2.1. Описание конструкции. Область применения.

Балка коробчатого сечения - главное грузоподъемное изделие в строительстве, внутри имеет сложную конструкцию, много сварочных швов, и высокие требования к качеству сварочного шва.

Замкнутые, в частности коробчатые, сечения применяют при необходимости увеличения жесткости балок в поперечном направлении, при отсутствии поперечных связей, изгибе в двух плоскостях наличии крутящих моментов, при ограниченной строительной высоте и больших поперечных силах. Подобным силовым воздействиям при названных конструктивных ограничениях подвергаются балочные конструкции мостов, силовых элементов промышленных сооружений, кранов и др. Наличие двух стенок делает особенно актуальной задачу уменьшения их толщины при обеспечении местной устойчивости. Конструктивно это достигается либо искривлением стенки, либо постановкой различного типа связей между стенками в форме диафрагм, стяжных болтов и др.  Диафрагмы имеют форму пластинки, а при сильно развитом сечении - форму рамки с прямоугольным или овальным вырезом. В углах диафрагмы имеют скосы такие же, как и в ребрах жесткости балок открытого профиля. Для более равномерного распределения нагрузки между элементами сечения и повышения пространственной жесткости возможно использовать раскосную систему расположения диафрагм с отклонением диафрагм на 30...600 от вертикали или горизонтали. Однако следует иметь в виду, что трудоемкость изготовления диафрагм с наклоном значительно выше, чем вертикальных. Взамен диафрагм для повышения местной устойчивости стенки можно использовать связи между стенками в виде вкладышей со стяжными болтами. В этом случае за счет дополнительных связей между стенками создается пространственная система, обе стенки которой работают совместно, поэтому при расчете из плоскости балки стенку следует рассматривать как составную конструкцию.  С целью экономии стали, так же как и в балках открытого профиля, в балках коробчатого сечения при больших пролетах следует предусматривать изменение сечения по длине балки. 

В связи с развитием рынка стальных конструкции, коробчатая балка находит все более широкое применение в строительной индустрии: в мостостроении, строительстве электростанций, строительстве высотных зданий.  Линия для производства сварной коробчатой балки состоит из таких технических устройств как портальные и консольные установки для сварки, производственная линия, система сборки внутренней обшивки, система сборки швеллера, система сборки балки коробчатого сечения, станки для торцевой обработки, дробеметная установка и т.д.  При изготовлении коробчатой балки, вследствие ее величины и веса, необходимо добавить конвейерную линию и гидравлическое оборудование по перемещению балки для осуществления части автоматических операций в ходе процесса производства. В зависимости от желания клиента, поставляются портальная или консольная линии производства коробчатой балки.

2.2 Описание свариваемости металла.

Для обеспечения необходимых свойств сварных соединений и конструкций решающее значение имеет выбор материала. Прочностные свойства металла определяются его механическими характеристиками. Одним из основных условий, определяющих выбор материала для сварных конструкций, является свариваемость материала.

Для изготовления сварных конструкций широко применяют углеродистые стали обыкновенного качества. (ГОСТ 380-88)

Для проектируемой конструкции выбран материал Ст3пс. Выбранная сталь может эксплуатироваться при расчётной температуре до -30 град. С.

Сталь марки Ст3пс поставляется в виде листового проката по ГОСТ-19903-74 с толщиной листов от 4 до 60мм.

А). химический состав стали по плавочному анализу ковшовой пробы должен соответствовать

Таблица1.

Марка стали	Массовая доля элементов, %
	Углерода	Марганца	Кремния
Ст3пс	0,14-0,22	0,40-0,65	0,05-0,15

Массовая доля хрома, никеля и меди в стали должна быть не более 0,30 каждого, азота не более 0,008%, серы не более 0,050%, фосфора не более 0,040%,мышьяка не более 0,080%.

Б). Механические свойства стали при растяжении и условия испытания на изгиб должны соответствовать нормам по ГОСТ-380-71.

Таблица2.

Марка стали	Временное сопротив- ление Св, МПА	Предел текучести Ст,МПа			Относительное Удлинение,%			Изгиб до параллельности сторон ( а- толщина образца, d- диаметр отправки ) для толщин, мм
		Для толщин,мм
		До 20	Св 20 До 40	Св 40 До 100	До 20	Св 20 До 40	Св 40
Ст3пс	370-480	245	235	225	26	25	23	До 20 Св 20 =0,5 =1,5

Ударная вязкость на образцах листовой стали марок Ст3пс должна соответствовать нормам: Таблица 3.

Марка стали	Вид проката	Толщина проката, мм	Расположение образца относительно оси проката	Тип образца по ГОСТ- 9454-78	Ударная вязкость Дж/см*2
					При температуре, *С			После механического старения
					+20	-20
Ст3пс	Листовая	5-9 10-25 26-40	поперёк	3 1 1	78 69 49		39 29 -	30 29 -

В). Свариваемость стали обеспечивается технологией изготовления и соблюдением всех требований, предъявляемых к стали по химическому составу и механическим свойствам.

Выбранная стал Ст3пс относиться к 1 классу свариваемости. Сварка ведётся без ограничений с требованиями тщательной подготовки кромок и жёсткости режимов сварки.