Стыковка двутавра — это соединение двух кусков проката в одну конструкцию. В металлоконструкциях она появляется не по недосмотру: заводской прокат приходит мерными кусками, и когда длина изделия больше любой мерной заготовки, единственный способ получить нужную балку или пояс — состыковать два куска в одно целое.
Мы делаем это на собственном оборудовании и относимся к стыку как к ответственному узлу: фрезеруем кромки, собираем на накладках или свариваем встык, держим соосность и проверяем результат. Ниже — как устроен каждый вариант и почему пояса ферм стыковать нельзя без согласования.
Почему прокат приходит мерными кусками
Сортаментная длина двутавра ограничена заводом-металлургом: прокат выпускают мерными кусками, и типовые длины — это 6 и 12 метров. Дальше начинаются особенности.
- Балка пролёта 18 метров. Длиннее мерной заготовки, поэтому 12 м + 6 м. Или 12 + 6, сваренные встык, с последующей фрезеровкой торца.
- Балка из двух кусков. Две двенадцатиметровые заготовки встык — два шва вместо одного.
- Прогон из трёх кусков. Три двенадцатиметровые заготовки встык. Такие прогоны собирали для крупных пролётов на Ногинском трубопрофильном заводе.
- Пояс фермы длиной 15 метров. 12 + 3, причём трёхметровый кусок часто берут из деловых остатков.
Отсюда правило: если длина изделия заранее не уложилась в мерную, стык нужно проектировать, а не собирать по месту. Стык, который не был в чертеже, — это всегда переделка на площадке.
Какие бывают соединения двутавров
Четыре основных варианта, и между ними выбирают не по привычке, а по тому, где стоит конструкция и какие нагрузки она несёт.
| Вариант | Как устроен | Где применяют |
|---|---|---|
| Встык с накладками | полки двух балок соединяют стыковыми накладными пластинами, стенку — накладкой или встык | основной заводской способ сварных двутавров, самый предсказуемый по геометрии |
| Встык без накладок | полки и стенка свариваются встык, шов по стенке усиливают подкладным листом | когда нельзя добавлять накладки по монтажным или эстетическим причинам |
| Угловое соединение | одна балка примыкает к полке другой через торцевой вырез | в узлах, где балка садится на колонну или на подкранную опору |
| На болтах | фланцы и накладки на болтовых или высокопрочных болтах | монтажные стыки, которые нельзя сваривать на высоте |
Про болтовые соединения — точность отверстий, классы и контроль затяжки — отдельно разобрано в статье про болтовые соединения металлоконструкций. Важно понимать разницу в зоне ответственности: болтовой монтажный стык мы тоже умеем готовить, но решение о его применении принимают проектировщик и заказчик.
Как мы готовим стык
Порядок работ на стыке жёсткий, и каждый шаг можно проверить.
- Фрезеровка кромок. Торец каждой заготовки фрезеруем, чтобы он был ровным и под прямым углом. Кривой торец — это смещение балки, из-за которого стык не сойдётся по высоте и полкам.
- Сборка и подгонка. Две части соединяем на сборочном стенде, выставляем соосность по стенке и полкам, прихватываем.
- Сварка. Заполняем разделительные швы на накладках либо свариваем встык с подкладными пластинами. Режимы — под толщину и положение шва.
- Геометрия. После сварки проверяем: высота, свес полки, прямолинейность. Балка должна идти ровно, иначе она не встанет в проектное положение.
- Контроль швов. Стык — это конструктивный шов, поэтому он идёт под неразрушающий контроль.
Отдельно о балках переменного сечения: если полка по длине меняется, переход делают сварным, и такой переход — тоже узел под контроль.
Почему пояса ферм стыковать нельзя без согласования
Если сварной двутавр мы стыкуем без разговоров, то пояс фермы — другая история. Пояс фермы работает на осевое усилие, и шов поперёк его оси превращает элемент в два куска, соединённых через шов. Дальше важно, какой это шов по качеству и что стоит в проекте.
Практическое правило, которым мы пользуемся: стык пояса фермы не делаем без ультразвукового контроля стыка и без письменного согласования с заказчиком или проектировщиком. Если требуется усиление — усиливаем накладками. Если требуется проверка — проверяем ультразвуком и оформляем протокол.
Причина в том, что ответственность за прочность узла в таких случаях делится: изделие делаем мы, а решение об усилении принимает проектировщик, у которого есть расчётная схема. Молча стыковать пояс с надеждой, что «и так сойдёт», нельзя.
Деловые остатки проката: что с ними делать
Отходы есть на любом производстве, и правильно их использовать — отдельная статья экономии. Куски, которые не подошли в одно изделие, часто подходят в другое.
| Деловой остаток | Куда идёт |
|---|---|
| Кусок профиля к мерной длине | заготовка под короткий элемент: подкранная опора, распорка, связь |
| Обрезок полки | накладные пластины и подкладные листы для стыков |
| Обрезок стенки | вставки, накладки по стенке, усиление узлов |
| Короткая мерная заготовка | доборная часть пояса, когда стык предусмотрен проектом |
На практике чаще всего нужны накладные пластины, и они как раз делаются из обрезков полки. Поэтому на металлоконструкциях закладывают запас проката: без него стык приходится делать из целых заготовок, и это дороже, чем разница от деловых остатков.
Что контролируем и какими документами закрываем
Стык — это шов, а значит, к нему предъявляются те же требования, что и к любому другому сварному соединению в конструкции.
- Ультразвуковой контроль для стыковых соединений — с протоколами.
- Геометрический контроль готового изделия: высота, свес полки, прямолинейность, положение торцов.
- Ведомость и спецификация с указанием, из каких заготовок собрано изделие. Состав и порядок отражаются в документации по стальным конструкциям — базовая рамка: ГОСТ 23118-2019.
Как устроены этапы контроля и что каким документом закрывается, разобрано в статье про контроль качества сварных швов металлоконструкций.
Нужен ли расчёт, чтобы заказать стыковку
Если конструкция проектируется, стык должен быть в чертеже. Достаточно высоты и полки балки, толщины стенки, общей длины и того, какая часть стыка сварная, а какая болтовая. По этим данным мы скажем, сколько заготовок нужно, где будет стык и что потребуется из контроля.
Пришлите ведомость или чертежи — посчитаем. Если изделия входят в каркас, они делаются вместе с остальными конструкциями: закажите на странице колонны, балки и фермы, а расчёт прислать через форму заказа.
Какие длины двутавра выпускают?
Типовые мерные длины — 6 и 12 метров. Из них набирают изделия любой длины: 18 м это 12 + 6, 24 м это 12 + 12, 36 м это три куска по 12 м. Длина готовой конструкции у нас достигает 36 м.
Стыкуют ли двутавр встык или только на накладках?
Оба способа применяются. Встык с накладными пластинами — основной и самый предсказуемый по геометрии. Встык без накладок делают, когда добавлять их нельзя; тогда шов по стенке усиливают подкладным листом. Выбор зависит от узла и его нагрузки.
Можно ли стыковать пояс фермы?
Можно, но не без согласования: мы требуем ультразвуковой контроль стыка и письменное согласование с заказчиком или проектировщиком, а при необходимости усиливаем узел накладками. Пояс работает на осевое усилие, и решение о шве поперёк оси принимает проектировщик.
Зачем фрезеровать кромки перед сваркой?
Чтобы торец был ровным и под прямым углом. Кривой или косой торец даёт смещение по стенке и полкам, и в итоге стык не сходится по высоте. Фрезеровка кромок и торцевание готового изделия у нас выполняются на станках.
Под какой контроль попадает такой стык?
Под ультразвуковой контроль, как и любое конструктивное стыковое соединение. По результатам выдаётся протокол НК. Дополнительно контролируется геометрия готового изделия: высота, свес полки, прямолинейность.
Что такое деловые остатки проката и зачем их использовать?
Это куски проката, не подошедшие в одно изделие. Из них делают короткие элементы — распорки, связи, подкранные опоры, а из обрезков полки — накладные и подкладные пластины под стыки. Это заметная экономия, поэтому мы закладываем запас проката при заказе.