Сварка двутавровой балки встык снип
14.4.1 Сварные и фрикционные поясные соединения составной двутавровой балки следует рассчитывать по формулам таблицы 43.
При отсутствии поперечных ребер жесткости для передачи неподвижных сосредоточенных нагрузок, приложенных к верхнему поясу, а также при приложении неподвижной сосредоточенной нагрузки к нижнему поясу независимо от наличия ребер жесткости в местах приложения нагрузки поясные соединения следует рассчитывать как для подвижной нагрузки.
14.4.2 В балках с фрикционными поясными соединениями с многолистовыми поясными пакетами прикрепление каждого из листов за местом своего теоретического обрыва следует рассчитывать на половину усилия, которое может быть воспринято сечением листа. Прикрепление каждого листа на участке между действительным местом его обрыва и местом обрыва предыдущего листа следует рассчитывать на полное усилие, которое может быть воспринято сечением листа.
15 Требования по проектированию зданий, сооружений и конструкций
15.1 Расстояния между температурными швами
Расстояния l между температурными швами стальных каркасов одноэтажных зданий и сооружений не должны превышать наибольших значенийПри превышении более чем на 5% приведенных в таблице 44 расстояний, а также при увеличении жесткости каркаса стенами или другими конструкциями в расчете следует учитывать климатические температурные воздействия, неупругие деформации конструкций и податливость узлов.
Наибольшее расстояние
t 15.2.1 Оси стержней ферм и структур должны быть центрированы во всех узлах. Центрировать стержни следует в сварных фермах по центрам тяжести сечений (с округлением до 5 мм), а в болтовых - по рискам уголков, ближайшим к обушку.
Если смещение осей поясов ферм при изменении сечений не превышает 1,5% высоты пояса меньшего сечения, оно не учитывается.
При наличии эксцентриситетов в узлах элементы ферм и структур следует рассчитывать с учетом соответствующих изгибающих моментов.
При приложении нагрузок вне узлов ферм пояса должны быть рассчитаны на совместное действие продольных усилий и изгибающих моментов.
при двутавровых, Н-образных и трубчатых сечениях элементов, когда отношение высоты сечения h к длине элемента l между узлами не превышает: 1/15 - для конструкций, эксплуатируемых в районах с расчётными температурами ниже минус 45°С; 1/10 - для конструкций, эксплуатируемых в остальных районах.
При превышении указанных отношений h / l следует учитывать дополнительные изгибающие моменты в элементах от жёсткости узлов.
15.2.3 Расстояние между краями элементов решётки и пояса в узлах сварных ферм с фасовками следует принимать не менее а = (6t - 20) мм, но не более 80 мм (здесь t - толщина фасонки, мм).
Между торцами стыкуемых элементов поясов ферм, перекрываемых накладками, следует оставлять зазор не менее 50 мм.
Фланговые сварные швы, прикрепляющие элементы решетки ферм к фасонкам, следует выводить на торец элемента на длину не менее 20 мм.
15.2.4 В узлах ферм с поясами из тавров, двутавров и одиночных уголков крепления фасонок к полкам поясов встык следует осуществлять с проваром на всю толщину фасонки. В конструкциях группы 1, а также эксплуатируемых в районах при расчётных температурах ниже минус 45°С примыкание узловых фасонок к поясам следует выполнять согласно приложению К (таблица К.1, позиция 7).
15.2.5 При расчёте узлов ферм со стержнями трубчатого и двутаврового сечений и прикреплением элементов решетки непосредственно к поясу (без фасонок) в соответствии с правилами проектирования следует проверять несущую способность:
стенки пояса при местном изгибе (продавливании) в местах примыкания элементов решетки - для круглых и прямоугольных труб;
15.2.6 При пролётах ферм покрытий свыше 36 м следует предусматривать строительный подъём, равный прогибу от постоянной и длительной нормативных нагрузок. При плоских кровлях строительный подъём следует предусматривать независимо от размера пролёта, принимая его равным прогибу от суммарной нормативной нагрузки плюс 1/200 пролета.
15.3 Колонны
15.3.1 Отправочные элементы сквозных колонн с решётками в двух плоскостях следует укреплять диафрагмами, располагаемыми у концов отправочного элемента.
В сквозных колоннах с соединительной решёткой в одной плоскости диафрагмы следует располагать не реже, чем через 4 м.
15.3.2 В колоннах и стойках с односторонними поясными швами согласно 14.1.9 в узлах крепления связей, балок, распорок и других элементов в зоне передачи усилия следует применять двусторонние поясные швы, выходящие за контуры прикрепляемого элемента (узла) на длину15.3.3 Угловые швы, прикрепляющие фасонки соединительной решётки к колоннам внахлестку, следует назначать по расчету и располагать с двух сторон фасонки вдоль колонны в виде отдельных участков в шахматном порядке; при этом расстояние между концами таких швов не должно превышать 15 толщин фасонки.
В конструкциях, возводимых в районах с расчётными температурами ниже минус 45°С, а также при применении ручной дуговой сварки, угловые сварные швы должны быть непрерывными по всей длине фасонки.
15.3.4 Монтажные стыки колонн следует выполнять с фрезерованными торцами, сваренными встык, на накладках со сварными швами или болтовыми соединениями, в том числе фрикционными. При приварке накладок сварные швы не следует доводить до стыка на 25 мм с каждой стороны. Допускается применение фланцевых соединений с передачей сжимающих усилий через плотное касание, а растягивающих - болтами.
ширинуширину концевых планок - от .
15.4 Связи
15.4.2 Нижние пояса балок и ферм крановых путей пролетом свыше 12 м следует укреплять горизонтальными связями.
15.4.3 Вертикальные связи между основными колоннами ниже уровня балок крановых путей следует располагать в середине или около середины температурного блока; верхние вертикальные связи целесообразно располагать по торцам здания и в шагах колонн, примыкающих к температурным швам, а также в тех шагах, где расположены связи нижнего яруса.
При недостаточной жесткости ветвей колонн в продольном направлении здания, следует устанавливать дополнительные распорки, закреплённые в узлах связей.
При превышении более чем на 5% указанных в таблице 44 расстояний, а также при увеличении жесткости каркаса стенами или другими конструкциями в расчете следует учитывать климатические температурные воздействия, неупругие деформации конструкций и податливость узлов.
15.2 Фермы и структурные плиты покрытий
15.2.1 Оси стержней ферм и структур должны быть, как правило, центрированы во всех узлах. Центрирование стержней следует производить в сварных фермах по центрам тяжести сечений (с округлением до 5 мм), а в болтовых - по рискам уголков, ближайшим к обушку.
Смещение осей поясов ферм при изменении сечений допускается не учитывать, если оно не превышает 1,5% высоты пояса меньшего сечения.
при двутавровых, Н-образных и трубчатых сечениях элементов, когда отношение высоты сечения h к длине элемента l между узлами не превышает: 1/15 - для конструкций, эксплуатируемых в районах с расчетными температурами ниже минус 45°С; 1/10 - для конструкций, эксплуатируемых в остальных районах.
При превышении указанных отношений h/l следует учитывать дополнительные изгибающие моменты в элементах от жесткости узлов.
15.2.3 Расстояние между краями элементов решетки и пояса в узлах сварных ферм с фасонками следует принимать не менее a = (6t - 20) мм, но не более 80 мм (здесь t - толщина фасонки, мм).
15.2.4 В узлах ферм с поясами из тавров, двутавров и одиночных уголков крепления фасонок к полкам поясов встык следует осуществлять с проваром на всю толщину фасонки. В конструкциях группы 1, а также эксплуатируемых в районах при расчетных температурах ниже минус 45°С примыкание узловых фасонок к поясам следует выполнять согласно приложению К (таблица К.1, позиция 7).
15.2.5 При расчете узлов ферм со стержнями трубчатого и двутаврового сечения и прикреплением элементов решетки непосредственно к поясу (без фасонок) следует проверять несущую способность:
стенки пояса при местном изгибе (продавливании) в местах примыкания элементов решетки (для круглых и прямоугольных труб);
15.2.6 При пролетах ферм покрытий свыше 36 м следует предусматривать строительный подъем, равный прогибу от постоянной и длительной нормативных нагрузок. При плоских кровлях строительный подъем следует предусматривать независимо от величины пролета, принимая его равным прогибу от суммарной нормативной нагрузки плюс 1/200 пролета.
15.3.1 Отправочные элементы сквозных колонн с решетками в двух плоскостях следует укреплять диафрагмами, располагаемыми у концов отправочного элемента.
В сквозных колоннах с соединительной решеткой в одной плоскости диафрагмы следует располагать не реже чем через 4 м.
15.3.3 Угловые швы, прикрепляющие фасонки соединительной решетки к колоннам внахлестку, следует назначать по расчету и располагать с двух сторон фасонки вдоль колонны в виде отдельных участков в шахматном порядке; при этом расстояние между концами таких швов не должно превышать толщину фасонки в 15 раз.
В конструкциях, возводимых в районах с расчетными температурами ниже минус 45°С, а также при применении ручной дуговой сварки угловые сварные швы должны быть непрерывными по всей длине фасонки.
ширину концевых планок - равной от .
15.4.3 Вертикальные связи между основными колоннами ниже уровня балок крановых путей следует располагать по возможности в середине или около середины температурного блока; верхние вертикальные связи целесообразно располагать по торцам здания и в шагах колонн, примыкающих к температурным швам, а также в тех шагах, где расположены связи нижнего яруса.
При недостаточной жесткости ветвей колонн в продольном направлении здания допускается установка дополнительных распорок, закрепленных в узлах связей.
При двухветвевых колоннах вертикальные связи следует располагать в плоскости каждой из ветвей колонны. Ветви двухветвевых связей, как правило, следует соединять между собой соединительными решетками.
15.4.4 Система связей покрытия зависит от типа каркаса (стальной или смешанный), типа покрытия (прогонное или беспрогонное), грузоподъемности кранов и режима их работы, наличия подвесного подъемно-транспортного оборудования и подстропильных ферм.
15.4.5 В уровне нижних поясов стропильных ферм следует предусматривать поперечные горизонтальные связи в каждом пролете здания у торцов, а также у температурных швов здания. При длине температурного блока более 144 м и при кранах большой грузоподъемности (В зданиях со стальным каркасом, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью 10 т и более, и в зданиях с подстропильными фермами следует предусматривать продольные связи, располагаемые по крайним панелям нижних поясов стропильных ферм и образующие совместно с поперечными связями жесткий контур в плоскости нижних поясов ферм.
В однопролетных зданиях такого типа продольные связи по нижним поясам следует назначать вдоль обоих рядов колонн.
В многопролетных зданиях при кранах грузоподъемностью 50 т, с режимом работы 7К - 8К, а также в зданиях с перепадами высоты следует назначать более частое расположение продольных связей по нижним поясам ферм. Продольные связи по средним рядам колонн при одинаковой высоте смежных пролетов следует проектировать такими же, как и вдоль крайних рядов колонн.
В случае если гибкость в горизонтальной плоскости панелей нижних поясов ферм (см. 10.4), находящихся между двумя поперечными связевыми фермами, недостаточна, то она должна быть обеспечена постановкой растяжек, закрепленных за узлы связевых ферм.
14.4 Поясные соединения в составных балках
Колонна из двутавра сварка
СТЫКИ БАЛОК И КОЛОНН
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».
СНиП II-23-81 Стальные конструкции Часть 5
Коэффициент условий работы соединения g b
1. Многоболтовое в расчетах на срез и смятие при болтах:
класса точности А
класса точности В и С, высокопрочных с нерегулируемым натяжением
2. Одноболтовое и многоболтовое в расчете на смятие при a = 1,5d
и
b
= 2d в элементах конструкций из стали с пределом текучести, МПа (кгс/см 2 ):
св. 285 (2900) до 380 (3900)
Обозначения, принятые в таблице 35*:
– расстояние вдоль усилия от края элемента до центра ближайшего отверстия;
– то же, между центрами отверстий;
– диаметр отверстия для болта.
Примечания: 1. Коэффициенты, установленные в поз. 1 и 2, следует учитывать одновременно.
2. При значениях расстояний a
и
b
, промежуточных между указанными в поз. 2 в табл. 39, коэффициент
g b
следует определять линейной интерполяцией.
Для одноболтовых соединений следует учитывать коэффициенты условий работы g c
согласно требованиям п. 11.8.
11.8. Количество n болтов в соединении при действии продольной силы N
следует определять по формуле
– меньшее из значений расчетного усилия для одного болта, вычисленных согласно требованиям п. 11.7* настоящих норм.
11.9. При действии на соединение момента, вызывающего сдвиг соединяемых элементов, распределение усилий на болты следует принимать пропорционально расстояниям от центра тяжести соединения до рассматриваемого болта.
11.10. Болты, работающие одновременно на срез и растяжение, следует проверять отдельно на срез и растяжение.
Болты, работающие на срез от одновременного действия продольной силы и момента, следует проверять на равнодействующее усилие.
11.11. В креплениях одного элемента к другому через прокладки или иные промежуточные элементы, а также в креплениях с односторонней накладкой количество болтов должно быть увеличено против расчета на 10 %.
При креплениях выступающих полок уголков или швеллеров с помощью коротышей количество болтов, прикрепляющих одну из полок коротыша, должно быть увеличено против расчета на 50 %.
Соединения на высокопрочных болтах
11.12. Соединения на высокопрочных болтах следует рассчитывать в предположении передачи действующих в стыках и прикреплениях усилий через трение, возникающее по соприкасающимся плоскостям соединяемых элементов от натяжения высокопрочных болтов. При этом распределение продольной силы между болтами следует принимать равномерным.
Отличия и особенности широкополочных двутавров
Отечественная металлургия предлагает широкий выбор горячекатаных широкополочных двутавров по ГОСТ 57837-2017 из легированной и нелегированной стали. Этим стандартом предусмотрено производство 66 типоразмеров в классификации широкополочные с высотой профиля от 190 до 780 мм и шириной полок 149-317 мм соответственно. При этом нередко в продаже можно встретить двутавровые балки, изготовленные согласно устаревшему ГОСТу 26020-83, которые аналогичны по качеству и также пользуются большим спросом.
Маркировка широкополочных двутавров
Чтобы правильно выбрать широкополочный двутавр, необходимо разбираться в его маркировке:
- Основное буквенное обозначение «ШД» означает широкополочный двутавр.
- Затем следует номер профиля, например, 20Ш1, в котором число 20 указывает на размерную группу с высотой профиля приближенной к 20 мм, буква «Ш» – широкополочный и 1 – порядковый номер в размерной группе.
- Далее указываются способ изготовления «ГК» – горячекатаный и ГОСТ соответствия.
В маркировке также присутствует марка стали и категория по ударной вязкости по ГОСТ 27772-2015.
Точные размеры можно посмотреть в таблице ГОСТа в соответствии с номером профиля. Для простоты почти во всех продающих каталогах приведены размеры в порядке: h – высота профиля, b – ширина полки, s – толщина стенки и t – толщина полки.
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.
Двутавры из нержавейки
Двутавровые балки из нержавеющей стали в основном применяются в условиях коррозионной среды. Их используют для создания фасадных, рекламных или гидротехнических конструкций. Хотя по цене они заметно дороже, зато НЕ подвергаются коррозии и НЕ требуют покраски.
Если кроме достаточной несущей способности к балке предъявляются требования по устойчивости к внешним факторам, то целесообразно выбрать отечественный вариант, так как импортный стоит дороже.
При этом в последнее время двутавр стал позиционироваться не только как несущий элемент, но и в качестве интерьерной детали дизайна в индустриальном стиле. Для сочетания прочности и эстетики часто применяют внутренние несущие элементы из импортного широкополочного двутавра, изготовленного из нержавеющей стали с отделкой поверхности.
Широкополочные двутавры европейского производства
Европейские аналоги двутавровых балок изготавливаются из нержавеющей стали аустенитного или мартенситного класса марки AISI 200-й, 300-й и 400-й группы. Метод производства заключается в лазерной сварке стальных полос с последующей термической обработкой. Что необходимо для снятия напряжения в местах сваривания. При этом прочность сварочного шва составляет 99% от прочности основного материала. Заключительный этап производства – отделка поверхности. В продажу двутавры поступают с матовой поверхностью (травленные и шлифованные) или с зеркальной – после полировки.
Европейские образцы маркируются HEB или HEA. Размеры регламентируются DIN 1025, а допуски по EN 10034:1993. Сортамент широкополочных двутавров, поставляемых из Европы, характеризуется широким типоразмерным рядом. От 96/100/5/8 до 1000/300/19/36 по порядку измерений h/b/s/t.
Читайте также: