Можно ли заменить прокатный двутавр на сварной без изменений в проекте?
Очень часто инженеры-проектировщики сталкиваются с этим вопросом. Кажется, что всё просто — толщина стенок и полок совпадает, значит, можно использовать без изменений. Но практика современного проектирования говорит о более серьезном подходе, учитывая их особенности.
Сварные двутавры изготавливаются по ГОСТ Р 58966, а горячекатанные двутавры — по ГОСТ Р 57837.
У горячекатаных двутавров есть скругления в местах перехода от стенки к полке. Величина внутреннего радиуса варьируется от 7 до 28 мм в зависимости от размера сечения. Наличие металла в этой зоне влияет на геометрические характеристики сечения, если сравнивать с аналогичным сварным двутавром с той же толщиной стенки и полки.
К тому же, сварной двутавр — это стальная конструкция, а значит, при его изготовлении необходимо учитывать требования стандартов на изготовление конструкций и выполнить ряд проверок согласно пунктам СП 16.13330.2017:
- в зависимости от характера приложения нагрузки к элементу конструкции выполнить проверки устойчивости стенок и поясных листов по пунктам 7.3, 8.5 или 9.4, учитывая при этом, что расчетная длина стенки и полки у сварного двутавра больше, чем у прокатного;
- проверка по п. 13.5 на слоистое разрушение листового проката по толщине при условиях, описанных в п. 13.3;
- проверить выполнение требований пунктов 15.5.2-15.5.5 касательно поясных швов и расположения ребер;
- учесть при проверках, что расчетные и нормативные сопротивления листового проката (табл. B3) и фасонного двутаврового проката (табл. B4) даже для одинаковых толщин элементов могут несколько отличаться;
- проверка поясных соединений в составных балках по п. 14.4.
При этом возникает дилемма относительно того, как выполнять поясные соединения — швы, выполненные автоматической, механизированной или ручной сваркой с полным проплавлением имеют расчетные сопротивления сварных соединений по пределу текучести и временному сопротивлению, равные таковым у основного металла R_{y} и R_{u} (т.н. «равнопрочность» соединения), но требуют физического контроля качества шва (УЗК или иные методы).
В противном случае необходимо выполнить проверки из раздела 14 СП 16.13330, принимая во внимание соответствующие значения расчетных сопротивлений сварных соединений с угловыми швами (R_{wf} и R_{wz} для угловых сварных швов по таблице 4 СП 16.13330), которые назначаются уменьшенными на 45% и 55% по металлу шва и по металлу границы сплавления соответственно.
Таким образом, прямая замена горячекатаного сечения из ГОСТ 57837 на эквивалентное сварное сечение по ГОСТ 58966 не возможна без проведения соответствующего анализа и проверок.