Сварные или болтовые соединения металлоконструкций: что выбрать и в чём разница

Одну часть металлокаркаса удобно сварить в цехе, другую — соединить болтами уже на объекте. Такое сочетание часто оказывается практичнее попытки собрать всё одним способом. Выбор определяют нагрузки, размеры отправочных элементов, условия монтажа и необходимость будущей разборки.

Сравнивать сварные и болтовые соединения металлоконструкций только по внешнему виду или цене крепежа неправильно. Разберём, чем отличаются эти решения и какие вопросы стоит обсудить с изготовителем до заказа.

Основные виды соединений металлоконструкций

В современных стальных конструкциях широко применяют сварные и болтовые узлы. Заклёпочные соединения также встречаются, в частности на существующих сооружениях, но для нового заказа обычно сравнивают первые два способа.

Сварное соединение получают за счёт образования связи между металлическими деталями при сварке. В зависимости от расположения элементов используют стыковые, угловые, тавровые и нахлёсточные соединения. Разобрать готовый узел без разрушения шва или деталей обычно нельзя.

Болтовое соединение собирают с помощью крепежа через подготовленные отверстия. Нагрузки могут передаваться за счёт работы болтов и контактирующих деталей либо трения между поверхностями в соединениях с контролируемым натяжением. Поэтому два внешне похожих узла могут иметь разные требования к сборке.

Сварка или болты: сравнение по важным параметрам

Что прочнее: сварка или болтовое соединение

Оба варианта можно спроектировать для передачи требуемых усилий. Несущую способность определяют расчётная схема, свойства стали, размеры деталей и качество выполнения. Сам по себе сплошной шов не гарантирует надёжности, как и большое количество болтов.

Для сварного узла имеют значение тип шва, его размеры, расположение и возможные дефекты. Для болтового — класс прочности и диаметр крепежа, толщина соединяемых элементов, расстояния между отверстиями и до кромок. Проверке подлежат и окружающие детали: слишком тонкая накладка может ограничить несущую способность всего узла.

При повторяющихся нагрузках, вибрации и требованиях к отсутствию сдвига выбор требует отдельного обоснования. Нельзя считать любую сварку автоматически подходящей для усталостной работы или любой болтовой узел — устойчивым к вибрации. Решение принимают при проектировании металлоконструкций.

Когда удобнее сварное соединение

Основное преимущество сварного соединения перед болтовым — возможность получить компактный неразъёмный узел без отверстий под крепёж. Это бывает полезно для рам, отдельных элементов лестниц и изделий, в которых важны габариты и внешний вид. Однако сварной вариант не обязательно легче: итог зависит от конструкции узла.

При выполнении сварочных работ в цехе проще обеспечить доступ к деталям, устойчивое положение заготовок и нужную последовательность сварки. На площадке те же операции могут потребовать укрытия, специальных приспособлений и дополнительных работ на высоте. Если шов после сборки окажется недоступен для контроля или окраски, проблему нужно решить заранее.

Например, для металлической лестницы на заказ можно изготовить сварные отправочные элементы, а монтажные стыки выбрать с учётом доставки и доступа в здание. Способ соединения согласуют до производства, чтобы не переделывать готовые детали на объекте.

Когда практичнее болтовое соединение

Болты удобны, когда каркас собирают из заранее изготовленных частей, а на площадке важно сократить объём сварочных работ. Разъёмный узел также позволяет предусмотреть замену элемента, перенос изделия или доступ к соседнему оборудованию.

При этом «собрать на болтах» не означает «подогнать как получится». Несовпадение отверстий нельзя исправлять произвольным увеличением диаметра или изменением формы. Для затяжки нужно оставить место под инструмент, а детали должны соответствовать чертежам.

Разборность особенно полезна для временных металлических ограждений. Но возможность многократного использования должна быть предусмотрена изделием: состояние отверстий, соединительных деталей и защитного покрытия проверяют после демонтажа.

Болтовое соединение металлических балок: что должно быть на чертеже

Балки соединяют с помощью накладок, фланцев и других проектных деталей. Единого подходящего всем чертежа нет: стык должен передавать усилия, предусмотренные расчётной схемой. Соединение, рассчитанное только на поперечную силу, нельзя без проверки использовать там, где требуется передача изгибающего момента.

• Указывают геометрию балок, накладок, фланцев и рёбер жёсткости.
• Задают характеристики крепежа, отверстий и их расположение.
• Определяют подготовку контактных поверхностей и порядок затяжки.
• Предусматривают доступ для сборки и контроля.
• Описывают защиту соединения от коррозии и восстановление покрытия.

Стыковка двутавровых балок затрагивает работу стенки и полок. Подбор болтов только по высоте двутавра или копирование узла с фотографии не заменяют расчёт. Анкерное крепление колонны к фундаменту — отдельная задача; его также нельзя принимать по аналогии со стыком двух стальных элементов.

Ошибки, которые сводят на нет преимущества технологии

Замена проектного решения на площадке. Удаление части болтов, изменение швов или перенос отверстий меняют работу узла. Такие изменения согласуют с проектировщиком.

Произвольная затяжка крепежа. Универсального момента для всех болтов одного диаметра нет. Требования зависят от соединения, крепежа и принятой технологии; для контролируемого натяжения нужна предусмотренная процедура.

Нарушение антикоррозионной защиты. У сварных узлов восстанавливают покрытие после нагрева и зачистки, у болтовых защищают открытые поверхности и крепёж. Подготовку внутренних поверхностей фрикционного соединения выполняют по проекту, поскольку она влияет на передачу усилий.

Оценка качества только по внешнему виду. Ровный валик не исключает внутренних дефектов шва. Наличие всех гаек не подтверждает правильную сборку болтового соединения. Состав контроля задают в документации.

Как выбрать решение для своего объекта

Перед заказом изготовления металлоконструкций передайте исполнителю назначение конструкции, исходные данные по нагрузкам, размеры проёмов и ограничения доставки. Обсудите условия монтажа металлоконструкций, требования к покрытию и возможность демонтажа. Попросите показать, какие соединения выполняются в цехе, а какие — на площадке, и как будут принимать их качество.

Стоимость сравнивайте по готовой конструкции: изготовление, доставка, монтаж, контроль, восстановление защиты и обслуживание. Экономия на крепеже может обернуться дополнительными работами на объекте, а неоправданно сложный разъёмный узел — увеличить цену изделия, которое никогда не будут разбирать.

Также по теме: защита металлоконструкций от коррозии.