Сварная двутавровая балка: производство, расчет, сварка

Что собой представляет?

По способу производства двутавровые балки различают на сварные и горячекатаные.

Сварной двутавр собирается из трех полос прочной высокоуглеродистой стали с помощью электродуговой сварки.

Преимуществами такой конструкции перед горячекатаными являются:

способность нести высокие нагрузки, это делает элемент пригодным для перекрытия больших пролетов;
специальный профиль увеличивает жесткость и сопротивляемость изгибу, поскольку верхняя полоса работает на сжатие, а нижняя — на растяжение;
способность работать в сложных условиях, при перепадах температур и влажности, в агрессивных средах;
после прочностного расчета снизить погонную массу проката и совокупную массу конструкций;
возможность изготовления балок ассиметричного и переменного по длине сечения.

Двутавры прекрасно подходят для строительства быстровозводимых сооружений. Широко используют их как в коммерческом и промышленном, так и в общественном и частном строительстве.

Несмотря на высокий вес стальных балок, их повышенная несущая способность позволяет заметно снизить общий вес здания.

Процесс изготовления

Технология изготовления сварных двутавровых балок не слишком сложна, однако необходимо строго соблюдать ее требования на каждом этапе обработки. Ошибки неминуемо приводят к снижению жесткости конструкции. Обычно они производятся согласно требованиям ГОСТ. Допускается выпуск их и по техническим условиям предприятия. ТУ на изготовление стальных сварных двутавровых балок предусматривают разбиение процесса на следующие этапы:

Проектно-расчетный. На этом этапе следует рассчитать нагрузки, которые должна выдерживать конструкция. По формулам прикладной механики (так любимый студентами сопромат) рассчитывается прочность и жесткость конструкции, определяются ее геометрические размеры и требования к материалу. Строятся рабочие чертежи.
Раскрой заготовок. Они нарезаются из металлического листа с помощью установки газовой, плазменной или лазерной резки. Обязательно берутся пробы металла и отправляются в лабораторию для подтверждения химического состава и физико-механических свойств.
Фрезеровка заготовок. С продольных торцов снимаются фаски, разделываются кромки сварных швов.
Сборочные операции. Детали помещают в специальную оснастку, точно фиксирующую заготовки в правильном положении друг относительно друга и исключающие тепловые деформации изделия. Уникальные по конструкции изделия и малые серии сваривают вручную, при массовом производстве используются сварочные автоматы. Обычно сборку проводят в два этапа: на первом собирают Т- образный профиль, на втором к ней доваривают вторую полосу. Способ ведения электрода выбирают в зависимости от толщины листа, для обеспечения полного провара и качественной геометрии шва. Особо толстые изделия приходится заваривать в несколько проходов.
Правочные операции. После завершения всех швов необходимо проверить и поправить в случае необходимости все отклонения полученного изделия от заданных геометрических форм. Для этого применяют горячие или холодные правочные станы с массивными валками, корректирующими все возникшие в ходе сварки балки деформации.
В качестве дополнительной отделки к технологии может быть добавлена дробеструйная обработка. Она сбивает окалину и шлаки и уплотняет приповерхностный слой металла, повышая прочность изделия.

Как самостоятельно сварить?

Браться за эту непростую для домашней мастерской операции имеет смысл тем умельцам, у которых уже есть достаточный опыт сварочных работ. Или же есть возможность привлечь опытного сварщика. В качестве заготовок потребуется стальной лист из высоколегированных прочных сплавов. Лучше, если раскрой проведут на металлобазе с помощью стационарной установки. При раскрое с помощью газового резака потери дорогостоящего металла будут заметными.

Потребуется также оборудование для сварки двутавра под флюсом или в атмосфере защитных газов.

После сборки и правки изделие необходимо будет полностью зачистить и покрыть краской для защиты от коррозии.

Как избежать деформации?

Если просто сварить швы балки, то тепловые деформации практически неизбежны. Изделии поведет, выгнет или закрутит винтом. Чтобы максимально снизить риск возникновения искривлений, следует соблюдать следующее описание технологии:

сборку проводят на специальном стапеле, наклоненном под углом 45о, это позволяет сформировать ровный шов с правильным катетом;
сваривают две полосы в Т-образный тавр;
сначала прихватывают заготовки точечной сваркой через каждые 10-15 см;
далее проваривают шов с двух сторон с обязательной перекантовкой, так, чтобы гипотенуза шва была горизонтальна;
проводят правку с помощью ручных или механизированных вальцов;
повторяют операции для третьей полосы.

Узлы крепления

Для успешного использования двутавра необходимо правильно сопрягать ее с другими элементами строительных конструкций- стенами, колоннами, перекрытиями. Наиболее важным является сопряжение с опорной поверхностью. Типовые проекты предусматривают следующие сварные соединения балки с колонной:

Жестким. Балку приваривают к торцевой пластине, а уже ее крепят к стальной колонне или закладному элементу кирпичной кладки. При этом нет необходимости разделки кромок торцов. Используется для высоконагруженных конструкций.
Шарнирным, или подвижным. С двух сторон привариваются накладки в плоскостях, параллельных продольной оси. Накладки обрезают и обваривают косыми швами. Нагрузка, которую может выдержать такое соединение, ниже, чем в случае жесткого сопряжения. Для строительства индивидуального дома ее вполне достаточно.
Существует еще один способ шарнирного соединения: на болтах или заклепках, вставленных в просверленные в торце отверстия.

Жесткий: для статических нагрузок

Двутавр опирается на середину опорной колонны. Обеспечивается высокая устойчивость постройки. Возможен вариант с креплением двутавра сбоку. В этом случае колонну придется усилить, чтобы она выдерживала дополнительные нагрузки на изгиб.

Если длины имеющихся балок не хватает для перекрытия на пролет 10 м, то две балки соединяют в стык с помощью накладных пластин. Сварка двутавра встык производится так, чтобы между торцами оставался небольшой зазор для компенсации возможного теплового расширения.

Жесткое соединение выполняют сварным или заклепочным.

Шарнирный: для динамических

Шарнирный способ опирания используют там, где возможны переменные, или динамические нагрузки. Это чаще происходит в зданиях промышленного назначения, в частных домах он используется реже. Для такого соединения формируется опорное ребро на опорном столике. Сюда передается вся нагрузка. Столик делают из высокопрочной листовой стали, на 20-30 мм шире, чем ребро двутавра.

Производство сварной балки

Наш завод по производству сварных конструкций занимается производством балок самой разной конструкции. Любая сварная балка, которою мы изготавливаем, специально рассчитывается под условия эксплуатации и определенные нагрузки. Мы подберем для клиентов не только форму сварной балки, но подскажем, какой металл выбрать для сварного двутавра. Также, исходя из проектной документации, выберем оптимальное оформление сварной конструкции. Наш завод по производству балки возьмет на себя всю ответственность по изготовлению балок из любого типа металла.

Мы и наше производство обладаем всеми необходимыми производственными и техническими мощностями, которые гарантируют необходимые объемы готовых изделий из металлопроката (сварные конструкции), также их качество и надежность. Наши квалифицированные работники выполняют все виды сварочных работ, четко придерживаются данных из проектной документации. Автоматизированное производство позволяет изготавливать сварные конструкции (балки) самой разной сложности по индивидуальным параметрам.

Технология изготовления сварной балки

Каждое производство имеет свои нормы и технологию, изготовление сварных конструкций (балок) не исключение. Технология изготовления балки включает пять основных пунктов:

Разделение листового металла на полосы. Металлический лист на станках с ЧПУ разрезается по необходимым параметрам. Наше современное оборудование позволяет распускать металл на части со скоростью до одного метра в минуту, что довольно быстрое производство.
Фрезеровка кромок. Благодаря этой процедуре обеспечивается надежность и необходимая плотность будущих швов и самой сварной конструкции. Весь процесс происходит на специализированном оборудовании.
Сборка балки. Если все элементы изготовлены с точным соблюдением проектных данных, то процесс сборки балки не предоставляет особых затруднений. Необходимо в точности соблюдать симметрию и перпендикулярность деталей.
Сварка элементов. Этот процесс полностью автоматизирован, сварные швы контролируются специальными приборами.
Правка геометрии балок. Во время изготовления балок, часто наблюдается смещение полок и стенок. Необходимо тщательно следить за всем процессом производства, и когда это необходимо поправлять расположение элементов.

Завод по изготовлению балок

Наш завод по изготовлению балок уже много лет изготавливает сварные конструкции для каркасов зданий. В цехах нашего завода используется самое передовое техническое оснащение, которое позволяет наладить изготовление изделия самого высокого класса. Балки изготавливаются из горячекатаной стали и свариваются в углекислой среде с помощью автоматической сварки под флюсом. Все сварные (конструкции) балки соответствуют необходимым нормам, в том числе ГОСТ 26020-83 и СТО АСЧМ 20-93

От качества балок непосредственно зависит долговечность и надежность всего сооружения, и экономить на безопасности уж точно не стоит. Доверяя изготовление балок опытному и ответственному заводу, Вы гарантированно получаете только высококачественные изделия. Наши сварные конструкции (балки) проверены временем. Если вам необходимо реализовать заказ на изготовление балок, более профессионального производителя, чем наш завод, не найти! Доверяйте только лучшим!

Технологии производства сварных балок

Следующей важной причиной является необходимость изготовления балки с размером более 1000 мм. Такие изделия часто применяются в качестве несущих конструкций для подкрановых путей. Мостовые краны большой грузоподъемности требуют применения мощных двутавров большого номера, но они не прокатываются. Выход один – производство сварной балки. Подобные ситуации, когда нагрузки превышают возможности горячекатаных балок, встречаются достаточно часто.

Последним фактором в пользу сварных двутавров является возможность получения специальных размеров и геометрии, под заказ. Технология прокатки обеспечивает очень широкий ассортимент размеров и соотношений ширины полок к высоте, но изготовление сварной балки с иной геометрией принципиально, ни чем не ограничено.

Колонны сварные из двутавра

Колонный двутавр редко используется в качестве балок перекрытия, или других элементов, не связанных с вертикальной нагрузкой. Широкие и толстые полки практически не дают преимущества при горизонтальной нагрузке, при этом значительно увеличивают расход металла. В итоге колонный двутавр имеет самый большой вес погонного метра среди двутавров, главным его предназначением остаются колонны, в ином качестве его использовать не выгодно.

В связи с этим, заказывая в нашей компании сварные балки для колонн, строители получают дополнительное преимущество по сравнению с приобретением горячекатаного проката. Покупатель может сразу получить не просто колонный двутавр, а полностью готовые к установке колонны. Изделие будет точно соответствовать всем размерам. В заводских условиях, в соответствии с чертежами будут просверлены необходимые отверстия, на колонну будут установлены все дополнительные элементы необходимые по проекту.

Операции сварки будут выполнены в соответствии с ГОСТами и с обязательным контролем качества. При необходимости колонны будут загрунтованы и покрашены.

Преимущества сварных двутавровых балок

Сварные балки, по сравнению с горячекатаными двутаврами, часто являются более выгодными. К их основным преимуществам относятся:

меньший вес. Использование металлических двутавровых балок такого типа значительно облегчает всю строительную конструкцию, не снижая ее прочности, за счет оптимального подбора составного сечения. Общая экономия металла может составлять до 10–15 %;
возможность индивидуального заказа. Сборка сварной балки позволяет использовать различные марки стали для полок и стенок, повысив прочность на определенных участках, испытывающих большие нагрузки, и снизив на второстепенных, тем самым удешевляя конструкцию;
большая вариативность. Сварная технология позволяет производить двутавры с асимметричным сечением. Это дает возможность проектировщикам оптимально подобрать площадь сечения балки в соответствии с расчетными нагрузками;
относительная дешевизна продукции. При аналогичной площади сечения себестоимость производства балки по сварной технологии ниже, чем горячекатаного двутавра.

Производственный процесс предусматривает также изготовление сварной балки требуемой длины в соответствии с габаритами здания. Это не только снижает отходы, но и упрощает монтаж двутавра.

Процесс изготовления

Изготовление сварной балки это достаточно сложная процедура, при выполнении которой необходимо учесть большое количество требований, таких как прочность, жесткость, плотность и другие. Однако самой главной характеристикой любой металлической балки является ее плотность, она должна быть максимально высокой. На данный момент ведутся разработки по созданию металлических балок, которые требуют меньший объем металла при одинаковых характеристиках прочности и жесткости.

