25.11.2024

Способы соединения двух швеллеров

Швеллер — продукт фасонного металлопроката с П-образным сечением. Он широко используется в строительстве, авто-, судо- и авиастроении. Профиль изготавливается преимущественно методом горячей прокатки на промышленных станах — полученные изделия по своим размерам и характеристикам должны соответствовать стандартам и требованиям ГОСТ.

Качественный швеллер — это прочная балка без внешних дефектов и структурного брака, устойчивая к продольным и поперечным нагрузкам, скручиванию, ударам и деформациям. Металлический профиль для сооружения каркасов зданий, мостов, лестниц, платформ или рам для техники рассчитан на длительную и интенсивную эксплуатацию, поэтому не должен иметь слабых мест, в том числе в местах соединений двух балок. Подробнее о том, что такое швеллер и каким он бывает, читайте в нашей статье: https://steelradar.ru/article/shvellery-vidy-razmery-i-primenenie/

Стандартные сортаменты швеллера часто требуется соединить между собой согласно инженерным проектам. Для совмещения балок используют различные методы, но наиболее надежными способами считаются сварка и болтовой крепеж.

Узнаем, как правильно соединять два швеллера, какие методы сварки бывают, насколько надежно сварочное и болтовое крепление, и от чего зависит выбор способа соединения металлических профилей.

Методы соединения швеллеров

От качества сопряжения швеллеров напрямую зависят прочность и долговечность конструкции. Надежное соединение важно во всех отраслях, но в особенной степени это касается строительных металлоконструкций. Даже незначительный на первый взгляд дефект может привести к ускоренному износу и обрушению сооружения. И хотя соединенные конструкции редко бывают опорными или несущими, они играют важную роль в целостности объектов в качестве вспомогательных структур.

Наиболее распространенный способ соединения двух швеллеров — сварка. Реже используются болтовой крепеж, уголковый и другие методики. Рассмотрим каждый вариант подробно с точки зрения надежности и особенностей исполнения.

Сварное соединение

Качественная и профессиональная сварка — ключевая технология современной металлообработки. Тепловое воздействие создает оптимальные условия для неразрывного совмещения материалов. По статистике, более 50% всех металлических конструкций в мире собирают методом сварки.

Однако крепление швеллера к швеллеру — тяжелых и мощных балок весом до 400 кг и более — непростой процесс, к которому нужно подходить ответственно и с должным уровнем подготовки. Малейшие неточности могут нарушить прочность и устойчивость всей конструкции. Чтобы конструкцию не «повело» в дальнейшем, требуется соблюдение технологии не только непосредственно в процессе сварки, но и на этапе подготовки к ней. Необходимо также правильно выбрать тип шва, марку электрода и скорость сварки швеллера.

У этого метода соединения есть несомненные плюсы:

Универсальность. С помощью сварки можно соединять как аналогичные по характеристикам, так и разные по составу стали швеллера, а также П-образный профиль с двутавром (Н-образным) и другими балками.
Возможность реализации сложных проектов. Сварка позволяет воплотить на практике сложные конструкции, разработанные инженерами. При соблюдении ГОСТов и технических требований объекты будут прочными и долговечными.
Надежность. Грамотная сварка — гарантия устойчивости шва к нагрузкам, коррозии, агрессивным факторам среды.
Экономия материалов. С помощью сварки создаются более компактные конструкции, чем позволяют стандартные решения. Балки можно соединять не только встык, но и под наклоном, например, под углом в 90 градусов.
Скорость работ. Если есть нужное оборудование, а исполнитель квалифицированный, процесс не займет много времени.
Простое обслуживание. Надежные швы не нуждаются в регулярной проверке, как болтовые соединения.

Далее рассмотрим как сварить два швеллера между собой: этапы сварки и ее разновидности.

Подготовка

На качество сварки и скорость выполнения напрямую влияют тип применяемого оборудования и методика работы. Мастеру необходимо заранее подобрать надежные инструменты и расходники.

Используется электродуговая сварка, поскольку при газовом способе нагревается не только зона шва, но и обширный участок металла вокруг нее, что нарушает внутреннюю структуру материала и снижает его прочность. Применяются специальные электроды для сварки горячекатаного металла.

Обязательна предварительная обработка металла — это делается болгаркой, шлифмашинкой или другими абразивными инструментами. Стыки элементов из швеллеров должны быть чистыми, без краски и следов коррозии. Сварочный аппарат настраивается на работу в режиме постоянного тока, с обратной полярностью, а сварка выполняется обратной дугой. Наиболее подходящее оборудование для сварки швеллеров — инверторы для ручной сварки или полуавтомат.

Сварка встык

Такой способ используется для соединения швеллера в местах, где не нужна максимальная прочность. Тем не менее сварные швы должны быть качественными, как с наружной, так и с внутренней стороны.

Если толщина швеллера превышает 6 мм, потребуется разделать кромки, то есть убрать часть металла для последующего заполнения шва и получения более прочного соединения. Угол разделки при толщине швеллера до 12 мм — 30°, тип — V либо X-образный. Если толщина металла больше — угол 60°, разделка X или U-образная.

Как выполнять:

Две балки присоединить друг к другу. Важна идеальная точность соединения, поэтому необходимо использовать уровни или иные инструменты для центрирования. Максимальный промежуток между профилями — 3 мм.
Создать временную прихватку, чтобы зафиксировать элементы. Для этого определяют несколько точек на протяжении будущего шва. Рекомендуемый шаг — 40 мм.
Начать основную сварку с середины балки и двигаться к краям.
Дать шву остыть, после чего зачистить абразивным инструментом, нанести антикоррозийный состав и грунтовку.

Наибольшее внимание стоит уделить внутреннему шву — каждый участок с этой стороны должен быть проварен максимально.

Сварка с накладками

Стыковка швеллеров через накладки — это более надежный вариант сварки швеллера встык. Допускается зазор между элементами — 8 мм. Накладку размещают со стороны сварного шва и в ряде случаев для дополнительной прочности — с противоположной стороны. При этом наружная накладка должна быть слегка больше внутренней. Накладка должна соответствовать швеллеру по толщине.

Алгоритм работ:

Состыковать два швеллера аналогично тому, как это описывалось в предыдущем разделе.
Зачистить узел соединения шлифмашинкой или другим абразивным инструментом, чтобы получить ровную плоскость.
Установить накладку точно по центру шва. Длина должна не менее чем в пять раз превышать ширину швеллера.
Приварить накладку, зазоры заполнить антикоррозийным составом.
Если требуется приварить вторую накладку, сделать это с другой стороны монтажного шва.

Для накладок используют ту же марку стали, из которой изготовлен П-образный профиль. Используются разные формы накладок — прямоугольники, шести- и восьмиугольники. Эти элементы усиливают сварной шов и применяются в случае, когда требуется более прочное соединение, чем стандартная сварка встык.

Сварка внутрь (в коробку)

Этот вид сварки применяют, чтобы создать усиленные блоки. Швеллеры сваривают полками друг к другу, в результате чего получается подобие трубы с прямоугольным сечением.

Метод считается сложным и требует от исполнителя профессиональной подготовки. Работы проводятся на идеально ровной поверхности, желательно в условиях сварочного цеха. Такое соединение предполагает минимальные зазоры или их полное отсутствие для создания равнопрочного стыка швеллеров. Допускается использование нескольких накладок в случае, если не получается центрировать детали или нет возможности обеспечить полную неподвижность швеллеров.

Этапы работы:

Разместить швеллеры полками внутрь на ровной поверхности.
Закрепить струбцинами или хомутами оба конца для максимальной фиксации элементов.
Начать варить швеллеры с середины, постепенно двигаясь сначала в одном направлении, затем в другом. Можно сделать прихваты с шагом 40-60 мм.
Швы зачистить абразивным инструментом, обработать от коррозии и загрунтовать.

Применить перечисленные методы на стандартном оборудовании под силу одному профессиональному мастеру. Есть более сложные способы, которые предполагают бригадную работу с применением дорогостоящего оборудования.

Болтовое соединение

В ряде случаев сварку выполнить невозможно либо по проекту требуется сделать разборную конструкцию. Тогда применяют метод болтового соединения. Аналогичный способ используется при скреплении оцинкованного профиля. При правильной организации процесса крепление с помощью болтов выполняется быстро и без проблем.

Как соединить:

Определить места для отверстий. Это важный этап процесса, от которого зависит прочность и стабильность конструкции. Согласно технологии, расстояния от края элемента до отверстия не должно превышать 1,5 диаметра болта.
Просверлить отверстия. Применяются прочные сверла диаметром на 1-2 мм больше сечения болта, чтобы компенсировать термическое расширение металла.
Выполнить монтаж. С помощью болтов и шайб создать прочное и надежное соединение. Пружинные шайбы снизят риск ослабления соединения в результате вибрации.

Необходимо учитывать недостатки болтового крепежа. Это снижение прочности профиля из-за отверстий, необходимость регулярной проверки надежности соединения, коррозия крепежных элементов.

Другие способы

Альтернативные способы используются редко, но есть ситуации, когда других вариантов нет.

Как еще можно соединить швеллеры между собой без сварки:

Заклепки. Аналог болтового соединения. Металлические элементы фиксируются вполне надежно, процесс не требует привлечения квалифицированных специалистов.
Скобы. Металлические крепления надевают на полки профиля и затягивают болтами. Используют одно- и двухсторонние скобы. В самом металле сверлить отверстия не требуется. Полученные конструкции плохо устойчивы к деформациям.
Шплинты. Металлические крепления с петлей вставляют в пазы на концах швеллера. Полученное соединение прочное и жесткое, однако метод сложен в исполнении — потребуется сделать пазы и сами шплинты.

Отдельного внимания заслуживает метод соединения металлическими уголками. Это жесткие и устойчивые соединения, которые считаются более прочными, чем сварка. Однако способ применяют редко по причине сложности исполнения — необходимо изготовить сначала сами уголки, затем скрепить с их помощью швеллеры, применив болты или сварку.

Критерии выбора способа соединения

Чтобы выбрать оптимальный вариант соединения, необходимо учитывать назначение конструкции и проектные документы, в которых указаны требования к уровню прочности элементов.

Значение имеют и следующие моменты:

протяженность соединительного шва и условия его наложения;
количество рабочих, которое понадобится для реализации процесса;
тип швеллера и его габаритные размеры;
максимальная нагрузка, которой будет подвергаться здание.

Для обеспечения безопасности и качества привлекайте к работе квалифицированных сварщиков, которые в полной мере осведомлены о профильных нормативах и требованиях ГОСТ, регламентирующих сварочные работы швеллеров. Важно предварительно проанализировать проектную документацию со специалистом. Игнорировать или снижать требования к уровню прочности конструкции нельзя.