Стальные балки с двутавровым профилем используются в машиностроении, строительстве зданий промышленного, административного, жилого назначения. Иногда ими перекрывают большие пролеты, соединяя раздельные элементы в единый массив. Сварка балок имеет массу нюансов, ведь их конструкция нагружается неравномерно. И это приходится учитывать при составлении строительного проекта здания с металлическим каркасом.
Способы соединения двутавров
Вариантов соединения всего два. Первый заключается в применении болтов или клепок. Они дают возможность изготавливать разборные конструкции. Стыковка делается при помощи двух накладок, между которыми зажимаются концы балок. Этот метод подходит и для соединения под прямым углом. Правда, и требует наличия отверстий, которые несколько снижают прочность всей постройки.
Если на краях балок наварены специальные узлы стыковки, болтовое соединение происходит уже без дополнительных накладок. Во всех остальных случаях единственный вариант сборки – сварка двутавровой балки. Она позволяет получить неразборную конструкцию. Фактически из отдельных деталей собирается один металлический каркас, который удерживает вес остальных материалов и гарантирует прочность здания.
Встык
При сборке длинных пролетов сварка балок делается встык, изделие соединяется по сечению, чтобы получить «один длинный отрезок металлопроката». Важно качественно проварить стык, потому что сварной шов сам по себе является «слабым звеном» – металл становится мягким, подверженным к воздействию влаги, механических нагрузок. Поможет в этом точное соблюдение технологии сварки двутавровых балок.
Особенности соединения встык:
- Обязательна обработка соединяемых плоскостей перед процессом сварки для максимально полного прилегания.
- Торцевые срезы дополняются угловыми скосами, чтобы создать более глубокую степень проварки изделий.
- Соединение усиливается накладками, привариваемыми сверху к полкам и с обеих сторон на шейки (всего 4 шт.).
- Накладки выполняются из листового металла на всю ширину полки (высоту стенки), плюс они полностью провариваются по периметру.
- Балки разного сечения соединяются через металлическую прокладку, по контуру, угловым швом с обеих сторон (предварительная разделка кромок не требуется).
В отличие от болтового соединения сварные швы не требуют регулярной проверки и подтягивания. Главное, чтобы марка стали, из которой изготовлена балка позволяла делать сварку и прочность шва сильно не падала по сравнению с основным металлом. Такие моменты уточняются в процессе расчета конструкции, определения подходящего материала, в том числе параметров укрепляющих накладок.
Под прямым углом
Когда требуется соединение главного и второстепенного двутавра технология сварки балок немного другая. К тому же встречается два варианта – основная выполняет поддерживающую функцию или, наоборот, установлена в качестве колонны, укрепляющего ее элемента. Они отличаются методикой подготовки отдельных элементов, поэтому важно заранее определить, какая именно деталь будет удерживать другую.
Пример соединения (на примере, когда основная поддерживает второстепенную):
- На верхней полке главной двутавровой балки создается вырез в виде равнобедренного треугольника с углом, максимально близким к прямому.
- Во второй балке делается «противоположный» вырез, который подойдет под вставку в угол на основной (по верхней полке).
- Нижняя полка второстепенного двутавра срезается на половину ширины.
- При совмещении вырезов на верхних полках нижние стыкуются достаточно плотно, чтобы создать надежное сварное соединение.
После сварки обоих двутавров по получившемуся контуру на нижнюю часть стыка рекомендуется наварить листовую накладку. Она усилит конструкцию, даст запас по расчетной нагрузочной способности. Главное, не перекаливать металл в местах стыков, чтобы он не стал хрупким, мягким и восприимчивым к влажной среде, механическим воздействиям. Тавровые швы стоит выполнять в один проход.
Сваривание двутавра со швеллером под прямым углом
Еще один вариант, который встречается в строительстве, заключается в соединении двутавровой балки с швеллером. Здесь уже возникает масса «нюансов». Например, сечение, форма соединяемых конструктивных элементов не совпадает. Иногда приходится подбирать сварочное оборудование или специальные электроды, чтобы получилось качественно проварить швы (зависит от марки стали и других факторов).
Проще всего делать сварку балки двутаврового сечения со швеллером той же высоты:
- Срезается верхняя полка швеллера под углом 45°.
- На верхней полке двутавра выполняется аналогичный вырез.
- Нижняя полка швеллера срезается с таким расчетом, чтобы при соединении он состыковался со стенкой балки.
- Конструкция традиционно укрепляется металлической пластиной, приваренной снизу.
Приведен всего лишь один вариант соединения. Способ будет меняться в зависимости от того, какой именно стык планируется сделать – по углу, по середине балки, со швеллером другого сечения. Во всех случаях выбирается технология, создающая максимальную прочность конструкции. При отсутствии опыта в сварке лучше поручить работу специалистам. Потому что речь идет о несущих элементах зданий, от которых зависит безопасность эксплуатации помещения.
Общие советы
Если все-таки предполагается самостоятельная сварка стыка балки, рекомендуется предварительно изучить профильные стандарты, советы профессионалов. Тогда после определенной практики будет возможность выполнять качественные сварные швы, не хуже, чем делаются на производстве. При сварке используется ручное дуговое или полуавтоматическое оборудование.
Рекомендации:
- Обработку кромок балки лучше делать на кромкофрезерном станке (фаскоснимателе). На нем они получатся наиболее аккуратные, одинаковой глубины по всему периметру.
- Перед сборкой конструкции требуется жестко зафиксировать оба двутавра (или для симметричности, или для перпендикулярности).
- Тяжелые балки проще прижимать гидравлическими механизмами (понятно, что в условиях заводского цеха).
- Поясное сваривание проще всего делать автоматизированной системой под слоем флюса.
- Специальные кондукторы со зажимными элементами упрощают соединение балок, потому что уменьшается разбрызгивание расплавленного металла.
Без таких приспособлений потери иногда достигают 30%. Это снижает качество сварного шва или увеличивает время, необходимое для качественного соединения. В итоге металл сильно нагревается и отпускается больше норматива. Толку в «мягком» стыке мало, чтобы его привести к желаемому уровню прочности обязательно обваривание металлическими пластинами.
