Сварка швеллера и двутавра

Обновлено: 04.10.2024

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.

Можно ли заменить двутавр двумя швеллерами, сваренными в двутавр!

В проекте частного жилого дома предусмотрено три двутавровых балки 30ш2. Можно ли заменить балку из такого двутавра на конструкцию из швеллеров? Как нужно сварить швеллер тогда? Длина балки 3900. Балки под монолитную плиту перекрытия первого этажа. Очень признателен за ответ.

Если новое сечение будет по характеристикам не хуже, то почему нет.
Варить чисто конструктивно, прерывистым швом

можно если сечение будет не хуже.
Я бы немного "разнес" швеллера, на несколько см например 5-6, и к полкам приварил кладочную сетку на относе. Полость тоже замонолитится, а сетка не даст бетону "вывалиться". Сварил бы пластинами, шаг по расчету.

какой смысл "разносить" швеллера и монолитить зазор? если швеллера стоят стенками друг к другу - то сталебетонной балки не получится. если швеллера смотрят друг на друга полками, то нормально заполнить внутренний объем через такую узкую щель не получится - под верхними полками получим пустоты.

Вопрос: можно ли заменить двутавр на швеллер?
Ответ: можно.
далее.
имеем: 2 швеллера которые хотим сварить, и по этой балке замонолитить перекрытие. Вопрос: как проще сварить?
Ответ: либо так 1.вар [].либо так 2 вар. ][.

То что штукатурить это хозяйство надо - думаю никто спорить не будет? в каком случае проще оштукатурить (обложить ГВЛ). думаю вар 1 проще.
далее, как убрать полученную пустоту? либо во время монтажа, поставить балку "на попа" и закидать бетон - не очень удобно ИМХО. либо залить его одновременно с перекрытием. разносим балки на 5см (для бетона достаточно), и пустота сама заполняется бетоном. ну а сетки приварить - хуже не будет.

Это больше к противопожарным требованием относится. (штукатурка и бетонирование)

Это как раз совершенно не очевидно. Делают подвесные потолки, а балки просто красят. По варианту 2, кстати. И монолитную плиту скорее всего будут заливать по профлисту

Может проще монолитные ж.б. балки сделать, если нет стальных именно 30Ш2. Кстати, а какая там сталь? Балки по ГОСТ или по СТО АСЧМ должны изготавливаться?
А есть возможность поставить стальные балки с меньшим шагом и соответственно уменьшить их сечение?
Балку 30Ш2 можно и двумя двутавровыми балками заменить, а не обязательно двумя швеллерами.
В принципе возможно применить двутавровую балку меньшего профиля, но выполнить ее усиление листами, швеллерами, уголками, арматурными стержнями и т.д. Усиливающие элементы можно и на болтах крепить, и на сварке.
Все зависит от того какой прокат вы можете найти и смонтировать.
А балки в процессе эксплуатации будут доступны для осмотра и покраски при необходимости, или их закроют? Если они открыты, так ставьте их с зазором между краями не меньше 100 мм, чтобы потом можно было без проблем красить.

crosandr ни чего не смыслит в нормах. Пункт 12.13 СНиП II-23-81* гласит: "Притменение прерывистых швов допускается только в конструкциях группы 4".

В данном случае вообще нет необходимости соединять между собой рядом стоящие балки на сварке. Они и так объединены монолитным ж.б. перекрытием.
Вот когда будете чисто сварную конструкцию делать или сборные плиты на балки укладывать - тогда другое дело.
И не разбрасывайтесь такими обвинениями.
Не надо излишне заформализовывать нормы, они и без вас формализованы.

Рядом стоящие швеллеры это не двутавровое сечение!
Можно ли заменить двутавр двумя швеллерами, сваренными в двутавр!
Именно так называется тема.

А после названия темы идет описание ситуации, которое тоже стоит повнимательнее почитать. Речь идет не о замене вообще, а замене для конкретной ситуации. Соответственно и рецепты даются.
И где же решение вопроса от смыслящего в нормах?

яа райсуя чартяжы ыкк.

выложите лист перекрития, и листы с планами этажей над и под этим перекрытием - без этого все мимо - может там можно просто арматуры добавить и не мучится

То что вы большой формалист - я уже понял. Вы прочли фразу из норм, но вырвали ее из контекста и не поняли смысл требований СНиП. А там ,в пункте 12.13 речь идет о швах, выполняемых по расчету. Т.е. о швах силовых, а не о конструктивных. Если балку из двух швеллеров, соприкасающихся стенками, изгибать в направлении перпендикулярном полкам (т.е. обычным образом), то швы, выполненные вдоль обушков швеллеров, не будут работать и по расчету такие швы не нужны. Вот если такая балка из 2 швеллеров заработает на кручение или ее начнут гнуть в направлении перпендикулярном стенкам швеллеров (т.е. установив их "плашмя")- тогда другое дело, тогда швы включатся в работу и возникнет необходимость выполнять п. 12.13. Я уж не говорю о том, что выполнить непрерывный шов длиной в несколько метров очень не просто и в построечных условиях такое лучше не делать.
Вы, Doka, ссылаетесь на постановку вопроса автором темы, но ведь он не профессионал в строительстве и неточно сформулировал вопрос о замене балок.
Здесь, Doka, не уголовный суд, а вы не прокурор, чтобы кого-то обвинять в некомпетентности и незнании норм. Если уж вам так захотелось, то могли бы просто напомнить участникам дискуссии о существовании требований п. 12.13 из СНиП II-23-81, а выводы они и сами сделают.

Как приварить швеллер

Швеллер – востребованный в строительстве вид фасонного проката с поперечным сечением П-образной формы. Для создания конструкций различного назначения применяют сборно-разборные болтовые соединения, неразборные – заклепочные и сварные. Сварное соединение – надежное и долговечное, но только при точном следовании технологии. Ее нарушение может стать причиной ослабления конструкции, поэтому сварочный процесс и его результаты подлежат постоянному контролю. Наиболее распространенный способ соединения фасонного проката между собой – электродуговая сварка.

Технологические требования по сварке двух швеллеров встык без накладок

Сварка встык без дополнительного усиления применяется только для неответственных конструкций, если важна скорость и простота процесса. Этапы:

Подготовка торцов кромок. При толщине стенок до 6 мм скос кромок не требуется, при толщине 6-12 мм он составляет 30°, более 12 мм – скос выполняется под углом 60° с внутренней стороны соединяемых элементов.
В первую очередь свариваются более толстые элементы – полки.
Далее соединяются стенки.
Обваривание – двухстороннее без накладок. В некоторых случаях может провариваться только одна сторона профиля.

Внимание! Зона шва, выполненного встык, на 5-20% слабее, по сравнению с телом профиля, что обязательно учитывают при проектировании.

Как правильно сварить швеллеры встык с использованием накладок?

Если необходимо получить шов, прочность которого не уступает прочности тела профильного проката, используют накладки, толщина которых зависит от толщины стенок заготовки. Один из нормативных документов, регламентирующих качество получаемого соединения, – ГОСТ 15164.

Торцы заготовок подготавливаются и свариваются друг с другом.
Шов изнутри зачищают до ровной поверхности.
Внутри заготовки приваривают стальную полосу той же марки и толщины, что и основной металл. Опытные сварщики советуют приваривать на шов не полосу, а шестиугольник, который обваривается со всех сторон.
Снаружи также наваривают шестиугольную накладку, но размер ее должен быть больше, по сравнению с внутренней.

Накладки необходимо приварить по полному контуру, иначе в зазоры может попасть влага, вызывающая коррозию стали. При невозможности выполнить это условие в зазоры заливают антикоррозионный состав. Соединяемые элементы должны укладываться в линию без переломов в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Способы сварки швеллеров между собой по ГОСТу

Швеллер – один из главных элементов из которых состоит металлоконструкция. Для формирования нужной структуры каркаса требуется сварка швеллеров. Сварной узел имеет хорошую надежность, но любые нарушения в технологии сварки могут привести к ослаблению всей конструкции. В связи с этим сварка является самым сложным и контролируемым этапом при производстве металлоконструкций.

Виды стыковки швеллеров

Выбор соединения прямо пропорционально зависит от размеров конструкции и действующих на нее сил.

Различают следующие варианты взаимного расположения швеллеров:

полки швеллеров обращены внутрь;
полки швеллеров обращены наружу (образует двутавр);
смешанное расположение полок;
полки швеллера перпендикулярны плоскости каркаса;
диагональное размещение (размещение «стоя» или «лежа).

Выбор определенного варианта связан с:

условиями наложения шва;
протяженности места сваривания и количества задействованных рабочих для его наложения;
вида сил и мест их воздействия;
типа и габаритных размеров швеллера;
требуемой расчетной устойчивостью и полной нагрузки на сооружение.

Применяемые виды сварки

Электродуговая сварка

Огромный выбор типов электродов по их номинальным характеристикам и особенности работы ими обеспечивают неоспоримое преимущество перед остальными видами сварки и делают его предпочтительным для данной задачи. Самый лучший шов мы получим в случае применения электродов УОНИ. При работе данными электродами следует учесть их особенности и рекомендации:

По возможности соединения должны быть выполнены внахлест.
Для использования данного электрода нужен предварительный опыт работы с ним.
Перед применением электрод подлежит прокалке в спец. печи на протяжении часа. Температура прокалки 250 С.
Места соединений изделий должны быть очищены от загрязнений, ржавчины и подготовлены согласно ГОСТу 5264-80.
Сварщик должен работать короткой дугой средней мощности, постоянным током и обратной полярностью.
Металлоконструкция сваренная данным электродом не должна использоваться при температуре ниже – 40 С.

Газовая сварка

Данным типом при сварки швеллеров зачастую не пользуются из-за огромной области и температуры нагрева. Данные факторы являться источником образования внутренних напряжений в структуре металла и общих деформаций негативно влияющих на всю металлоконструкцию. Тем не менее газовую сварку часто используют для устранения изъянов готовых конструкций или порезки заготовок с последующим снятием кромок.

Типы сварки

Сварка швеллеров встык

Данное соединение применяют для не ответственных конструкций. Сварка выполняется с лицевой, тыльной стороны и с условием хорошей толщины провара. Монтажный шов сперва выполняют на тонкой, а после на более толстой части швеллера. Допускается выполнение данного шва с одной стороны изделия с обязательной подваркой корня шва.

Последовательность наложения швов

Потребность в снятие кромок определяется исходя из толщины полок швеллера:

6 мм и менее-скос кромок не требуется.
6-12 мм – скос делают под углом 30 .
12 мм и более-скос кромок выполняется под тупым углом на внутренней стороне заготовки. Шов выполняют V и Х-образным.

Швеллер размещается стенками горизонтально.
Снимают кромки в зависимости то толщины металла.
Производится стыковка двух балок с зазором не больше 3 мм.
Производится временная прихватка заготовок между собой точками с шагом в 40 мм.
Анализируется правильность созданной конструкции.
Окончательная обварка поверхности стыка проводится непрерывно от середины стенки в сторону полок.

Для улучшения сварных характеристик и предотвращения появления трещин в местах сварки советуется выполнить усиление проката подкладками сразу после установки изделия. При приварке П-образного проката только в стык, без накладок, сваренное соединение будет слабее чем сам швеллер.

Сварка швеллеров с накладками

Зазор при стыке двух свариваемых деталей устанавливают не больше 8 мм. Накладка размещается со стороны сварного шва. Толщина усиления зависит от режима сварки и размеров проката.

Накладки усиления обязательно обойти электродом по всей плоскости. При невозможности кругового обвара все зазоры заполнить веществом, препятствующим коррозии.

Швеллера привариваются торцами друг к другу согласно технологических норм ГОСТа.
Шов внутри швеллера зачищается к плоскости.
Во внутреннюю часть швеллера приваривается усиление – лист стали имеющий длину равную 5-ти кратной ширине швеллера. Ширина листа ровна ширине швеллеров, толщина листа берется равноценной толщине материала швеллера. Полоса заваривается лишь по продольным сторонам.
Вторая полоса крепится в качестве ребра и заваривается по обеим сторонам от полосы. Ребро должно быть хорошо проварено по контуру с двух сторон и вплотную к полосе.

Прочностные характеристики срощеного данным методом изделия уступят монолиту на малость.

Соединение швеллеров внутрь

Для создания усиленной пустотелой балки можно соединить два изделия полками внутрь. Выполнение такого соединения одинаково со сваркой двух швеллеров встык. Данное соединение применяют при требовании конструкций средней мощности.

Заготовки установить полками горизонтально напротив друг друга.
Скрепить струбцинами.
Шов выполнить либо по ГОСТу с разделением кромок, либо оставить зазор.(величину зазора выбирают в зависимости от толщины швеллера, но не менее 3 мм).
Шов необходимо производить по методу прихвата либо от середины к краям.

Зачистка швов болгаркой в данном соединении категорически запрещена и может привести к ослаблению всей конструкции.

Собрать данную конфигурацию в непригодных для данной работы условиях при сборке конструкции реально лишь при проведении сварочных работ в горизонтальной плоскости и нижнем положении. В иных случаях боле разумным и простым будет использование стыковых швов с усилением их листами-подкладками.

Смещенное соединение

Такая сварная конструкция производится несколькими сварщиками и применяется для объединения швеллеров с различными геометрическими размерами. Сварку начинают с мест, имеющих более толстый металл. Соединение встык производят, руководствуясь стандартными нормами, а угловые соединения требуется производить синхронно двумя сварными (от края к середине). Продольные швы нельзя накладывать до конца балки. Это расстояние зависит от соединяемых материалов и площади полки проката. Для углеродистых сталей данное расстояние приравнивается к ширине полки, а для легированных металлов приравнивается к двукратной ее ширине.

При сборе металлоконструкций различной степени сложности и конфигурации используются выше перечисленные нами методы и типы сваривания швеллеров. Любая металлоконструкция может быть разбита на отдельные небольшие самостоятельные узловые соединения, в которых будут применимы вышеописанные методы.

Самым прочным способом соединением среди всех видов считается соединение равнополочного проката с параллельными полками.

Любая сварка швеллеров или двутавров требует соблюдения заранее определенного ряда действий и точного порядка проведения монтажных работ. Сборку любой металлоконструкции всегда нужно начинать с середины и продвигаться к краям, одновременно сварку начинают со швеллеров имеющих более толстый профиль металла. При компоновке не рекомендуется размещать сварные швы близко друг к другу, данные места лучше укреплять применяя подкладные листы из металла и вспомогательные усилительные конструкции. Любой сварной шов сам по себе уменьшает прочность всей металлоконструкции на 5-7 процентов, хотя материал сварного шва обладает более лучшими прочностными характеристиками, чем материал основной детали. Сварочный режим и быстрота наложения сварного шва напрямую зависит от выбранного вами вида соединения, но наилучший при работе ручной электросваркой считается 20 м/ч.

Чтобы создать отличное прочное соединение необходимо перед сваркой хорошо зачистить места будущих соединений, и обработать кромки согласно рекомендациям ГОСТа. Полосы укрепления после приварки встык нужно размещать только снаружи швеллеров. Сварка во внутренних углах швеллера приведет к ослаблению всей конструкции, поэтому проводить работы во внутренних углах узла не желательно.

Балки и возможные варианты их сваривания

Стыковое соединение между одинаковыми швеллерами. Накладные монтажные швы выполняются на тонком металле (1,2), а после на более толстом 3. Соединение используется для получения маломощных конструкций.

Комбинированное соединение. После выполнения стыковых соединений часто дополнительно применяют и угловой шов (4). При этом продольные швы никогда не доводят до окончания балки на расстояние, которое зависит свариваемых металлов и ширины полки швеллера. Так для низкоуглеродистой стали это расстояние равняется ширине полки (В), а для легированных металлов — двум размерам полок (2В). Для выполнения конструкций средней мощности используют такой вид соединения.

Соединение со смещенным стыком. Данное соединение выполняется двумя сварщиками и используется для сваривания швеллеров с разными по толщине полками. Первый шов выполняется для более толстого металла (1). Стыковое соединение (3) проводится согласно правилам, а угловые соединения (4) необходимо проводить одновременно двумя сварщиками (от краев балки к середине).

При изготовлении более сложных металлоконструкций используются эти же методы сваривания. Вся конструкция разбивается на отдельные узловые соединения, в которых происходит сваривание швеллеров. Монтаж конструкции всегда начинают от середины к краям и со швеллеров из более толстого металла, а после из более тонкого. Близко друг к другу швы располагать не желательно, лучше использовать подкладки из металла и дополнительные усиления конструкции.

Соединение швеллеров требует определенной последовательности действий и точного плана выполнения монтажа. Важность каждого шва нельзя недооценивать, так как существует большой риск потери всех преимуществ использования швеллеров для прочности конструкций.

Читайте также: