Металлические конструкции, как и железобетонные, проектируются под конкретный объект. Но в отличие от железобетонных они намного менее массивны, при этом можно не только подобрать идеальное сечение, но и изменить его так, чтобы избежать лишнего расхода металла.
Изменение сечений составных балок
Как известно, расчет металлических элементов начинается с оценки действующих на них нагрузок, статического расчета. Построив эпюру поперечных сил и изгибающего момента, мы находим самое нагруженную точку и подбираем такое сечение, которое пройдет проверку на прочность, устойчивость и жесткость. Но максимальный изгибающий момент действует не по всей длине балки, поэтому часть дорогостоящего металла не будет задействована в работе. Изменив по длине сечение балки, можно уменьшить массу балки, а значит и нагрузку на нижележащие элементы и фундамент.
Изменить сечение можно разными способами:
- уменьшить высоту балки;
- уменьшить ширину поясов;
- уменьшить толщину поясов;
- непрерывно изменять ширину поясов.
Как правило в сварных балка встречается вариант с изменением ширины пояса, этот прием позволяет сохранить постоянной высоту балки. Меняя толщину пояса можно столкнуться с тем, что балка окажется неодинаковой по высоте, из-за чего будет невозможно опирание балок, поддерживающих настил, или укладка рельс. Уменьшение высоты стенки также применяется редко, так как потребуется увеличить ее толщину для того, чтобы выдержать касательные напряжения.
Для клепанных балок, а также балок с соединениями на высокопрочных болтах уменьшают число горизонтальных листов, чтобы изменить сечение.
Изменение сечения дает экономию в массе и металле, но при этом является достаточно трудоемким процессом, увеличивающим стоимость производства, поэтому, как правило для балок длиной менее 30 метров не делают более одного изменения сечения пояса. Повторное изменение сечения дает экономию в несколько процентов, но усложняет производство. Самым эффективным с точки зрения металлоемкости является непрерывное изменение ширины, но оно применяется редко из-за большой трудоемкости метода.
Как правило, если на балку действует равномерно распределенная нагрузка, то самым выгодным местом изменения сечения будет точка, расположенная на расстоянии в одну шестую от опоры.
Рисунок 1. Способы изменения сечения по длине балки. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Изготовление составных балок
Для того чтобы на заводе изготовить нужные детали, специалисты конструкторского бюро завода-изготовителя выполняют деталировочные чертежи, которые затем поступят в цех, и по ним будет выполнен раскрой металла.
Нужные детали собирают с помощью сборочных кондукторов, которые распределяют по всей длине балки. На раме такой установки расположены стойки, связанные между собой в одну конструкцию. Каждая стойка снабжена неподвижным упором, который позволяет зафиксировать полку под прямым углом. Для фиксации второй полки применяют пневмоцилиндры. Для горизонтальной регулировки используются упорные винты. Сварка проводится под флюсом плавящим электродом. Каждая установка обеспечивает удобное выполнение необходимого количества сварных швов и безопасность при производстве работ.
Сварочный трактор выбирается исходя из:
- скорости его перемещения;
- сварочного тока;
- скорости подачи проволоки.
Рисунок 2. Пример того, как может быть выполнено изменение сечения. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Таким образом технология сборки и сварки составной балки состоит из ряда последовательных операций. Сначала проводится входной контроль листового материала (состав, толщина, отклонение), затем выполняется резка заготовок по чертежам, следом идет механическая обработка кромок, сборка под сварку на прихватки механизированной сваркой, автоматическая сварка, срезка вводных планок и зачистка. В конце каждой операции проводится контроль.
В результате получается готовое изделие, выполненное по предоставленным чертежам. Составную балку подготавливают к отгрузке и отправляют на строительную площадку, где она в скором времени будет установлена в проектное положение. Габаритные главные балки могут быть очень массивными, поэтому для их транспортировки требуются специальные машины, способные выдержать такой груз. Помимо прочего просчитывается маршрут и все повороты, которые потребуется пройти такой машине от завода до стройки.
