Соединение двутавровых балок: Соединение двутавра: способы и правила стыковки — НПФ Техсервис — Техническое оборудование общепромышленного и нефтепромыслового назначения

Содержание

Соединение двутавра: способы и правила стыковки

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.

8 декабря 2018

Administrator

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.

Как правильно стыковать двутавр — Инженер ПТО

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

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

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.

Изготовление и применение

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.

Технология производства

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

Способы соединения двутавров

Встык

Под прямым углом

Сваривание двутавра со швеллером под прямым углом

Большинство зданий из металлоконструкций промышленного и коммерческого назначения представляют собой рамные конструкции состоящие из колонн, балок перекрытия, ферм или ригелей. Как правило, такие здания нередко обладают большими пролетами и высотой, что заставляет производителей и строителей широко использовать стыковые узлы в различных элементах стальных строительных конструкций.

Монтажный стык на накладках при помощи болтового соединения

Подготовка стыка к сварке. Разделка кромок и установка на направляющих планках.

Стык после сварки, шов зачищен, направляющие пластины срезаны.
Применение заводских стыков в первую очередь обусловлено экономическими причинами и размером металлопроката. Из опыта производства металлоконструкций последних лет, в строительстве промышленных зданий в 80% случаев используется нормальная, колонная или широкополочная балка по СТО АСЧМ 20-93, ГОСТ26020-83,и порядка 20% приходится на сварную балку переменного сечения. Стандартная длина двутавровых балок 12,0м, листового проката 6,0м, в целях сокращения издержек на раскрой материалов, приходится производить заготовку отправочных элементов по нарастающей. Например, при длине колонн 10800мм, из одной прокатной балки 12000мм у нас получается заготовка для целой колонны 10800мм и остаток 1200мм, следующую колонну мы получаем наращивая новую прокатную балку получившимся остатком (1200+12000=13200) и снова отрезаем 10800, после чего с полученным остатком 2400мм поступаем так же как описано выше и так далее. С листовой составной балкой поступаем аналогичным образом непосредственно при раскрое листа, но на самих балках стык делается не в одной плоскости, а разносится, стенка варится в одном месте, полки стыкуются под углом 60 и варятся выше и ниже стыка стенки.
Конечно же, в обоих случаях приходится учитывать и место стыка, не допуская его попадание в зону максимальных нагрузок и места сопряжения других элементов конструкции. Заводской стык на колоннах и балках выполняется по условиям расчета согласно СНиП II-23-81*, наиболее часто в заводских реалиях находит применение сварной стыковой шов в с полным проваром и разделкой кромок поясов и стенок сопрягаемых деталей. В случаях, когда нужно обеспечить надежность стыка и основного металла в зонах действия значительных моментов и поперечных сил, стык усиливают накладками, установленными на полки и стенки балки. Для оптимизации процесса проектирования КМ или разработки КМД при производстве металлоконструкций можно так же применять типовую серию 2.400-10 «Нормали заводских стыков профилей в строительных стальных конструкциях», где уже произведен расчет равнопрочности стыка с основным металлом и даны конструктивные решения стыков соединяемых элементов из швеллеров, уголков и двутавров.

Монтажные стыки выполняются из-за ограниченных возможностей транспортирования крупногабаритных металлоконструкций автомобильным и железнодорожным транспортом, при их длине более 15 метров с точки зрения удобства и экономии целесообразнее расчленить конструкцию на более мелкие элементы для доставки потребителю. Объединение отправочных элементов в одно целое производится непосредственно на строительной площадке силами монтажной организации. Монтажные стыки балок и колонн выполняются сварными или болтовыми, по сравнению с заводскими они более трудоемкие и затратные из-за необходимости применения дополнительных элементов для усиления и позиционирования деталей в узлах сопряжений. Самый лучший вариант конечно сварной, встык с полным проваром при условии раздела кромок и физическом методе контроля, однако на монтаже не всегда условия сварки и контроля качества швов соответствуют расчетным, поэтому, как правило, монтажные соединения изначально делаются на накладках усиливающих прочность стыка. Болтовые монтажные соединения так же выполняются на накладках предпочтительно с использованием высокопрочных болтов, такие соединения металлоемки, требуют значительных трудозатрат при производстве, к тому же отверстия ослабляют сечения элементов, однако с точки зрения монтажа их легче собрать и они не требуют высокоспециализированного персонала для выполнения качественного стыка. Довольно эффективны фланцевые соединения, но мало распространены в силу своей повышенной деформативности. Согласно СП 16.13330.2011 – «стыковку колонн на монтаже необходимо производить фрезерованными торцами сваренными встык, либо на накладках со сварными или болтовыми соединениями, в том числе на высокопрочных болтах, так же допускается использование фланцевых соединений воспринимающих растягивающее усилие болтами, а сжимающее через прижим поверхностей фланцев».

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.

Особенности выполнения болтовых соединений

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.

Комбинированное стыкование двутавровых балок

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

Источник

Как сварить двутавры между собой: теория и правктика

Специфика конструкций двутавровых балок обуславливает некую последовательность, которую необходимо соблюсти, когда необходимо соединить данные изделия. Обычно вариант сварки будет напрямую зависеть от технических характеристик металлопроката, а также типа используемого оборудования для соединения поясных швов стальной балки. Сегодня нашло широкое применение использование автоматов под флюсом.

Сварка балок двутаврового сечения

Как правило, технология процесса выглядит следующим образом:

Собирают балку из её трех базовых элементов: стенки и поясов;
Швы соединяют автоматом под флюсом;
Устанавливают поперечные ребра жесткости, а далее соединяют их между собой вручную или с помощью полуавтомата.

При этом следует понимать, что для начала соединяются узлы стыковки двутавровых балок, расположенных с одной стороны, в после наступает черед внутренних стыков поясов.

Далее идет стык стенки и внутренние стыки поясов уже с другой стороны. Что касается наружных стыков, то за них следует приниматься в последнюю очередь.

Важно

Допускается небольшой зазор, который может образоваться на стыке между торцами балок, который не должен превышать 10 миллиметров.

Работу по соединению металлопроката выполняют с использованием прихваток и хомутов, либо в специальном кондукторе. При сварке двутавров специалисты рекомендуют использовать механизированный или ручной дуговой метод. Но наибольшее распространение получил в настоящее время автоматизированное оборудование, которое с легкостью справляется с задачей.

Правила стыковки балок: инструкция к действию

При соединении двутавровых балок необходимо придерживаться следующих советов:

Накладки на стенке изделия нужно располагать симметрично относительно продольной оси сечения профиля;
В процессе работы накладки следует как можно плотнее притягивать к соединяемым деталям, используя при этом струбцины;
Соединяемые балки нужно укладывать в одну линию, чтобы не допустить при этом переломов на стыке изделий, как в вертикальной, так и горизонтальной плоскости;
Кромки накладок, которые перекрывают полки соединяемых изделий, обязаны быть параллельны кромкам стыкуемых деталей.

Источник

Соединение двутавров: особенности и правила сварки

Самым надежным металлическим профилем для возведения металлоконструкций является двутавр. Крепление двутавра к двутавру выполняют сваркой встык между собой при создании несущих конструкций межэтажных перекрытий, куполов и арок. Преимуществом метода является обеспечение высокой надежности соединений.

Особенности сваривания

Сначала сваривают стыки и стенки поясов двутавров. В балках стыковые швы являются основными. Чтобы уменьшить остаточное напряжение необходимо варить без закреплений в обрабатываемых листах.

Как правильно сварить двутавры?

Необходимо следить, чтобы между стыкующимися кромками зазор был в допустимых пределах, иначе все усилия будут сведены на нет. Правильное расположение осей проверяется с помощью длинной линейки. Если имеется смещение, его легко убрать посредством клина. Необходимый зазор выполняется с помощью сборочной планки. Стык сваривают высококачественными электродами или под флюсом, также можно применять полуавтомат.

Как приварить двутавр к двутавру?

Сварка в горизонтальном положении. Выполнять работы легче, если поясные швы сваривают «в угол» двумя автоматами, а вертикальная стена находится в горизонтальном положении. Ось в продольном направлении искривляется минимально, поскольку прогиб по горизонтали практически удален за счет обратного прогиба после сварки второй пары.
Сварка в вертикальном положении. Остаточный прогиб виден в месте, где сделана первая пара швов. Когда сварные соединения двутавров выполнены, проводят разметку поперечных ребер жесткости. Приваривают их вручную или полуавтоматом.

Чтобы выполнить узел крепления одного отрезка двутавра к другому двутавру, используют накладки. Перед установкой накладок с двух сторон от стенки и снаружи полок, нужно обрезать их по форме ромба и обварить косыми швами. Такие работы необходимы, чтобы выступающие полки не препятствовали наложению сварочного шва по стороне накладок. Рекомендуется располагать накладки симметрично продольной оси балки. Такой способ станет отличным решением для выполнения конструкций, испытывающих незначительную нагрузку. Причиной является свойство накладок концентрировать напряжение у швов, поскольку форма сечения изменяется.

Стыковка двутавровых балок | Статьи от МеталлИнвест

8 лет на рынке металлопроката

Работаем с ИП, частными лицами, Управляющими Компаниями и другими организациями

Доставим продукцию к назначенному времени

Доставка по Санкт-Петербургу и Ленинградской области

Двутавровая балка представляет собой длинномерный стальной профиль, обладающий высокой прочностью на изгиб во всех плоскостях, а также значительным сопротивлением кручению, сжатию и разрыву. Сечение этого жесткого конструкционного элемента сходно с буквой «Н» или с двумя буквами «Т», соединенными друг с другом торцами ножек.

Двутавровая балка имеет две полки и соединяющую их стенку, при этом ширина стенки всегда больше ширины полок. Они выпускаются по двум технологиям:

Прокатная (горячекатаная). Балка формируется из разогретой до 1100 °C заготовки методом многократного обжима на прокатном стане.
Сварная. Элемент изготавливается путем сварки предварительно раскроенных листовых заготовок на специальных автоматических линиях.

Где применяют двутавровые балки

Двутавровые балки применяются в следующих отраслях:

в машиностроении и вагоностроении;
в подъемно-транспортном оборудовании горных разработок (для армирования шахтных стволов), заводов, мастерских, развлекательных аттракционов;
в жилищном и промышленном домостроении в качестве межэтажных балок и элементов силового каркаса;
в строительстве быстровозводимых сооружений и высотных зданий;
в строительстве мостов, путепроводов и гидротехнических комплексов.

Изделия выпускаются длиной не более 12 метров — ограничение, продиктованное возможностями транспортировки грузов. При использовании в конструкциях практически каждый элемент требует обрезки, удлинения или стыковки с другими в поперечных или иных осях. Поэтому правильные технологии соединений играют важную роль в обеспечении надежности и долговременной эксплуатации конструкций.

Виды стыковки двутавровых балок

По типу обработки деталей они подразделяются на два вида — сварной и болтовой. Также существует соединение клепкой (разновидность болтового соединения), но оно сейчас практически не используется. Давайте подробнее рассмотрим актуальные технологии.

Сварная стыковка

В этом случае двутавровые балки соединяют через прокладку или с помощью накладок. При выборе первой технологии прокладку вырезают из стального листа, сопоставимого по толщине с полками. По сути, это прямоугольная деталь, размеры которой немного больше ширины и высоты сечения балки. Алгоритм действий следующий:

Два соединяемых отрезка балки укладывают на горизонтальное основание, обеспечивающее соосность свариваемых элементов.
Их торцы в местах сварки предварительно выравнивают торцовкой под прямым углом.
На кромках нарезают фаски под углом 45 º для получения более глубокого шва.
Обе детали и прокладку между ними закрепляют на станине струбцинами и приваривают к прокладке с двух сторон. Обычно после прихватки сначала приваривают полки, а затем стенки.

Практикуется сварка и без снятия фаски. В этом случае сначала детали сцепляют между собой точечной сваркой с зазором в два диаметра электрода, которым будет выполняться основная проварка, и проверяют геометрию стыка. Затем проводят сварное заполнение зазоров.

Преимущества стыковки балок через прокладку — простота и низкая трудоемкость работ. Точной подготовки кромок эта технология не требует.

Сварное соединение с использованием накладок

Соединение балок с помощью накладок значительно прочнее стыка через прокладку, поэтому применяется в ответственных строительных сооружениях. На одно соединение заготавливают четыре прямоугольных накладки — две на стенку (с двух сторон) и две на полки (по одной на каждую). При этом есть несколько особенностей:

По ширине полочные накладки должны быть не меньше полки, а для детали для стенки должны быть достаточной ширины, чтобы их можно было уложить на нее без образования зазора.
Накладки на стенке могут быть как прямоугольной, так и ромбической формы — со срезанными углами. При этом оба края накладки должны быть симметричны относительно оси балки.

Технология соединения выглядит следующим образом:

Оба конца балок торцуют под прямым углом, зачищают кромки на 1 см по каждой плоскости, нарезают на них фаски под углом 45° для более прочного шва.
Детали закрепляют в торец друг другу с минимальным зазором на станине, прихватывают и проверяют совпадение осевой геометрии.
Затем сваривают сначала полки, затем стенки.
На втором этапе сварочные швы полученной балки зачищают шлифовальной машиной, опять устанавливают на станине и закрепляют струбцинами накладки.
Каждую прижатую накладку обваривают по всему контуру.

Преимущество стыковки балок с использованием накладок заключается в том, что суммарная длина проварок накладок заметно больше длины шва в соединении через прокладку. Именно поэтому накладочная стыковка считается более надежной, она способна выдерживать мощные деформационные нагрузки.

Сварное соединение балок под прямым углом

Чтобы оно было прочным, рекомендуется использовать следующую технологию:

В верхней полке основной балки вырезать равнобедренный треугольник со сторонами от края полки до стенки.
Верхнюю полку присоединяемой балки обрезать так, чтобы ее форма соответствовала вырезанному углу основной детали.
Нижнюю полку стыкуемой балки срезать так, чтобы стенки обеих деталей соприкасались под прямым углом.
После подгонки стыка, зачистки шлифовальным кругом всех торцов и снятия фаски приступить к сварке. Детали закрепить струбцинами так, чтобы зазор между ними был минимальным. После прихватки и проверки геометрии проварить контуры полок, затем стенок. Для усиления прочности соединения на полки приварить прямоугольные накладки.

Аналогичным способом балки соединяют и под другими углами, при этом вырезы полок формируют шаблонами и подгонкой.

Болтовая стыковка

Эту технологию выбирают, когда требуется разборное соединение. Его собирают на болтах по индивидуальным чертежам или эскизам. Также изготавливают дополнительные детали крепления с отверстиями, которые присоединяют к балкам сваркой. Болты используются как обычные, так и особо прочные. Отверстия при сверловке располагают не ближе, чем в трех диаметрах друг от друга. Также важно, чтобы к элементам конструкции доступ был открыт, не было трудностей с монтажом и демонтажом.

Для преобладающих вибрационных и переменных нагрузок болтовое соединение двутавровых балок считается более прочным. При этом эту прочность легче контролировать, чем в сварном соединении.

Преимущество болтовой стыковки — отсутствие механических напряжений, характерных для сварных стыковок. Недостатки — более высокая цена соединений, которую повышают дополнительные детали, увеличение трудоемкости монтажа и необходимость периодического контроля и ремонта.

Стыковка двутавровых балок — сложная инженерная задача. Выполнять ее можно только по чертежам или под контролем специалистов. Основой для выбора технологии соединения служат требования к надежности конструкции и условия ее использования.

Сварка двутавровых балок между собой

Как сваривать двутавровые балки

Изготовление и применение

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.

Технология производства

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

Способы соединения двутавров

Под прямым углом

Сваривание двутавра со швеллером под прямым углом

Сварка двутавровых балок

Балочные двутавры стандартных размеров производят в промышленных объемах, по индивидуальным чертежам изготавливают небольшие партии. Сварная балка состоит из трех элементов: двух стенок и промежуточного пояса. Она изготавливается из марочного листового проката, используется в высокопрочных металлоконструкциях. При небольших металлозатратах получаются надежные конструкции, выдерживающие разнонаправленные нагрузки за счет ребер жесткости.

Область применения

Быстровозводимые здания и сооружения создают с опорными и несущими металлическими каркасами, из них делают перекрытия, фермы. При использовании сварных двутавровых балок снижается вес строений, для них не нужен мощный фундамент.

Сварной двутавр характеризуется высокой прочностью, долговечностью, не подвержен усталостным разрушениям. Он применяется в тяжелом машиностроении, из него делают элементы, испытывающие большое давление, работающие на разрыв.

В отличие от двутавровых катанок, сварные не ограничены в размерах. Сваркой полос получают балки любого сечения и длины. Архитекторы не ограничены в полете фантазии.

В процессе изготовления двутавровых профилей образуется мало отходов. Их можно делать с полками и стенками из разных марок стали: в местах минимальных напряжений используют углеродистую сталь или перфорированные стальные листы, нагруженные части делают из легированного проката.

Виды металлических сварных балок

Налажено непрерывное производство двутавров различного назначения. По стандарту выделяют несколько видов балок двутаврового сечения:

с небольшой длиной полок по отношению к перегородке, они применяются для подвесных путей, перекрытий, укрепления шахтных выработок;
с пропорциональным размером перегородки и полок, они применяются при возведении опорных каркасов, армирования декоративных колонн.

По точности изготовления бывают двутавровые профили двух видов: обычные и высокоточные.

Технология производства сварных балок двутаврового сечения

Мелкие партии делают с применением электродуговой или аргоновой сварки в зависимости от марки металла, его способности свариваться.

Для изготовления сварных балок промышленным способом применяются специальные сварочные линии. Для защиты ванны расплава от окисления применяют флюсы.

Сварка балки в автоматическом режиме схожа с ручным изготовлением двутавра. Основные технологические этапы:

раскрой листового проката на полосы необходимой ширины на терморезке с программным управлением, средняя скорость раскроя 1 м/мин.
фрезерование торцов на торцефрезерных станках сокращает зазор стыка между стеной и полкой, улучшает качество сварки;
процесс сборки двутавра осуществляется с большой скоростью на специальном станке, ленты металла фиксируют прижимные приспособления с гидравлическими усилителями; сначала делается т-образный стык, затем присоединяется вторая стенка; такую конструкцию удобно сваривать;
сварные работы проводятся на автоматах портального типа двух видов: а) наклоненными электродами неглубоко проваривают сразу два шва; б) шов в «лодочку» создается поэтапно: сначала с одной стороны двутавровой перегородки, затем с другой; металл проваривается на большую глубину;
завершающий этап – правка двутавровой балки на специальных роликах, устраняются небольшие перекосы, возникшие во время сборки и сварки профиля.

Производительность комплексных линий высокая, швы получаются прочные, процент брака невысокий.

Возможные дефекты

Во время сварки двутавровой балки из-за несоблюдения технологии возникает кристаллизация стали от высокой температуры. Из-за расхождения по фазам в металле возникают внутренние напряжения. Снижается прочность и жесткость, увеличивается риск корродирования.

При сварке стальных листов возможны и другие дефекты:

нарушение формы шва отклонение от формы наружных поверхностей или геометрии стыка;
прожоги, когда расплав вытекает из ванны, образуются дырки в шве;
подрезы – канавки вдоль границы соединения;
трещины, образующие в местах разрыва шва;
шлаковые или вольфрамовые включения в диффузионном слое, при высокой скорости сварки образуются тугоплавкие оксиды.

Металлоизделия с дефектами ненадежные, они не выдержат большой нагрузки на изгиб, кручение. Их отбраковывают и проваривают снова, если это возможно.

Сварка двутавровых балок между собой

Монтаж балочных металлоконструкций предусматривает соединение двутавров встык или под углом. Для усиления соединений используют металлические накладки – прямоугольники, вырезанные из листового проката.

Сварка балок встык проводится после обработки торцов. На них делают угловые скосы, чтобы шов хорошо проварился. Дополнительно на каждую из сторон стенок и обе полки обязательно крепят накладки, их приваривают для укрепления и защиты соединительного шва. При таком соединении несущая конструкция из двутавровых балок после сварки не снижается.

Под углом двутавры соединяют так, чтобы второстепенный опирался на главный. В верхней полке главного вырезают равнобедренный треугольник с вершиной в 90°. Его место займет аналогичная вставка второстепенного двутавра, срезы должны плотно прилегать друг к другу. Нижняя полка срезается на ½ ширины так, чтобы срез упирался в полку главной двутавровой балки. Сварка проводится заподлицо. Усиливается соединение нижней накладкой.

Второстепенный швеллер приваривается к опорному двутавру под углом 90°. Сначала стыкуют верхнюю полку швеллера с балочной полкой, срезая их под углом 45°. Нижние полки соединяются так, чтобы швеллер упирался в стенку двутавровой балки, лишнее срезается. Затем наваривается нижняя укрепляющая накладка.

В горизонтальном положении сварку проводить легче. Продольная ось искривляется минимально. При вертикальной сварке возможен прогиб поперечин, поэтому проводят разметку всех ребер жесткости.

Накладки для сварки двутавра выкраиваются в форме ромба, размещаются симметрично продольной оси. Обвариваются косыми швами по всему периметру. Накладки концентрируют напряжение у швов, компенсируя изменившуюся после сварки форму сечения.

Двутавровые балки рассчитывают на большую нагрузку. При работе с ними необходимо придерживаться разработанной технологии. Она учитывает распределение усилий по направляющим. Качественно выполненные сопряжения – залог долгой эксплуатации металлоконструкций.

Как самостоятельно сделать двутавр сварной — этапы и особенности

Двутавровая балка, также известная как двутавр, — элемент, который довольно долгое время применяется в построении конструкций. Раньше ее использовали лишь в промышленном строительстве крупных масштабов.

А теперь двутавр всё больше встречается и в небольших частных строительных работах. Такое распространение связано с тем, что в производство запустили двутавровые балки с особой конструкцией.

Их применяют при строительстве гаражей, небольших магазинчиков, загородных домов и пристроек.

Актуальность вопроса

Как сделать двутавровую балку самому? Мы поделимся с вами основными этапами этого процесса и расскажем о нюансах, которые важны в процессе работы, если вы хотите избежать деформаций.

Сварная двутавровая балка изготавливается из черного металла. В разрезе она напоминает букву «Н». При изготовлении двутавра тавровое соединение используется два раза. За счет этого он и получил своё название.

прокатные — заготовки для них прокатывают вдоль станка;
составные (сварные) — несколько заготовок на производстве сваривают друг с другом; их используют чаще всего, потому что при необходимости сделать их можно и на строительной площадке.

Преимущества двутавровых балок

У двутавровых балок есть множество преимуществ. Их можно использовать для того, чтобы перекрыть большие пролёты. Для этого даже не понадобится строить несущую стену. Они устойчивы и могут выдержать вертикальные и горизонтальные серьезные нагрузки.

Двутавры устойчивы к погодным перепадам и коррозии, невоспламеняемые. Их использование значительно ускоряет построение здания. Эти и многие другие причины определяют популярность двутавровых балок в промышленном и частном строительстве.

Явные недостатки можно заметить только у прокатных двутавров. Максимальный размер таких — двенадцать метров. Если же нужно длиннее, найти такую не получится, ведь часто заводы не имеют подходящих станков. Возможности сделать прокаты по индивидуальному заказу нет, а разнообразие изделий на строительном рынке оставляет желать лучшего. Из-за таких проблем потребители чаще используют стыковые балки.

Составная двутавровая применяется чаще, чем прокатная по нескольким причинам. Такая балка имеет большую прочность при меньшем весе конструкции. Цены на сварочное изделие ниже, так как изготавливают его из сплава разных видов стали. Создание проката требует использование только заготовок из одного типа стали.

В строительстве сварной тип изделия более универсален. Использование разной стали даёт возможность регулировать металлоёмкость в зависимости от нагрузки.

В месте, где загруженность невысокая, можно использовать лёгкие сплавы, а в частях здания, где давление больше — использовать балки из стали высокой прочности.

И, если размер проката ограничен возможностями и размерами станка, то сварным способом возможно выполнить балки любого размера. Сделать балку, ширина которой будет разной на противоположных концах, на прокатном станке дорого. С составным типом двутавров такой проблемы нет.

Процесс изготовления

В качестве составляющих для варки двутавров рекомендуется использовать легированную сталь. Изделия из неё хорошо впишутся в конструкцию частного дома, однако при масштабном строительстве этот материал проявляет себя не с лучшей стороны.

Изготовление двутавра трудоёмкий процесс, и, если у вас нет опыта в сварочных работах, лучше нанять для этого мастера. Если вы решительно настроены сделать всё своими руками, то следующие советы для вас.

Первый этап — подготовка всех частей, которые впоследствии станут балкой. Необходимо точно высчитать размер составляющих и уровень давления, который они должны выдержать. При помощи хомутов соедините детали в одно целое, учитывая рёбра жесткости. Проще будет начать сборку с вертикальных частей.

Важно найти помощника, так как детали тяжелые и соединить их в одиночку нелегко. Для создания двутавра рекомендовано автоматическое или полуавтоматическое сварочное оборудование.

Важно наличие флюса — благодаря ему материал не будет разбрызгиваться по сторонам. Можно использовать и технику с применением электродного стержня, но этот способ более трудоёмкий. В конце изделия обрабатываются составом против коррозий.

Самостоятельная сварка — это всегда риск. Неправильное выполнение работы может привести к деформации целой конструкции как до монтажа, так и после.

Для сокращения внутренних деформаций применяют различные техники и очередности сварочных швов. Основными считаются каскадный и обратноступенчатый способы выполнения шва.

Возможные проблемы и особенности

Чтобы не сталкиваться с основными проблемами, вы должны обеспечить, чтобы готовое соединение не работало на растяжение. Отсутствие этой ошибки в работе предотвращает нежелательные изменения конструкции во время монтажа. Нельзя варить все части сразу. После соединения первых деталей подождите несколько минут, чтобы избыточное напряжение не накапливалось в металле.

Тавровые соединения сложно выполнить новичку. При работе с ними нужно учесть все нормативные требования, ведь, если балка станет основой непрочной конструкции, безопасность людей будет под угрозой.

Если до этого вы никогда не выполняли тавровые швы, перед началом работы стоит потренироваться на лишних частях стали. Тавровый шов желательно делать за один подход. Так его прочность будет высокой. У новеньких с этим возникают проблемы в виде подрезов, которых нужно избегать. Поэтому практика перед созданием балок для перекрытия — обязательное условие изготовления двутавров.

Варка электродом имеет особые условия. В случае, если одна из частей балки меньше по толщине, электрод следует наклонять на 60 градусов. Если деталь, которую вы привариваете, толще, то стержень следует держать ровно.

Варианты таврового соединения разнообразны: оно бывает односторонним со скосом, двусторонним без него и наоборот. Скосы могут идти по кривой линии или быть симметричными. Мастера сварочных работ учитывают всё это, чтобы сформировать шов. Именно поэтому наём сварщика с профильным образованием — разумное решение.

Человек со стажем лучше определит желательный тип соединения, рассчитает уровень нагрузки и давления, параметры самой балки. Балка будет основой для кровли и системы скатной крыши, второго, третьего или даже четвертого этажа дома.

Заключение

Двутавровые балки, сваренные с соблюдением всех норм строительства, станут хорошей заменой обычным перекрытиям между этажами. Без учета большого числа особенностей и нужных расчётов крыша, основанная на неправильных балках, точно долго не проживет.

Покупать двутавры лучше у проверенных поставщиков или производителей. Если их качество покажется вам сомнительным, вы будете вправе вернуть или заменить их. А крупные заводы всегда имеют сертификаты, подтверждающие, что их изделия соответствуют нормам ГОСТов.

Варить балки на стройке не стоит, если у вас недостаточно опыта. Лучше закажите их в строительном магазине или найдите надёжного рабочего для этой задачи.

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.

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.

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.

Сварная двутавровая балка – тонкости производства

В настоящее время балка двутавровая сварная прочно вошла в строительную сферу, потеснив стандартные балки, элементы которых скреплялись между собой множеством болтов, штырей и заклепок, утяжелявших конструкцию зданий.

1 Сварная двутавровая балка – выгоды применения

Экономическая выгода от применения сварных двутавров для возведения сооружений и зданий дает возможность строительным предприятиям снижать себестоимость работ, гарантируя при этом уникальную надежность строений. Использование таких балок, как и разных видов швеллеров, обеспечивает оптимальную форму сечений и опор отдельных строительных элементов, снижающих общий вес конструкций из металла.

Каркасы из двутавров характеризуются очень высокой прочностью, как, впрочем, и любые другие элементы зданий – рабочие площадки, эстакады, межэтажные перекрытия и так далее. На данный момент сварные балки без преувеличения незаменимы при строительстве быстровозводимых сооружений, а также в сфере машиностроения. Популярность изделиям добавляет и то, что технология их изготовления весьма экономична. Производить сварные двутавры можно и мелкими партиями, и серийно.

В первом случае применяется малоэффективная, достаточно-таки примитивная оснастка, что ведет к удорожанию себестоимости готовой продукции.

Зато серийное изготовление сварной двутавровой балки на автоматических станах либо на поточных технологических линиях – экономически очень и очень выгодный процесс. Именно о серийном производстве двутавров на поточных производственных линиях, которые обычно оборудуются множеством специальных установок и приспособлений, обеспечивающих непрерывность процесса, мы и поговорим.

2 Производство сварной двутавровой балки

Данный процесс осуществляется в несколько последовательно идущих друг за другом стадий, каждая из которых на сегодняшний день идеально отработана:

Создание заготовки. На агрегатах термической резки из листового металла изготавливаются необходимые по ширине и длине штрипсы. Современные предприятия работают на установках с ЧПУ, что позволяет одновременно производить раскрой стальных листов несколькими резаками. Конкретная скорость роспуска может составлять до 1 метра за 1 минуту – все зависит от того, какой толщины заготовка используется.
Фрезеровка кромок. На кромкофрезерном станке осуществляется обработка кромок. Данная операция необходима для того, чтобы улучшить провар шва между стенкой двутавровой балки и ее полкой. Времени она занимает немного, а вот эффект от фрезеровки сказывается впоследствии, когда делается сборка и сварка двутавровой балки.
Сборка заготовки. Выполняется она на специальных станах, увеличивающих производительность работ в 2–3 раза. Особое внимание при этом специалисты обращают на обеспечение взаимной перпендикулярности и симметрии расположения стенки двутавра и полки. Экономическая и техническая целесообразность применения сборочных станов обусловлена уникальной надежностью и реальным быстродействием механизма, отвечающего за грамотное и точное позиционирование деталей двутавра. Большинство предприятий используют установки с прижимными гидравлическими механизмами, так как закрепление балочных элементов с применением винтов и их последующее освобождение может потребовать немалых затрат времени. С технической точки зрения сборка балки осуществляется в две стадии. Сначала собирается Т-образный профиль, после чего его кантуют на 180 градусов, что дает возможность выполнять непосредственно сборку двутаврового изделия.
Сварка двутавра. Об этом этапе мы подробно расскажем далее.
Правка полок готового изделия. Операция необходима в связи с тем, что в процессе производства балки возникает эффект «грибовидности», вызываемый нагревом металла. Под таким явлением понимают нарушение геометрических форм полок двутавра. Исправить его несложно, достаточно пропустить изделие через специальный стан с большим количеством роликов, которые «подправят» нарушенную геометрию.

3 Сварка балок двутаврового сечения

Вид сборки двутавра определяется конструкцией и характером выбранного способа сварки поясных швов изделий, а также тем, какие приспособления используются. Как правило, поясные длинные швы на сборочных предприятиях сваривают автоматами под флюсом. Сначала изделие собирается из стенки и поясов, являющихся основными его элементами, затем производится скрепление его поясных швов.

После этого монтируются ребра жесткости, и осуществляется непосредственно сварка двутавровой балки (вручную либо с помощью полуавтоматического оборудования). Финальная сборка двутавра выполняется в специальном кондукторе или с применением прихваток и хомутов. В тех случаях, когда изделия изготавливают на автоматизированных линиях, технология сварки двутавровой балки становится менее затратной, причем получаемая продукция отличается идеальной надежностью.

Популярность использования жидкого флюса обусловлена тем, что он значительно улучшает процесс сварки. Нерасплавленный флюс находится под давлением. Это обеспечивает отсутствие явлений разбрасывания и разбрызгивания жидкого металла, что гарантирует беспроблемное образование качественного сварочного шва при высоких (до 4 тысяч Ампер) показателях силы тока.

При сварке открытой дугой из-за разбрызгивания и угара может теряться до 30 процентов металла. Если же выполняется сварка двутавровых балок встык под флюсом, потери составляют от силы два процента, а иногда и меньше (около 1 %). Кроме того, когда горячий металл остывает под флюсом, улучшается выход газа из-под его слоя за счет более медленного охлаждения расплавленной композиции.

4 Виды сварочных установок для сварки двутавров

Несомненно, наиболее оптимальным является процесс автоматического производства и сварки балок двутаврового сечения. Он гарантирует малые затраты на материалы, требуемые для сварочных работ, снижение числа добавочных операций (не нужно кантовать и позиционировать заготовки) и количества работников, принимающих участие в производственном процессе. Но кроме него сварка двутавровых балок между собой (в стык) может выполняться при помощи такого оборудования:

Сварочные манипуляторы. Они имеют высокий уровень автоматизации процесса, вполне рациональную конструкцию, могут дополнительно снабжаться навесным специальным оборудованием. На многих заводах на манипуляторы монтируют сварочные автоматические головки, которые способны работать в атмосфере инертных газов, углекислого газа и под жидким флюсом. Это позволяет предприятиям решать самые разные задачи в области сварки.
Сварочные самоходные трактора. Пожалуй, самый простой способ сварки двутавра. Но применять его имеет смысл исключительно для изготовления изделий небольшими партиями, при поточном производстве экономическая целесообразность трактора будет совсем маленькой.
Портальные и консольные установки. На них монтируются комплексы слежения за качеством сварного шва, системы подачи флюса, его переработки и удаления с агрегата. Отличный катет и провар шва на подобных установках достигается за счет того, что сварка производится под 45-градусным углом на стапелях.

Использование двутавровых балок и качественной арматуры для фундамента – гарантия строительства прочных и надежных зданий!

Объяснение 7 наиболее часто используемых соединений балок

Зачем ограничивать себя, когда все возможно? Традиционно дизайн и детализация структуры ограничивались ограничениями процесса изготовления или доступностью макросов. Усовершенствованный станок для резки балок дает вам 100% свободу проектирования.

В этой статье вы найдете семь наиболее часто используемых соединений балок, подготовленных для сварки и / или крепления. Но он также дает ясное представление о неограниченных возможностях преодоления двутавровых балок.

Пример 1

Слева: соединение балки с балкой на болтах, соединение наклонного срезного выступа с выемками и промежуточное звено.

В центре: перекресток.

Справа: соединение балки с балкой на болтах с наклоном, концевой пластиной стенки и пазами.

Пример 2

Сварное соединение балки с балкой, полностью закрепленное для высокопрочных стальных конструкций.

Пример 3

Сварное соединение балки с балкой, закрепленное с помощью кулисы для опорных элементов в высокопрочных стальных конструкциях.

Пример 4

Слева: соединение колонны с балкой на болтах и сваркой, моментное соединение стенки с прорезями (SSDA) для расчета сейсмических конструкций.

Справа: соединение колонны с балкой на болтах, моментное соединение с удлиненной концевой пластиной.

Пример 5

Болтовое соединение балки с балкой, моментное соединение с фланцевой пластиной на болтах (BFP) с уменьшенным сечением балки (RBS) и без него для расчета сейсмических конструкций.

Пример 6

Слева: соединение колонны с балкой на болтах, соединение с выступом на срез без выемок.

Справа: соединение балки с балкой на болтах, соединение с выступом на срез с выемками.

Пример 7

Болтовое соединение колонны с балкой, сварное неармированное фланцево-сварное соединение с моментом (WUF-W) с уменьшенным сечением балки (RBS) и без него.

Узнать больше о соединениях балок?

Теперь вы знаете о семи наиболее часто используемых формах профилирования балок.Хотите узнать больше о неограниченных возможностях профилирования двутавровых балок?

Типы соединений стальных балок и их детали

🕑 Время считывания: 1 минута

В конструкциях используются различные типы соединений стальных балок. Соединения стальных балок подразделяются на две группы: каркасные и сидячие соединения. В соединениях каркасной стальной балки балка соединяется с опорным стальным элементом через фитинги, тогда как в случае соединений с сиденьем балка устанавливается на посадочное место, как в случае, когда балка размещается на кирпичных стенах.В этой статье обсуждаются различные типы соединений стальных балок.

Рис.1: Различные типы соединений стальной балки с балкой

Рис.2: Соединения стальной балки с балкой

Типы соединений стальных балок Ниже представлены различные типы соединений балок:

Болтовые соединения с рамой
Болтовые соединения с седлом
Соединения сварные каркасные
Сварные соединения седла
Соединения торцевой пластины
Специальные соединения
Простые, жесткие и полужесткие соединения

Болтовые соединения стальной балки на каркасе В этом типе соединения стальные балки связаны с опорными элементами, будь то стальные балки или колонны с углом соединения стенок, как показано на Рисунке-3.

Рис.3: Болтовое соединение стальной балки с каркасом

Обычно соединение рассчитывается с учетом нагрузок на конце балки. При проектировании соединения необходимо учитывать прочность, тип и размер крепежа, а также прочность основных материалов. Минимальная длина соединительного уголка должна составлять не менее половины чистой глубины стенки балки. Эта мера предназначена для обеспечения достаточной жесткости и устойчивости. Существуют различные стандартные размеры болтовых соединений с рамой, а также их допустимая нагрузка, указанная в кодах.Цель такого стандартизированного подключения — увеличить скорость проектирования. Рекомендуется использовать минимальное количество соединений, достаточное, чтобы выдерживать приложенную нагрузку, чтобы сделать конструкцию максимально экономичной.

Болтовое соединение стальной балки Существует два основных типа болтовых соединений с седлом, включая болтовые соединения с неупрочненным седлом и болтовое соединение с усиленной посадкой, как показано на Рисунках 4 и 5.

Фиг.4: Болтовое соединение седла без жесткости

Рис.5: Болтовое соединение седла с жесткой фиксацией

Если реакция на конце балки велика, то рекомендуется рассмотреть усиленные соединения сиденья, потому что оно обладает достаточной способностью противостоять большим силам, тогда как способность соединения сиденья без жесткости ограничена из-за ограниченной способности изгиба опоры уголка сиденья, которая прилипает. по горизонтали. Самым выдающимся преимуществом соединения сиденья является то, что балку можно изготовить экономично, а сиденье обеспечит немедленную поддержку во время монтажа.Функция верхнего угла, используемого в соединении сиденья, заключается в предотвращении случайного поворота балки. Стоит отметить, что данный тип подключения не требует значительной деталировки магазина. Болтовые соединения желательны с экологической точки зрения, потому что конструкцию можно демонтировать, а элементы можно использовать в других проектах. Кроме того, болтовые соединения можно установить очень легко.

Сварное соединение каркасной стальной балки Как и два других типа балочных соединений, доступны сварные каркасные соединения различных размеров с учетом их грузоподъемности и предусмотрены кодами.Сварной шов соединения подвергается прямому напряжению сдвига и напряжению, вызванному нагрузками на балку, которые влияют на структуру сварного шва. Итак, эти напряжения необходимо учитывать. Очевидно, что часть сварки выполняется в полевых условиях, что является сложной задачей, поскольку добиться высокого качества сварки сложно из-за перемещений стальных элементов, вызванных ветром или другими факторами.

Соединения стальной балки сварного седла Это похоже на болтовое соединение седла, но для крепления используется сварка, а не болты.Нагрузки на балку эксцентрично влияют на сварной шов и создают напряжение. Таким образом, необходимо учитывать такие напряжения, как и сварные каркасные соединения. Типы сварных соединений седла включают седло без жесткости и седло с жесткостью. Первый используется в случае малых приложенных нагрузок, тогда как второй подходит для больших нагрузок. Рекомендуется использовать болты для соединения нижней полки балки с седлом. Эти болты можно удалить или оставить на своих местах после завершения процесса сварки.Сварное соединение нежелательно с экологической точки зрения и для рабочих. Это связано с тем, что такое соединение нельзя легко разобрать или установить.

Торцевая пластина, соединение стальной балки Такое соединение стало возможным благодаря использованию искусства сварки. Торцевая пластина соединяется со стенкой балки посредством сварного шва, поскольку ее емкость и размер зависят от прочности на сдвиг стенки балки, прилегающей к сварному шву. Нагрузка, приложенная к соединению на конце стержня, не имеет эксцентриситетов.Существуют различные типы соединений торцевых пластин, включая гибкие, полужесткие и жесткие соединения торцевых пластин. Следует знать, что изготовление и резку следует производить с особой осторожностью, чтобы избежать ошибок. Например, обрезка балок по длине должна быть максимально точной. Наконец, соединения на торцевой пластине не подходят для высоких стальных конструкций.

Соединения балок из специальной стали Этот тип соединений используется в случае, когда конструктивный элемент расположен таким образом, что стандартные соединения не могут быть использованы.Например, углы пересечения могут отличаться на определенную степень и когда центры лучей смещены относительно центров колонн. Примеры специальных соединений включают в себя гнутую пластину с рамой, одинарную пластину, одностороннюю рамку, сбалансированную пластину и соединение Z-типа. Способность соединений передавать моменты на колонны зависит от степени фиксации соединений. Чем выше степень жесткости соединения балок, тем больше возможность передачи моментов на колонны. Если соединение предназначено для передачи моментов, оно должно выдерживать поперечные усилия от балки и передавать моменты на колонны. Подробнее: Какие типы каркасных систем из конструкционной стали? Типы перекрытий для многоэтажных металлоконструкций Строительство фундаментов, колонн, балок и перекрытий металлоконструкций Свойства конструкционной стали для проектирования и строительства металлоконструкций

Артикул:

Д. Г. Браун, Д. К. Илес, Е. Яндзио. Проектирование стальных зданий: каркасы со скосами средней высоты: в соответствии с Еврокодами и национальными приложениями Великобритании.Институт стальных конструкций. Беркшир, стр. 72-75. 2009. (P365).
Фредерик С. Мерритт, Джонатан Т. Рикеттс. Справочник по проектированию и строительству зданий. 6-е. изд. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл, 2001.
Стальной каркас. 2016. Цитировано 28 октября 2017 г.

Присоединение двутавровой балки к коробчатой балке с помощью короткой заглушки

Основные особенности

•: Для соединения двутавровой балки с коробчатой колонной предлагаются две новые конфигурации соединения.
•: Две конфигурации различаются механизмом передачи усилия.
•: Поведение этих моделей соединений исследуется при циклическом нагружении с использованием метода конечных элементов.
•: Метод моделирования был проверен по результатам экспериментов
•: Результаты анализа подтвердили, что предлагаемые соединения удовлетворяют требованиям AISC по сейсмической безопасности.

Abstract

Коробчатые стойки часто используются в стойких к моменту рамах из-за многочисленных преимуществ, которые они предлагают.Соответственно, моментные соединения с удлиненной концевой пластиной на болтах широко используются в стальных конструкциях из-за их преимуществ, таких как простота изготовления и быстрый монтаж. Однако некоторые проблемы, такие как недоступность внутренней части коробчатых колонн для сборки пластин целостности, а также крепления болтов, не позволяют широкому применению этих соединений для соединения двутавровых балок с коробчатыми колоннами. Настоящее исследование направлено на решение этих проблем, предлагая две новые конфигурации подключения. В этих соединительных моделях для соединения двутавровых балок с коробчатыми колоннами с помощью болтового соединения на торцевой пластине используется короткая заглушка.Эти модели соединений имеют разные механизмы передачи силы, поэтому использование пластин целостности необходимо для первой модели, тогда как во второй модели их можно не использовать. Поведение этих моделей соединений исследуется при циклической нагрузке с использованием метода конечных элементов. Для проверки методов моделирования, используемых в этом исследовании, включая типы сетки и элементов, свойства материалов и контактные элементы, численные результаты модели соединения концевой пластины сравниваются с экспериментальными данными.Затем для каждой модели соединения восемь образцов, включая соединения с удлиненными концевыми пластинами с четырьмя болтами и с усилением на восемь болтов, анализируются при циклической нагрузке. Было показано, что все образцы, исследованные в этой программе, претерпели общий сдвиг на 0,05 рад при соблюдении требований AISC по сейсмике.

Сокращения

AISC

Американский институт стальных конструкций

ASTM

Американское общество Международной ассоциации испытаний и материалов

d _b

Глубина соединительной балки

CJP

Полное проникновение в стык

F _y

Указанный минимум Предел текучести податливого элемента

F _u

Указанный минимальный предел прочности податливого элемента

Горизонтальное расстояние между болтами

M _0.04

Измеренное сопротивление изгибу соединения, определенное на лицевой стороне колонны при угле смещения этажа 0,04 рад

M _{— 0,04}

Измеренное сопротивление изгибу соединения, определенное на лицевой стороне колонны при угле сноса этажа, равном — 0,04 рад

M _max

Максимальное измеренное сопротивление изгибу соединения, определенное на лицевой стороне колонны

M _p

Номинальное сопротивление пластическому изгибу

M _pb

Ожидаемая прочность на изгиб балок

M _pc

Номинальная прочность на изгиб колонн

P _b

Расстояние по вертикали между внутренним и внешним рядом болтов в соединении 8ES

P _f

Расстояние по вертикали от натяжного фланца балки до ближайшего ряда болтов

P _{f внизу}

Расстояние по вертикали от натяжной полки балки до ближайшего нижнего ряда болтов

P _{f верх}

Расстояние по вертикали от балки t присоединение фланца к ближайшему верхнему ряду болтов

SAC

Ассоциация инженеров-строителей Калифорнийского совета прикладных технологий — Калифорнийских университетов для исследований в области сейсмостойкости

t _c

Толщина полки и стенки колонны

t _f

Толщина полки балки

Z _x

Модуль упругости пластического сечения вокруг оси x

θ _{M max}

Полное вращение, соответствующее максимальной грузоподъемности

Ключевые слова

Коробчатая колонна

Моментное соединение

Торцевая пластина

Болт

Поворотная балка

Связующая балка

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

Ссылки на статьи

Момент-соединение между двутавровой балкой и сборной квадратной колонной посредством диагональной сквозной пластины

Аннотация

Сборные коробчатые колонны обычно используются в жестких ортогональных стойких к моменту каркасах; однако установка и сварка необходимых горизонтальных пластин неразрывности внутри колонн — трудоемкая и дорогостоящая задача. Соответственно, новое соединение балка-коробка-колонна, называемое диагональным соединением через пластину, представлено в этой статье, чтобы обеспечить новый путь нагрузки, отличный от пути обычных соединений, и облегчить процесс строительства соединения.Поскольку жесткость, прочность и пластичность колонн квадратного короба практически одинаковы по любой оси, это соединение состоит из вертикальных пластин, которые проходят через диагональные оси квадратной колонны коробчатого сечения и приварены к углам короба. В этой статье представлен подробный анализ и процедура проектирования предлагаемого подключения. Кроме того, поведение сконструированных образцов было исследовано экспериментально и численно. Циклический отклик относительно идентичных образцов для испытаний показал, что соединение выдерживает более 0.06-рад ярусный дрейф с допустимым ухудшением прочности, а также то, что соединение можно квалифицировать как соединение особым моментным сопротивлением рам в исследуемых ограниченных размерах. Наблюдения за испытаниями и проверенные результаты конечных элементов показали, что плиты колонн эффективно способствуют повышению жесткости и прочности зоны соединительной панели; однако зона панели остается относительно эластичной на протяжении всего испытания. Было проведено всестороннее параметрическое исследование с использованием метода конечных элементов, чтобы обеспечить более детальное понимание поведения соединения, включая механизм передачи нагрузки и поведение зоны панели.

Графическое изображение

Основные моменты

►Диагональное сквозное соединение пластин исключает внутреннюю целостность пластин коробки-колонны. ►Соединение передает момент балки за счет действий в плоскости. ►Поведение соединения исследовано экспериментально и численно. ► Обеспечивается дрейф более 0,06 рад-этажа с допустимым ухудшением прочности. ►Плиты колонн эффективно повышают жесткость и прочность зоны панели.

Ключевые слова

Коробка-колонна

Горизонтальная пластина целостности

Сквозная пластина

Циклический тест

Анализ методом конечных элементов

Зона панели

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Полный текст

Ссылки на статьи

Простые соединения — SteelConstruction.info

В этой статье рассматриваются номинально штифтовые соединения (простые соединения), которые используются в многоэтажных скрепленных каркасах в Великобритании. Эта форма скрепленной конструкции с номинально штифтовыми соединениями называется «простой конструкцией».

В статье перечислены типы простых подключений, которые наиболее часто используются в Великобритании. В нем представлены процедуры их проектирования в соответствии с Еврокодом 3 и обсуждаются относительные достоинства типов концевых соединений балок.Обсуждаются преимущества стандартизации соединений для соединений балка-балка и балка-колонна с использованием ребристых пластин и гибких соединений концевых пластин.

Соединения колонн, основания колонн и соединения распорок также обсуждаются вместе с кратким упоминанием специальных соединений.

Детали соединений стандартной пластины оребрения

[вверх] Типы простых соединений

Простые соединения — это номинально штифтовые соединения, которые, как предполагается, передают только концевой сдвиг и имеют незначительное сопротивление вращению.Поэтому не переносите значительные моменты в предельное состояние. Это определение лежит в основе конструкции многоэтажных скрепленных рам в Великобритании, спроектированных как «простая конструкция», в которой балки спроектированы как легко поддерживаемые, а колонны рассчитаны на осевую нагрузку и малые моменты, вызванные концевыми реакциями со стороны балки. Стабильность каркаса обеспечивается связями или бетонным стержнем.

Простые подключения

В Великобритании используются две основные формы простого подключения (как показано справа):

Обычно встречающиеся простые соединения включают:

Простые соединения могут также потребоваться для косых соединений, балок, эксцентричных по отношению к колоннам, и соединения со стенками колонн.Они классифицируются как специальные соединения и рассматриваются отдельно.

[вверх] Процедуры проектирования

Конструкция простых соединений основана на стандарте BS EN 1993-1-8 ^[1] и прилагаемом к нему национальном приложении ^[2]. Емкости компонентов подключения основаны на правилах, приведенных в п. 3.6. Расстояние между крепежными элементами соответствует разделу 3.5 и рекомендациям, представленным в «Зеленой книге» (SCI P358).

Публикация ECCS No.126 ^[3] также предоставляет полезные рекомендации по проектированию простых соединений в соответствии с Еврокодом 3.

[вверх] Совместное рассмотрение

[вверху] Совместная классификация

Согласно BS EN 1993-1-8 ^[1], шарниры с номинальной штифтом:

Должен быть способен передавать внутренние силы, не создавая значительных моментов, которые могут отрицательно повлиять на элементы или конструкцию в целом, и
Быть способным воспринимать результирующие повороты при расчетных нагрузках

Кроме того, соединение должно:

обеспечивают направляющее ограничение для элементов, которое было принято в конструкции стержня
обладают достаточной прочностью, чтобы удовлетворять требованиям структурной целостности (сопротивление связыванию).

BS EN 1993-1-8 ^[1] требует, чтобы все соединения были классифицированы; по жесткости, которая подходит для общего анализа упругости, или по прочности, что подходит для глобального анализа жесткой пластики, или по жесткости и прочности, что подходит для глобального анализа упруго-пластического материала.

Классификация по жесткости:

Начальная жесткость соединения при вращении, рассчитанная в соответствии с BS EN 1993-1-8 ^[1], 6.3.1 сравнивается с границами классификации, приведенными в BS EN 1993-1-8 ^[1], 5.2.2.

В качестве альтернативы, соединения могут быть классифицированы на основании экспериментальных данных, опыта предыдущей удовлетворительной работы в аналогичных случаях или расчетов, основанных на данных испытаний.

Классификация по прочности:

Следующие два требования должны быть удовлетворены для того, чтобы классифицировать соединение как номинально закрепленное на основе его прочности:

Расчетное сопротивление моменту соединения не превышает 25% расчетного сопротивления моменту, необходимого для соединения полной прочности
Соединение должно выдерживать повороты, возникающие в результате расчетных нагрузок.

Национальное приложение Великобритании к BS EN 1993-1-8 ^[2] утверждает, что соединения, разработанные в соответствии с «Зеленой книгой» (SCI P358), могут быть классифицированы как соединения с номинальным штифтом.

Все стандартные соединения, указанные в «Зеленой книге» (SCI P358), могут быть классифицированы как номинально штыревые на основании требований к прочности и обширного опыта использования деталей на практике. Следует проявлять осторожность перед изменением стандартных деталей, поскольку полученное соединение может не соответствовать положениям Национального приложения Великобритании ^[2].В частности:

Возможность вращения стандартных деталей пластины оребрения была подтверждена испытанием; модифицированные детали не могут быть пластичными
Толщина торцевых пластин на всю глубину была ограничена, чтобы гарантировать, что сопротивление моменту составляет менее 25% от полной прочности соединения, и поэтому их можно классифицировать как номинально штифтовые.

[вверху] Структурная целостность

Строительные нормы Великобритании требуют, чтобы все здания проектировались таким образом, чтобы избежать непропорционального обрушения.Обычно это достигается за счет проектирования соединений в стальной раме (соединения балки с колонной и стыков колонны) с учетом сил связывания. Руководство по расчетным значениям силы связывания дано в BS EN 1991-1-7 ^[4], приложение A, и в его национальном приложении для Великобритании ^[5]. Требования относятся к классу здания с расчетным значением горизонтальной силы привязки, как правило, не менее 75 кН, а обычно значительно выше. Детали торцевой пластины на полную глубину были разработаны для обеспечения повышенного сопротивления связыванию по сравнению с деталями на торцевой пластине частичной глубины.Дополнительные сведения о структурной устойчивости представлены в SCI P391.

[вверху] Выбор типа подключения

Выбор торцевых соединений балки часто бывает весьма сложным. Относительные достоинства трех типов соединений (торцевые пластины на частичную глубину, концевые пластины на полную глубину и пластины с оребрением) суммированы в таблице ниже. Выбор балок и соединений, как правило, является обязанностью подрядчика по изготовлению металлоконструкций, который выбирает тип соединения в соответствии с рабочей нагрузкой, экономичностью и временной стабильностью во время монтажа.

**Относительные достоинства типов торцевых соединений балок**
	Концевая пластина частичной глубины	Концевая пластина на всю глубину	Ребристая пластина
Конструкция
Сопротивление сдвигу — процент сопротивления балки	до 75%	100%	До 50% До 75% с двумя вертикальными рядами болтов
Сопротивление связыванию	Ярмарка	Хорошо	Хорошо
Особые соображения
Перекос	Ярмарка	Ярмарка	Хорошо
Балки, эксцентриковые относительно колонн	Ярмарка	Ярмарка	Хорошо
Присоединение к стенкам колонны	Хорошо	Хорошо	Удовлетворительно Для облегчения монтажа может потребоваться снятие изоляции с фланца.Для длинных пластин с оребрением может потребоваться жесткость
Изготовление и обработка
Производство	Хорошо	Хорошо	Хорошее Для длинных пластин с ребрами может потребоваться усиление
Обработка поверхности	Хорошо	Хорошо	Хорошо
Монтаж
Простота монтажа	Удовлетворительное Требуется уход за двусторонними соединениями	Удовлетворительное Требуется уход за двусторонними соединениями	Хорошо
Приспособление к месту	Ярмарка	Ярмарка	Ярмарка
Временная устойчивость	Ярмарка	Хорошо	Ярмарка

[вверх] Композитные полы

Известно, что взаимодействие с композитным полом влияет на поведение простого соединения.Обычной практикой является проектирование таких соединений без использования преимуществ непрерывности арматуры через бетонную плиту. Однако SCI P213 позволяет учесть непрерывность арматуры, обеспечивая относительно простые соединения торцевой пластины на всю глубину со значительным моментным сопротивлением. В скрепленной раме это сопротивление можно использовать для уменьшения момента и прогиба в середине пролета, облегчая выбор балки меньшего размера.

[наверх] Стоимость

Простые соединения неизменно дешевле в изготовлении, чем соединения с моментным сопротивлением, поскольку они требуют гораздо меньших затрат на изготовление, особенно при сварке.

Дать конкретное руководство по затратам сложно, поскольку показатели качества изготовления у подрядчика по металлоконструкциям могут значительно различаться и зависят от уровня инвестиций в оборудование и оборудование. Однако главная цель — минимизировать объем работы. Стоимость материалов для фитингов и болтов невелика по сравнению с затратами на изготовление, в которых преобладает сварка. В типичном производственном цехе стоимость изготовления соединений может составлять от 30% до 50% от общей стоимости изготовления.

Стандартизированные соединения эффективны при их производстве. Подрядчики по производству металлоконструкций оборудуют свои мастерские специализированным оборудованием, которое увеличивает скорость изготовления, позволяя им производить фитинги и готовить элементы намного быстрее, чем если бы конфигурация соединений каждый раз была другой.

Стандартизированные детали означают, что стальные конструкции легко монтировать, что обеспечивает более безопасную рабочую среду для монтажников.

Из-за характера большинства болтовых соединений, соединения являются съемными в конце срока службы конструкции.Металлоконструкции можно демонтировать, использовать повторно или переработать, что снижает воздействие строительства на окружающую среду.

[вверх] Стандартные соединения

[вверх] Преимущества стандартизации

В типичной многоэтажной раме со связями на соединения может приходиться менее 5% веса рамы и 30% или более общей стоимости. Таким образом, эффективные соединения потребуют минимальных трудозатрат на детализацию, изготовление и монтаж.

**Рекомендуемые компоненты**
Компонент	Предпочтительный вариант	Банкноты
Фитинги	Материал марки С275	Рекомендуемые размеры концевых и оребренных пластин — см. Таблицу ниже
Болты	M20 8.8 болтов с полной резьбой	Для некоторых сильно нагруженных соединений могут потребоваться болты большего диаметра Фундаментные болты могут быть M20, M24, M30, 8,8 или 4,6
Отверстия	Обычно диаметром 22 мм, с перфорацией или отверстием	Диаметр 26 мм для болтов M24 Увеличенный размер 6 мм для фундаментных болтов
Сварные швы	Угловые швы обычно длиной 6 мм или 8 мм	Для некоторых оснований колонн могут потребоваться сварные швы большего размера

**Рекомендуемые размеры концевых и ребристых пластин**
Фитинги		Расположение
Размер (мм)	Толщина (мм)	Концевая пластина	Ребристая пластина
100	10		•
120	10		•
150	10	•	•
160	10		•
180	10	•	•
200	12	•

[вверху] Соединения балка-балка и балка-колонна

Приведенные ниже процедуры проектирования подходят как для ручного расчета, так и для подготовки компьютерного программного обеспечения.

Проектирование соединений вручную может быть трудоемким процессом, поэтому полный набор таблиц сопротивлений был включен в «Зеленую книгу» (SCI P358).

Проверка прочности шарнирного соединения с номинальным штифтом включает три этапа:

Обеспечение того, чтобы соединение было детализировано таким образом, чтобы оно создавало только номинальные моменты, которые не оказывали отрицательного воздействия на элементы или само соединение. Соединение должно быть детализировано так, чтобы вести себя пластично.
Определение пути нагрузки через соединение i.е. от балки до опорного элемента.
Проверка сопротивления каждого компонента.

Для нормального проектирования существует десять процедур проектирования для всех частей соединения балки с балкой или балки с колонной на вертикальный сдвиг.

Необходимо еще шесть проверок, чтобы проверить сопротивление соединения стыку. Соединения балки с колонной должны иметь возможность противостоять боковым силам связывания, если этим силам не противодействуют другие средства внутри конструкции, такие как плиты перекрытия.

В таблице ниже приведены процедуры проверки, необходимые для концевых пластин неполной глубины, концевых пластин на полную глубину и пластин с оребрением. Процедуры проектирования полностью описаны в «Зеленой книге» (SCI P358).

**Методика расчета соединений балок — Сводная таблица**
Проверки методики проектирования	Концевая пластина неполной глубины	Концевая пластина на всю глубину	Ребристая пластина
1 Рекомендуемая практика детализации	✔	✔	✔
2 Опорная балка	Сварные швы	Сварные швы	Болт Группа
3 Опорная балка	НЕТ	НЕТ	Ребристая пластина
4 Опорная балка	Паутина на сдвиг
5 Опорная балка	Сопротивление на выемке	НЕТ	Сопротивление на отметке
6 Опорная балка	Местная устойчивость балки с надрезом	НЕТ	Местная устойчивость балки с надрезом
7 Неограниченная опорная балка	Общая устойчивость балки с надрезом	НЕТ	Общая устойчивость балки с надрезом
8 Соединение	Группа болтов	Группа болтов	Сварные швы
9 Соединение	Торцевая пластина на ножнице	НЕТ	НЕТ
10 Опорная балка / колонна	Ножницы и подшипники
11 Сопротивление связыванию	Пластина и болты
12 Сопротивление связыванию	Поддерживаемая стенка балки
13 Сопротивление связыванию	Сварные швы
14 Сопротивление связыванию	Опорное полотно колонны (UKC или UKB)
15 Сопротивление связыванию	Несущая стена колонны (RHS или SHS)
16 Сопротивление связыванию	НЕТ	НЕТ	Стена опорных колонн (CHS)

Примечания: Проверки сопротивления изгибу, сдвигу, локальному и поперечному изгибу секции балки с надрезом включены в эту таблицу, поскольку обычно на этапе детализации устанавливаются требования к надрезам, после чего необходимо выполнить проверку уменьшенного сечения.

Соединения балки с балкой

Соединения балки с колонной

[вверху] Гибкие соединения концевой пластины

Концевая плита соединения балки с колонной и балки с балкой

Типичные соединения гибкой концевой пластины показаны на рисунке справа.Концевая пластина, которая может быть неполной или полной глубины, приваривается к опорной балке в мастерской. Затем балка привинчивается к опорной балке или колонне на месте.

Этот тип подключения является относительно недорогим, но имеет недостаток, заключающийся в том, что мало возможностей для настройки на месте. Габаритные длины балок должны изготавливаться в жестких пределах, хотя для компенсации допусков на изготовление и монтажных допусков можно использовать пакеты.

Торцевые пластины, вероятно, являются наиболее популярными из простых соединений балок, используемых в настоящее время в Великобритании.Их можно использовать с наклонными балками и выдерживать умеренные смещения в стыках балок с колоннами.

Сверло, пустотелые болты, глухие болты или другие специальные узлы используются для соединений с колоннами с полым профилем.

Детальные требования и проверки конструкции для соединений концевых пластин на частичную и полную глубину, которые применимы к соединениям балка с балкой, а также к соединениям балка с колонной, подробно описаны в «Зеленой книге» (SCI P358) . Сюда входят процедуры, рабочие примеры, детализация и таблицы проектных сопротивлений.

Также доступен инструмент для проектирования торцевой пластины.

Стандартные детали гибкой концевой пластины (концевые пластины полной и частичной глубины) показаны на рисунке ниже вместе с рекомендованными размерами и фитингами.

Стандартные соединения с гибкой концевой пластиной

Обычные болты и болты Flowdrill

Опорная балка

Рекомендуемый размер концевой пластины
b _p × t _p

Калибр для болтов
p ₃

До 533 UB

150 × 10

533 UB и выше

200 × 12

140

Болты:	M20 в отверстиях диаметром 22 мм
Торцевая пластина:	Сталь С275, минимальная длина 0.6 h _b1 , где h _b1 — глубина опорной балки
Вертикальный шаг:	p ₁ = 70 мм
Конечное расстояние:	e ₁ = 40 мм
Расстояние от края:	e ₂ = 30 мм

Hollo-Bolts

Опорная балка

Рекомендуемый размер концевой пластины
b _p × t _p

Калибр для болтов
p ₃

До 533 UB

180 × 10

533 UB и выше

200 × 12

110

Торцевая пластина:	Сталь С275, минимальная длина 0.6 h _b1 , где h _b1 — глубина опорной балки
Вертикальный шаг:	p ₁ = 80 мм
Конечное расстояние:	e ₁ = 45 мм
Расстояние от края:	e ₂ = 45 мм

[вверху] Ребристые пластины

Соединения между балкой и колонной и балкой с балкой

Соединения с ребристыми пластинами экономичны в изготовлении и просты в установке.Эти соединения популярны, поскольку они могут быть самыми быстрыми соединениями для установки и преодоления проблемы общих болтов в двусторонних соединениях.

Соединение пластины оребрения состоит из отрезка пластины, приваренного в мастерской к опорному элементу, к которому на месте привинчивается поддерживаемая стенка балки, как показано на рисунке ниже. Между концом опорной балки и опорной стойкой есть небольшой зазор.

Соединения оребрения

При проектировании соединения пластин с оребрением важно определить соответствующую линию действия для сдвига.Есть две возможности: либо сдвиг действует на торце колонны, либо он действует вдоль центра группы болтов, соединяющей пластину оребрения с стенкой балки. По этой причине оба критических сечения должны быть проверены на наличие минимального момента, принимаемого как произведение вертикального сдвига и расстояния между лицевой стороной колонны (или стенки балки) и центром группы болтов. Затем оба критических сечения проверяются на результирующий момент в сочетании с вертикальным сдвигом. Из-за неопределенности момента, прилагаемого к пластине оребрения, сварные швы пластины с оребрением рассчитаны на полную прочность.

Соединения пластин с ребрами получают свою способность вращения в плоскости за счет деформации болта при сдвиге, деформации отверстий под болты в подшипнике и изгиба пластины с ребрами вне плоскости. Обратите внимание, что пластины оребрения с длинными выступами имеют тенденцию к скручиванию и выходу из строя из-за поперечного изгиба при кручении. Дополнительная проверка, учитывающая это поведение, включена в процедуры проектирования соединений пластин с оребрением.

«Зеленая книга» (SCI P358) содержит подробные требования, проверки конструкции и процедуры, применимые к конструкции пластин оребрения.Рабочие примеры и таблицы расчетных сопротивлений также приведены в этой публикации.

Также доступен инструмент для проектирования пластин с ребрами.

Детали соединений стандартной пластины оребрения

Детали соединения стандартной пластины оребрения

Номинальная глубина поддерживаемой балки
(мм)

Вертикальные линии болтов
n ₂

Рекомендуемый размер пластины оребрения
(мм)

Расстояние между болтами по горизонтали, e ₂/ e ₂ или e ₂/ p ₂/ e ₂
12 (мм) 905

Зазор, г _h
(мм)

≤610

100 × 10

50/50

> 610 *

120 × 10

60/60

≤610

160 × 10

50/60/50

> 610 *

180 × 10

60/60/60

Болты:	M20 8.8 отверстий диаметром 22 мм
Пластина:	Сталь S275, минимальная длина 0,6 h _b1, где h _b1 — глубина опорной балки
Сварной шов:	Два скругления 8 мм для листов толщиной 10 мм

* Для балок с номинальной глубиной более 610 мм отношение пролета к глубине балки не должно превышать 20, а расстояние по вертикали между крайними болтами не должно превышать 530 мм

Растущий интерес к использованию S355 для пластин оребрения вызвал вопросы о жесткости таких пластин. соединения — они еще номинально закреплены? Чтобы ответить на этот вопрос, BCSA и Steel for Life поручили SCI провести исследование, сравнивающее поведение соединений ребристых пластин с ребристыми пластинами S275 и S355.В исследовании сделан вывод, что до тех пор, пока соблюдается стандартизованная геометрия соединений, представленная в Зеленой книге, пластины с ребрами 10 мм в S355 классифицируются как номинально штифтовые соединения и могут использоваться в качестве альтернативы пластинам S275. Более подробная информация представлена в статье в майском выпуске журнала NSC за 2018 год.

[вверху] Соединители колонн

Соединения

Соединения колонн в многоэтажной конструкции необходимы для обеспечения прочности и непрерывности жесткости по обеим осям колонн.Типичные соединения колонн с болтовым соединением, используемые для прокатных элементов двутаврового и полого сечения, показаны на рисунке справа.

Соединения обычно устанавливаются через каждые два или три этажа и обычно располагаются примерно на 600 мм над уровнем пола. Это обеспечивает удобную длину для изготовления, транспортировки и монтажа, а также обеспечивает легкий доступ с соседнего этажа для крепления на месте. Обеспечение стыков на каждом уровне этажа редко бывает экономичным, поскольку экономия материала колонны, как правило, намного перевешивается затратами на материал, изготовление и монтаж, обеспечивающими стыковку.

[вверху] Соединители накладки на болтах для двутавровых профилей:

Для этого типа подключения есть две категории:

тип подшипника
без подшипников.

В стыковочном узле подшипника типа (см. Рисунок ниже) нагрузки передаются в прямом подшипнике от верхнего вала напрямую или через разделительную пластину. Соединение «несущего типа» — это более простое соединение, обычно имеющее меньше болтов, чем соединение без подшипника, и поэтому оно наиболее часто используется на практике.

При отсутствии сетевого натяжения можно использовать стандартное соединение, однако BS EN 1993-1-8 ^[1] требует, чтобы стыковые пластины и болты передавали не менее 25% максимальной сжимающей силы в колонка.

Для соединений подшипникового типа решающим фактором при проверке, вероятно, будет сопротивление вязанию.

Стыки опорных стоек для двутавровых прокатных профилей

Соединения

, относящиеся к категории без подшипников типа (см. Рисунок ниже), передают нагрузки через болты и стыковые пластины.Любой прямой подшипник между элементами игнорируется, соединение иногда детализируется физическим зазором между двумя валами. Конструкция безопорного стыка более сложна, поскольку все силы и моменты должны передаваться через болты и стыковые пластины. Для соединений ненесущего типа минимальные требования стандарта BS EN 1993-1-8 ^[1] очень обременительны, поскольку основаны на грузоподъемности элемента, а не на приложенной силе.

Поскольку стыки обычно выполняются чуть выше уровня пола, момент от действия стойки считается незначительным.Однако следует учитывать моменты, возникающие в стыках, размещенных в других местах.

Соединители без опорных колонн для двутавровых прокатных профилей

Стыки колонн должны удерживать соединенные элементы на одной линии, и, где это возможно, элементы должны быть расположены так, чтобы центральная ось материала стыка совпадала с центральной осью секций колонны над и под стыком.Если секции колонны смещены (например, для поддержания постоянной внешней линии), момент, связанный с эксцентриситетом, должен быть учтен в конструкции соединения.

Проверки конструкции, необходимые для соединений болтов на крышках колонн, а также процедуры, рабочие примеры, подробные требования и таблицы расчетных сопротивлений доступны в главе 6 «Зеленой книги» (SCI P358).

[вверху] Болтовые соединения «крышка и основание» или «торцевая пластина» для трубчатых и катаных двутавровых профилей

Соединение «крышка и основание» или «торцевая пластина»

Этот тип стыка, состоящий из пластин, которые привариваются к концам нижней и верхней колонн, а затем просто скрепляются болтами на месте, обычно используется в трубчатых конструкциях, но также может использоваться для открытых секций.

Самая простая форма соединения показана на рисунке справа и является удовлетворительной, если концы каждого вала подготовлены так же, как для стыков подшипникового типа. В дополнение к требованиям устойчивости во время монтажа и привязки следует учитывать возможность реверсирования нагрузки.

Несмотря на то, что они широко используются, трудно продемонстрировать, что соединения крышки и основания соответствуют требованиям BS EN 1993-1-8 ^[1], пункт 6.2.7.1 (14). Если используются эти типы стыков, обычной практикой является обеспечение того, чтобы пластины были толстыми, а болты располагались близко к фланцам, чтобы увеличить жесткость соединения.Могут использоваться удлиненные пластины с болтами за пределами профиля секции. Если стыки крышки и опорной плиты расположены вдали от точки фиксации, следует уделить особое внимание обеспечению соответствующей жесткости, чтобы конструкция элемента не стала недействительной.

Соединения колонн «крышка и основание» или «торцевая пластина» рассматриваются в главе 6 «Зеленой книги» (SCI P358). Приведены подробные требования, процедуры проектирования, рабочие примеры и таблицы проектных сопротивлений.

[вверх] Основания колонн

Типовые основания колонн

Типовые основания колонн, как показано на рисунке справа, состоят из одной угловой пластины, приваренной к концу колонны и прикрепленной к фундаменту с помощью четырех прижимных болтов.Болты залиты в бетонное основание в установочных трубках или конусах и снабжены анкерными пластинами для предотвращения выдергивания. В пространство под плитой заливается высокопрочный раствор (см. Рисунок ниже).

Такие основания колонн часто подвергаются только осевому сжатию и сдвигу. Однако подъем и горизонтальный сдвиг могут быть расчетным случаем для оснований колонн в отсеках с раскосами.

Болты крепления основания колонны

Соединение с основанием колонны

Пример срезного патрубка

Простая прямоугольная или квадратная опорная плита почти повсеместно используется для колонн простой конструкции.Опорная плита должна быть достаточного размера и прочности, чтобы передавать осевое сжимающее усилие от колонны к фундаменту через материал подстилки, не превышая местного несущего сопротивления фундамента.

Доступен инструмент для проектирования опорной плиты.

Основания колонн обычно предназначены для передачи усилия от колонны к опорной плите при прямом опоре. Прижимные системы предназначены для стабилизации колонны во время строительства и противодействия любому поднятию в отсеках с раскосами.В некоторых случаях предполагается, что небольшой горизонтальный сдвиг также переносится прижимными болтами.

[вверху] Горизонтальный перенос сдвига

Способ передачи горизонтальных поперечных сил на фундамент недостаточно изучен. Некоторые проектировщики проверяют сопротивление прижимных болтов и обеспечивают их надлежащую заделку. Эта практика успешно применяется для оснований портальной рамы, которые несут значительный сдвиг.

Скрепленные отсеки могут иметь относительно высокие поперечные силы.Проектировщики могут предпочесть приварку срезного патрубка к нижней стороне опорной плиты, хотя выемка может усложнить заливку фундамента, и необходимо уделить особое внимание операции заливки цементным раствором. Методы проектирования, охватывающие этот тип деталей, приведены в «Зеленой книге» (SCI P398).

Сдвиг между концом колонны и опорной пластиной будет передаваться сварными швами между колонной и опорной пластиной. Сварные швы могут быть нанесены только на стенку или вокруг частей профиля — обычно оказывается, что сопротивление сварного шва более чем достаточно для умеренных сил сдвига.

[вверху] Стяжные соединения

Типовое соединение распорок с косынкой

Элементы распорки включают в себя плоские части, уголки, швеллеры, двутавровые и полые секции. Крепежные устройства могут включать в себя элементы жесткости, работающие только на растяжение или как на растяжение, так и на сжатие. В большинстве случаев элемент жесткости прикрепляется болтами к косынке, которая сама приваривается к балке, к колонне или, как правило, приваривается к балке и ее концевому соединению, как показано на рисунке справа.

Системы жесткости обычно анализируются исходя из предположения, что все силы пересекаются по осевым линиям стержня. Однако реализация этого предположения в деталях соединения может привести к соединению с очень большой косынкой, особенно если распорка неглубокая или крутая. Часто удобнее расположить пересечения стержней, чтобы получилось более компактное соединение, и локально проверять влияние вводимых эксцентриситетов.

Соединения жесткости обычно выполняются с помощью болтов без предварительного натяга в отверстиях с зазором.По крайней мере теоретически это допускает некоторое движение в соединении, но на практике это игнорируется в ортодоксальной конструкции. В некоторых случаях движение при реверсе может оказаться неприемлемым — в этих обстоятельствах следует использовать предварительно загруженные соединения.

Общий процесс проектирования:

Определите путь нагрузки через соединение
Организуйте соединение, чтобы обеспечить реализацию проектного замысла элементов, например балочные соединения остаются номинально штифтовыми
Включите эффекты любого значительного эксцентриситета
Проверьте компоненты соединения.

Штифтовое соединение для трубчатого элемента связи

Правила проектирования для определения сопротивления косынки приведены в «Зеленой книге» (SCI P358).

Также доступен инструмент для проектирования косынок.

[вверху] Специальные соединения

Соединения стальных конструкций для простой конструкции, показанные выше, обычно дают наиболее экономичный стальной каркас. Отказ от этих подключений неизбежно приведет к увеличению общей стоимости.Увеличение затрат на чертежи, изготовление и монтаж может составить более 100%, если нестандартные соединения образуют большинство используемых соединений.

Часто можно избежать необходимости в специальных соединениях, разумно подбирая размеры элементов. Структура с минимальным весом вряд ли окажется наиболее рентабельной. Поэтому хорошей экономической практикой является обеспечение возможности размещения стальных конструкций с осевыми линиями на установленных решетках. По возможности верхние полки балок должны быть на постоянном уровне, но это менее критично с точки зрения стоимости, чем эксцентриковые соединения.

При проектировании специальных соединений можно использовать модифицированную версию одного из стандартизованных соединений, указанных в Зеленой книге, при условии дополнительных проверок конструкции. Принципы проектирования и правила определения размеров компонентов, приведенные в Зеленой книге, должны быть включены в проект соединений в максимально возможной степени.

Типичные примеры ситуаций, когда требуются специальные соединения, представлены в «Зеленой книге» (SCI P358).

[вверху] Каталожный номер

↑ ^1.0 ^1,1 ^1,2 ^1,3 ^1,4 ^1,5 ^1,6 ^1,7 BS EN 1993-1-8: 2005. Еврокод 3: Проектирование металлоконструкций. Дизайн стыков, BSI
↑ ^2,0 ^2,1 ^2,2 NA согласно BS EN 1993-1-8: 2005. Национальное приложение Великобритании к Еврокоду 3: Проектирование стальных конструкций. Дизайн стыков, BSI
↑ Публикация ECCS № 126 Европейские рекомендации по проектированию простых соединений в стальных конструкциях.J. P. Jaspart et al. 2009 г.
↑ BS EN 1991-1-7: 2006 + A1: 2014. Еврокод 1: Воздействие на конструкции. Общие действия. Случайные действия. BSI
↑ NA + A1: 2014 к BS EN 1991-1-7: 2006 + A1: 2014. Национальное приложение Великобритании к Еврокоду 1: Воздействие на конструкции. Общие действия. Случайные действия. BSI

[вверх] Дополнительная литература

Руководство конструктора стали, 7-е издание. Редакторы Б. Дэвисон и Г. В. Оуэнс. Институт стальных конструкций 2012, Глава 27
Архитектурный дизайн из стали — Требилкок П. и Лоусон Р. М., опубликованные Spon, 2004 г.

[вверху] Ресурсы

Инструменты для проектирования соединений:

[вверху] См. Также

Строительное проектирование — Насколько разумно с точки зрения конструкции разрезать двутавровую балку на Т с одного конца?

Хотя это не идеальная ситуация, достаточно часто у этого типа обрезки / уменьшения балки, когда речь идет о ее опоре, действительно есть название.Это чаще называют стальной двутавровой балкой с рифлением или рифлением. Существуют различные способы перехода от полной глубины балки к глубине, которая может потребоваться для вашей опоры. Вот несколько примеров:

Иногда верхняя полка (широкая тонкая пластина вверху и внизу балки) также обрезается, чтобы обеспечить соединение с боковыми сторонами других балок и избежать столкновения с их фланцами.

При вашем подключении момент, когда ваш луч должен поддерживать в этом случае, по существу равен 0.Моменту противодействуют в первую очередь фланцы, поэтому не так уж сложно обрезать их на конце балки в случае с простой опорой (т.е. не непрерывно со следующей балкой или жестким соединением с опорой). . Я предполагаю, что пролет для балки справа либо намного длиннее, чем балка слева, имеет более высокую нагрузку на нее или требует меньшего отклонения. Это были бы одними из основных критериев использования более глубокого раздела.

Сила, о которой вам обычно нужно беспокоиться на колонне, — это сдвиг.Сдвиг в первую очередь переносится стенкой (высокая тонкая вертикальная часть балки). В вашей установке Shear лучше всего подходит для опоры. ЕСЛИ условия нагружения балки справа очень похожи или меньше, чем у балки слева, вы должны быть в порядке для прочности на сдвиг в стенке, потому что (предположение) стенка балки слева примерно такая же размер как то, что осталось на вашей балке справа.

Теперь, в зависимости от условий нагрузки, ваша балка может быть абсолютно в порядке.И после перечитывания вашего вопроса, очевидно, все в порядке, поскольку инженер подписал его. Просто редко можно увидеть это без нескольких недостающих частей. Эти недостающие детали могут в некоторой степени вызвать стресс у некоторых инженеров, не зная полных условий нагрузки, к которым имеет доступ ваш местный инженер.

Если вы сравните детали конца балки с деталями на первом примере изображения, вы должны заметить несколько вещей. Прежде всего, похоже, что к нижней части разрезанной стенки не приварен фланец.Это сделано для того, чтобы уменьшить контактное давление полотна на поддерживающий материал, на который оно будет опираться. Вы часто слышите, как этот кусок кражи называют опорной пластиной или башмаком. Башмак, опорная плита и нижние фланцы обычно крепятся к опоре каким-либо образом, чтобы они не соскользнули с места. Это не видно под углом на вашей фотографии, но я очень надеюсь, что перемычка балки справа приварена к толстой стальной пластине в верхней части вашей колонны.Эта помощь не даст ему соскользнуть.

Еще вы обратите внимание на вертикальную пластину жесткости (см. Рисунок ниже) в примере, но не на фотографии. Хотя они не всегда требуются (зависит от кода и условий нагрузки), довольно часто их можно найти в условиях опоры подшипников на концах балок, при точечных нагрузках и вокруг / рядом с вырезами. Для них есть и другие причины, но не будем вдаваться в подробности. Задача ребра жесткости в этом случае будет заключаться в обеспечении устойчивости полотна и предотвращении его коробления.

Однажды я оценил мост в другом регионе, чем я. Мои расчеты показали, что балка подходит для сдвига и момента. Местный инженер указал, что на опорах нет пластин жесткости. В моем регионе балки обычно состоят из сварных пластин, размер которых соответствует требуемой толщине, и для них не требуются эти опорные элементы жесткости. Я вошел в код и проверил, и оказалось, что полотно без пластины жесткости было на 50% меньше размера.Я думал, что это безумие, что мост мог существовать так долго без серьезных проблем и быть на 50% меньше по размеру. Я вернулся примерно к 4 версиям кода моста, и между версией 5 и версией 4 формула для расчета емкости изменилась, и к формуле была добавлена 2. Таким образом, при первоначальной конструкции мост был в порядке, но из-за изменений в коде теперь требовались опорные элементы жесткости. К счастью, это относительно простое решение.

Эта история в основном для того, чтобы рассказать вам, что инженер, знающий местные условия и нормы, может быть очень полезным, чтобы уберечь вас от неприятностей.Вы поступили правильно, попросив местного инженера-строителя проверить соединение.

Нет ничего плохого в перекладывании или копировании балки, если копирование / опускание было должным образом спроектировано для работы в условиях нагрузки, с которой он, как ожидается, столкнется.

ОБНОВЛЕНИЕ

Я случайно наткнулся на эту фотографию, когда закрывал различные поиски изображений в Google. Он показывает, какой тип связи люди хотели бы видеть в идеале. Обратите внимание на чеканные деревянные балки, чтобы они могли поместиться и в опорную стальную двутавровую балку! похоже, они приварили верхнюю пластину вместо того, чтобы прикрутить к ней балки.

Расчет соединений двутавровой балки с коробчатой колонной с внешней жесткостью

Член
БЕСПЛАТНО
Не член
10 долларов.00

Тинг, Лия-Чун; Шанмугам, Нандиварам Э .; Ли, Сенг-Лип (1993). «Проектирование соединений двутавровой балки с коробчатой колонной с внешней жесткостью», Engineering Journal , Американский институт стальных конструкций, Vol.30, с. 141-149.

В данной статье рассматриваются соединения двутавровой балки с коробчатой колонной, усиленные снаружи. Предложен расчетный метод определения размеров Т-образных ребер жесткости. Соединения двутавровых балок и коробчатых колонн для широкого диапазона размеров были изучены методом конечных элементов и признаны удовлетворяющими основным критериям проектирования для моментного соединения. Функция Рамберга-Осгуда использовалась для подгонки кривых момента-вращения на основе геометрических параметров соединений, и было обнаружено, что результаты хорошо согласуются с результатами анализа методом конечных элементов.Наконец, процедура проектирования и параметры аппроксимации кривой были сопоставлены с экспериментальными результатами четырехстороннего соединения, испытанного до отказа.

Опубликовано: 1993 г., 4 квартал

Автор (ы)

Лия-Чун Тинг; Нандиварам Э.Шанмугам; Сенг-Лип Ли