что EBW — это один из широкого спектра высокотехнологичных процессов, доступных инженерам-проектировщикам, таких как высокоскоростная 5-осевая обработка, аддитивное производство (3D-печать), точное литье и т. Д., И все это требует внимания.Достаточно взглянуть на спектр приложений, в которых мы в EBP участвуем, чтобы оценить потенциал, включая подводное оружие, вспомогательные клапаны, двигатели и конструкции, коробку передач и подвеску для автоспорта, корпуса для глубоководных приборов, тазобедренные суставы, аэро агрегаты двигателей, сосуды высокого давления для обороны, коммерции, автоспорта, радиолокационные решетки, корпуса для электроники и многое другое.

Нажмите на изображение для увеличения

Размеры стальных балок типа IPE и INP Европейский стандарт NEN-EN 10025-1 и NEN-EN 10025-2


IPE	Высота H	Ширина Вт	толщина tw
80	80	46	3.8
100	100	55	4,1
120	120	64	4,4
140	140	73	4,7
160	160	82	5
180	180	91	5,3
200	200	100	5.6
220	220	110	5,9
240	240	120	6,2
270	270	135	6,6
300	300	150	7,1
330	330	160	7,5
360	360	170	8
400	400	180	8.6
450	450	190	9,4
500	500	200	10,2
550	550	210	11,1
600	600	220	12
IPE	Высота H	Ширина Вт	толщина tw


IPE	толщина тс	Вес кг / м	площадь поверхности м2 / м
80	5.2	6,11	0,328
100	5,7	8,26	0,400
120	6,3	10,6	0,475
140	6,9	13,1	0,551
160	7,4	16,1	0,623
180	8	19,2	0,698
200	8.5	22,8	0,768
220	9,2	26,7	0,848
240	9,8	31,3	0,922
270	10,2	36,8	1,04
300	10,7	43,0	1,16
330	11,5	50,1	1,25
360	12.7	58,2	1,35
400	13,5	67,6	1,47
450	14,6	79,1	1,61
500	16	92,4	1,74
550	17,2	108	1.88
600	19	125	2,01
IPE	толщина тс	Вес кг / м	площадь поверхности м2 / м

Размеры указаны в миллиметрах, если не указано иное.

Размеры стальных балок INP NEN-EN 10025-1 / 2


INP	Высота H	Ширина Вт	толщина tw
80	80	42	3,9
100	100	50	4,5
120	120	58	5.1
140	140	66	5,7
160	160	74	6,3
180	180	82	6,9
200	200	90	7,5
220	220	98	8,1
240	240	106	8.7
260	260	113	9,4
280	280	119	10,1
300	300	125	10,8
320	320	131	11,5
340	340	137	12,2
360	360	143	13
380	380	149	13.7
400	400	155	14,4
INP	Высота H	Ширина Вт	толщина tw


INP	толщина тс	Вес кг / м	площадь поверхности м2 / м
80	5.9	6,06	0,303
100	6,8	8,50	0,370
120	7,7	11,3	0,438
140	8,6	14,6	0,506
160	9,5	18,2	0,573
180	10,4	22,3	0,641
200	11.3	26,7	0,709
220	12,2	31,6	0,776
240	13,1	36,9	0,844
260	14,1	42,7	0,908
280	15,2	48,8	0,967
300	16,2	55,2	1.03
320	17.3	62,2	1.09
340	18,3	69,3	1,15
360	19,5	77,6	1,21
380	20,5	85,6	1,27
400	21,6	94,2	1,33
INP	толщина тс	Вес кг / м	площадь поверхности м2 / м

Размеры указаны в миллиметрах, если не указано иное.

© Вернер Зёлькен 2008 — xxxx. Все права защищены.

Слухи о упадке обрабатывающей промышленности США сильно преувеличены. Илон Маск

Моментостойкие соединения — SteelConstruction.info

В данной статье рассматриваются моментные сопротивления соединения, которые используются при проектировании одноэтажных и многоэтажных зданий, в которых используются сплошные рамы.

В статье обсуждаются наиболее часто используемые типы соединений с сопротивлением моменту.Рассматривается использование стандартных соединений для соединений балка-колонна и балка-балка, и представлен обзор процедур проектирования на основе Еврокода 3. Рассматриваются как болтовые, так и сварные соединения. Также представлены соединения колонн и основания колонн.

Типовое болтовое соединение балки с колонной концевой пластины

[вверху] Типы моментных соединений

Моментостойкие соединения используются в многоэтажных несвязных зданиях и в одноэтажных зданиях с портальным каркасом.Соединения в многоэтажных рамах, скорее всего, будут болтовыми, соединениями концевых пластин на всю глубину или соединениями с удлиненными концевыми пластинами. Там, где требуется более глубокое соединение, чтобы обеспечить более крупное плечо рычага для болтов, можно использовать соединение с вытяжкой. Однако, поскольку это приведет к дополнительному производству, этой ситуации следует по возможности избегать.

Для конструкций портальной рамы почти всегда используются соединения с сопротивлением натяжному моменту на карнизе и вершине каркаса, так как в дополнение к увеличению сопротивления соединений, задняя часть увеличивает сопротивление стропила.

Наиболее часто используемые соединения с сопротивлением моменту — это болтовые соединения балки с колонной на концевой пластине; они показаны на рисунке ниже.

Концевая пластина удлиненная усиленная

Вместо болтовых соединений балка с колонной можно использовать сварные соединения. Эти соединения могут обеспечить полную непрерывность момента, но их производство дорого, особенно на месте.Сварные соединения балки с колонной могут быть изготовлены в производственном цехе с помощью болтового стыкового соединения внутри опоры балки в положении с меньшим изгибающим моментом. Сварные соединения также используются при строительстве зданий в сейсмоопасных зонах.

Другие типы соединений с сопротивлением моменту включают:

Один аспект, который не рассматривается в этой статье, — это сварные соединения между полые секции. Однако руководство по проектированию сварных соединений для полых профилей Celsius®355 и Hybox®355 можно получить в Tata Steel.

[вверху] Совместная классификация

Проектирование стыков в стальных конструкциях в Великобритании регулируется BS EN 1993-1-8 ^[1] и его национальным приложением ^[2].

BS EN 1993-1-8 ^[1] требует, чтобы соединения классифицировались по жесткости (как жесткие, полужесткие или номинально закрепленные) или по прочности (как полная прочность, частичная прочность или номинально закрепленные). Классификация жесткости актуальна для упругого анализа рам, классификация прочности — для рам, анализируемых пластически.Стандарт определяет модели соединений как простые, полунепрерывные или непрерывные, в зависимости от жесткости и прочности. Сопротивляющиеся моменту соединения обычно бывают жесткими и имеют полную или частичную прочность, поэтому соединения бывают непрерывными или полунепрерывными.

В большинстве ситуаций проектная идея заключалась в том, чтобы муфты, сопротивляющиеся моменту, были жесткими и моделировались как таковые при расчете рамы. Если бы соединения были фактически полужесткими, поведение соединения необходимо было бы учитывать при анализе рамы, но UK NA ^[2] не одобряет этот подход до тех пор, пока не будет накоплен опыт использования численного метода расчета жесткости при вращении. .

