Стыковка двутавровых балок с накладками

Содержание

Соединение двутавров

Соединенные двутавровые балки применяются для строительства многоэтажных и промышленных зданий в качестве металлокаркасов, что позволяет снизить конечный вес металлоконструкций. Двутавр используют при создании несущих конструкций для междуэтажных перекрытий, арок и колон. При установке смонтированной конструкции их потребуется соединить между собой с другими частями металлоконструкции. Соединение двутавра при помощи сварки является самым надежным способом крепления элементов. Готовые элементы должны быть прочными, добротными и достаточно высокой плоскости. Двутавровая балка позволит снизить расход материала для постройки сооружения и сможет повысить выдерживаемую нагрузку (динамическую и статическую), снижая тем самым давление на основание здания и несущие элементы конструкции.

Соединение двутавров

Особенности соединения двутавра

Наиболее частым вариантом использования металлопроката H-образной формы выступает применение в качестве частей для балочных сооружений. Сцепление двутавровых балок выполняется в горизонтальной плоскости или путем опирания сверху. Там, где производится опирание, для края двутавра делают ребра жесткости, которые опираются на надежную поверхность. Они нужны для правильного распределения нагрузки и ее передачи от двутавра к опоре. Соединение двутавровых балок можно проводить несколькими методами: сварочным, болтовым и комбинированием обоих способов.

Как правильно выполнить сварку двутавра

При выполнении сварочных работ нужно внимательно следить за качеством стыка. Специалисты для повышения прочностных характеристик конечного результата используют усиливающие спецнакладки. Процесс сварки двутавров:

  • На кайме двутавровой балки делается скос для лучшей проварки шва.
  • Создается заготовка накладки из стального листа. Элемент для укрепления имеет форму прямоугольника. Привариваемые на полку накладные части должны обладать соответствующей шириной, а для стенки — высотой.
  • Накладку нужно наложить на стык и приварить по всему периметру балки. Накладка должна быть симметричной ромбовидной формы по отношению к продольной оси.

Сварка с применением накладок и прокладок используется для металлоконструкций, которые не подвергаются высоким нагрузкам, так как швы выступают концентратором напряжения. Также распространенным недостатком свариваемых швов выступает быстрое старение. Для того чтобы справляться с негативными последствиями чаще всего применяют составы для грунтовки.

Особенности соединений двутавра при помощи болтов

Достоинства варианта соединения:

  • Используя болтовое соединение не придется привлекать к работе квалифицированных мастеров для выполнения сварочных работ.
  • Стойкость к ударным нагрузкам.

Важно учитывать, что в сложных условиях эксплуатации требуется периодическая затяжка крепежа. Также имеется и недостаток такого метода соединения — это трудоемкость и металлоемкость работы. Из-за того, что такой метод требует использования дополнительных элементов для усиления, он имеет повышенную стоимость. Также присутствует разрушение крепежа под воздействием влаги.

Комбинированное крепление двутавра применяют при строительстве более габаритных зданий и пролетов. В таком способе стыковки двутавровых балок сочетается соединение болтами и сваркой.

Технология соединения двутавров

  • Правильное крепление профлиста на крышу

    Профлист, он же профилированный лист или профнастил, в последние го…

  • Сортамент гладкой арматуры и ее применение

    Сталь…

  • Выбор профнастила для кровли

    В одной из предыдущих публикации мы детально рассказали о том, как …

  • Сталь профнастила и варианты защитных покрытий

    Профнастил, он же профлист, пользуется достаточно высоким спросом в…

  • Гнутый стальной уголок: ГОСТ, виды, применение

    Гнутый стальной уголок – не самый популярный, но все же доста…

  • Расчет веса стального шестигранника

    Стальной шестигранник – одна из разновидностей сортового прок…

  • Доставка, приемка и правильное хранение арматуры

    Стальная арматура является незаменимым атрибутом практически любого…

  • Стальной рифленый лист: стандарты, виды, размеры, вес, использование

    Рифленый лист – разновидность листового металлопроката, отлич…

  • Виды труб для водопровода. Какие выбрать? Что учесть при монтаже?

    Широкий ассортимент – палка о двух концах. С одной стороны он…

  • Виды и использование сварной сетки

    Сварная сетка – это «полотно», сформированное из …

  • Сравнение стальной и композитной арматуры

    С появлением более современных синтетических материалов металлическ…

  • Стальная полоса как элемент заземляющего контура

    С ростом количества разнообразной потребительской электроники в каж…

  • Особенности использования швеллера при обвязке фундамента

    Швеллер – это одна из разновидностей фасонного проката, отлич…

  • Когда и зачем нужно использовать металлические трубы для прокладки кабелей и проводов

    Трубный прокат имеет достаточно обширное применение, в том числе ис…

  • Что лучше, швеллер или двутавр? Какой прокат прочнее?

    Двутавр и швеллер можно считать одними из самых популярных разновид…

  • Расчет веса вязальной проволоки

    Расчет веса проволоки, в основном, может потребоваться в двух ситуа…

  • Проверка качества и герметичности сварного шва труб и конструкций

    К монтажу металлопроката предъявляются достаточно жесткие требовани…

  • Монтаж профильной трубы: способы и необходимые принадлежности

    Профильная труба – один из самых удобных вариантов металлоп…

  • Соединение швеллеров: способы и методика

    За счет своей формы, имеющей перпендикулярные ребра жесткости, швел…

  • Характеристики и применение просечно-вытяжного листа

    Ассортимент производимых металлоизделий, даже без учета типоразмеро…

  • Инструкция о порядке приемки продукции по количеству П-6

    Утверждена постановлением Госарбитража при Совете Министров СССР от…

  • Метизы на все случаи жизни

    Строго говоря, термин «метизы» (аббревиатура от «…

  • Коррозия металла

    Коррозия металла, в простонародье называемая ржавчиной, – это распа…

  • Металлоконструкции

    Современный индустриальный пейзаж нево…

  • Профнастил для всех

    Профнастил…

  • Сварочные электроды УОНИ: особенности, характеристики, использование

    Современный рынок предлагает широкий выбор различной продукции для …

  • Технология резки металла лазером

  • Металлопрокат — материалы и технологии

    Металлопрокат — это строго говоря, тот самый материал который опред…

  • Технология соединения двутавров

    Двутавр, он же …

  • Колючая проволока для войны и мира

    Для современного человека колючая проволока — предмет накрепко ассо…

  • Спецсталь: состав, изготовление, обработка

    Новые отрасли промышленности, бурно развившиеся во второй половине …

  • Бесшовные трубы — производство и применение

  • Рубка металла: от зубила до станка

    Рубка металла – один из основных способов металлообработки, п…

  • Проволока гост 3282-74

    Стальная проволока — самое простое и широко известное изделие из м…

  • Пробивка отверстий в металле: особенности технологии

    Пробивка отверстий в металле является одним из методов перфорации. …

  • Порошковая окраска металлических изделий

    Окраска для металлических изделий — процедура совершенно необходима…

  • Как марка стали бесшовных труб влияет на их применение

    Использование любой разновидности металлоизделий зависит сразу от н…

  • Инструкция о порядке приемки продукции по качеству П-7

    Утверждена постановлением Госарбитража при Совете Министров СССР от…

  • Что такое сортовой металл, и чем он отличается от других

    Всю массу выпускаемого производителями металлопроката можно раздели…

  • Металлическая сетка — виды и производство

    Металлические сетки — один из наиболее востребованных видов стальны…

  • Профильная труба – материалы, производство, применение

    Трубный металлопрокат предназначен не только для создания трубопров…

  • Зачем нужна стальная двутавровая балка?

  • Катанка и проволока — производство и использование

    Проволока — один из самых востребованных видов изделий из металла. …

  • Производство и характеристики двутавровой балки

  • Типы и марки сварочных электродов

    Сварка металлов при помощи вольтовой дуги появилась в XIX веке и ст…

  • Способы цинкования металла

    Железо и сталь — это материал из которого изготовлен скелет совреме…

  • Сварные трубы – технология, применение, достоинства

    ХХI век – это век трубопроводов. Труб для нефте- и газотранспортных…

  • Сортамент металлопроката: основные виды, определения и ГОСТы

    Сортамент металлопроката, выпускаемого современной промышленностью …

  • Швеллер — использование и нагрузка

    Швеллер — это один из видов фасонного стального проката. В поперечн…

Пример 3.1. Расчет стыка балки с накладками

Необходимо законструировать стык с накладками в балке перекрытия. Балка выполнена из двутавра 45Б2 по СТО АСЧМ 20-93. Материал накладок: сталь С255. Изгибающий момент в балке в месте расположения стыка: М=250кНм. Поперечная сила в балке в месте расположения стыка: Q=60 кН.

Решение.

Расчетное сопротивление стали по Приложение 3:

Ry=240 Н/мм2 = 24,0 кН/см2.

Коэффициент условия работы по Приложение 3: γс = 1,0.

Расчет накладок и сварных швов по поясам балки

Примем толщину накладки t1= 16 мм = 1,6 см.

Высота балки (см. сортамент): Н = 450 мм.

Расстояние между осями накладок:

h = H + t1 = 450 + 16 = 466 мм = 0,466 м.

Усилие, действующее на одну накладку:

N = M/h = 250 / 0,466 = 536,5 кН.

Требуемая площадь одной накладки:

A = N / Ry γс = 536,5 / 24,0×1,0 =22,35 см2.

Требуемая ширина накладки:

bтр = A / t1 = 22,35 / 1,6 = 14 см.

Ширина накладок по конструктивным соображениям принимается на 20 мм больше или меньше ширины полки балки. Ширина полки балки равна 200мм (см. сортамент). Тогда ширина накладки примем b1 = 160 мм.

Толщина полки балки (см. сортамент) : tf =14мм.

Минимальный катет шва по Приложению 41 : kf = 4 мм.

Максимальный катет шва согласно конструктивным требованиям:

kf = 1,2t =1,2 x 14 = 16,8 мм.

Принимаем катет шва kf = 8 мм.

По Приложению 43 принимаем проволоку Св – 08А, диаметр проволоки принимаем равным d = 2мм.

По Приложению 43 принимаем электрод Э42.

Коэффициент условия работы соединения: γwf = 1,0.

Расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва по Приложение 7:

Rwf = 180,0 Мпа =18 кН/см2.

Значение βf Приложению 42: βf = 0,7.

Несущая способность металла сварного шва длиной 1 см:

βf kf Rwf γwf γс = 0,7х0,8х18,0х1,0х1,0 = 10,08 кН.

Значение βс по Приложению 42: βс = 1,0.

Временное сопротивление стали разрыву по Приложение 3:

Run = 370 Мпа = 37 кН/см2.

Расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу границы сплавления по Приложение 6:

Rwс = 0,45 Run = 0,45×37 = 16,65 кН/см2.

Несущая способность металла зоны сплавления длиной 1 см:

βс kf Rwс γwf γс = 1,0х0,8х16,65х1,0х1,0 = 13,32 кН.

Требуемая суммарная расчетная длина одного фланговогошва с каждой стороны стыка:

lwl = N / βf kf Rwf γwf γс = 536,5 / 2 x 10,08 = 26,6 см.

Конструктивная длина шва равна расчетной длине плюс 1 см.

Конструктивная длина шва: L1 = 27 + 1 = 28 см.

Длина шва больше 5 минимальных толщин и меньше 85 βf kf = 85 x 0,7 x 0,8 = 47,6 см.

Для уменьшения влияния концентрации напряжений необходимо оставлять непроваренной часть стыковой накладки у зазора на длине Δ = 5 см. Необходимая длина каждой накладки с учетом конструтивных требований составляет:

Ll = 2l1 + Δ = 2×28 + 5 = 61 см.

Расчет накладки и сварных швов по стенке балки

Накладки на стенку конструктивно принимают шириной 100 -150 мм. Суммарная толщина накладок (в случае применения двух накладок) должна быть не менее толщины стенки.

Толщина стенки балки (см. сортамент): tw = 9 мм.

Принимаем ширину накладки b2 = 200 мм, толщину t2 = 10 мм и длину L2 = 300 мм.

Площадь сечения накладки: А2 = L2t2 = 30×1,0 = 30 см2.

Расчетное соротивление сдвигу по Приложению 1:

Rs = 0,58Ry = 0,58×24,0 = 13,92 кН/см2

Проверка условия: Q/ А2 Rs γс ≤ 1; 60/30х13,92х1,0 = 0,14 < 1

Условие выполнено, принятое сечение накладки по стенке балки удовлетворяет условию прочности на срез.

Принимаем катет шва kf = 6 мм.

Несущая способность металла сварного шва длиной 1 см:

βf kf Rwf γwf γс = 0,7х0,6х18,0х1,0х1,0 = 7,56 кН.

Несущая способность металла зоны сплавления длиной 1 см:

βс kf Rwс γwf γс = 1,0х0,6х16,65х1,0х1,0 = 9,99 кН.

Минимальную несущую способность имеет маталл сварного шва; несущая способность 1 см шва.

βf kf Rwf γwf γс = 9,99 кН.

Расчетная длина шва равна длине свариваемого участка ща вычетом 1 см.

Расчетная длина шва: lw2 = L2 – 1 см = 30 – 1 = 29 см.

Усилие, воспринимаемое одним швом расчетной длиной lw2:

N = 7,56х29 = 219,24 кН.

Проверка условия: t = Q/2N < 1; 60/2х219,24 = 0,14 < 1

Условие выполнено.

См. статью «Узлы стыковки элементов из двутавров».

  • Пример 1.1 Сбор нагрузок на плиту перекрытия жилого здания

  • Пример 1.2 Сбор нагрузок на плиту покрытия

  • Пример 1.3 Сбор нагрузок на балку перекрытия

  • Пример 1.4. Сбор нагрузок на колонну

  • Пример 2.1 Определение несущей способности буронабивной сваи длиной 2,2 м

  • Пример 2.2. Определение несущей способности забивной сваи по грунту

  • Пример 2.3. Определение несущей способности сваи по материалу

  • Пример 2.4. Определение нагрузок на сваи во внецентренно-нагруженном фундаменте

  • Пример 3.2. Расчет соединения столика с колонной

  • Пример 3.3. Расчет балки настила

  • Пример 3.4. Расчет заделки в кладку консольной балки и проверка кладки на местное смятие

  • Пример 3.5. Проверка сечения колонны из двутавра на сжатие

  • Пример 4.1. Проверка сечения центрально-сжатого элемента

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

Особенности стыкования двутавровых балок

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

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

Особенности выполнения сварных соединений

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

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

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

Этапы производства работ:

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

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

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

Особенности выполнения болтовых соединений

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

Плюсы болтового соединения

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

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

Комбинированное стыкование двутавровых балок

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

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

Стыковка двутавровых балок с накладками

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *