Сварная балка переменного сечения

С помощью сварки можно создавать рациональные профили. Сварка дает возможность создания балок разнообразных размеров – высотой до 3-4 м и более и любой длины. Более того благодаря сварке наиболее рациональным образом сочетают размеры горизонтальных листов.

Эти размеры называют поясами, с вертикальной стенкой. Применяют балки с толстыми широкими поясами в сочетании с высокими тонкими стенками. Пояса часто выполняют не только из листового проката, но и из других профилей, например прокатных швеллеров, а также при необходимости из гнутых профилей. Пояса могут состоять из двух листов и более, при необходимости обладать разными свойствами.

Поперечные сечения балок , в особенности двутаврового профиля, разнятся по длине. Иногда меняют толщину или ширину горизонтальных листов. Это имеет больший смысл, чем менять толщину вертикальных листов. Бывает так, что горизонтальные пояса делают составными по толщине, если толщина пояса больше или равна 25…30 мм, при этом в менее нагруженных листах число листов уменьшают. Балки переменного сечения позволяют лучше использовать несущую способность металла по всей их длине. Они экономят металл по сравнению с балками постоянного профиля, значительная часть которых работает при напряжениях, значительно меньших допускаемых. С точки зрения технологии производство балок переменного профиля сложнее.

Выбор конструкций происходит с экономических позиций и часто с учетом общей компоновки и даже с эстетической точки зрения. Но большинство типовых балок имеет профиль, постоянный по длине. Сварные балки применяются как несущие конструкции покрытий, перекрытий, площадок под оборудование, лестниц и т.д. Если балка опирается непосредственно на стены или колонны, то ее называют главной.

Балка, опирающаяся на главные балки, считается второстепенной. По балками как правило организуют настил из железобетонных плит или из стальных листов. Балки проектируют в основном из прокатных (обычных или широкополочных) двутавров высотой сечения до 1 м. Если самые большие профили не обеспечивают нужной жесткости, то балки проектируют сварными из трех листов – стенки и двух поясов. Если нужно стенка укрепляется ребрами. Широкое распространение процессов автоматизации производства позволяет значительно расширить сферу применения сварных балок. Возможность создания сварных металлоконструкций заданных размеров снижает расход металла, а это выгодно с точки зрения их конечной стоимости. В крупносерийном производстве часто выгоднее прокатка, а в мелкосерийном и в особенности в индивидуальном производстве – рентабельней считается сварка. Прокат двутавровых профилей является производительней сварки. Показатель экономичности сечения балки - параметр W/A, где W – это момент сопротивления профиля, см; A – площадь сечения профиля, кв.см. Чем больше это отношение, тем меньше металла необходимо для увеличения сопротивления профиля на изгиб.

Тем не менее создание чересчур тонких вертикальных стенок невозможно из-за неустойчивости. Развитие производства металлоконструкций имеет тенденцию к уменьшению металлоемкости конструкций. В этом смысле сварные балки решают проблему уменьшения массы несущих конструкций. В балке, которая работает на изгиб, полка является наиболее напряженной зоной. А стенка нагружена в меньшей степени. Поэтому основная масса металла должна находиться в полках, а в стенках – меньшая часть.