Технология производства сварных балок очень проста и весьма экономична, в результате чего способна на конкуренцию с балками, изготовленными прокатным методом. Данная технология включает в себя следующие этапы:

В качестве первой операции происходит расчет на прочность и жесткость, проверяются стали, которые идут на изготовление;
Подготовка элементов двутавра, а именно резание металла на полосы, примерная скорость резания металлического листа равна 1 метру в минуту;
Осуществление процесса фрезерования торцов элементов, входящих в конструкцию. Данная операция проводится для того, чтобы каждый свариваемый элемент легко и эффективно скреплялся с другим, образуя прочное и жесткое соединение, обработка торцов осуществляется на специальном торцфрезерном стане;
Далее происходит сборка. Она должна быть очень точной, все детали должны располагаться строго перпендикулярно друг по отношению к другу, а также необходимо соблюдение симметрии стенок. Сборка может осуществляться вручную, если говорить о небольшом производстве, либо же с помощью автоматизированных машин, как это происходит на массовом производстве. В производстве применяется стан для сборки балок модели Z15, который имеет высокую производительность. Сборка в данном агрегате осуществляется в два этапа. Первый представляет собой сборку «Т» -образной балки, а на втором этапе к ней присоединяется дополнительная стенка и получается двутавр.
Затем происходит процесс сварки балки. Технология сварки двутавровой балки может быть различна, поэтому на вопрос: «Как правильно сварить двутавровую балку?» существует много ответов. Сущесвуют приемы наложения швов в разной последовательности. Наиболее частыми способами являются:
- Сварка балки с наклоненным электродом. Данным методом может быть осуществлена одновременная сварка двух швов, однако швы получаются неглубокими;
- Метод «лодочки». Если сваривать балку этим способом, то будут обеспечены благоприятные условия для формирования глубокого шва, однако времени этот метод занимает гораздо больше, чем предыдущий;
Сам процесс осуществляется с помощью промышленного сварочного аппарата, который сваривает детали под высоким давлением, существует некоторое количество вариантов агрегатов для исполнения процесса сварки на производстве. Это могут быть сварочные манипуляторы, отличающиеся высокой степенью автоматизации, самоходные трактора для сварки – самый надежный и простой способ, однако его применение в условиях массового производства нежелательно. На малых производствах сборка и сварка балок может осуществляться вручную, из-за чего их продукция зачастую очень дорогая.
6.После всех вышеописанных процессов происходит корректировка геометрии конструкции. В процессе сварки угол наклона между стенками может измениться, поэтому необходима их правка. Почти готовая металлическая конструкция подается в специальный правочный стан, который похож на прокатный, деталь проходит через систему роликов и на выходе получается готовый товарный продукт.

Дефекты, которые могут возникнуть при сварке

Дефекты в шве и околошовной зоне могут возникать из-за нарушения технологии сварки, несоблюдения правил, небрежности в работе и так далее.Чаще всего дефекты связаны с перекресталлизацией стали, то есть изменения ее структуру под действием высоких температур. Где-то образуются зерна другой фазы стали, которые имеют иные физические свойства. Из-за дефектов может снижаться прочность и жесткость, а также коррозионная устойчивость. Из-за этого эксплуатация такого изделия невозможна. В процессе изготовления все двутавры проверяются на наличие подобных дефектов. Преимущества использования сварных балокПри возведении зданий и сооружений используется большое количество металлоконструкций, в том числе сварныедвутавры. По сравнению с металлопрокатными сварные двутавры имеют большое количество преимуществ:

Металлопрокатные имеют ограничение по размеру, когда сварная балка таких ограничений не имеет;
Высокое качество получаемого изделия;
Отсутствие вредных отходов производства;
Металлические конструкции, получаемые методом сварки, изготавливаются из различных марок стали. Например в местах, где напряжение минимально можно использовать углеродистую сталь, а в местах, которые в последствии будут подвержены высоким нагрузкам – наоборот легированную высокопрочную. Благодаря такой технологии цена может быть снижена, когда прокатный стан осуществляет прокат только одной марки стали;
Существует также возможность получения сварной балки переменного сечения, благодаря чему могут быть осуществлены любые архитектурные идеи;
Также за счет гармоничного и правильного подбора сечения вес может быть снижен примерно на 10 %;
Балки могут быть выполнены на заказ с заранее заданной длиной.

Области применения

Сварная двутавровая балка широко используется в строительстве:

Различных несущих конструкций, это может быть фундамент, каркас здания и так далее;
Межэтажных перекрытий;
Эстакад;
Мостов
Путепроводов;
Тоннелей;
Виадуков;
Жилых зданий;
Торговых центров;
Складов;
Стадионов и так далее.

Таким образом, сварная балка имеет очень огромный диапазон применяемости в нынешнем строительстве, она способна обеспечить нужную прочность и жесткость конструкции.

Виды

На данный момент в строительстве применяются следующие виды стальных балок:

Для подвесных путей. Такая сварная двутавровая балка отличается от остальных небольшой длиной стенок по отношению к главной стенке. Применяются такие изделия для подвесных путей и горизонтальных перекрытий;
Для армирования шахт;
Нормальной ширины, когда стенки пропорциональны главной стенке;
Для колонн;

Также существует классификация балок в зависимости от точности изготовления, различают:·

Высокоточные изделия;
Изделия обычной точности;

Возможности

Помимо преимуществ использование стальных балок, выполненных сварным способом, позволит каждому покупателю:

Увеличить широту пролета здания, так как они имеют большую длину;
Заказывать различные параметры и размеры, существует огромное количество ГОСТов на двутавры, так что каждый заказчик сможет найти подходящие параметры;
Архитектура сооружения, как уже было сказано выше, может быть совершенно разнообразной.

Таким образом, сварная балка имеет огромное количество преимуществ, из-за чего чему нашла широкое применение во всех областях строительства. Использование сварных балок помогло человеку улучшить качество конструкций зданий и различных сооружений, повысить их безопасность, а следовательно, и безопасность для людей

Расчет и изготовление сварного двутавра

Качественная саварка двутавровых балок для перекрытия потребует от вас большого внимания и ответственности. Вам нужно будет рассчитать все предстоящие нагрузку на конструкцию в общем и на места соединения сами балок.

На одно только проектирование и планирование двутавровых металлических сварных балок уходит очень много времени. А поэтому мы рекомендуем вам ориентироваться на габариты и предназначения готовой продукции от производителей.

Современный рынок предлагает достаточно большое многообразие размеров готовых двутавровых балок со своими обозначениями и видами. Габариты балки определяют по номеру, который указывает расстояние между внешними гранями, параллельными друг другу.

Например, маркировкой К обозначает колонны и балки, которые должны выдерживать огромные нагрузки. Учитывайте, что существует также определенный вид балок, который применяется не для перекрытий, а для создания только тяжелого оборудования и машин. У таких балок свои нормативы изготовления и свойства.

Для меньших нагрузок подходят широкополочные конструкции. И прочность таких балок будет напрямую зависеть от длины, формулы поперечного профиля, задействования сырьевой базы и способов изготовления, т.е. технологии металлопроката. Вот стандартная сварная балка для частного домостроения:

Вот параметры стальных сварных двутавров для изготовления таких балок:

Как самостоятельно сварить балку?

Если у вас есть уже какое-либо опыт работы с подобным материалом, и вы хотите изготовить сварные балки для строительства своего дома самостоятельно, в качестве основы вам понадобится легированный стальной лист. Горячекатный метод изготовления в домашних условиях довольно сложен, поэтому вам действительно больше подойдет сварной. Это ответственная задача, поэтому если у вас есть возможность, рациональнее сразу пригласить опытного сварщика.

После того как будут готовы отдельные элементы, произведите сборку конструкции выбранным методом сварки. Сначала вам нужно будет установить вертикальную стенку и закрепить ребра жесткости и придавить все хомутами. Готовую балку обязательно нужно защитить специальным покрытием, чтобы в условиях агрессивной среды у нее не пошла коррозия.

Как избежать деформации?

Если допускать ошибки в процессе изготовления, то можно столкнуться с такими неприятными деформациями балки, которые в будущем значительно усложнят процесс монтажа:

Поясним подробнее. Ваша главное ваша задача при изготовлении сварных балок состоит в том, чтобы потом состыковать потом детали так, чтобы шов не работал на растяжение.

Еще учитываете такой немаловажный факт, что сама сварка дает некоторое напряжение в балке, и это не всегда заметно глазу. А поэтому желательно сразу же не приваривать к ней следующую деталь. Просто слегка выгоните шов назад, и балка будет ровной.

Сравнения: чтобы избежать каких-либо деформаций балки, особенно для обустройства междуэтажного перекрытия, в заводских условиях ее подвергают специальной обработке:

Если вы беретесь за изготовление такой балки самостоятельно, вам помогут во всем разобраться такие этапы:

Узлы крепления сварных двутавровых балок

Итак, теперь давайте разберемся с опорными узлами металлических двутавровых балок. Опирание их на стальную колонну (опору) может быть жестким или шарнирным, то есть подвижным.

Само соединение готовых сварных балок между собой в процессе монтажа можно осуществлять двумя способами:

Первый из которых заключается в том, что двутавры приваривают сначала к специальной пластине, а сварку осуществляют уже по контуру профиля при помощи угловых швов. Преимущество именно этого метода в том, что не приходится разделять кромки балок.
Второй способ заключается в том, чтобы использовать накладки, которые монтируются симметрично к продольной оси, обрезаются и обвариваются косыми швами. Благодаря этому получается избежать проблем с наложением сварного шва по всей стороне накладки. Этот метод сварки пододит для конструкций с незначительной нагрузкой в будущем, т.е. как раз для строительства частного жилого дома.
Также сварные балки можно соединить болтовым соединением – это разъемный метод, который нужен для того, чтобы в конструкции отсутствовало остаточное напряжение, а сама конструкция перекрытия была стойкой к ударным и вибрационным нагрузкам. А также тогда, когда нет возможности пригласить профессионалов-сварщиков.

Вот интересное видео сравнения обоих видов соединения балок:

Как вы уже поняли, в большинстве случаев металлическую сварную балку соединяют при помощи сварки, реже болтами и еще реже – на заклепки. Все это напрямую влияет на стоимость монтажа таких балок.

Что касается заклепок, работа с ними наиболее трудоемкая, хотя порой, к сожалению, не обойтись без таких элементов. Например, если балка будет постоянно подвергаться вибрации (будет использоваться такое оборудование), тогда нельзя ее слишком жестко связывать с конструкцией.

Если же вы собираетесь соединить всю металлоконструкцию болтами, тогда:

Вам понадобятся крепежные изделия с нормальной и повышенной точностью. Только в местах тех соединений, где будет нагрузка на срез, нельзя использовать болты нормальной или грубой точности.
Вам нужно будет заранее проделать просветы на балке (или заказать подобное еще на производстве) так, чтобы внешний диаметр самого отверстия был больше внешнего диаметра болта всего на 2-3 мм. Такая конструкция будет стойкой к деформации, да и сборка в общем попроще.
Соединение с болтами повышенной точностью хорошо подходит для труднодоступных мест, где невозможны заклепочные соединения. Но здесь диаметр отверстий нужно сделать больше уже на 0,3 мм, чтобы крепеж мог легко выдерживать предстоящую нагрузку.

Итак, рассмотрим теперь такой важный этап, как варка главной балки со второстепенной. Делайте все шаг за шагом:

Шаг 1. В верхней части основной балки сделать треугольный вырез точного размера.
Шаг 2. Приварить накладку к нижней части основной балки.
Шаг 3. В нижней части вспомогательной балки сделать вырезы, которые будут равны половине ширины нижней части основной балки.
Шаг 4. Теперь верхнюю часть второстепенной балки нужно сформировать в треугольную форму, такую же, как была вырезана в верхней части главной балки.
Шаг 5. Далее осуществляем монтаж: сначала главной балки, затем второстепенный, и все это – методом использования накладки.
Шаг 6. И, наконец, последний этап – это монтаж примыкания верхних частей и стенок, где к нижним частям балок тоже приваривается накладка.

Закрепить металлические двутавры между собой вы также можете методом болтового соединения. Это способ необходим тогда, когда время от времени вам придется осуществлять монтаж или демонтаж конкретного узла. Преимущество такого соединения в том, что в конструкции не будет остаточного напряжения. Что уже само по себе хорошо, ведь тогда перекрытие окажется более устойчиво к ударным нагрузкам, и, кроме того, для создания узла вам не понадобится приглашать профессионального сварщика.

Жесткий узел: для статических нагрузок

Т.е. балка может опираться сверху, прямо на центр профиля колонны или же балку крепят сбоку. Тогда в колоне возникает но только сжимающая нагрузка, но действие всех сил, поэтому ту приходится делать более крепкой и надежной, а это уже перерасход металла.

Иногда также через пролет приходится класть две балки, тогда их соединяют между собой при помощи болтов и между двумя ребрами устанавливают пластины. При этом важно помнить, что металлы подвержены тепловому расширению из-за перемены температур, а потому нужно оставить небольшое расстояние для их малозаметного движения.

Чтобы передать поперечную силу давления, ребро балки ставится так, чтобы при монтаже она была прямо над полкой колонны. При этом балку соединяют с колонной при помощи специальной накладной пластины, и желательно сразу же с обеих сторон. Но так, чтобы не создавать слишком жесткого узла.

Вот хороший пример, как сочетают сварные балки на двух пролетах, чтобы не создавать точечного напряжения на промежуточную стену перекрытия:

Чтобы создать жесткое соединение балки, вам необходимо будет болтовое соединение или сварочное:

Шарнирный узел: для динамических нагрузок

Теперь о шарнирном опирании сварной балки. Создается оно при помощи опорного ребра на опорном столике, куда будет передаваться вся нагрузка. Сам столик вам нужно будет сделать из листовой стали.

Приварите столик по трем сторонам балки и сделайте его ширину при этом больше на 2-3 см, чем ребро балки. Так опорное ребро должны полностью лечь на опорный столик.

Дополнительные функции двутавра в частном домостроении

Сама перекрытие вовсе не обязательно должно состоять только из металлических двутавровых балок. Нередко их используют только в самых напряженных местах, а между металлическими частями устанавливают деревянные двутавры.

Почему так? Дело в том, что для сварки нужна высокая квалификация рабочих. Далее, в обычной литературе и интернет-сайтах нет того многообразия узлов и готовых схем конструкции для установки такого перекрытия, здесь действительно требуется грамотный инженер, и даже мы даем только рекомендации. Кроме того, металл обходится недешево. Да и качество сварки очень важно. Она должна работать долго, даже в условиях коррозии или перемены нагрузок.

Поэтому вот такой вариант не только имеет право на жизнь, но и достаточно практичен:

И, наконец, металлическая двутавровая балка нередко служит дополнительным функциональным элементов, который в любом хозяйстве имеет ценность:

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.

Читайте также: Что такое ММА сварка

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.

Технология изготовления двутавровых балок

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.

Размеры деревянных двутавровых балок

Размеры и вес деревянной двутавровой балки регламентируются ГОСТ 30244-94 и 8486-86Е, а также некоторыми нормативами СНиП. К нормируемым показателям относится высота изделия, толщина и ширина полки и толщина перегородки;

высота деревянной двутавровой балки варьируется от 117,6 до 1013 мм;
ширина полки находится в диапазоне 64-320 мм;
толщина стенки варьируется от 3,8 до 19,5 мм;
вес изделия колеблется от 8,7 до 314,5 кг.

Важно! По нормам ГОСТ при изготовлении двутавра для перекрытия можно использовать доски хвойных пород не ниже 2 сорта.

Расчет нагрузки на деревянные двутавровые балки

Определять сечение двутавровой балки для перекрытия приблизительно недопустимо. Рекомендуется для расчетов обратиться к специалисту. Полагаться на готовую документацию не следует: она включает множество поправок и обновлений, которые далеко не всегда имеются в свободном доступе.

Рассчитать самостоятельно габариты разрешается только в том случае, когда речь идет, например, о деревянной двутавровой балке для опалубки или перекрытия подсобного помещения, причем небольшой площади. В этих случаях риск обрушения и деформации невелик.

При этом нужно выполнять следующие рекомендации:

если речь идет о нежилом чердаке, то постоянную нагрузку определяют в пределах 50 кг/кв. м, а эксплуатационную – в пределах 90 кг/кв, отсюда общая нагрузка на перекрытие составляет порядка 130 кг/кв. м, а учитывая необходимый запас прочности, ее увеличивают до 150 кг/кв. м;
если чердак будет часто использоваться, например, в качестве мастерской, то эксплуатационная нагрузка перекрытия возрастает до 195 кг/кв. м, а общая достигает 245 кг/кв. м, с учетом запаса прочности – до 250 кг/кв. м;
если чердак преобразуется в мансарду, это предполагает больший вес пола и перегородок за счет отделки, кроме этого, в жилой комнате появляется мебель, соответственно, суммарная нагрузка увеличивается до 300 кг/кв. м;
если речь идет о межэтажном перекрытии, нагрузку для него считают максимальную – не менее 420 кг/кв. м.

Затем следует определить длину балки для перекрытия и необходимую частоту расположения. Как правило, для межэтажного перекрытия или чердачного показатель составляет 50 см. В таблице подбора сечения двутавровой балки находят величину пролета и выбирают изделие допустимого сечения.

Важно! Такое определение является приблизительным, так как таблица не учитывает особенностей конкретного здания и используемых материалов.

Как сделать двутавровую деревянную балку своими руками

Деревянные двутавровые балки можно сделать своими руками. Материалы для изготовления вполне доступны: брус хвойных пород, фанера или плита OSB толщиной в 24–27 мм, а также казеиновый или полиуретановый клей. Из инструментов понадобится циркулярная пила, измерительные инструменты, хомуты и швеллер. В идеале следует использовать гидравлический пресс, но если его нет, то его и заменяет швеллер.

Выбирают сухой брус, обрабатывают антисептиком. Размечают пазы с максимальной точностью.
По разметке с помощью пилы или даже на фрезерном станке делают углубление. Ширина и глубина паза составляет около 10%. Паз должен выполняться точно по осевой линии.
Перед сборкой двутавровой деревянной балки своими руками из досок кромки плиты или фанеры обтесывают с тем, чтобы обеспечить максимально плотное соединение. Паз промазывают выбранным клеем. Затем вставляют в него перегородку и выполняют прессовку на гидравлическом прессе. Вместо последнего можно использовать хомуты и швеллер. Изделие удерживают под прессом до полного высыхания клея.

Важно! Следует избегать малейших перекосов. Если перегородка не будет идеально вертикальной, прочностные качества двутавровой балки заметно ухудшатся.

Монтаж двутавровой деревянной балки

Перед монтажом изделие обрабатывают антипиренами и антисептиком. Для установки двутавра в перекрытиях подсобных построек особым умением обладать не нужно. Если же предполагается строительство деревянного здания в несколько этажей, лучше обратиться к специалистам.

Монтаж двутавровых балок имеет некоторые особенности:

для заведения балки в стену в ней нужно сделать отверстия – в деревянных или бревенчатых стенах их вырубают, в кирпичных или бетонных во время кладки образуют специальные ниши для них;
ниши выстилают рубероидом, чтобы обеспечить гидроизоляцию, балку при укладке в гнездо обмазывают любым водоотталкивающим составом – битумной мастикой, например;
опорные концы балки для перекрытий должны составлять не менее 150 мм, это нужно учитывать при вычислении длины изделия;
монтаж начинают от края одной стены, лишь затем закрепляют промежуточные двутавры;
важно добиться получения горизонтальной поверхности для выравнивания двутавровых балок допускается использовать деревянные плашки, которые подкладывают в ниши при монтаже;
каждый третий двутавр фиксируют анкерами или распорками;
свободное пространство в нишах утепляют минватой или заливают цементным составом.

Потолочные балки после возведения крыши подшивают гипсокартоном, вагонкой, досками. Форма двутавра очень удобная для крепления утеплителя.

Советы и рекомендации

Чтобы двутавровая балка из дерева своими руками выполняла свои задачи и прослужила долго, нужно выполнять такие рекомендации:

при изготовлении своими руками заменять фанеру или плиту OSB доской нельзя, это снижает ее прочность и увеличивает риск деформации;
перед сборкой материал обязательно нужно высушить, показатель влажности не должен превышать 12%;
при работах внутри дома стоит использовать клей на водной основе;
если в помещении предполагается высокая влажность, балки перекрытия оставляют открытыми;
хранят изделия под навесом или на закрытом складе, оставлять под открытым небом деревянные двутавровые балки нельзя, так как древесина впитывает влагу.

В домашних условиях изготавливают двутавры небольшого сечения. При возведении длинных перекрытий требуется продукция промышленного изготовления.

Заключение

Деревянная двутавровая балка для перекрытий – отличная альтернатива металлическому изделию. Такой вариант намного легче и проще в монтаже, поэтому часто используется при сооружении легких каркасных зданий. Кроме того, двутавры небольшого сечения вполне можно изготовить своими руками.

[spoiler title=”Источники”]

https://svarka.guru/tehnika/detaley/dvutavrovye-balki.html
https://metallokonstrukciy.ru/izgotovlenie-metallokonstrukciy/izgotovlenie-balok
https://itpmet.ru/metalloizdeliya/svarnaya-balka
https://kaskad-steel.ru/metallokonstrukcii/svarnie-balki/
https://svarkalegko.com/tehonology/svarnye-balki.html
https://KrovGid.com/montazh/svarnaya-dvutavrovaya-balka.html
https://svarkaprosto.ru/tehnologii/svarka-dvutavrovyh-balok
https://bouw.ru/article/dvutavrovye-derevyannye-balki-svoimi-rukami

[/spoiler]