Стыковка двутавровых балок СНИП

Пример 3.1. Расчет стыка балки с накладками | Строительный справочник

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

Решение.

Расчетное сопротивление стали по Приложение 3:

Ry=240 Н/мм2 = 24,0 кН/см2.

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

Расчет накладок и сварных швов по поясам балки

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

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

Расстояние между осями накладок:

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

Усилие, действующее на одну накладку:

N = M/h = 250 / 0,466 = 536,5 кН.

Требуемая площадь одной накладки:

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

Требуемая ширина накладки:

bтр = A / t1 = 22,35 / 1,6 = 14 см.

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

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

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

Максимальный катет шва согласно конструктивным требованиям:

kf = 1,2t =1,2 x 14 = 16,8 мм.

Принимаем катет шва kf = 8 мм.

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

По Приложению 43 принимаем электрод Э42.

Коэффициент условия работы соединения: γwf = 1,0.

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

Rwf = 180,0 Мпа =18 кН/см2.

Значение βf Приложению  42: βf = 0,7.

Несущая способность металла сварного шва длиной 1 см:

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

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

Временное сопротивление стали разрыву по Приложение 3:

Run = 370  Мпа = 37 кН/см2.

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

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

Несущая способность металла зоны сплавления длиной 1 см:

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

Требуемая суммарная расчетная длина одного фланговогошва с каждой стороны стыка:

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

Конструктивная длина шва равна расчетной длине плюс 1 см.

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

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

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

Ll = 2l1 + Δ = 2×28 + 5 = 61 см.

Расчет накладки и сварных швов по стенке балки

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

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

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

Расчетное соротивление сдвигу по Приложению 1:

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

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

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

Принимаем катет шва kf = 6 мм.

Несущая способность металла сварного шва длиной 1 см:

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

Несущая способность металла зоны сплавления длиной 1 см:

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

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

βf kf Rwf γwf γс = 9,99 кН.

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

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

Усилие, воспринимаемое одним швом расчетной длиной lw2:

N = 7,56х29 = 219,24 кН.

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

Условие выполнено.

Примеры:

Источник: http://spravkidoc.ru/news/primer-3-1-raschet-styka-balki-s-nakladkami.html

Стыковка двутавровых балок

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

Особенности стыкования двутавровых балок

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

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

Особенности выполнения сварных соединений

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

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

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

Этапы производства работ:

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

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

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

Особенности выполнения болтовых соединений

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

Плюсы болтового соединения

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

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

Комбинированное стыкование двутавровых балок

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

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

Стыковка двутавровых балок, 5.0 из 5 — всего : 1

Источник: https://www.navigator-beton.ru/articles/stykovka-dvutavrovyh-balok.html

Ту на изготовление сварной балки, сварка металлоконструкций

1.1 Настоящие технические условия распространяются на стальные сварные двутавровые балки, предназначенные для строительных конструкций различного назначения, и устанавливают общие требования при их изготовлении.

1.2 Для оформления заказа заказчик должен предоставить изготовителю следующие

данные о балках:

— обозначение технических условий или стандарта;

— объем поставки (теоретическая и/или фактическая масса);

— группа конструкций по СНиП II-23-81;

— марка стали;

— номер балки по техническим условиям;

— длина балки;

— дополнительные требования (катет шва наличие полного провара поясных швов и др.).

1.3. Технические условия разработаны на основании:

— ГОСТ 23118-99 Конструкции стальные строительные. Общие технические условия.

— СНиП II-23-81 Стальные конструкции.

— ГОСТ 8713-79 Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

— ГОСТ 14771-76 Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные.

— ГОСТ 26020-83 Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок. Сортамент.

— СТО АСЧМ 20-93Прокат стальной сортовой фасонного профиля. Двутавры горячекатаные с параллельными гранями полок. Технические условия.

— СП 53-101-98 Изготовление и контроль качества стальных строительных конструкций.

1.4. Технические условия устанавливают требования к качеству исходных материалов, к технологии сборки и сварки при изготовлении сварных балок, а также способам контроля качества сборочных и сварочных работ, нормам браковки сварных соединений, оформлению сопроводительной документации.

1.5. Технические условия действуют совместно с нормативными документами, указанными в рабочих чертежах на сварные балки и должны соответствоватьтребованиям рабочих чертежей КМД, утвержденных в установленном порядке.

1.6. Выдача должностными лицами указаний или распоряжений, принуждающих подчиненных нарушать требования настоящих технических условий, является грубейшим нарушением должностных обязанностей.

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

2.1.Проектная документация.

2.1.1. Используемая проектная документация должна быть рассмотрена и принята к производству работ в установленном порядке.

2.1.2. Все изменения в проекте (чертежах) в период производства работ должны быть согласованы с организацией, разработавшей проект.

2.1.3. В чертежах должны быть указаны:

— все размеры, необходимые для изготовления;

— условия и параметры испытаний;

— вид и объем контроля сварных соединений;

— спецификация листа и деталей, с указанием количества и массы, марки стали;

2.2. Материалы.

2.2.1 Балки стальные сварные двутавровые изготавливаются из горячекатаного проката,

поставляемого в листах по ГОСТ 19903, из стали:

— углеродистой общего назначения и низколегированной толщиной 6 мм и более – по ГОСТ 27772;

— углеродистой общего назначения толщиной 6 мм и более – по ГОСТ 14637;

— низколегированной толщиной 6 мм и более – по ГОСТ 19281.

Марка, категория качества, класс прочности стали указываются в заказе.

2.2.2. Качество материалов должно быть подтверждено сертификатами завода-изготовителя.

2.2.3. При отсутствии сертификата или неполноте сертификатных данных применение материала может быть возможно только после проведения испытаний и соответствия всех свойств требованиям нормативного документа.

2.2.4. Каждый лист штучной поставки или пакет листов должен иметь маркировку или бирку с четким указанием данных:

— завод-изготовитель;

— товарный знак;

— номер стандарта или технических условий;

— размер листа;

— марка материала и номер плавки;

— масса пакета.

2.2.5. Материалы для сварки (сварочная проволока, электроды, флюс, углекислый газ

и/или газовые смеси) должны применяться в соответствии со СНиП II-23 и обеспечивать значения временного сопротивления металла сварного соединения не ниже чем у основного металла.

2.2.6. На поверхности листа не допускаются плены, трещины, рванины, закаты.

Сортамент сварной балки выпускаемый ООО «ЧЗСБ» — аналог сечения по СТО АСЧМ 20-93

3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ СВАРНОЙ БАЛКИ

3.1. Поперечное сечение балки должно соответствовать рисунку 1.

Н – высота балки; h – высота стенки балки; s – толщина стенки;

t – толщина полки; В – ширина полки

https://www.youtube.com/watch?v=-78xTS9FpJA

Рисунок №1

3.2. Размеры балок, площадь поперечного сечения, масса одного метра балки и геометрические значения для осей приведены в таблице 1.

Таблица №3

Размеры двутавров, мм	Стан ННХ 1500
Длина, L	6 000-15 000
Высота стенки, h	200 — 1500
Ширина полки, при их симметричномрасположении относительно стенки, B	200 — 600
Толщина стенки, S	6 — 30
Толщина полки, t	8-40

Основные технические параметры стана указаны в таблице 3 и на рисунке 1.

3.3. В соответствии с заказом производится изготовление сварной балки  длиной от 3000 мм до 12000 мм. По требованию потребителя допускается поставка балок до 15000 мм.С полным проваром балки изготовляются с толщиной стенки до 12мм.

3.4. Предельные отклонения по толщине стенки при изготовлении сварной балки и полки балки должны соответствовать предельным отклонениям по толщине исходной заготовки шириной свыше 1500 до 2000 мм.

3.5. Отклонение от перпендикулярности торцов балки не должно выводить ее длину за предельные отклонения. В качестве длины балки принимается максимальная длина условно собранной сварной балки с торцами, перпендикулярными продольной оси.

3.6. Предельные отклонения размеров, геометрической формы сварной балки и сварных

К = не менее 4 мм для балок: 25Б1, 25Б2, 30Б1, 30Б2, 35Б1;

К = не менее 5 мм для балок: 35Б2, 40Б1, 40Б2, 45Б1, 45Б2, 50Б1, 50Б2, 55Б1, 25Ш1, 30Ш1, 35Ш1, 35Ш2, 40Ш1, 25К1, 25К2, 30К1;

К = не менее 6 мм для балок: 50Б3, 55Б2, 60Б1, 60Б2, 70БС, 70Б1, 70Б2, 30Ш2, 40Ш2, 45Ш1, 50Ш1, 50Ш2, 50Ш3, 60Ш1, 60Ш2, 70Ш1, 80Ш1, 90Ш1, 25К3, 30К2, 30К3, 30К4, 35К1, 35К2, 40К1;

К = не менее 7 мм для балок: 50Ш4, 60Ш3, 60Ш4, 70Ш2, 70Ш3, 80Ш2, 90Ш2, 100Ш1, 100Ш2, 100Ш3, 40К2, 40К3, 40К4;

К = не менее 8 мм для балок: 70Ш4, 70Ш5, 100Ш4, 40К5.

3.8. Виды испытаний, объем контроля сварных соединений выбираются в зависимости от установленного уровня качества в соответствии с ГОСТ 23118 — 99.

Сборочных и сварочных работ

Источник: http://www.chzsb.ru/tu_na_izgotovlenie_svarnoi_balki.html

Как сваривать двутавровые балки

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.

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 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.

Источник: https://svaring.com/welding/detali/svarka-dvutavrovyh-balok