Пункт 5.2.2.1 (2) стандарта BS EN 1993-1-8 ^[1] отмечает, что соединение может быть классифицировано на основе экспериментальных данных, опыта предыдущих удовлетворительных характеристик в аналогичных случаях или расчетов на основе испытаний. доказательства.

Национальное приложение Великобритании ^[2] предлагает дополнительные пояснения, а в NA.2.6 комментирует, что соединения разработаны в соответствии с SCI P207 ^[3]. (версия BS 5950 Зеленой книги по моментным соединениям) могут быть классифицированы в соответствии с рекомендациями в этой публикации.

SCI P207 ^[3] был обновлен с учетом BS EN 1993-1-8 ^[1] и был переиздан как SCI P398.

[вверху] Классификация жестких соединений

Соединения правильной пропорции, соответствующие рекомендациям по стандартизации, приведенным в SCI P398 и рассчитанные только на прочность, обычно можно считать жесткими для соединений в каркасах одноэтажных порталов. Для многоэтажных несвязанных рам жесткость вращения является основополагающей для определения устойчивости рамы.Поэтому проектировщик должен либо оценить жесткость соединения (в соответствии с BS EN 1993-1-8 ^[1]) и учесть это при проектировании рамы и оценке устойчивости рамы, либо, если при расчете рамы предполагались жесткие соединения. , убедитесь, что конструкция подключения соответствует этому предположению. Для соединения с торцевой пластиной можно предположить, что соединение является жестким, если удовлетворяются оба следующих требования:

Использование относительно толстых торцевых пластин и потенциально усиленного фланца колонны
Сила сдвига панели стенки колонны не превышает 80% расчетного сопротивления сдвигу.Если это невозможно, следует использовать более прочную колонну или предусмотреть подходящее усиление.

Если нельзя предположить наличие жесткого соединения, соединение следует считать «полужестким», а гибкость соединений учитывается при оценке устойчивости рамы.

Соединения, устойчивые к моменту, неизменно дороже в изготовлении, чем простые соединения (только на сдвиг). Хотя стоимость материалов компонентов в соединении (пластин, болтов и т. Д.) Может быть незначительной, моментные соединения обычно требуют большего количества сварки, чем другие соединения.Сварка — дорогостоящая операция, которая также требует осмотра после завершения сварных швов.

Местное усиление увеличивает дополнительные расходы: увеличение сопротивления основных элементов всегда следует рассматривать как экономичную альтернативу. Местное усиление часто затрудняет соединение с малой осью, что увеличивает стоимость.

Закручивания требуют большого объема сварки и поэтому дороги. Когда они используются для увеличения сопротивления элемента, например, в стропилах портальной рамы, их использование оправдано, но бедра могут быть дорогостоящим вариантом, если они предусмотрены только для того, чтобы сделать возможным болтовое соединение.

[вверху] Стандартные соединения

Несмотря на то, что не существует стандартных соединений с моментным сопротивлением, принципы стандартизации остаются важными для структурной эффективности, рентабельности строительства и безопасности. Обычно рекомендуется следующее руководство, по крайней мере, для целей первоначального проектирования:

Болты M20 или M24 класса прочности 8.8, с полной резьбой
Болты с поперечным центром 90 или 100 мм (калибр)
Болты с шагом 90 мм (шаг)
Фитинги S275 или S355 (концевые пластины, стыковые пластины и ребра жесткости)
Торцевые пластины 20 мм с болтами М20; Торцевые пластины 25 мм с болтами M24.

[вверху] Болтовые соединения балки с колонной

Болтовые соединения торцевой пластины между балками и колоннами двутаврового или двутаврового сечения, как показано на рисунке ниже, спроектированы с использованием подхода, описанного в BS EN 1993-1-8 ^[1]. Болтовые соединения торцевой пластины и соединения вершины, для которых используются аналогичные процедуры проектирования, рассматриваются в разделе, посвященном стыкам.

Типовое болтовое соединение балки с колонной концевой пластины

[вверх] Основа проекта

Усилия в соединении концевой пластины

Сопротивление болтового соединения концевой пластины обеспечивается комбинацией сил растяжения в болтах, прилегающих к одному фланцу, и усилий сжатия в подшипнике на другом фланце.Если в балке нет осевой силы, общие силы растяжения и сжатия равны и противоположны. Вертикальному сдвигу противодействуют болты в подшипнике и сдвиг; Обычно считается, что силам сопротивляется, в основном, болтами, примыкающими к компрессионному фланцу. Эти силы схематически показаны на рисунке справа.

В предельном состоянии центр вращения находится на фланце сжатия или рядом с ним, и для простоты конструкции можно предположить, что сопротивление сжатию сосредоточено на уровне центра фланца.

Самый дальний от сжатого фланца ряд болтов будет иметь тенденцию привлекать наибольшую силу растяжения, и в прошлом практика проектирования предполагала «треугольное» распределение сил пропорционально расстоянию от нижнего фланца. Однако, если фланец колонны или торцевая пластина достаточно гибкие (как определено в NA.2.7 UK NA ^[2]), что достигается пластичность, можно использовать полное сопротивление нижних рядов (это иногда его называют «пластическим распределением усилий в ряду болтов»).

Распределение усилий в болтах
Распределение «пластик»

[вверх] Метод расчета

Полный метод проектирования соединения концевой пластины обязательно представляет собой итеративную процедуру: выбирается конфигурация болтов и, при необходимости, ребра жесткости; оценивается сопротивление этой конфигурации; затем конфигурацию модифицируют для большей устойчивости или большей экономии, в зависимости от ситуации; Пересмотренная конфигурация повторно оценивается до тех пор, пока не будет достигнуто удовлетворительное решение.

**Проверка сопротивления сварного соединения концевой пластины за семь этапов**
ШАГ 1	Рассчитайте эффективное сопротивление растяжению рядов болтов. Это включает в себя расчет сопротивления болтов, торцевой пластины, полки колонны, стенки балки и стенки колонны. Эффективное сопротивление для любого ряда может быть сопротивлением изолированного ряда или как части группы рядов, или может быть ограничено «треугольным» распределением от уровня сжатого фланца. Завершением этого этапа является набор сопротивлений растяжению, одно значение для каждого ряда болтов и сумма всех рядов болтов для получения общего сопротивления зоны растяжения.
ШАГ 2	Рассчитайте сопротивления зоны сжатия стенки колонны с учетом силы сдвига в стенке колонны и полки балки.
ШАГ 3	Рассчитайте сопротивление сдвигу стенки колонны.
ШАГ 4	Если общее сопротивление растяжению превышает сопротивление сжатию (этап 2) или сопротивление сдвигу стенки колонны (этап 3), рассчитайте приведенное эффективное сопротивление растяжению для рядов болтов, если это необходимо для обеспечения равновесия. Рассчитайте момент сопротивления. Это сумма произведений силы ряда болтов, умноженных на соответствующее плечо рычага, вычисленное от центра сжатия.
ШАГ 5	Рассчитайте сопротивление сдвигу рядов болтов. Сопротивление принимается как сумма полного сопротивления сдвигу нижнего ряда (или рядов) болтов (которые, как предполагается, не сопротивляются растяжению) и 28% сопротивления сдвигу болтов в зоне растяжения (при консервативном предположении, что они полностью используются в напряжении).
ШАГ 6	Проверить соответствие всех ребер жесткости конфигурации.
ШАГ 7	Проверить соответствие сварных швов в соединении. (Обратите внимание, что размеры сварных швов не являются критичными на предыдущих этапах). Компоненты, находящиеся на сжатии в прямом подшипнике, нуждаются только в номинальном сварном шве, если не нужно учитывать изменение момента.

Компоненты, подлежащие оценке в рамках процедуры проектирования

Проверка сопротивления сварного соединения концевой пластины с учетом каждого из компонентов, составляющих соединение, проиллюстрирована на рисунке справа и в прилагаемой таблице ниже.

**Компоненты, подлежащие оценке в методике проектирования**
Зона	Ссылка	Компонент	Процедура
Напряжение	a	Болт натяжной	Шаг 1а
	б	Гибка торцевой пластины	Шаг 1а
	в	Изгиб фланца колонны	Шаг 1а
	г	Натяжение стенки балки	Шаг 1b
	e	Натяжение стенки колонны	Шаг 1b
	f	Приварной фланец к концевой пластине	Шаг 7
	г	Стенка для сварки концевой пластины	Шаг 7
Горизонтальные ножницы	ч	Ножницы для стеновых панелей колонны	Шаг 3
Сжатие	Дж	Обжимной фланец балки	Шаг 2
	к	Балка фланцевая сварная	Шаг 7
	Я	Перегородка колонны	Шаг 2
Вертикальные ножницы	м	Стенка для сварки концевой пластины	Шаг 7
	n	Болт ножницы	Шаг 5
	п.	Болт опорный (пластинчатый или фланцевый)	Шаг 5

Расчеты, соответствующие этапам проектирования, изложенным выше, подробно описаны в SCI P398, Раздел 2.5.

[вверх] Способы усиления

Тщательный выбор элементов во время проектирования часто позволяет избежать необходимости усиления соединения и позволяет получить более экономичную конструкцию. Однако иногда нет альтернативы усилению одной или нескольких зон соединения. Диапазон используемых ребер жесткости показан на рисунках ниже.

Способы усиления

Тип усиления должен быть выбран таким, чтобы он не конфликтовал с другими компонентами при соединении.Это часто проблема обычных ребер жесткости, когда вторичные балки соединяются со стенкой колонны.

Обычно существует несколько способов усиления каждой зоны, и многие из них могут способствовать преодолению недостатков в более чем одной области, как показано в таблице ниже.

Способы усиления колонн

Тип ребра жесткости колонны

Дефицит

Ткань натянута

Фланец в подшипнике

Паутина в сжатом состоянии

Паутина на ножницах

Горизонтальные ребра жесткости:	Полная глубина
	Частичная глубина

•

Дополнительные пластины стенки

•

Диагональные ребра жесткости (N & K)

•

Ребра жесткости Морриса

•

Опорные пластины фланца

•

[вверху] Сварные соединения балки с колонной

Целью создания сварной конструкции является обеспечение того, чтобы соединения главной балки с колонной выполнялись в заводских условиях и могли быть жесткими соединениями полной прочности.Для этого, сохраняя при этом размеры деталей достаточно малыми для транспортировки, к колоннам приваривают короткие отрезки секции балки. Соединение патрубка с остальной частью балки обычно выполняется с помощью болтового соединения крышки. Обратите внимание, что болтовые соединения должны использовать предварительно нагруженные болтовые сборки.

Типовая схема многоэтажного дома показана на рисунке ниже.

Соединения сварной балки с колонной

[вверх] Соединения заводские сварные

Заглушка, приварная заводская

Типичное заводское сварное соединение, как показано на рисунке справа, состоит из короткого отрезка балки, приваренного на заводе к фланцам колонны, и конического патрубка, приваренного к внутреннему профилю колонны на другой оси.Заглушки подготовлены для крепления болтами или приваривания с пластинами крышки, как правило, в местах, где изгибающий момент уменьшился.

Преимущества этого подхода:

Эффективные соединения с полной нагрузкой на момент — вся сварка колонны выполняется в контролируемых условиях
Заготовку можно повернуть, чтобы избежать или минимизировать позиционную сварку.

Недостатки:

Больше соединений и соответственно более высокие затраты на изготовление
Заглушки ‘Column Tree’ затрудняют транспортировку и транспортировку компонента
Стыки балок должны быть закреплены болтами или сварены на воздухе на некотором расстоянии от колонны
Соединительные пластины и болты фланца могут мешать работе с некоторыми типами полов, такими как сборные элементы или металлический настил.

[вверх] Практические соображения

Колонна-манипулятор для приварки заглушек балки к колоннам

Сплошные угловые сварные швы обычно используются для большинства балок малых и средних размеров с фланцами толщиной до 17 мм. Однако многие подрядчики по изготовлению стальных конструкций предпочитают переходить на стыковые швы с частичным проплавлением с наложенными угловыми швами или стыковые швы с полным проплавлением, а не использовать угловые швы более 12 мм.

Чтобы обеспечить хороший доступ для сварки во время изготовления, валы колонн могут быть установлены в специальных манипуляторах и повернуты для облегчения сварки в нижнем положении руки к каждой заглушке.

[вверх] Метод расчета

В статически определенных рамах соединение частичной прочности, достаточное для противодействия расчетному моменту, является удовлетворительным. Если рама является статически неопределенной, соединения должны иметь достаточную пластичность, чтобы компенсировать любую неточность расчетного момента, возникающую, например, из-за дефектов рамы или осадки опор.Для этого сварные швы в соединении должны быть сделаны полностью прочными.

**Проверка сопротивления сварного соединения балки с колонной в пять этапов**
ШАГ 1	Рассчитайте расчетные силы в полках растяжения и сжатия балки. При определении этих сил наличием перемычки можно пренебречь.
ШАГ 2	Рассчитайте сопротивления в зоне растяжения и проверьте их соответствие.Если для колонны без жесткости сопротивление неадекватно, определите сопротивление для колонны с усиленной жесткостью и проверьте его адекватность. Обычно требуются ребра жесткости фланца колонны.
ШАГ 3	Рассчитайте сопротивления в зоне сжатия и проверьте их соответствие. Если для колонны без жесткости сопротивление неадекватно, определите сопротивление для колонны с жесткостью и проверьте его адекватность.
ШАГ 4	Проверьте соответствие панели стенки колонны сдвигу.Если неупрочненная панель недостаточна, она может быть усилена, как в случае соединения с торцевой пластиной.
ШАГ 5	Проверьте соответствие сварных швов фланцам и стенке.

Компоненты, подлежащие оценке в рамках процедуры проектирования

Проверка сопротивления соединения сварной балки с колонной с учетом каждого из компонентов, образующих соединение, показано на рисунке справа и перечислено в прилагаемой таблице ниже.

**Компоненты, подлежащие оценке в методике проектирования**
Зона	Ссылка	Компонент	Процедура
Напряжение	a	Фланец балки	Шаг 2
Напряжение	б	Перегородка колонны	Шаг 2
Сжатие	c	Фланец балки	Шаг 3
Сжатие	г	Перегородка колонны	Шаг 3
Горизонтальные ножницы	e	Ножницы для стеновых панелей колонны	Шаг 4
Сварные швы	f, г	Фланцевые швы	Шаг 5
Сварные швы	ч	Сварной шов	Шаг 5

Расчеты, соответствующие этапам проектирования, изложенным выше, подробно описаны в SCI P398, Раздел 3.4.

[вверху] Соединители

Конструкция стыков балок и колонн между двутавровыми или двутавровыми профилями, на которые действуют изгибающий момент, осевое усилие и поперечное усилие сдвига, включает следующие типы соединений:

Соединители крышки с болтами
Соединение концевой пластины на болтах
Соединения сварные.

Конструкция стыков колонн на болтах, которые подвергаются преобладающим сжимающим силам, описана в статье о простых соединениях и более подробно в SCI P358.

[вверху] Соединители крышки с болтами

[вверху] Детали подключения

Типовые соединения крышки с болтовым соединением

На рисунке показаны типичные болтовые соединения крышки.

В стыке балок есть небольшой зазор между двумя концами балки. Для небольших секций балки одинарные накладки могут быть достаточными для полок и стенки. Для симметричных поперечных сечений обычно используется симметричное расположение накладок, независимо от относительных величин расчетных усилий во фланцах.

Соединения колонн могут быть подшипниковыми или ненесущими. Руководство по проектированию стыков колонн подшипникового типа приведено в SCI P358. Ненесущие стыки колонн могут быть устроены и выполнены как стыки балок.

[вверх] Основа проекта

Стык балки (или стык ненесущей колонны) противостоит сопутствующему расчетному моменту, осевому усилию и сдвигу в балке за счет комбинации сил растяжения и сжатия в накладках фланца и сдвиговых, изгибающих и осевых сил в перемычке. тарелки.

Чтобы получить классификацию жестких соединений, соединения должны быть спроектированы как устойчивые к скольжению. Обычно необходимо обеспечить сопротивление скольжению только в SLS (категория B согласно BS EN 1993‑1‑8 ^[1], 3.4.1), хотя, если требуется жесткое соединение в ULS, необходимо обеспечить сопротивление скольжению в ULS. (Подключение категории C).

В конструкциях, подвергнутых упругому анализу, стыки болтовых накладок не требуются для обеспечения полной прочности секции балки, а только для обеспечения достаточного сопротивления расчетным моментам и силам в месте стыка.Однако обратите внимание, что когда стыки расположены в элементе вдали от положения бокового ограничения, необходимо учитывать расчетный изгибающий момент вокруг малой оси сечения, представляющий эффекты второго порядка.

[вверху] Жесткость и непрерывность

Соединения должны иметь достаточную непрерывность по обеим осям. Поэтому фланцевые пластины должны быть, по крайней мере, такими же по ширине и толщине, что и полки балки, и должны выходить на минимальное расстояние, равное ширине полки или 225 мм, с каждой стороны стыка.Минимальные требования к прочности приведены в BS EN 1993-1-8 ^[1], пункт 6.2.7.1 (13) и (14). Разработчикам также следует обратиться к примечанию AD393 SCI Advisory Desk.

[вверх] Метод расчета

Процесс проектирования стыка балок включает выбор размеров закрывающих пластин и конфигурации болтов, обеспечивающих достаточное расчетное сопротивление стыка. Этот процесс состоит из нескольких этапов, которые описаны ниже.

**Процесс проектирования стыка балок, состоящий из пяти этапов**
ШАГ 1	Рассчитайте расчетные силы растяжения и сжатия в двух фланцах из-за изгибающего момента и осевой силы (если есть) в месте стыка.Эти силы можно определить на основе распределения упругих напряжений в сечении балки или, консервативно, игнорируя вклад стенки. Рассчитайте силы сдвига, осевые силы и изгибающий момент в закрывающих пластинах полотна. Изгибающий момент в накладках — это та часть момента на всем сечении, которая переносится стенкой (независимо от любого консервативного перераспределения на фланцы — см. BS EN 1993-1-8 ^[1], 6.2.7.1 (16)) плюс момент, обусловленный эксцентриситетом группы болтов, сопротивляющейся сдвигу от центральной линии стыка. Рассчитайте силы в отдельных болтах
ШАГ 2	Определите сопротивления болтов и проверьте их соответствие на фланцах и стенке.
ШАГ 3	Проверить соответствие натяжного фланца на стыке и крышках.
ШАГ 4	Убедитесь, что прижимной фланец соответствует стыку и закрывающим пластинам.
ШАГ 5	Убедитесь, что существует минимальное сопротивление для непрерывности луча.

Проверяемые соединительные элементы

Вышеупомянутые шаги включают определение значений сопротивления 11 отдельных компонентов болтового соединения, как показано на рисунке справа и перечислено в прилагаемой таблице ниже.

**Проверяемые соединительные элементы**
Зона	Ссылка	Компонент	шаг
Напряжение	a	Крышка (и) фланца	3
	б	Болт ножницы	2
	в	Болт подшипник	2
	г	Фланец	3
Сжатие	e	Фланец	4
	f	Крышка (и) фланца	4
	г	Болт ножницы	2
	ч	Болт подшипник	2
Ножницы	Дж	Заглушка (и) полотна	1
	к	Болт ножницы	1
	л	Болт подшипник	1

Расчеты, соответствующие этапам проектирования, изложенным выше, подробно описаны в SCI P398, Раздел 4.2.

[вверху] Соединители концевой пластины на болтах

[вверху] Детали подключения

Типовые соединения концевой пластины на болтах

Болтовые соединения концевых пластин в виде стыков или вершин в портальных рамах, по сути, являются стороной балки соединений балка-колонна, зеркально отражаясь, образуя пару. Эта форма соединения имеет преимущество перед типом крышки в том, что не требуются болты с предварительным натягом (и, как следствие, необходимая подготовка контактных поверхностей).Однако они менее жесткие, чем детали стыка накладки.

Соединение «бедра на вершине портала» регулярно используется в каркасах одноэтажного портала и обычно считается «жестким» для целей глобального анализа упругости.

[вверх] Метод расчета

Метод проектирования в основном тот, что описан для соединений балка с колонной, без оценки сопротивления колонны. Соответствующие шаги и соответствующие вычисления описаны в SCI P398 Раздел 4.3.

[вверх] Моментные соединения между балками

[вверху] Детали подключения

Соединения между балками и балками обычно выполняются с использованием соединений торцевой пластины с помощью болтов без предварительного натяжения; типичные детали показаны на рисунке ниже. Болты без предварительного натяга могут использоваться, когда есть только концевые пластины, но когда также используется крышка, следует использовать болты с предварительным натягом, чтобы предотвратить проскальзывание при ULS.

Типовая балка через стыки балок

[вверх] Метод расчета

Если крышка отсутствует, можно использовать метод расчета стыков концевой пластины.Если используется заглушка, она должна быть спроектирована так же, как стыковка заглушки; консервативно можно предположить, что болты концевой пластины несут только вертикальный сдвиг.

Соединение между пластиной и крышкой опорной балкой, как правило, только номинальной, как и момент передается в кручении к опорной балке, как правило, весьма скромный.

Соответствующие шаги и соответствующие вычисления описаны в SCI P398, Раздел 4.4.

[вверху] Сварные соединения

[вверху] Детали подключения

Типовые соединения сварных балок

Сварные стыки в цехах часто используются для соединения более коротких отрезков, поставляемых с заводов или складов.В этих условиях сварные швы неизменно получают «полной прочности» путем стыковой сварки фланцев и стенки. В перемычке могут быть сформированы небольшие угловые отверстия для облегчения сварки фланца.

Типовые сварные соединения колонн

Если соединяемые секции не относятся к одной и той же «прокатке» и, следовательно, незначительно различаются по размеру из-за допусков прокатки, между двумя секциями обычно устанавливается разделительная пластина.При соединении компонентов с другим серийным размером этим методом требуется ребро жесткости стенки в большей части (выровненное с фланцем меньшей части), или может быть предусмотрена вута, соответствующая глубине большего размера.

Соединение на месте может быть выполнено с помощью заглушек, приваренных угловым сварным швом, в качестве альтернативы детали, приваренной встык. В крышках перемычки могут быть предусмотрены болты для временного соединения во время монтажа.

[вверх] Основа проекта

Общие проектные основы для сварных стыков:

Для статически неопределимых рам, независимо от того, спроектированы ли они пластически или упруго, необходимо обеспечить сварные швы полной прочности на фланцах и стенке
В статически определенных рамах соединения могут быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать расчетный момент, который меньше, чем сопротивление моменту элемента, и в этом случае:
- Фланцевые сварные швы должны быть рассчитаны на сопротивление силе, равной расчетному моменту, деленному на расстояние между центрами тяжести фланца.
- Сварные швы стенки должны быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать расчетный сдвиг.
- Если имеется осевое усилие, оно должно распределяться между фланцами и сварными швами, рассчитанными на это усилие в дополнение к усилию, создаваемому расчетным моментом.

Требование полной прочности для неопределенного материала необходимо для обеспечения того, чтобы стык был достаточно прочным, чтобы компенсировать любую неточность расчетного момента, возникающую, например, из-за несовершенства рамы, аппроксимации моделирования или осадки опор.

[вверху] Основания колонн

Типичная опорная плита колонны без жесткости

Пример основания колонны, способного передавать момент и осевую силу между стальными элементами и бетонными подконструкциями у основания колонн, показан на рисунке слева. Пример показывает столбец базу с неукрепленной опорной плитой. Окоченевшее соединение опорной плиты и основание колонн, отлитое в карманах и другие варианты.Однако жесткие базовые соединения обычно не используются из-за связанных с этим затрат на фундамент.

[вверх] Основа проекта

Конструктивно соединение основания колонны представляет собой соединение концевой пластины на болтах с некоторыми особенностями:

Осевые силы более важны, чем обычно в соединениях концевых пластин.
При сжатии расчетное усилие распределяется по площади контакта сталь-бетон, которая определяется прочностью бетона и набивочного раствора или раствора.
При растяжении сила передается прижимными болтами, которые закреплены в бетонном основании.

Как следствие, неподкрепленная опорная плита имеет тенденцию быть очень толстой по сравнению с концевыми плитами соединений балка-колонна.

Чаще всего момент может действовать в любом направлении, и выбираются симметричные детали. Однако могут быть обстоятельства, например некоторые портальные рамы, в которых могут быть уместны асимметричные детали.

Обычно требуется, чтобы соединение передавало горизонтальный сдвиг за счет трения или посредством болтов.Это не разумно, что горизонтальный сдвиг распределяется равномерно на все болты, проходящих через отверстие в клиренсе опорной плиты, если шайба пластина не приварена над болтами в конечном положении. Если горизонтальный сдвиг является большим, сдвиг заглушки приварены к нижней стороне опорной плиты может быть более подходящими. Во всех случаях затирка основания является критической операцией и требует особого внимания.

[вверх] Метод расчета

Процесс проектирования требует итеративного подхода, в котором выбирают пробный базовый размер пластины и конфигурация болта и сопротивлений в диапазоне от комбинированного осевого усилия и момента затем оценки.Соответствующие шаги и соответствующие вычисления описаны в SCI P398, Раздел 5.5.

[вверху] Классификация соединений основания колонны

Жесткость соединения основания имеет большее значение для рабочих характеристик рамы, чем другие соединения в конструкции. Большинство неподкрепленных опорных пластин значительно жестче, чем типичная деталь концевой пластины. Толщина опорной пластины и предварительного сжатия из колонки способствуют этому. Однако ни одно базовое соединение не бывает жестче, чем фундамент и, в свою очередь, грунт, на который передается его момент.Многое может зависеть от характеристик этих других компонентов, в том числе от склонности к ползучести при длительной нагрузке. Базовое соединение нельзя рассматривать как «жесткое», если бетонное основание, к которому оно присоединяется, не является относительно жестким. Часто это становится очевидным при осмотре.

[вверх] Список литературы

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 ^1,3 ^1,4 ^1,5 ^1,6 ^1,7 ^1,8 BS EN 1993-1-8: 2005.Еврокод 3: Проектирование металлоконструкций. Дизайн стыков, BSI
↑ ^2,0 ^2,1 ^2,2 ^2,3 NA согласно BS EN 1993-1-8: 2005. Национальное приложение Великобритании к Еврокоду 3: Проектирование стальных конструкций. Дизайн стыков, BSI
↑ ^3,0 ^3,1 P207 Соединения в стальной конструкции: Моментные соединения, SCI, 1995

[вверх] Дополнительная литература

Руководство конструктора по металлу, 7-е издание. Редакторы Б. Дэвисон и Г. В. Оуэнс.Институт стальных конструкций 2012, Глава 28
Архитектурный дизайн из стали — Требилкок П. и Лоусон Р. М., опубликованные Spon, 2004 г.

[вверху] Ресурсы

[вверху] См. Также

Соединения балки с каркасом колонны

Последнее обновление 10 марта 2020 г. от Tekla User Assistance [email protected]

Пример	Описание
	Простой срезной выступ на фланце колонны. Используйте Простую срезную пластину (146).
	Простой срезной выступ к кромке / полке колонны. Используйте Простую срезную пластину (146).
	Простой срезной выступ к фланцу колонны с вариантами угла посадки. Используйте Простую срезную пластину (146).
	Простой срезной выступ на фланце колонны. Варианты устранения болтов. Используйте Простую срезную пластину (146).
	Фасонный срезной язычок с ребрами жесткости колонны. Используйте колонну с ребрами жесткости W (182).
	Фасонный срезной язычок с ребрами жесткости колонны. Наклонная вторичная. Используйте колонну с ребрами жесткости W (182).
	Фасонный срезной язычок с ребрами жесткости колонны.Болты выровнены с второстепенной деталью. Используйте колонну с ребрами жесткости W (182).
	Фасонный срезной язычок с ребрами жесткости колонны. Возможность устранения болтов. Используйте колонну с ребрами жесткости W (182).
	Срезной выступ с ребрами жесткости колонны. Используйте колонну с ребрами жесткости (186).
	Срезной язычок с ребрами жесткости колонны.Наклонная вторичная. Используйте колонну с ребрами жесткости (186).
	Срезной язычок с ребрами жесткости колонны. Перекошенная вторичная. Используйте колонну с ребрами жесткости (186).
	Упор для срезания фланца колонны с ребрами жесткости колонны. Используйте колонну с ребрами жесткости (188).
	Упор для срезания фланца колонны с ребрами жесткости колонны.Подготовка к сварке и отверстия для доступа к сварке для опции моментного соединения. Используйте колонну с ребрами жесткости (188).
	Моментное соединение на болтах с фланцем колонны с ребрами жесткости колонны. Используйте соединение с моментом на болтах (134).
	Моментное соединение болтовым соединением со стенкой колонны. Используйте соединение с моментом на болтах (134).
	Моментное соединение на болтах со стенкой колонны.Наклонная второстепенная часть. Используйте соединение с моментом на болтах (134).
	Сварное моментное соединение с фланцем колонны. Подготовка балки под сварку и варианты отверстий для доступа к сварке. Используйте соединение Moment (181).
	Сварное моментное соединение с фланцем колонны. Наклонный. Используйте соединение Moment (181).
	Срезной язычок через трубную колонну. Используйте трубную колонну со срезной пластиной (189).
	Срезной язычок через трубную колонну. Две второстепенные части. Используйте трубную колонну со срезной пластиной (189).
	Срезной язычок через трубную колонну. Две второстепенные части. Пластина расширена до верхней части колонны. Используйте трубную колонну со срезной пластиной (189).
	Срезной язычок через трубную колонну.Две второстепенные части, ровная и / или наклонная. Варианты центровки болтов. Используйте трубную колонну со срезной пластиной (189).
	Срезной язычок через трубную колонну. Третья вторичная часть после соединения применяется к двум исходным вторичным частям. Используйте трубную колонну со срезной пластиной (189).

Пример	Описание
	Закрепите угловое соединение на фланце колонны или стенке.Зажим односторонний / двусторонний. Сварные / болтовые, болтовые / болтовые, сварные / сварные варианты. Используйте уголок с зажимом (141).
	Закрепите угловое соединение на фланце колонны или стенке. Зажим односторонний / двусторонний. Наклонная второстепенная часть. Дополнительные варианты резки под прямым углом или под углом. Используйте уголок с зажимом (141).
	Закрепите угловое соединение на фланце колонны или стенке.Зажим односторонний / двусторонний. Подготовка к сварке и отверстия для доступа к сварке для моментного соединения. Используйте уголок с зажимом (141).

балка

MS Балки бывают двух типов: —

1) двутавровый

2) ДВИГАТЕЛЬ (колонна)

ДВУСТОРОННИЙ БАЛК: — Представлен размерами полотна и фланца.Например, 150х75 балочное средство,

Ширина полотна = 150 мм

Ширина фланца = 75 мм

H — БАЛКА: — В двутавровой балке размеры перемычки и фланца почти одинаковы.

Когда мы говорим, балка 254 x 254 означает полотно = 254 мм и фланец = 254 мм.

Еще одно отличие двутавровой балки и двутавровой балки состоит в том, что в двутавровой балке размер перемычки больше, чем размер фланца

М.S. BEAM

Размер	Вес в кг.	Вес в кг.
в мм	на фут	За Мтр.
100 х 50	2,432	7.979
125 х 70	4,023	13,199
150 х 75	4.571	14.997
175 х 85	5.943	19,499
200 х 100	7,893	25,897
250 х 125	11,612	38.099
300 х 140	14,782	48,500
350 х 140	16,125	52,906
400 х 140	19.080	62.601
450 х 150	22,280	22,280
500 х 180	26,730	87.700
600 х 210	37,370	122.600

Балки, производимые JINDAL, представлены высотой перемычки, шириной полки и весом сечения.

ДЖИНДАЛ

Профили конструкций

Балки

старший№	Глубина (мм) x Фланец (мм) x Секционный вес (кг / м)
1	УБ 203 Х 133 Х 25
	УБ 203 Х 133 Х 30

2	УБ 254 Х 146 Х 31
	УБ 254 Х 146 Х 37
	УБ 254 Х 146 Х 43

3	УБ 305 Х 165 Х 40
	УБ 305 Х 165 Х 46
	УБ 305 Х 165 Х 54

4	УБ 356 Х 171 Х 45
	УБ 356 Х 171 Х 51
	УБ 356 Х 171 Х 57
	УБ 356 Х 171 Х 67

5	НПБ / IPE 400 X 180 X 57.4
	НПБ / IPE 400 X 180 X 66,3
	НПБ / IPE 400 X 180 X 75,7

6	УБ 406 Х 178 Х 54
	УБ 406 Х 178 Х 60
	УБ 406 Х 178 Х 67
	УБ 406 Х 178 Х 74

7	НПБ / IPE 450 X 190 X 67.2
	НПБ / IPE 450 X 190 X 77,6
	НПБ / IPE 450 X 190 X 92,4

8	УБ 457 Х 191 Х 67
	УБ 457 Х 191 Х 74
	УБ 457 Х 191 Х 82
	УБ 457 Х 191 Х 89
	УБ 457 Х 191 Х 98

9	НПБ / IPE 500 X 200 X 79.4
	НПБ / IPE 500 X 200 X 90,7
	НПБ / IPE 500 X 200 X 107,3

10	УБ 533 Х 210 Х 82
	УБ 533 Х 210 Х 92
	УБ 533 Х 210 Х 101
	УБ 533 Х 210 Х 109
	УБ 533 Х 210 Х 122

11	НПБ / IPE 600 Х 220 Х 107.36
	НПБ / IPE 600 X 220 X 122,4
	НПБ / IPE 600 X 220 X 154,5

12	WPB / HE 600 X 300 X 128.8
	WPB / HE 600 X 300 X 177,8
	WPB / HE 600 X 300 X 211,9
	WPB / HE 600 X 300 X 285,5

13	УБ 610 Х 229 Х 101
	УБ 610 Х 229 Х 113
	УБ 610 Х 229 Х 125
	УБ 610 Х 229 Х 140

14	WPB / HE 700 X 300 X 149.9
	WPB / HE 700 X 300 X 204,5
	WPB / HE 700 X 300 X 240,5
	WPB / HE 700 X 300 X 300,7

15	WPB / HE 800 X 300 X 172 [на опоре / при условии предварительного согласования]
	WPB / HE 800 X 300 X 224 [на опоре / при условии предварительного согласования]
	WPB / HE 800 X 300 X 262 [на опоре / при условии предварительного согласования]
	WPB / HE 800 X 300 X 317 [на опоре / при условии предварительного согласования]

16	WPB / HE 900 X 30 X 198 [на опоре / при условии предварительного согласования]
	WPB / HE 900 X 30 X 252 [на опоре / при условии предварительного согласования]
	WPB / HE 900 X 30 X 291 [на опоре / при условии предварительного согласования]
	WPB / HE 900 X 30 X 333 [на опоре / при условии предварительного согласования]

Колонны, производимые JINDAL, представлены высотой перемычки, шириной полки и весом сечения.

ДЖИНДАЛ

Колонны: —

Старший №	Глубина (мм) x Фланец (мм) x Секционный вес (кг / м)
1	UC 152 X 152 X 23
	UC 152 X 152 X 30
	UC 152 X 152 X 37

2	UC 203 X 203 X 46
	UC 203 X 203 X 52
	UC 203 X 203 X 60
	UC 203 X 203 X 71
	UC 203 X 203 X 86

3	UC 254 X 254 X 73
	UC 254 X 254 X 89
	UC 254 X 254 X 107
	UC 254 X 254 X 137
	UC 254 X 254 X 167

4	UC 305 X 305 X 97
	UC 305 X 305 X 118
	UC 305 X 305 X 137
	UC 305 X 305 X 158
	UC 305 X 305 X 198
	UC 305 X 305 X 240
	UC 305 X 305 X 283

ПАРУС (Steel Authority of India Limited)

Раздел	Размеры	Вес в разрезе	Длина
	мм	кг / м	м
Балки / Балки
	Draper Металлургический завод
	175 х 85 х 5.8	19,6	от 10 до 11,5
	200 х 100 х 5,7	24,2
Балки	Бхилаи Металлургический завод
	250 х 125 х 6.9	37,3	от 10 до 13
	300 х 140 х 7,7	46	для всех размеров
	350 х 140 х 8,1	52,4
	400 х 140 х 8.9	61,5
	450 x 150 x 9,4	72,4
	500 х 180 х 10,2	86,9
	600 х 210 х 12	123

ВИЗАГ (РИНЛ: — РАШТРИЯ ИСПАТ НИГАМ ЛИМИТЕД)

Балки

старший№	Сторона (мм) x Сторона (мм) x Толщина (мм)	Вес секции (кг / м)
1	IPE — ЛУЧИ * 180 X 91 X 5,3	18,8
2	ОН — ЛУЧИ * 120 X 114 X 5	19.9
3	БАЛКИ ISMB 125 X 70 X 5	13,3
4	150 х 75 х 5	15,0
5	175 Х 85 Х 5.8	19,6

МАРКИ

Секционные свойства согласно: —

Для балок: —

DIN: 1025-1994 / IS: 12778-1989 / IS: 808-1989

Допуск согласно: —

Для балок: —

DIN: 1025-1994 / IS: 12779-1989 / IS: 1852-1985

Марки по: —

Для балок: —

IS: 2062: E250 A — 2006

Границы | Соединения пучка с колонной с помощью съемных пластин рассеивания энергии

Введение

Стальные конструкции часто используются в сейсмических зонах из-за их пластичных свойств, высокой способности рассеивать энергию и относительно быстрой и простой конструкции.Разрушение конструкций после землетрясений в Нортридже в 1994 году и в Кобе в 1995 году показало, что классические соединения балок с колоннами имеют хрупкое поведение. Большинство соединений вышли из строя из-за концентраций напряжений в сварных швах, дефектов материала или дефектов сварного шва. Классическая конструкция металлоконструкций оказалась неэффективной. Таким образом, требование пластичного разрушения было введено путем обеспечения развития пластиковых шарниров на концах балок и в основании колонн, а также на первом этаже конструкции (Engelhardt and Husain, 1993).

До землетрясений в Нортридже и Кобе соединения считались полностью жесткими или фиксированными. В 1990-х годах было доказано, что большинство соединений, спроектированных как полностью жесткие, на самом деле имеют полужесткое поведение. То же самое наблюдалось и для закрепленных соединений.

Согласно Еврокоду 3, часть 1–8 (CEN EN, 2005), моментное соединение должно иметь три основных характеристики: жесткость ( S _j, _ini), сопротивление изгибающему моменту ( M _{j ,} _Rd) и способность к пластической деформации, пластичность или вращательная способность (Φ _u ).

По значениям жесткости соединения можно разделить на штифтовые, полностью жесткие и полужесткие. Болтовые соединения должны передавать внутренние силы, не создавая значительных изгибающих моментов, которые могли бы повлиять на соединяемые элементы конструкции. Полностью жесткое соединение имеет высокую жесткость при вращении, а полужесткие соединения не удовлетворяют критериям полностью жестких или шарнирных соединений.

По сопротивлению изгибающему моменту соединения можно классифицировать как штифтовые, полнопрочные или частичные.Полностью прочное соединение создает больший изгибающий момент, чем изгибающий момент соединенных элементов, способный к пластику. Таким образом, податливость появится в самом слабом элементе конструкции, соединенном в стыке.

С учетом представленных выше классификаций, общая классификация может быть сделана с учетом обоих аспектов следующим образом:

• полнопрочные и жесткие соединения,

• полнопрочные и полужесткие соединения,

• соединения частичной прочности и жесткие,

• соединения частичной прочности и полужесткие,

• штифтовые и полужесткие соединения,

• штыревые соединения.

Знание поведения соединения важно, поскольку можно оценить порядок образования пластиковых шарниров в конструкции и механизм разрушения.

Как правило, соединения балка с колонной с полной прочностью предназначены для обеспечения образования пластиковых шарниров в соединении или в балке, что позволяет избежать пластических деформаций колонн. Это требование выполняется путем изменения характеристик компонентов соединения. Хотя существует множество технических решений для соединений, устойчивых к моменту, наиболее часто используемым типом является соединение концевой пластины с помощью болтов или приварка балки непосредственно к колонне.Оба соединяемых элемента конструкции имеют двутавровое или двутавровое сечение. Все компоненты этого соединения могут влиять на поведение: тип концевой пластины (точная, удлиненная или удлиненная с ребрами жесткости), толщина концевой пластины (Venghiac et al., 2017), диаметр болта, ребра жесткости на сжатие или растяжение на перегородке панели колонна и ребро жесткости на сдвиг на перегородке колонны.

Предыдущие исследования классических соединений балки с колонной

Многие экспериментальные и численные исследования классических сварных или болтовых соединений показали их уязвимость, которая проявляется в хрупком разрушении с ограниченной пластичностью или без нее.Соединения Т-образных заглушек, изученные Свансоном и Леоном, вышли из строя из-за переломов сетчатого сечения штанги или в режиме разрушения болтов при растяжении, которые были наиболее внезапными и хрупкими видами разрушения, наблюдаемыми для этих соединений (Swanson and Leon, 2000). Другой пример — сборное соединение стальной балки с колонной, исследованное Hu et al. (2014), которые также показали ограниченное рассеяние энергии и хрупкое разрушение. В других исследованиях были улучшены процедуры, используемые в анализе методом конечных элементов, за счет использования модели болта SHELL вместо реалистичной трехмерной модели болта (Moshaly et al., 2011), или путем включения в анализ различных алгоритмов контактов, нелинейных поперечных связей (Diaz et al., 2011; Brunesi et al., 2014).

Таким образом, для перемещения пластикового шарнира от соединения к балке использовались разные типологии. Этого можно добиться, добавив втулок или горизонтальных стыков поверх полок балки и приварив их на месте. Другого решения по концентрации пластических деформаций в балке можно достичь за счет уменьшения сечения балки.Это можно сделать путем вырезания части полок балки: уменьшенное сечение балки (RBS) или вырезание отверстий в стенке балки: уменьшенное сечение стенки (RWS).

Исследование, проведенное Цавдаридисом на соединениях с RBS или RWS балками, подтвердило хорошее поведение с точки зрения распределения напряжений при циклическом нагружении (Tsavdaridis and Papadopoulos, 2016; Naughton et al., 2017). Важным критерием является то, чтобы соединение имело достаточную прочность и жесткость, чтобы передавать напряжения текучести в ослабленной части балки, вдали от соединения, чтобы обеспечить механизм «слабая балка — сильная колонна», что означает обеспечение формирование пластиковой петли в балке.Другой важной целью геометрии RBS была защита стального соединения (концевой пластины, болтов, сварных швов, фланца колонны) от пластификации (Sofias et al., 2014).

Все эти исследования показали, что RBS и RWS являются хорошим решением для обеспечения пластичности стальных конструкций, хотя бывают ситуации, когда в соединении предпочтительнее образование пластиковых шарниров. Соединения состоят из пластин, специально разработанных для того, чтобы прогибаться под нагрузкой и рассеивать сейсмическую энергию. Некоторые примеры включают: соединение демпфера PI (Koetaka et al., 2005), щелевое соединение демпфера (Chan, Albermani, 2008; Oh et al., 2009; Saffari et al., 2013), соединения с двойным разрезным тройником (DST) (Herrera et al., 2013; Bravo and Herrera, 2014 ; Latour and Rizzano, 2015; Tong et al., 2016), диссипативные стыковые соединения (Calado et al., 2013; Valente et al., 2017a, b) или соединения с болтами из сплава с памятью формы (Wang et al., 2015 ; Ям и др., 2015).

Предлагаемые соединения пучка с колонной с пластинами, рассеивающими энергию

Обеспечение образования пластиковой петли в соединении дает ряд преимуществ.Наиболее важными из них являются возможность восстановления функции поврежденного здания в короткие сроки с небольшими затратами и трудностями ремонта, возможность проектирования соединения, отвечающего любым требованиям прочности и жесткости. Кроме того, образование пластиковых шарниров в балке или в соединении концевых пластин приводит к сложному и дорогостоящему ремонту поврежденных компонентов: концов балок и концевых пластин.

По этой причине мы считаем, что этим типам соединений следует уделять больше внимания.Ряд соединений балки с колонной со съемными рассеивающими пластинами изучается на кафедре структурной механики строительного факультета Ясс. Часть этих соединений была вдохновлена демпферами TADAS и ADAS (Tsai et al., 1993) за счет использования таких форм рассеивающих пластин. Было рассмотрено несколько вариантов, включая прямоугольные прямые или изогнутые пластины (рис. 1), которые продемонстрировали хорошую способность рассеивать энергию. Балка этого соединения опирается на консоль колонны с помощью круглого стержня, приваренного к нижней полке балки.Верхний фланец соединен с одним концом рассеивающей пластины, которая на другом конце прикреплена к фланцу колонны. Круглый стержень позволяет вращать балку на консоли колонны. При сейсмических воздействиях вращение луча будет воздействовать на диссипативную пластину, которая начинает деформироваться, что приводит к рассеянию сейсмической энергии.

Рисунок 1 . Соединения балки с колонной с различными версиями рассеивающих пластин: (A) одна прямая пластина, (B) одна изогнутая пластина, (C) несколько прямых пластин, (D) несколько изогнутых пластин и (E) одна прямая пластина — экспериментальная модель.

Модель конечных элементов

Чтобы проанализировать одно из этих соединений при циклической нагрузке, была разработана модель конечных элементов с использованием программного обеспечения для моделирования конечных элементов ANSYS. Модель состоит из одной прямоугольной рассеивающей пластины, прикрепленной вверху к концу балки, а внизу — к фланцу колонны. Для упрощения модели учитываются только рассеивающая пластина, болты и небольшой участок фланца колонны. Деформациями колонны и балки пренебрегают.Размеры пластины 290 мм × 170 мм × 15 мм. Марка стали — S235, а болты — класса прочности 10,9. Секция фланца колонны определяется как неподвижная опора, и нагрузка прилагается к верхним болтам. Протокол нагрузки соответствует AISC (ANSI / AISC 341, 2016) с добавлением двух дополнительных циклов при θ = 0,05 рад. Значения местного смещения на верхних болтах рассеивающей пластины геометрически определялись по θ. Поведение соединения при циклической нагрузке представлено на рисунке 2.Смещение (Δ), приложенное к верхней части рассеивающей пластины, отложено по горизонтальной оси, а силовая реакция (F) — по вертикальной оси. Силовая реакция получена с помощью зонда, к которому было приложено смещение. Гистерезисный отклик показывает удовлетворительное пластичное поведение. Однако эти результаты необходимо подтвердить экспериментальными испытаниями.

Рисунок 2 . Конечно-элементная модель соединения балки с колонной с одной прямой рассеивающей пластиной: (A) геометрия конечного элемента в ANSYS и (B) кривые сила-перемещение.

Это соединение может быть спроектировано с большим количеством пластин, что приведет к более высокой жесткости соединения, сопротивлению изгибающему моменту и рассеиванию энергии. После сильного землетрясения поврежденные рассеивающие пластины можно легко заменить, сняв болты. Кроме того, во время этой операции не требуется временная опора для балки. Рассеивающие пластины могут быть расположены в других положениях и могут иметь разные формы и размеры, чтобы повысить эффективность соединения.Таким образом, с точки зрения прочности и жесткости могут быть разработаны различные категории соединений.

Другие типы соединений, изучаемые на нашем факультете, снабжены специальными устройствами для восприятия поперечных сил, возникающих в соединении. Компоненты и поведение при циклической нагрузке будут представлены в будущих статьях, поскольку это соединение является объектом патента, который находится на стадии подачи заявки.

Дальнейшие исследования должны быть сосредоточены на определении поведения этих соединений при циклических воздействиях и реакции (с точки зрения смещения этажа, общей прочности) различных стальных каркасных конструкций, снабженных этим типом соединений.Мы считаем, что эти соединения являются шагом вперед в проектировании соединений балка-колонна со съемными пластинами, рассеивающими энергию, для стальных конструкций.

Авторские взносы

Все авторы одинаково сотрудничали в работе над статьей.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

ANSI / AISC 341.(2016). Сейсмическое обеспечение зданий из металлоконструкций . Чикаго, Иллинойс: Американский институт стальных конструкций.

Google Scholar

Браво, М., и Эррера, Р. (2014). Работоспособность при циклической нагрузке сборных тройников для соединений с двойным Т-образным моментом. J. Constr. Steel Res. 103, 117–130. DOI: 10.1016 / j.jcsr.2014.08.005