Для нынешней металлургии весьма важны сварные технологии, особенно тогда, когда нужно создание высокопрочной и тяжелой металлоконструкции. Более того, операция сварки ускоряет рабочий процесс, а также для осуществления сварки нужно не так уж и много оборудования, поэтому ее можно считать весьма экономичной. Именно по этим причинам в последнее время производство сварных балок увеличилось в несколько раз.
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.
Это интересно: Лист ромбический рифленый: характеристики, производство, ГОСТ
Составление расчетной схемы балки
Для того чтобы составить расчетную схему, не требуется больших знаний. Для этого достаточно знать размер и форму поперечного сечения элемента, пролет между опорами и способ опирания. Пролетом является расстояние между двумя опорами. К примеру, вы используете балки как опорные брусья перекрытия для несущих стен дома, между которыми 4 м, то величина пролета будет равна 4 м.
Вычисляя прогиб деревянной балки, их считают свободно опертыми элементами конструкции. В случае для расчета принимается схема с нагрузкой, которая распределена равномерно. Обозначается она символом q. Если же нагрузка несет сосредоточенный характер, то берется схема с сосредоточенной нагрузкой, обозначаемой F. Величина этой нагрузки равна весу, который будет оказывать давление на конструкцию.
Общие сведения
Сварная балка — разновидность балочных конструкций, которые изготавливают методом сварки отдельных металлических заготовок. Основным материалом для производства запчастей этого типа является сталь, которая может содержать небольшое количество марганца, хрома, ванадия, титана или свинца. Обычно их делают в виде двутавровых конструкций, напоминающих букву «Н». Сама конструкция выглядит так:
- Посередине детали располагается длинная плоская деталь-перемычка, обладающая постоянной шириной. Для получения сужающихся двутавров могут применяться металлические перемычки переменной ширины, когда ширина одного края меньше ширины другого края. Такие запчасти используются для монтажа навесных конструкций или креплений.
- По бокам к перемычке перпендикулярно привариваются две детали, которые выполняют роль своеобразных «стенок». Стенки обладают постоянной шириной, хотя иногда могут использоваться сужающиеся стенки, если нужно создать перекрытие.
- Для маркировки может наноситься «штамп», который будет отражать основные сведения о запчасти. Ключевая информация — марка металла, тип запчасти, категория детали, дата производства, информация о заводе-изготовителе.
Как вычислить вспомогательные величины
Для получения полной информации о значениях, необходимых для достижения конечной цели вычислений, нужно узнать, каков момент сопротивление сечения (формула № 2):
Wn(требуемое) = М мах / (Ry * Уc)
Необходимо обязательно уитывать ориентирование рассматриваемого балочного сечения, так как с уменьшением моментов инерций жесткость балок снижается, чего допускать нельзя. Для выяснения максимального значения нагрузки f, которое может выдержать балка, надо вычислить его по такой формуле № 3:
f = (5 / 384) * [(qn * L4) / (E * J)] £ [¦], где
- L – продольный размер, в метрах
- E – коэффициент, показывающий упругость (для каждого материала или сплава он будет разным)
- J – момент инерции по сечению
- qn – это нагрузка, равномерно-распространенная, выражается в кг/м или в Н/м
Показатель J рассчитывается так:
J = b * h3 / 12
Обозначения:
- b – диаметр сечений
- h – вертикальный размер сечения
Примером для сечений, величиной 15 на 20 сантиметров:
J = 0,15 * (0,2)3 / 12 = 10 000 см4 или 0,0001 м4
Кроме указанных расчетных или табличных величин, среди важных факторов, которые нужно учитывать при определении максимальных нагрузок, выделяют такие: статические (которые действуют постоянно, независимо от переменных внешних факторов), периодические (действие ветра, вибрации, ударов).
Особенности и преимущества
Двутавровая сварная балка изготавливается из листовой стали, которая нарезается на отдельные пластины. Чтобы скрепить пластины, выполняется следующие операции — зачистка краев, фрезерование и металлосварка. Главное преимущество сварных балок — невысокая металлоемкость и простота. Для производства отдельной запчасти не нужно оборудование, а затраты листовой стали будут минимальными. Сварная балка обладает высокой прочностью и надежностью, не деформируется под действием высоких нагрузок, хорошо переносит воздействие химических реактивов и высоких температур.
Основной сферой применения двутавров является строительство различных объектов — домов, складов, заводских помещений, каркасных конструкций. Двутавры подходят для создания длинных пролетов, эстакад, мостов, перекрытий, площадок, подкрановых конструкций. В зависимости от типа конструкции различают несколько разновидностей двутавровых балок — нормальные, широкополочные, колонные, с уклоном, армированные. Применение сварных балок в строительстве обладает множеством плюсов:
- Снижение общей массой конструкции на 10-20%. Это достигается за счет того, что сварные двутавры выпускается в различных сечениях. Это позволяет подобрать деталь для создания любой конструкции.
- Универсальный состав. Метод металлосварки позволять соединить практически любые разновидности стали, поэтому двутавр можно сделать даже из разнородных материалов. Это упрощает подбор стали, а удешевляет производство запчастей.
- Возможность создания несимметричных стенок. С помощью сварки можно соединить любые металлические поверхности. Поэтому с ее помощью можно соединить даже такие металлические стенки, которые несимметрично располагаются друг относительно друга.
- Минимум обрезок, мусора. Сварной двутавр делается из плоских заготовок, которые создаются методом нарезки металлических листов. Во время сварки образуется минимум мусора. Поэтому эта технология производства является экономной, а обрезок во время работы образуется по минимуму.
Метод начальных параметров
Метод начальных параметров, является довольно универсальным и простым методом. Используя этот метод, можно записывать формулу для вычисления прогиба и угла поворота любого сечения балки постоянной жесткости (с одинаковым поперечным сечением по длине).
Под начальными параметрами понимаются уже известные перемещения:
- в опорах прогибы равны нулю;
- в жесткой заделке прогиб и угол поворота сечения равен нулю.
Учитывая эти свойства, их называют еще граничными условиями, определяются перемещения в других частях балки.
Применение сварных балок изготовленных нашим заводом
Сварные балки изготовленные нашим , применяются во многих отраслях народного хозяйства. Из наших балок построены самые различные сооружения:
- здания,
- путепроводы,
- мосты,
- эстакады,
- перекрытия,
- подвесные конструкции,
- длинные пролеты производственных цехов,
- линии коммуникаций и многое другое.
Разнообразие видов, прочность сварных балок и их надежность сделали данные металлические изделия весьма востребованными на любой строительной площадке.
Мощности нашего завода позволяют изготовить сварную балку любого вида и длины, которая может использоваться в металлоконструкциях при создании любого каркаса, в том числе кровельного или стенного, в монтаже перекрытий. Мы рады предложить большой ассортимент балок, с различным профилем и толщиной металла, что может позволить себе далеко не каждый производитель металлических конструкций.
Как мы писали выше, на нашем предприятии используются современное оборудование, также завод оснащен автоматизированным управлением технологическим процессом, и последующим автоматическим и «ручным» контролем качества, что вместе позволяет нам добиться высоких показателей качества выпускаемой продукции.
Виды изготавливаемых сварных балок
- нормальная;
- широкополочная;
- колонная;
- с параллельными гранями полками;
- с уклоном граней;
- для устройства подвесных путей;
- для армирования шахт.
Сварная балка изготовление имеет разное, как мы не раз отмечали выше. Для ее производства и применения используют некоторые буквенные обозначения:
- «Б» – со стандартной полосой;
- «У» – узкая полоса;
- «Ш» – широкая полоса;
- «Д» – со средней шириной полосы;
- «М» – применяемые для подвесных путей;
- «К» – колонные – полки равны по ширине длине профиля.
Другие преимущества изготовления сварных балок
По сравнению с горячекатаной балкой сварные имеют и другие преимущества. В частности:
- В одном изделии можно использовать несколько типов стали;
- Можно изготовить стенки и полки несимметричного сечения, что дает дизайнерам свободу мысли и возможность реализовать практически любой архитектурный проект;
- Можно обойтись без отходов, если сварная балка изготавливается по заранее заданной длине;
- Надежность гарантируется ультразвуковой проверкой сварного шва.
Формулы для определения изгиба балки
При расчете необходимо учесть силу сопротивления материала, из которого изготовлена конструкция. И только после этого рисуется схема, где указывается сила давления на балку.
Таким образом происходят измерения для вычисления изгиба Источник novainfo.ru
Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на монтаже печей и каминов.
Процесс расчета выглядит следующим образом:
- Используя формулу площади прямоугольной фигуры S=b*h, определяется сечение балки, а так же берется ко вниманию ее длина L;
- На балку воздействует сила давления Q, которая изгибает ее в центре, а ее концы образуют угол θ. Обязательно учитывается изначальное положение конструкции f;
- В схеме концы импровизированной балки установлены совершенно свободно, при этом опоры установлены стационарно. В этом случае нет реакции, как в случае горизонтального закрепления конструкции, и концы балки перемещаются в свободном направлении.
Изгиб предмета под давлением определяется формулой Е=R/Δ. В этом случае Е – это показатель, который берется из справочника, R – сила давления на предмет, Δ – это показатель, который получается в процессе изгиба.
Имея все необходимые показатели можно узнать, какой будет инерция, для этого используется формула:
Δ = Q/(S·Е)
Если же нагрузка будет равномерна по всей длине балки. То нужно использовать такую формулу:
Δ = q·h/(S·Е).
После всех этих вычислений, приходит черед к определению изгиба по системе Юнга. То есть, балку изгибают таким образом, что ее концы выворачиваются в разные стороны, при этом имеют разные куты изгиба. В таком случае в формуле обе части нужно умножить на число L и тогда получается следующее равенство:
Δ*L = Q·L/(b·h·Е)
Формулы можно найти в справочнике Источник pol-exp.com
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.
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:
Это интересно: Электроды для сварки нержавейки: варим нержавеющую сталь правильно
Необходимые пояснения к расчетам
- Высота и ширина определяют площадь сечения и механическую прочность балки.
- Материал древесины: сосна, ель или лиственница – характеризует прочность балок, их стойкость к прогибам и излому, другие особые эксплуатационные свойства. Обычно отдают предпочтение сосновым балкам. Изделия из лиственницы применяют для помещений с влажной средой (бань, саун и т.п.), а балки из ели используют при строительстве недорогих дачных домов.
- Сорт древесины влияет на качество балок (по мере увеличения сорта качество ухудшается). 1 сорт. На каждом однометровом участке бруса с любой стороны могут быть здоровые сучки размером 1/4 ширины (пластевые и ребровые), размером 1/3 ширины (кромочные). Могут быть и загнившие сучки, но их количество не должно превышать половины здоровых. Также нужно учитывать, что суммарные размеры всех сучков на участке в 0,2 м должны быть меньше предельного размера по ширине. Последнее касается всех сортов, когда речь идет о несущей балочной конструкции. Возможно наличие пластевых трещин размером 1/4 ширины (1/6, если они выходят на торец). Длина сквозных трещин ограничивается 150 мм, брус первого сорта может иметь торцевые трещины размером до 1/4 ширины. Из пороков древесины допускаются: наклон волокон, крень (не более 1/5 площади стороны бруса), не более 2 кармашков, односторонняя прорость (не более 1/30 по длине или 1/10 — по толщине или ширине). Брус 1 сорта может быть поражен грибком, но не более 10% площади пиломатериала, гниль не допускается. Может быть неглубокая червоточина на обзольных частях. Обобщая вышесказанное: внешний вид такого бруса не должен вызывать какие-либо подозрения.
- 2 сорт. Такой брус может иметь здоровые сучки размером 1/3 ширины(пластевые и ребровые), размером 1/2 ширины (кромочные). По загнившим сучкам требования, как и для 1 сорта. Материал может иметь глубокие трещины длиной 1/3 длины бруса. Максимальная длина сквозных трещин не должна превышать 200 мм, могут быть трещины на торцах размером до 1/3 от ширины. Допускается: наклон волокон, крень, 4 кармашка на 1 м., прорость (не более 1/10 по длине или 1/5 – по толщине или ширине), рак (протяжением до 1/5 от длины, но не больше 1 м). Древесина может быть поражена грибком, но не более 20% площади материала. Гниль не допускается, но может быть до двух червоточин на 1 м. участке. Обобщим: сорт 2 имеет пограничные свойства между 1 и 3, в целом оставляет положительные впечатления при визуальном осмотре.
- 3 сорт. Тут допуски по порокам больше: брус может иметь сучки размером 1/2 ширины. Пластевые трещины могут достигать 1/2 длины пиломатериала, допускаются торцевые трещины размером 1/2 от ширины. Для 3 сорта допускается наклон волокон, крень, кармашки, сердцевина и двойная сердцевинаы, прорость (не более 1/10 по длине или 1/4 — по толщине или ширине), 1/3 длины может быть поражена раком, грибком, но гнили не допускаются. Максимальное количество червоточин — 3 шт. на метр. Обобщая: 3 сорт даже невооруженным глазом выделяется не самым лучшим качеством. Но это не делает его непригодным для изготовления перекрытий по балкам.Подробнее про сорта читайте ГОСТ 8486-86 Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия;
Наш онлайн-калькулятор позволит вам рассчитать параметры деревянных балок и подобрать оптимальную конфигурацию перекрытия.
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.
Используется также способ проварки швов начиная с торцов навстречу друг другу.
Расчет несущих балок
Для определения сечения и шага балок необходимо рассчитать нагрузку на перекрытие. Сбор нагрузок выполняют по методике и с учётом коэффициентов, изложенных в СНиП 2.01.07–85 (СП 20.13330.2011).
Расчет нагрузок
Общая нагрузка рассчитывается суммированием постоянной и переменной нагрузки, определённых с учётом нормативных коэффициентов. При практических расчётах сначала задаются определённой конструкцией, включающей и предварительную раскладку балок определённого сечения, а затем корректируют, исходя из полученных результатов. Так что на первом этапе выполните эскиз всех слоёв «пирога» перекрытия.
1. Собственная удельная масса перекрытия
Удельная масса перекрытия складывается из составляющих её материалов и делится на горизонтальную суммарную длину балок перекрытия. Для расчёта массы каждого элемента нужно рассчитать объём и умножить на плотность материала. Для этого воспользуйтесь таблицей 2.
Таблица 2
| Наименование материала | Плотность или насыпная плотность, кг/м 3 |
| Асбоцементный лист | 750 |
| Базальтовая вата (минеральная) | 50–200 (от степени уплотнения) |
| Берёза | 620–650 |
| Бетон | 2400 |
| Битум | 1400 |
| Гипсокартон | 500–800 |
| Глина | 1500 |
| ДСП | 1000 |
| Дуб | 655–810 |
| Ель | 420–450 |
| Железобетон | 2500 |
| Керамзит | 200–1000 (от коэффициента вспенивания) |
| Керамзитобетон | 1800 |
| Кирпич полнотелый | 1800 |
| Линолеум | 1600 |
| Опилки | 70–270 (от фракции, породы дерева и влажности) |
| Паркет, 17 мм, дуб | 22 кг/м 2 |
| Паркет, 20 мм, щитовой | 14 кг/м 2 |
| Пенобетон | 300–1000 |
| Пенопласт | 60 |
| Плитка керамическая | 18 кг/м 2 |
| Рубероид | 600 |
| Сетка проволочная | 1,9–2,35 кг/м 2 |
| Сосна | 480–520 |
| Сталь углеродистая | 7850 |
| Стекло | 2500 |
| Стекловата | 350–400 |
| Фанера клееная | 600 |
| Шлакоблок | 400–600 |
| Штукатурка | 350–800 (от состава) |
Для древесных материалов и отходов плотность зависит от влажности. Чем выше влажность — тем тяжелее материал.
К постоянным нагрузкам относятся и перегородки (стены), удельный вес которых принимается ориентировочно 50 кг/м 2 .
2. Переменная нагрузка
Обстановка комнаты, люди, животные — всё это переменная нагрузка на перекрытие. Согласно табл. 8.3 СП 20.13330.2011, для жилых помещений нормативная распределённая нагрузка составляет 150 кг/м 2 .
3. Суммарная нагрузка
Суммарная нагрузка не определяется простым сложением, необходимо принять коэффициент надёжности, который по тому же СНиП (п. 8.2.2) составляет:
- 1,2 — при удельной массе меньше 200 кг/м 2 ;
- 1,3 — при удельной массе больше 200 кг/м 2 .
4. Пример расчета
В качестве примера возьмём комнату длиной 5 и шириной 3 м. Через каждые 600 мм длины положим балки (9 шт.) из сосны сечением 150х100 мм. Перекроем балки доской толщиной 40 мм и настелим линолеум толщиной 5 мм. Со стороны первого этажа зашьём балки фанерой толщиной 10 мм, а внутри перекрытия уложим слой минеральной ваты толщиной 120 мм. Перегородки отсутствуют.
Расчет постоянной удельной нагрузки на площадь комнаты (5 х 3 = 15 м 2 ) приведен в таблице 3.
Таблица 3
| Материал | Объем, м 3 | Плотность, кг/м 3 | Масса, кг | Удельная нагрузка, кг/м 2 |
| Брус (сосна) | 9 х 0,15 х 0,1 х 3,3 = 0,4455 | 500 | 222,75 | 14,85 |
| Доска (сосна) | 15 х 0,04 = 0,6 | 500 | 300 | 20,0 |
| Фанера | 15 х 0,01 = 0,15 | 600 | 90 | 6,0 |
| Линолеум | 15 х 0,005 = 0,075 | 1600 | 120 | 8,0 |
| Минвата | 15 х 0,12-0,405 = 1,395 | 100 | 139,5 | 9,3 |
| Итого: | 58,15 | |||
| С учетом k = 1,2 | 70 |
Переменная нагрузка — 150 х 1,2 = 180 кг/м 2 .
Общая нагрузка — 70 + 180 = 250 кг/м 2 .
Расчетная нагрузка на балку (qр) — 250 х 0,6 м = 150 кг/м (1,5 кг/см).
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.
Как рассчитать несущую способность и прогиб
Обычно несущие качества сверяют с таким каноном: M/W<=Rд. Расшифруем значения указанных параметров:
- Rд – это сопротивление на изгиб для используемого дерева. У хвойных пород значение примерно равно 130кгс/м2;
- W – это момент сопротивления, измеряется в см3;
- М – изгибающий момент балочного элемента, меряют в единицах кгс*м. Этот момент изгиба можно вычислить так: M=(ql2)/8. Здесь l – это длина элемента балки, а q – создаваемая нагрузка на балку. Строителю надо знать, что получаемые им результаты зависят от качества используемого дерева и характера его обработки.
Насколько важно правильно рассчитать прогиб
Важность точного расчета прогиба весьма высока – его значение отнюдь не ограничивается нарушением эстетической привлекательности. Если прогиб будет превышать значение 4% от общей длины балки, вероятность разрушения конструкции дома возрастает во много раз! Кроме того, по прошествии нескольких лет эксплуатации здания исходный прогиб может увеличиваться, поэтому чрезвычайно важно позаботиться о том, чтобы исходные значения имели определенный запас и не доходили до критических
Области применения
Области применения сварных двутавровых балок в строительстве включают в себя:
- несущие конструкции, колонны, раскосины;
- перекрытия как небольших помещений, так и больших пролетов;
- опоры технологического оборудования;
- консоли угловых кранов;
- выносные конструкции: мостики, балконы.
Изделие используется во всех отраслях строительства: промышленное и частное, многоквартирные дома и общественные здания.
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:
К чему приводит неправильный расчёт лаг для пола каркасного дома
Интернет полон отзывов о том, как прогибаются, скрипят и пружинят полы в каркасных домах. Слезливых текстов и видео на эту тему полным-полно.
Благодаря этой профанации и популизму уже сформировалось широко распространённое мнение о том, что каркасный дом – это плохо.
Несмотря на то, что негативных отзывов много, в них нет одной важной детали – правдивого рассказа о том, что на самом деле эти каркасники построены либо бракоделами из разрекламированных компаний, либо руками проходимцев из непонятно где найденных бригад
Как и нет понятного объяснения тому, на что обратить внимание при монтаже перекрытия каркасного дома вцелом и какие параметры лаг для пола каркасного дома важны в частности. Многие пытаются делать правильно, но…. …мне, например, не всё в этих видео нравится
Мягко говоря…
…мне, например, не всё в этих видео нравится. Мягко говоря…
Собственно в данной статье будет показан простейший способ расчёта лаг пола и будет рассказано о главном параметре, влияющем на качество и надёжность перекрытий каркасного дома.
Важно
Следует отметить, что лаги (балки) это всего лишь одна из составляющих конструкции перекрытия каркасного дома. В качественном перекрытии должны быть использованы все элементы конструкции и все они по параметрам должны быть подобраны друг к другу.
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.
Определение нагрузки
Перекрытие совместно с находящимися на нем предметами создает деревянным балкам определенную нагрузку. Точно ее высчитать можно только в проектных организациях. Примерный расчет делают калькулятором, пользуясь следующими рекомендациями:
- Чердаки утепленные минватой и подшитые доской отличаются минимальной нагрузкой, примерно 50 кг/м2. Расчет нагрузки выполняют по формуле: значение запаса прочности — 1,3 умножают на показатель максимальной нагрузки — 70.
- Если вместо минваты применяется более тяжелый теплоизолятор и массивная подшивная доска, нагрузка увеличивается в среднем до 150 кг/м2. Определить общую нагрузку можно следующим образом: значение запаса прочности умножается на средний показатель нагрузки и ко всему приплюсовывается размер требуемой нагрузки.
- Делая расчет для мансарды, нагрузку допускают до 350 кг/м2. Это связно с тем, что добавляется вес пола, мебели и др.
С этим определением разобрались, теперь идем далее.
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.
Классификация горячекатаного двутавра
По форме сечения горячекатаный двутавр разделяют на две группы: с уклоном внутренних граней полок (изготавливается по ГОСТам 8239-89 и 19425-74 для специальных видов) и с параллельными гранями полок (ГОСТ 26020-83).
Двутавровая балка с уклоном внутренних граней полок
Продукция, производимая по ГОСТу 8239-89, имеет допустимый уклон граней не более 12%. Точность прокатки: повышенная («Б») и обычная («В»).
Балки специального назначения (ГОСТ 19425-74) используются для:
- «М» – сооружения подвесных путей (уклон внутренних граней полок не более 12%);
- «С» – армирования шахтных стволов (уклон может достигать 16%).
Классические ошибки
Инженеры, не имеющие должного опыта, часто допускают некоторые ошибки при расчёте балок, а именно:
Слишком малое сечение, даже если оно и проходит по условиям прочности, может прогнуться больше нормативных значений, из-за чего перекрытие перестанет удовлетворять эксплуатационным требованиям.- Наоборот, слишком большое сечение приведёт к перерасходу материалов и повышенным затратам при строительстве.
- Неверно выбранное защемление балки повлияет на результат расчёта.
- При расчёте необходимо приводить все единицы к единому модулю, а, в противном случае, результат окажется далёким от истины.
Чтобы не совершать типичные ошибки, следует выполнять расчёт в соответствии с алгоритмом и фиксировать все промежуточные результаты. После выполнения расчёта следует несколько раз проверить результат. Если возникают сомнения, лучше сравнить подобранное сечение балки с аналогичными примерами.
