Конструкции из швеллера. Выбор типов и методика расчетов сварных стыков двутавров и швеллеров стальных конструкций паровых стационарных котлов.

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

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

Различают следующие варианты взаимного расположения швеллеров:

Выбор определенного варианта связан с:

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

Применяемые виды сварки

Электродуговая сварка

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

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

Газовая сварка

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

Типы сварки

Сварка швеллеров встык

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

Последовательность наложения швов

Потребность в снятие кромок определяется исходя из толщины полок швеллера:

1. 6 мм и менее-скос кромок не требуется.
2. 6-12 мм — скос делают под углом 30 .
3. 12 мм и более-скос кромок выполняется под тупым углом на внутренней стороне заготовки. Шов выполняют V и Х-образным.

Алгоритм сварки:

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

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

Сварка швеллеров с накладками

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

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

Алгоритм сварки:

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

Прочностные характеристики срощеного данным методом изделия уступят монолиту на малость.

Соединение швеллеров внутрь

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

Алгоритм сварки:

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

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

Смещенное соединение.

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

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

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

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

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

Welding Materials 2016-05-16T11:25:21+00:00 Как правильно сварить швеллер?

Welding Materials

В строительстве используется много всего, чтобы создавать прочные и надежные конструкции. Швеллеры – один из этих элементов. Это изделие металлопроката, которое изготавливают из алюминия, углеродистой или низколегированной стали с обязательным соблюдением ГОСТа.

Используют швеллеры в промышленности и быту: станкостроение, машиностроение, строительство на стержневой основе, мостов, при сборке металлоконструкций, при изготовлении каркасных конструкций и т.д. Если специалисты в строительстве мостов или нефтяных вышек уже давным-давно знают, как обращаться со швеллерами, то в быту или при редких встречах с этими изделиями возникает вопрос: как правильно сварить швеллер?

Способы сварки швеллера и их особенности

Перед тем как приступить к сварке, необходимо правильно разогреть металл. Положение швеллеров должно быть правильным и удобным для сварки, иначе это приведет к ослаблению прочности околошовной зоны неравномерного плавления.

Электродуговая сварка:

• соединения выполняются внахлест;
• перед работой с электродами желательно внимательно изучить тему. Например, электрод нужно прокалить в специальной печи;
• металл должен быть подготовлен к работе по ГОСТу;
• для работы рекомендуется применять короткую дугу, обладающую следующими параметрами: средняя мощность и обратная полярность;
• сварка при прямой полярности осуществляется легче, но при этом нужно следить, чтобы сварочная ванна не обгоняла дугу;
• после работы нужно проверить конструкцию на внутренние дефекты.

Сварка встык:

• для сварки оставляют достаточную глубину провара;
• выполняют сварку с двух сторон;
• если толщина полок швеллера меньше 6 мм, то скос кромок делать не нужно;
• если толщина полок до 12 мм, то скос делают под углом 30 градусов, если более 12 мм – скос выполняют с внутренней стороны и под тупым углом любого градуса.

• условий выполнения процесса;
• длины сварного соединения;
• типа нагрузки на соединения;
• типа швеллера и его основного параметра – толщины;
• нагрузки, которую будет испытывать конструкция.

Как сварить два швеллера между собой?

Чтобы сделать это правильно и достичь высокого уровня качества и надежности, нужно помнить о таких особенностях:

• Четко определите условия эксплуатации. Основной параметр – это нагрузки, которые будет испытывать конструкция.
• Сварные соединения, сделанные неправильно, нарушат прочность всей конструкции.
• Не пренебрегайте государственными стандартами.
• Если вы решили сварить швеллеры встык, то при использовании дополнительных накладок делать это нужно снаружи швеллеров.
• Нежелательно выполнять сварку во внутренних углах, это может ослабить общую конструкцию.

Возведение современных сооружений и зданий невозможно без металлических конструкций и металлопроката. Металл - один из старейших материалов, который люди использовали еще с давних времен. С развитием технологий среда применения металлических изделий значительно расширилась: из металла изготавливают множество конструктивных элементов и заготовок. Швеллеры, трубы, металлические уголки и двутавры широко используются при возведении зданий. Поэтому частные застройщики и интересуются, как сварить швеллер или двутавр.

Использование швеллера

Швеллер представляет собой металлическое изделие, которое получается посредством прессования и горячего проката на производстве. Швеллер от других изделий металлопроката отличается своеобразным П-образным сечением, которое позволяет добиться высокого сочетания конструкционных характеристик при минимальном расходе металла.

Понятие швеллера

Материалом для изготовления швеллеров является алюминий, низколегированная и углеродистая сталь. Номер швеллера равняется расстоянию между его 2 внешними гранями. Бывают швеллеры специального и общего назначения. Изделия имеют высоту порядка 40 - 500 и ширину полок близко 32 - 115 миллиметров. Зависимо от длины конечного изделия, они бывают мерной, кратной мерной и немерной длины, кратной мерной и мерной длины с остатком около 5% от массы партии.

Если вы хотите знать, как выглядят швеллеры, и какими они бывают, то нужно обратиться к их классификации. Существует 5 серий швеллера: специальная серия, серия с определенным уклоном внутренней грани полок, экономичная серия с параллельными гранями полок, легкая серия с параллельными гранями полок и серия с параллельными гранями полок. Нержавеющие швеллеры также характеризуются повышенной жесткостью и высокими эксплуатационными характеристиками.

Как важные конструкционные элементы швеллеры применяют в станкостроении, машиностроении, вагоностроении и строительстве. Хорошие прочностные характеристики позволяют применять швеллеры при возведении больших построек на стержневой основе, строительстве мостов, установке больших пролетов в жилых и промышленных зданиях.

В строительной сфере швеллер применяют для сборки металлоконструкций. Перфорированные швеллеры позволяют создавать прочные металлоконструкции вдали от производственной площадки. Швеллер служит для ремонтных работ, изготовления стеллажного и складского оборудования, армирования железобетонных конструкций, создания опор линий электропередач, нефтяных вышек и мостов.

Широкая сфера использования швеллера позволяет использовать для его изготовления обычную и нержавеющую сталь. Нержавеющие швеллеры хорошо себя зарекомендовали себя как изделия для работы в агрессивных средах с риском повышенной коррозии. Гнутые швеллеры широко используются при возведении каркасов.

Сварка швеллеров

Чтобы узнать, как сварить два швеллера, вам предстоит выбрать один из двух вариантов. Выбор напрямую зависит от условий эксплуатации, другими словами от нагрузок, которые действуют на конструкцию, ее длину и степень ответственности. Швеллеры, скорее всего, будут подвергаться внецентренному изгибу или сжатию, потому что можно осуществить чистое сжатие, если нагрузки приложены в центре ядра сечения изделия.

Перед началом сварки необходимо свериться со стандартом ГОСТ и пересмотреть все необходимые параметры. Вы, безусловно, знаете, что любые сварочные соединения ослабляют первоначальную конструкцию. Сварочные швы при этом будут иметь большую прочность, чем главный металл, однако на границе сплавки металл на 10-20% потеряет собственную прочность.

С целью сварки швеллеров принято использовать электроды УОНИ, которые позволяют создать самый качественный шов. Однако с подобными электродами нужно уметь работать. Если раньше вы не знаете, как приварить швеллер с помощью электрода, и никогда не использовали этих электродов, то стоит предварительно потренироваться на заготовках, что похожи на будущую конструкцию.

Электроды являются стержнями из металла, что имеют специальное покрытие, от которых зависит качество шва, его стойкость, прочность и сопротивляемость ржавчине, а также служат инструментом для электродуговой сварки. По ним протекает ток. Качественный шов без электродов выполнить невозможно. Сегодня известно несколько видов механизированной сварки швеллеров, однако по-прежнему популярностью пользуется методика ручной дуговой сварки.

Электроды УОНИ применяются для сварки наиболее ответственных узлов. Конструкции, что варятся этим электродом, изготовлены из углеродистых и низколегированных сталей. Эти электроды рекомендуются к использованию в условиях работы сварной конструкции при температуре до минус 40 градусов мороза. Ток должен быть постоянным, полярность - обратной.

Львиную долю конструкции принято изготавливать именно этим способом сварки. Перед сваркой швеллера при помощи электродов УОНИ нужно полностью избавить металл от загрязнений и ржавчины. Сварку проводят на полярной стороне короткой дугой. Возьмите на заметку, что во время практических тренировок вы можете потратить близко пяти килограммов электродов за одну неделю перед тем, как усилить швеллер.

Для соединения двух швеллеров путем сварки полками внутрь необходимо разделать кромки или проводить сварку с зазором. Между деталями принято оставлять зазор в 3 миллиметра. Если вы этого не сделаете, наплавка на металл пойдет горкой, а последующая зачистка болгаркой заподлицо спровоцирует то, что шов ослабнет.

Чтобы правильно сделать шов, сварите для начала более толстые элементы, потом можно браться за более тонкие. Следует запомнить, что все накладки обваривать необходимо по контуру. Если не сделать этого, то между данными деталями получатся зазоры, в которые может попасть влага, что провоцирует развитие щелевой коррозии. А коррозия, что накопилась за года, способна разорвать конструкцию.

Если вы не знаете, как правильно сварить швеллер без помощника, то можете для этого применять струбцины. Варить можно прихватками. Выполните с одного конца швеллера шов, а потом второй. Поступите с другого конца аналогично. Потом по очереди можно две стороны прихватками через один метр. Если шов заварить полностью, то другой разойдется. Варить необходимо с разных сторон и различных концов.

Использование двутавров

Двутавр называют наиболее рациональным профилем для элементов, которые работают на изгиб в плоскости самой большей жесткости, потому что по сравнению с прочими профилями он имеет большой момент сопротивления. Двутавровые профили находят применение в конструкциях, которые работают на сжатие в качестве составного или самостоятельного сечения. Именно поэтому перед тем, как соединить двутавр, нужно узнать об особенностях этого процесса.

Понятие двутавров

Металлургические заводы зависимо от геометрических параметров выпускают несколько разновидностей двутавров, которые соответствуют определенной области применения. Обыкновенные двутавровые балки имеют уклон внутренней грани полок и обозначаются соответственным их высоте номером.

В ассортимент входят профили от номера 10 до номера 60. У большинства двутавров по условиям технологии прокатки стенки намного толще, чем это требуется условиями их устойчивости. Небольшая ширина полок провоцирует то, что жесткость балки значительно отличается от главных осей. Если вы хотите знать, как сварить два двутавра, то помните, что нужно обеспечить устойчивость балки и предусмотреть её промежуточное закрепление.

Широкополочные двутавровые балки имеют грани полок, что размещены параллельно друг другу. Прокатываются подобные двутавры трех типов: широкополочные, нормальные и колонные. Высота балочных профилей достигает 1000 миллиметров. Колонные профили отношение ширины к высоте полок имеют больше, чем балочные, что повышает устойчивость элемента в плоскости самой малой жесткости и не нуждаются в дополнительном закреплении.

Тавровые профили металлургическими предприятиями не прокатываются, их получают посредством продольного роспуска широкополочного двутавра. Их можно использовать в качестве самостоятельного элемента поясов ферм. Для тельферов и подвесных кранов используют специальные двутавры с повышенной толщиной для предотвращения отгиба полок.

Сварка двутавров

Двутавровые балки состоят из 3 удлиненных листовых элементов, к которым относятся стенка и два пояса. Специально для высоких балок рассчитаны ребра жесткости, повышающие устойчивость сжатых элементов. В таких балках основные швы представляют собой стыковые швы поясов и стенки, а также угловые швы, соединяющие пояс и стенку.

Во время создания сварной двутавровой балки сначала узнайте, как рассчитать двутавр. Принято сварить стыки поясов и стенки, потому что эти швы выступают самыми ответственными. При сборке пояса и стенки необходимо, чтобы продольные оси листов, что состыкуются, ложились по прямой линии. Следите, чтобы смещение стыков за пределы допускаемых норм не выходило.

При этом выдерживайте зазор в соответствии с чертежом. Собранные стыки необходимо сварить вручную с помощью высококачественных электродов, полуавтоматом или автоматом под флюсом. После того, как вы сварили пояса и стенку, они отправляются на сборку балки.

Двутавровую балку собирают из трех главных элементов, швы которых принято сваривать автоматом. Обязательно устанавливаются поперечные ребра жесткости. Нанесите две риски посередине пояса, их расстояние должно ровняться толщине вертикальной стенки. В метре друг от друга установите и прикрепите сборочные уголки. Также вы можете использовать хомут для уничтожения зазора между поясом и стенкой.

Однако самым главным моментом является процедура сварки стыков балок. Если вы не помните, как правильно сварить двутавр, то стоит незаваренными оставить поясные швы на длине в 1,5 метров с каждой стороны от стыка. Монтажные стыки необходимо создавать в определенной последовательности. Сначала сварите стык вертикальной стенки, затем - стык пояса, потому что он получится несколько растянутым.

После таких манипуляций заварите стык пояса, который работает на сжатие. После сварки стыков балки необходимо доварить поясные швы на незаваренных участках. Стыки двутавровых балок выполните высококачественными электродами. Сварку между собой балок принято выполнять подобным образом, но с ответственностью нужно относиться к каждому сварочному процессу.

Таким образом, если для вас решающим критерием служит скорость и простота, а не качество, тогда вы можете соединить два швеллера встык. Но использование электродов УОНИ по стандарту ГОСТ позволяет получить красивый и надежный шов. При соединении двутавров сваривайте швы главных элементов автоматом.

Любое сварное соединение ослабляет конструкцию и отдельные его узлы. Поэтому в строительстве для уменьшения сварных соединений при повышенных нагрузках на опорные балки несущих конструкций принято использовать швеллерный и двутавровый металлопрокат. Сварка швеллера при монтаже несущих частей конструкции представляет особую важный этап, но часто вызывает затруднения и невозможность выполнить строгие правила сваривания (ГОСТ).

Конструктивные особенности соединения швеллеров

Общие сведения о швеллере

Стальной швеллер представляет собой металлическое изделие, которое имеет П-образный профиль сечения. Данная конструкция позволяет при минимальном расходе материала, металла, получить высокие конструкционные характеристики. Способы изготовления швеллеров (гибкой на специальном станке или методом горячего проката) не влияют на выбор техники сваривания при его соединении, а только на общие прочностные характеристики.

Основные преимущества швеллера направлены на усиление отдельных узлов конструкции и заключаются:

1. В возможности выдерживать большие осевые нагрузки.
2. В высоком сопротивлении на изгиб при центральной нагрузке.
3. В возможности соединения без использования сварки.

И так же эти же преимущества являются и недостатками при сваривании швеллеров.

В настоящее время выпускается пять видов швеллеров:

• специальные;
• с полками разной величины;
• равнополочные;
• с определенным уклоном полочных граней;
• с параллельными гранями полок.

Самой большой прочности соединения можно добиться при сваривании равнополочных швеллеров с параллельными гранями полок. Они и являются самыми востребованными в сфере строительства.

Трудности соединения швеллеров

Для сборных металлоконструкций швеллера хорошо себя зарекомендовали, но мельчайшие ошибки в их соединении вызывают критичное нарушение прочности всей конструкции. Каждое сварное соединение само по себе ослабляет прочность металлоконструкции на 5-7%, при том, что металл шва имеет более высокие прочностные характеристики, чем металл основной детали.

Проблема заключается в самой техники сваривания, в правильном предварительном разогреве металла и в опыте сварщика. Неудобное положение при сборке некоторых узлов, а так же неправильно выбранные шов приводит к тому, что околошовная зона сваривания (зона не равномерного плавления) теряет до 20% своей прочности. Это самые уязвимые места соединения и на каждый сварной шов их два, с двух сторон. ГОСТ предусматривает самые распространенные узловые соединения, но далеко не все.

Итог:

1. Всеми рекомендованными нормами по ГОСТу пренебрегать нельзя.
2. Сварка швеллеров по ГОСТу гораздо прочнее, даже при условиях дополнительного усиления конструкции.
3. Все дополнительные накладки после необходимо выполнять исключительно снаружи швеллеров.
4. Сварка во внутренних углах швеллера только ослабляет общую конструкцию, поэтому варить во внутренних углах, как и внутри самого швеллера, не желательно.
5. Сваривать можно не только по ГОСТу, так как это иногда неудобно, но и опираясь на рекомендации.

Какой сваркой предпочтительней соединять швеллера

Электродуговая сварка

Особенности использования электродов и возможности подбора их по основным характеристикам делают электродуговую сварку самой предпочтительной для соединения швеллеров. Наиболее качественный шов получается при использовании , но есть некоторые особенности их использования.

Непосредственно режим сварки и скорость выполнения шва зависит от выбранного вида соединения, но наиболее оптимальной при ручной сварке является 20 м/ч.

Газовая сварка

При соединении швеллеров чаще всего полностью отказываются от применения . Температура нагрева и большая зона нагрева, а соответственно и еще большая околошовная непрочная зона нагрева, не способствуют выбору данного способа соединения. Негативное термическое влияние, а так же перегрев зоны шва, приводит к возникновению ненужного внутреннего напряжения металла и к сильной деформации общей конструкции (балки).

Но с последующей обработкой кромок и газовая сварка для исправления дефектов готовых металлоконструкций используется часто.

Распространенные варианты соединения швеллеров

Для соединения двух швеллеров между собой используют два основных варианта. Выбор варианта соединения зависит:

• от условий выполнения шва;
• от длины сварного соединения и количества сварщиков для его исполнения;
• от вида нагрузки и зоны ее влияния (чаще всего это сжатие, приложенное к середине центра сечения);
• от толщины и типа швеллера;
• от максимальной общей нагрузки на конструкцию, от необходимой прочности.

Основные типы соединений и самые распространенные металлоконструкции из швеллеров на практике получают при использовании наиболее удобного метода сваривания.

Используется электродуговая сварка (ГОСТ 11534) или сварка под флюсом (ГОСТ 15164) с электродами УОНИ. Для начала необходимо сваривать более толстые элементы - полки швеллеров, а только потом менее толстые - стенки.

Сварка встык

Используется чаще всего, так как является наиболее экономичной. Если главные критерии для соединения швеллеров - простота и скорость работы, а не качество и надежность, то стоит остановиться на таком шве. Сварку необходимо выполнять с двух сторон с достаточной глубиной провара. В монтажных условиях и при учете не использования такого соединения для сборки отдельных элементов конструкции допускается односторонняя сварка с подваркой корня шва.

Особое внимание на обработку кромок:

Описание процесса сваривания встык:

1. Устанавливается балка, так чтобы стенки были в горизонтальном положении.
2. Проводится скос кромок согласно толщине металла.
3. Устанавливается вторая балка для сварки швеллера встык с зазором до 3 мм при помощи крана.
4. Выполняется прихватка швеллеров между собой точечным швом с шагом в 40 мм.
5. Проверяется прямолинейность получаемой конструкции.
6. Основную необходимо провести без перерыва, от середины стенки по направлению к полкам.

Для уменьшения и внутренних напряжений и общей деформации балок так же рекомендуется провести усиление конструкции непосредственно после монтажа балки.

Сварка с накладками

Во избежание распространенного дефекта - трещин необходимо при сваривании встык добавить и подкладки. Зазор с обработанными кромками в собранном стыке должен быть не более 8 мм и при этом подкладка крепится со стороны свариваемых кромок. Толщина подкладки зависит от режима сварки и толщины исходного металла. Для данного типа соединений рекомендовано использовать автоматическую сварку под флюсом.

Все накладки лучше тщательно обварить по контуру с использованием всех рекомендаций при выполнении швов внахлест. В ситуациях, когда обварить со всех сторон не получается, необходимо все зазоры заполнить антикоррозионной жидкостью.

Описание процесса сращивания двух швеллеров:

1. Швеллера свариваются торцами друг к другу согласно ГОСТу или с предварительной обработкой кромок.
2. Изнутри сварной шов тщательно зачищается до ровной плоскости.
3. Внутри швеллера приваривается первая подкладка - стальная полоса той же марки длинной равной ширине швеллера умноженной на коэффициент 5. Ширина полосы должна соответствовать ширине швеллеров (до начала округления к полкам), толщина полосы равна толщине металла конструкции.
4. Полоса соединяется только швами по продольным сторонам.
5. Вторая подкладка на роль ребра и приваривается по двум сторонам от полосы.
6. Ребро необходимо тщательно проварить по контуру с двух сторон и обязательно приварить вплотную к полосе.

Такой метод сращивания подходит и для двутавровых балок, только необходимо все продублировать с двух сторон. По прочности сращенная таким образом конструкция будет только на несколько процентов (до 10%) в зависимости от общей длины, уступать монолитному изделию.

Для получения усиленной полой балки несущей конструкции часто соединяют два швеллера полками внутрь, образовывая так называемую коробочку. Технология подобного соединения схожа со сваркой швеллеров встык.

Описание процесса соединения:

1. Шов выполняют либо согласно ГОСТу с разделением кромок, либо оставляют зазор.
2. Ширину зазора выбирают исходя из толщины металла балки (минимум 3 мм), который необходим для предотвращения наплавки металла шва горкой.
3. Зачищать полученные швы болгаркой категорически нельзя, это приводит к ослаблению соединения.
4. Два швеллера необходимо закрепить струбцинами.
5. Соединительный сварной шов выполняют от середины к краям либо методом прихвата, когда работает один сварщик, либо одновременно продвигаются к краям два сварщика.

Выполнить такое соединение в полевых условиях при монтаже конструкции на месте возможно только при сваривании в горизонтальном нижнем положении. В других случаях рациональней и надежней будет использовать стыковые швы с последующим усилением подкладками.

Самые распространенные металлоконструкции из швеллеров

Балки и возможные варианты их сваривания

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

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

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

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

Как сварить или состыковать швеллер между собой

Швеллер является важным элементом самых различных металлоконструкций, в том числе рамных. Чаще всего он выполняет функции восприятия разнообразных механических нагрузок – сжимающих, растягивающих, изгибающих, крутящих. Однако для формирования требуемой пространственной конфигурации жесткого каркаса (рамы) необходимо соединять отдельные швеллеры между собой с помощью сварки, качество которой должно обеспечивать участку соединения механические характеристики, сравнимые с характеристиками цельного швеллера.

Варианты стыковки швеллеров

По взаимному расположению швеллеров в месте их соединения различают следующие варианты:

• полками внутрь,
• полками наружу,
• смешанное,
• с полками, перпендикулярными плоскости каркаса.

Также распространено крестообразное соединение диагональных связей, в которых швеллера располагаются «стоя» или «лежа.

Требования к сварке швеллеров

• В первую очередь свариваются толстые элементы швеллера (полки), после чего приступают к сварке тонкой стенки.
• Не следует варить по внутренним граням полок и в углах соединения полки и стенки швеллера, поскольку это приведет лишь к ослаблению конструкции.
• Стык двух швеллеров должен иметь зазор 2 – 3 мм для исключения образования «горки» при его обварке, после зачистки которой произойдет ослабление сварочного шва.
• Если к конструкции не предъявляются особые требования по прочности и надежности, а важна скорость и простота выполнения работы, то можно выполнять соединение швеллеров встык с двухсторонним обвариванием (без накладок).
• Кромки торца, по которому происходит стыковка, формируются V- или X-образно (соответственно, для тонкого или толстого профиля) под углом 30° – 60°.
• На стыке соединяемых деталей не должно быть горизонтальных и вертикальных переломов.
• Стыковка может производиться с использованием листовых накладок, которые должны располагаться симметрично относительно продольной оси сечения.
• Зона сварного соединения без накладок не менее чем на 5% (в ряде случаев до 20%) слабее прочности швеллера, что необходимо учитывать в проектных расчетах.
• При использовании накладок стык между торцами швеллеров можно не обваривать, поэтому его ширина может достигать 50 мм.

Накладки рекомендуется полностью обваривать по контуру примыкания, что предотвратит проникновение между ними и швеллером влаги, приводящее к щелевой коррозии. Если это невозможно зазор между накладкой и швеллером заполняется антикоррозийным материалом. Для повышения плотности их контакта следует использовать прижимные струбцины.

Кромки накладок на полки швеллера должны быть параллельны кромкам полок. При проварке стыка накладки на полки устанавливаются лишь после зачистки шва и контроля его качества.

Наращивание длины швеллера

В некоторых случаях необходимо соединять два коротких швеллера по прямой для увеличения длины. Тогда эффективен следующий способ:

• между торцами швеллеров предусматривается зазор 2 – 3 мм,
• накладки толщиной как полки швеллера устанавливаются в требуемую позицию и привариваются по всему периметру,
• между перпендикулярными накладками предусматривается зазор 2 – 3 мм, который проваривается до швеллера,
• зазор между швеллерами проваривается до накладок.

Поскольку основным несущим швом является стык швеллеров, находящийся снаружи, то удобство его проварки гарантирует надежность соединения. Кроме того, расположение накладок внутри обеспечивает сохранение внешних размеров швеллера.

Также распространено следующее решение для торцевого соединения швеллеров: